Осигуряване на качеството на водите за къпане след екстремни бури в Барселона, Испания

Ключови знания

За региона

Figure 1: Location of Barcelona. Image Credit: Britannica

Климатични заплахи

Подобно на много други брегове в Средиземноморието и в Европа, крайбрежието на Каталония е силно уязвимо от изменението на климата поради сложното взаимодействие между климата, богатото биологично разнообразие и високата човешка дейност. Повишаването на морското равнище застрашава ниско разположените брегове (особено делтите и устия) с нарастващи рискове от наводнения и проникване на сол, наред с други въздействия. По-честите и интензивни морски бури засягат крайбрежните активи и застрашават местните видове и биологичното разнообразие. Недостигът на вода е хроничен проблем, утежнен от изменението на климата и увеличения туризъм, като водоснабдяването зависи в голяма степен от преноса на реки, инсталациите за обезсоляване и рециклираната вода. Нарастващата променливост на валежите изостря внезапните наводнения — наводнения, свързани с проливни дъждове и настъпващи за по-малко от шест часа — и причинява щети, което е особено проблематично в гъсто населените райони, където морските наводнения представляват допълнителна заплаха.

Оценка на въздействието на преливането на канализационни системи върху качеството на водите и общественото здраве

Figure 2: Bogatell channel discharge in Barcelona. Sampling point location. Image Credit: Google Maps

Повишаването на глобалните температури и по-честите екстремни дъждове вероятно ще доведат до по-чести и по-интензивни случаи на комбиниран преливник на канали, което налага подобрени стратегии за мониторинг и управление.

Предвиждане на рисковете за здравето от преливане на отпадъчни води с данни в реално време

За да се оцени рискът за здравето на къпещите се, изложени на замърсена морска вода, екипът на проекта IMPETUS разработи модел за количествена микробиологична оценка на риска и го тества на градски плаж в Барселона. Чрез комбиниране на данни за околната среда в реално време, като метеорологични условия, морски условия и преливане на отпадъчни води, моделът прогнозира кога и къде качеството на водата представлява риск за здравето.

Той симулира как патогените се разпространяват от точката на изхвърляне и оценява концентрациите в близките зони за къпане. Моделът също така разглежда как фактори на околната среда като течения, слънчева светлина и температура влияят върху оцеляването на патогена.

Този инструмент подпомага вземането на по-информирани и навременни решения за опазване на общественото здраве след преливане на отпадъчни води и може да бъде прехвърлен в други градски крайбрежни райони, изправени пред подобни предизвикателства.

Моделът за количествена микробиологична оценка на риска представлява ценен подход за проактивно управление на качеството на водите и създаване на системи за ранно предупреждение. В него се предвижда микробиологичният риск за къпещите се в различни ситуации на комбинирано преливане на канали и се определят областите, които представляват най-голям риск.

Mireia Mesas Suárez, Eurecat (партньор по проекта IMPETUS)

На фигура 3 е показано как работи моделът за количествена микробиологична оценка на риска, за да се оцени рискът от инфекция от експозиция на микроорганизми в отпадъчните води.

Първо, събира данни за времето, морската вода и преливането на отпадъчни води. След това се изчислява как се разпространяват патогените и колко вероятно е те да причинят инфекции. На фигурата се разграничават стъпките, включени в модула за изчисляване (в зелено), необходимите входни данни (в синьо) и различните подобрения, включени в модела по отношение на предварителния модел за количествена оценка на микробиологичния риск, разработен в предишни проекти (отбелязани в червено).

Това обяснява как замърсяването се придвижва от точката на заустване до околните води за къпане.

Моделът включва и процеси на разграждане, които се влияят от фактори на околната среда, като температура, слънчева радиация и соленост. Тези параметри могат значително да повлияят на оцеляването и степента на гниене на патогените.

Figure 3: Outline of the QMRA model workflow, upgraded items highlighted in red. Image Credit: Eurecat.

