Zajištění kvality vody ke koupání po extrémních bouřích v Barceloně, Španělsko

Klíčové poznatky

O regionu

Figure 1: Location of Barcelona. Image Credit: Britannica

Klimatické hrozby

Stejně jako mnoho jiných pobřeží ve Středomoří a v Evropě je katalánské pobřeží velmi zranitelné vůči změně klimatu kvůli složité souhře mezi klimatem, bohatou biologickou rozmanitostí a vysokou lidskou činností. Zvýšení hladiny moří ohrožuje nízko položené pobřeží (zejména delty a ústí řek) s rostoucími povodňovými riziky a vniknutím soli, mimo jiné dopady. Častější a intenzivnější mořské bouře ovlivňují pobřežní aktiva a ohrožují místní druhy a biologickou rozmanitost. Nedostatek vody je chronický problém, zhoršený změnou klimatu a zvýšeným cestovním ruchem, přičemž dodávky vody jsou silně závislé na převodech řek, odsolovacích zařízeních a recyklované odpadní vodě. Zvyšující se variabilita srážek zhoršuje přívalové povodně – povodně spojené se silnými dešti, k nimž dochází za méně než šest hodin – a způsobuje škody, což je obzvláště problematické v hustě obydlených oblastech, kde mořské povodně představují další hrozbu.

Posouzení dopadu přetékajících kanalizačních systémů na kvalitu vody a veřejné zdraví

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

Rostoucí globální teploty a častější extrémní dešťové jevy pravděpodobně povedou k častějšímu a intenzivnějšímu výskytu kombinovaného přetečení kanalizace, což si vyžádá lepší strategie monitorování a řízení.

Předvídání zdravotních rizik z přetečení odpadních vod pomocí dat v reálném čase

Pro odhad zdravotního rizika pro koupající se vystavené kontaminované mořské vodě vypracoval projektový tým IMPETUS model kvantitativního mikrobiologického posouzení rizik a otestoval jej na městské pláži v Barceloně. Kombinací údajů o životním prostředí v reálném čase, jako je počasí, mořské podmínky a přetékání odpadních vod, model předpovídá, kdy a kde kvalita vody představuje zdravotní riziko.

Simuluje, jak se patogeny šíří z místa vypouštění, a odhaduje koncentrace v blízkých zónách koupání. Model také zvažuje, jak faktory prostředí, jako jsou proudy, sluneční světlo a teplota, ovlivňují přežití patogenů.

Tento nástroj podporuje informovanější a včasná rozhodnutí na ochranu veřejného zdraví po odtoku odpadních vod a je přenositelný do jiných městských pobřežních oblastí, které čelí podobným výzvám.

Model kvantitativního mikrobiologického hodnocení rizik představuje cenný přístup k proaktivnímu řízení kvality vody a zavedení systémů včasného varování. Předpovídá mikrobiologické riziko pro koupající se v různých situacích kombinovaného přetečení kanalizace a identifikuje oblasti, které představují největší riziko.

Mireia Mesas Suárez, Eurecat (partner projektu IMPETUS)

Obrázek 3 ukazuje, jak model kvantitativního hodnocení mikrobiologických rizik funguje pro odhad rizika infekce z expozice mikroorganismům v odpadních vodách.

Za prvé, shromažďuje údaje o počasí, mořské vodě a přetečení odpadních vod. Poté vypočítá, jak se patogeny šíří a jak je pravděpodobné, že způsobují infekce. Obrázek rozlišuje kroky zahrnuté do modulu pro výpočet (zeleně), potřebné vstupní údaje (modře) a různá zlepšení začleněná do modelu, pokud jde o model předběžného kvantitativního mikrobiologického posouzení rizik vyvinutý v předchozích projektech (zvýrazněno červeně).

To vysvětluje, jak se kontaminace šíří z místa vypouštění do okolních vod ke koupání.

Model také zahrnuje degradační procesy, které jsou ovlivněny faktory životního prostředí, jako je teplota, sluneční záření a slanost. Tyto parametry mohou významně ovlivnit přežití patogenů a míru jejich rozpadu.

