Sikring af badevandskvaliteten efter ekstreme storme i Barcelona, Spanien

Nøglelæring

Om regionen

Figure 1: Location of Barcelona. Image Credit: Britannica

Klimatrusler

Ligesom mange andre kyster i Middelhavet og Europa er den catalanske kyst meget sårbar over for klimaændringer på grund af det komplekse samspil mellem klima, rig biodiversitet og høj menneskelig aktivitet. Stigningen i havniveauet truer lavtliggende kyster (især deltaer og flodmundinger) med stigende oversvømmelsesrisici og saltindtrængning blandt andre virkninger. Hyppigere og mere intense havstorme påvirker kystaktiverne og truer lokale arter og biodiversiteten. Vandknaphed er et kronisk problem, der forværres af klimaændringer og øget turisme, hvor vandforsyningen er stærkt afhængig af flodoverførsler, afsaltningsanlæg og genvundet vand. Stigende variation i nedbøren forværrer pludselige oversvømmelser – oversvømmelser, der er forbundet med kraftig regn, og som forekommer på mindre end seks timer – og forårsager skader, hvilket er særligt problematisk i tætbefolkede områder, hvor havoversvømmelser udgør en yderligere trussel.

Vurdering af virkningerne af overfyldte kloaksystemer på vandkvaliteten og folkesundheden

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

Stigende globale temperaturer og hyppigere ekstreme regnhændelser vil sandsynligvis føre til hyppigere og mere intense forekomster af kombineret kloakoverløb, hvilket nødvendiggør forbedrede overvågnings- og forvaltningsstrategier.

Forudsigelse af sundhedsrisici som følge af spildevandsoverløb ved hjælp af realtidsdata

For at vurdere sundhedsrisikoen for badende, der udsættes for forurenet havvand, udviklede IMPETUS-projektteamet en model for kvantitativ mikrobiologisk risikovurdering og testede den på en bystrand i Barcelona. Ved at kombinere miljødata i realtid, såsom vejr, havforhold og spildevandsoverløbshændelser, forudsiger modellen, hvornår og hvor vandkvaliteten udgør en sundhedsrisiko.

Det simulerer, hvordan patogener spredes fra udledningsstedet, og vurderer koncentrationerne i nærliggende badeområder. Modellen overvejer også, hvordan miljømæssige faktorer som strømme, sollys og temperatur påvirker patogenoverlevelse.

Dette værktøj understøtter mere velinformerede og rettidige beslutninger om beskyttelse af folkesundheden efter spildevandsoverløb og kan overføres til andre bykystområder, der står over for lignende udfordringer.

Modellen for kvantitativ mikrobiologisk risikovurdering udgør en værdifuld tilgang til proaktiv vandkvalitetsstyring og etablering af systemer til tidlig varsling. Den forudsiger den mikrobiologiske risiko for badende i forskellige situationer med kombineret kloakoverløb og identificerer de områder, der udgør den største risiko.

Mireia Mesas Suárez, Eurecat (IMPETUS-projektpartner)

Figur 3 viser, hvordan den kvantitative mikrobiologiske risikovurderingsmodel arbejder med at estimere infektionsrisikoen ved eksponering for mikroorganismer i spildevand.

For det første indsamler den data om vejr, havvand og spildevandsoverløb. Derefter beregner den, hvordan patogener spredes, og hvor sandsynligt de er at forårsage infektioner. Figuren skelner mellem de trin, der indgår i beregningsmodulet (grønt), de nødvendige inputdata (blåt) og de forskellige forbedringer, der er indarbejdet i modellen vedrørende en foreløbig model for kvantitativ mikrobiologisk risikovurdering, der er udviklet i tidligere projekter (fremhævet med rødt).

Dette forklarer, hvordan forureningen bevæger sig fra udledningsstedet til de omkringliggende badevande.

Modellen omfatter også nedbrydningsprocesser, som påvirkes af miljømæssige faktorer, såsom temperatur, solstråling og saltholdighed. Disse parametre kan i væsentlig grad påvirke patogenoverlevelse og henfaldshastigheder.