След като канализацията спре, количеството патоген във водата, преминаваща през канала за изхвърляне, бързо намалява.

Това показва, че замърсяването в канала не трае дълго, след като събитието на преливане е приключило, което е важно за оценка на това колко дълго зоната за къпане може да остане опасна.

Figure 4: The model output shows the predicted concentration risk, considering the favourable scenario for sea conditions and average CSO intensity (considering 2023-2024 data). Image Credit: Eurecat.

С цел по-добра подготовка за бъдещи екстремни метеорологични явления, засягащи качеството на водите за къпане, чрез симулации с транспортен модел и модел на риска бяха проучени сценарии, основани на морските течения, ветровите условия и комбинираното изхвърляне на отпадъчни води. За всеки сценарий моделът прогнозира движението и дисперсията на патогена, оценявайки риска от плувци и показвайки колко дълго плажът може да остане опасен след обилни валежи. Този подход подпомага вземането на решения и планирането, тъй като изменението на климата увеличава честотата на такива събития.

Веднъж попаднали в морето, някои патогени започват да губят сила или умират поради естествени процеси; Например, слънчевата светлина помага да се унищожат много от тях. Топлите температури и солта в морската вода също влияят на времето за оцеляване на тези микроби. Поради това устойчивостта на патогените варира сезонно, което показва, че степента на разграждане е по-висока през лятото поради повишеното излагане на слънчева светлина, което подпомага разграждането на патогените. Начинът, по който се движи морето, особено скоростта и посоката на теченията, оказва голямо влияние върху разпространението на патогените. През пролетта и есента водните течения обикновено са по-силни и по-динамични, което помага за по-бързото отвеждане и разреждане на замърсителите. В резултат на това рискът от инфекция обикновено изчезва по-бързо през тези сезони.

Използване на бактериални показатели за подобряване на оценката на риска

За да се оценят по-добре рисковете за здравето от замърсена вода, екипът на проекта усъвършенства връзката между често наблюдаваните бактерии (използвани като показатели за замърсяване) и действителните патогени, причиняващи заболявания. Чрез подобряване на това разбиране моделът за оценка на риска може по-точно да отразява реалните условия за здравето на къпещите се.

Кампаниите за вземане на проби в областта на проучването на конкретни случаи подпомогнаха мониторинга в реално време на често наблюдаваните бактерии като показатели, особено по време на преливане на отпадъчни води. Тези данни спомогнаха за създаването на по-реалистични карти, показващи къде рисковете за здравето са най-високи, което от своя страна спомага за по-бързи и по-ефективни решения относно качеството на водата и обществената безопасност, включително ранни предупреждения и целенасочени действия.

Икономически принос, предизвикателства и перспективи

Разработената система за ранно предупреждение, основана на модел за количествена оценка на микробиологичния риск, спомага за намаляване на рисковете за здравето и предотвратяване на ненужното затваряне на плажове, като идентифицира кога и къде замърсяването представлява заплаха. По този начин се избягват прекалено предпазливи решения и се подкрепя репутацията и икономиката на крайбрежните райони, които зависят от туризма. По този начин решението е от полза както за общественото здраве, така и за местните предприятия.

Въпреки оставащите предизвикателства, като например ограничения достъп до подробни данни и различията в местните разпоредби, този вид инструмент може да играе ключова роля в разработването на системи за ранно предупреждение за безопасността на водите за къпане. Тя дава възможност на органите да действат, преди дадена ситуация да стане критична, като опазват както общественото здраве, така и околната среда.

В перспектива интегрирането на изкуствения интелект (като машинното самообучение) би могло да подобри системата, като се поучи от минали събития, за да предвиди по-добре рисковете от заразяване в бъдещи ситуации, което е особено полезно за крайбрежните градове, които се стремят да се подготвят за екстремни метеорологични явления.

Резюме

Допълнителна информация

Контакти