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

Po zastavení vypouštění kanalizace se množství patogenu ve vodě protékající vypouštěcím kanálem rychle snižuje.

To ukazuje, že kontaminace v kanálu netrvá dlouho, jakmile je přepad ukončen, což je důležité pro odhad, jak dlouho může oblast koupání zůstat nebezpečná.

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.

Pro lepší přípravu na budoucí extrémní povětrnostní jevy ovlivňující kvalitu vod ke koupání zkoumaly simulace s dopravním a rizikovým modelem scénáře založené na mořských proudech, větrných podmínkách a kombinovaném vypouštění odpadních vod. Pro každý scénář model předpovídal pohyb a rozptyl patogenů, odhadoval riziko pro plavce a ukazoval, jak dlouho může pláž zůstat nebezpečná po silných deštích. Tento přístup podporuje rozhodování a plánování, neboť změna klimatu zvyšuje četnost těchto událostí.

Jakmile jsou v moři, některé patogeny začnou ztrácet sílu nebo umírají v důsledku přírodních procesů; Například sluneční světlo pomáhá zničit mnoho z nich. Teplé teploty a sůl v mořské vodě také ovlivňují dobu přežití těchto bakterií. Perzistence patogenů se proto sezónně liší, což ukazuje, že míra rozkladu je v létě vyšší v důsledku zvýšené expozice slunečnímu záření, což podporuje rozklad patogenů. Způsob, jakým se moře pohybuje, zejména rychlost a směr proudů, má velký dopad na to, jak se patogeny šíří. Během jara a podzimu jsou vodní proudy obecně silnější a dynamičtější, což pomáhá rychleji odvádět a ředit kontaminanty. V důsledku toho riziko infekce obvykle zmizí rychleji v těchto sezónách.

Používání bakteriálních ukazatelů ke zlepšení hodnocení rizik

Aby bylo možné lépe odhadnout zdravotní rizika kontaminované vody, projektový tým zpřesnil vazbu mezi běžně monitorovanými bakteriemi (používanými jako ukazatele znečištění) a skutečnými patogeny způsobujícími onemocnění. Díky lepšímu porozumění může model hodnocení rizik přesněji odrážet skutečné podmínky pro zdraví koupajících se.

Kampaně odběru vzorků v oblasti případové studie podpořily monitorování běžně monitorovaných bakterií v reálném čase jako indikátory, zejména při přetékání odpadních vod. Tyto údaje pomohly vytvořit realističtější mapy, které ukazují, kde jsou zdravotní rizika nejvyšší, což zase podporuje rychlejší a účinnější rozhodování o kvalitě vody a veřejné bezpečnosti, včetně včasného varování a cílených opatření.

Ekonomické příspěvky, výzvy a výhled

Vyvinutý systém včasného varování založený na modelu kvantitativního mikrobiologického posouzení rizik pomáhá snižovat zdravotní rizika a předcházet zbytečnému uzavírání pláží tím, že určuje, kdy a kde znečištění představuje hrozbu. Tím se zabrání příliš opatrným rozhodnutím a podpoří se pověst a ekonomika pobřežních oblastí, které jsou závislé na cestovním ruchu. Řešení tak prospívá jak veřejnému zdraví, tak místním podnikům.

Navzdory přetrvávajícím problémům, jako je omezený přístup k podrobným údajům a rozdíly v místních předpisech, může tento typ nástroje hrát klíčovou úlohu při vývoji systémů včasného varování pro bezpečnost vod ke koupání. Umožňuje orgánům jednat dříve, než se situace stane kritickou, a chrání jak veřejné zdraví, tak životní prostředí.

Pokud jde o budoucnost, integrace umělé inteligence (jako je strojové učení) by mohla systém posílit tím, že by se poučila z minulých událostí s cílem lépe předvídat rizika infekce v budoucích situacích, což je užitečné zejména pro pobřežní města, jejichž cílem je připravit se na extrémní povětrnostní jevy.

Shrnutí

Další informace

Kontakt