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

Når kloakudledningen stopper, falder patogenmængden i vandet, der strømmer gennem udledningskanalen, hurtigt.

Dette viser, at forureningen i kanalen ikke varer længe, når overløbshændelsen er afsluttet, hvilket er vigtigt for at vurdere, hvor længe badeområdet kan forblive usikkert.

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.

For bedre at forberede sig på fremtidige ekstreme vejrforhold, der påvirker badevandskvaliteten, undersøgte simuleringer med en transport- og risikomodel scenarier baseret på havstrømme, vindforhold og kombineret kloakudledning. For hvert scenarie forudsagde modellen patogenbevægelse og spredning, estimering af svømmerrisiko og angivelse af, hvor længe en strand kan forblive usikker efter kraftig regn. Denne tilgang støtter beslutningstagning og planlægning, da klimaændringerne øger hyppigheden af sådanne begivenheder.

En gang i havet begynder nogle patogener at miste styrke eller dø på grund af naturlige processer; For eksempel hjælper sollys med at ødelægge mange af dem. Varme temperaturer og saltet i havvand påvirker også overlevelsestiden for disse bakterier. Derfor varierer patogen persistens sæsonmæssigt, hvilket viser, at nedbrydningshastighederne er højere om sommeren på grund af øget eksponering for sollys, hvilket understøtter patogennedbrydning. Den måde, havet bevæger sig, især hastigheden og retningen af strømme, har stor indflydelse på, hvordan patogener spredes. I løbet af foråret og efteråret er vandstrømmene generelt stærkere og mere dynamiske, hvilket hjælper med at fjerne og fortynde forurenende stoffer hurtigere. Som følge heraf forsvinder infektionsrisikoen normalt hurtigere i disse sæsoner.

Anvendelse af bakterieindikatorer til at forbedre risikovurderingen

For bedre at kunne vurdere sundhedsrisici fra forurenet vand præciserede projektteamet forbindelsen mellem almindeligt overvågede bakterier (anvendes som indikatorer for forurening) og faktiske sygdomsfremkaldende patogener. Ved at forbedre denne forståelse kan risikovurderingsmodellen mere præcist afspejle de faktiske forhold for badendes sundhed.

Prøveudtagningskampagnerne i casestudieområdet understøttede realtidsovervågning af almindeligt overvågede bakterier som indikatorer, navnlig under spildevandsoverløb. Disse data bidrog til at skabe mere realistiske kort, der viser, hvor sundhedsrisiciene er størst, hvilket igen understøtter hurtigere og mere effektive beslutninger om vandkvalitet og offentlig sikkerhed, herunder tidlige advarsler og målrettede foranstaltninger.

Økonomiske bidrag, udfordringer og fremtidsudsigter

Det udviklede system for tidlig varsling, der er baseret på en kvantitativ mikrobiologisk risikovurderingsmodel, hjælper med at reducere sundhedsrisici og forhindre unødvendige strandlukninger ved at identificere, hvornår og hvor forurening udgør en trussel. Dette undgår alt for forsigtige beslutninger og understøtter omdømmet og økonomien i kystområder, der er afhængige af turisme. Dermed gavner løsningen både folkesundheden og de lokale virksomheder.

På trods af de resterende udfordringer, såsom begrænset adgang til detaljerede data og variationer i lokale bestemmelser, kan denne type værktøj spille en central rolle i udviklingen af systemer til tidlig varsling af badevandssikkerheden. Det gør det muligt for myndighederne at handle, før en situation bliver kritisk, og beskytter både folkesundheden og miljøet.

Fremadrettet kan integration af kunstig intelligens (f.eks. maskinlæring) forbedre systemet ved at lære af tidligere begivenheder for bedre at forudsige infektionsrisici i fremtidige situationer, hvilket især er nyttigt for kystbyer, der har til formål at forberede sig på ekstreme vejrforhold.

Sammendrag

Yderligere oplysninger

Kontaktoplysninger