Przeskocz do nawigacji głównej Przeskocz do wyszukiwania Przeskocz do głównej treści

A quantitative microbial risk assessment (QMRA) framework for optimizing harvestable volume in stormwater reuse systems

  • B. Szeląg
  • , V. Barros
  • , A. Kiczko
  • , J. González-Camejo
  • , K. Barbusiński
  • , E. R. Rene
  • , P. Kowal
  • , F. Fatone
  • Kielce University of Technology
  • Universidade do Estado de Santa Catarina
  • Warsaw University of Life Sciences
  • The University of Vic - Central University of Catalonia
  • IHE Delft Institute for Water Education
  • Gdańsk University of Technology
  • Marche Polytechnic University

Wyniki badań: Wkład do czasopisma › Artykuł › recenzja

Abstrakt

Urban stormwater reuse systems represent a critical ecotechnology for restoring hydrological cycles and providing mutual benefits for human populations and natural ecosystems. The design of these systems requires balancing ecosystem service delivery (maximizing harvestable volume) with human health protection (minimizing pathogen risk). This study presents a novel framework integrating Quantitative Microbial Risk Assessment (QMRA) with stochastic hydrological modelling to optimize stormwater harvesting system design. A quantitative, process-based relationship linking harvestable volume to human health risk, measured in Disability-Adjusted Life Years (DALYs), was established. Applying logistic regression to synthetic time series from long-term rainfall data created a computationally efficient predictive model for risk assessment. In an urban catchment case study, results demonstrated that increasing the harvestable volume from 3000 m3 to 6000 m3 per event increased annual water yield by 40%, but elevated mean annual risk from 10−7 to an unacceptable 10−5 DALYs. The logistic regression models (AUC > 0.90) identified an optimal design volume of 4500 m3, which maximizes water reuse while ensuring risk remains below the WHO benchmark of 10−6 DALYs. This optimal scenario concurrently prevents over 60% of untreated runoff volume from discharging into receiving waters, directly contributing to stream restoration.This approach advances ecological engineering by providing a transferable, quantitative tool for designing urban water ecosystems that restore natural hydrological processes while ensuring human safety. The methodology enables practitioners to optimize harvesting infrastructure without computationally intensive simulations, supporting sustainable urban ecosystem rehabilitation.

Język oryginałuangielski
Numer artykułu107964
CzasopismoEcological Engineering
Tom227
Identyfikatory DOI
Status publikacjiOpublikowano - cze 2026

Cele SDG ONZ

Ten wynik przyczynia się do realizacji następujących celów zrównoważonego rozwoju

  1. Cel 6 - Czysta woda i higiena
    Cel 6 Czysta woda i higiena
  2. Cel 11 - Zrównoważone miasta i społeczności
    Cel 11 Zrównoważone miasta i społeczności

Obszary tematyczne ASJC Scopus

  • Inżynieria środowiska
  • Ochrona przyrody i krajobrazu
  • Zarządzanie, monitoring, polityka i prawo

Fingerprint

Zanurz się w tematy badawcze publikacji „A quantitative microbial risk assessment (QMRA) framework for optimizing harvestable volume in stormwater reuse systems”. Razem tworzą niepowtarzalny odcisk palca.

Cytowanie