Εξασφάλιση της ποιότητας των υδάτων κολύμβησης μετά από ακραίες καταιγίδες στη Βαρκελώνη της Ισπανίας

Βασικές γνώσεις

Σχετικά με την Περιφέρεια

Figure 1: Location of Barcelona. Image Credit: Britannica

Κλιματικές απειλές

Όπως και πολλές άλλες ακτές στη Μεσόγειο και στην Ευρώπη, η καταλανική ακτή είναι ιδιαίτερα ευάλωτη στην κλιματική αλλαγή λόγω της πολύπλοκης αλληλεπίδρασης μεταξύ του κλίματος, της πλούσιας βιοποικιλότητας και της υψηλής ανθρώπινης δραστηριότητας. Η άνοδος της στάθμης της θάλασσας απειλεί τις ακτές χαμηλού υψομέτρου (ιδίως τα δέλτα και τις εκβολές ποταμών) με αυξανόμενους κινδύνους πλημμύρας και διείσδυση αλατιού, μεταξύ άλλων επιπτώσεων. Οι συχνότερες και εντονότερες θαλάσσιες καταιγίδες επηρεάζουν τα παράκτια περιουσιακά στοιχεία και απειλούν τα τοπικά είδη και τη βιοποικιλότητα. Η λειψυδρία είναι ένα χρόνιο πρόβλημα, που επιδεινώνεται από την κλιματική αλλαγή και την αύξηση του τουρισμού, με την παροχή νερού να εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τις μεταφορές ποταμών, τις μονάδες αφαλάτωσης και το ανακτημένο νερό. Η αυξανόμενη μεταβλητότητα των βροχοπτώσεων επιδεινώνει τις αιφνίδιες πλημμύρες —πλημμύρες που συνδέονται με έντονες βροχοπτώσεις και συμβαίνουν σε λιγότερο από έξι ώρες— και προκαλεί ζημίες, οι οποίες είναι ιδιαίτερα προβληματικές σε πυκνοκατοικημένες περιοχές όπου οι θαλάσσιες πλημμύρες συνιστούν πρόσθετη απειλή.

Αξιολόγηση των επιπτώσεων των υπερχειλιζόμενων συστημάτων αποχέτευσης στην ποιότητα των υδάτων και στη δημόσια υγεία

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

Η αύξηση των παγκόσμιων θερμοκρασιών και τα συχνότερα ακραία φαινόμενα βροχοπτώσεων είναι πιθανό να οδηγήσουν σε συχνότερες και εντονότερες υπερχειλίσεις συνδυασμένων αποχετεύσεων, γεγονός που απαιτεί βελτιωμένες στρατηγικές παρακολούθησης και διαχείρισης.

Πρόβλεψη κινδύνων για την υγεία από υπερχειλίσεις λυμάτων με δεδομένα σε πραγματικό χρόνο

Για να εκτιμηθεί ο κίνδυνος για την υγεία των λουομένων που εκτίθενται σε μολυσμένο θαλασσινό νερό, η ομάδα του έργου IMPETUS ανέπτυξε ένα μοντέλο ποσοτικής μικροβιολογικής εκτίμησης κινδύνου και το δοκίμασε σε μια αστική παραλία στη Βαρκελώνη. Συνδυάζοντας περιβαλλοντικά δεδομένα σε πραγματικό χρόνο, όπως οι καιρικές συνθήκες, οι συνθήκες της θάλασσας και τα συμβάντα υπερχείλισης λυμάτων, το μοντέλο προβλέπει πότε και πού η ποιότητα του νερού ενέχει κίνδυνο για την υγεία.

Προσομοιώνει τον τρόπο με τον οποίο τα παθογόνα εξαπλώνονται από το σημείο απόρριψης και υπολογίζει τις συγκεντρώσεις σε κοντινές ζώνες κολύμβησης. Το μοντέλο εξετάζει επίσης τον τρόπο με τον οποίο περιβαλλοντικοί παράγοντες όπως τα ρεύματα, το φως του ήλιου και η θερμοκρασία επηρεάζουν την επιβίωση των παθογόνων.

Το εργαλείο αυτό υποστηρίζει πιο τεκμηριωμένες και έγκαιρες αποφάσεις για την προστασία της δημόσιας υγείας μετά από υπερχειλίσεις λυμάτων και μπορεί να μεταφερθεί σε άλλες αστικές παράκτιες περιοχές που αντιμετωπίζουν παρόμοιες προκλήσεις.

Το μοντέλο ποσοτικής μικροβιολογικής εκτίμησης κινδύνου αποτελεί πολύτιμη προσέγγιση για την προορατική διαχείριση της ποιότητας των υδάτων και τη θέσπιση συστημάτων έγκαιρης προειδοποίησης. Προβλέπει τον μικροβιολογικό κίνδυνο για τους λουόμενους σε διαφορετικές καταστάσεις υπερχείλισης συνδυασμένων αποχετεύσεων και προσδιορίζει τις περιοχές που παρουσιάζουν τον μεγαλύτερο κίνδυνο.

Mireia Mesas Suárez, Eurecat (εταίρος του έργου IMPETUS)

Στο σχήμα 3 παρουσιάζεται ο τρόπος με τον οποίο λειτουργεί το μοντέλο ποσοτικής μικροβιολογικής εκτίμησης κινδύνου για την εκτίμηση του κινδύνου μόλυνσης από την έκθεση μικροοργανισμών στα λύματα.

Πρώτον, συλλέγει δεδομένα σχετικά με τον καιρό, το θαλασσινό νερό και την υπερχείλιση λυμάτων. Στη συνέχεια, υπολογίζει πώς εξαπλώνονται τα παθογόνα και πόσο πιθανό είναι να προκαλέσουν λοιμώξεις. Ο αριθμός διαφοροποιεί τα βήματα που περιλαμβάνονται στην ενότητα υπολογισμού (με πράσινο χρώμα), τα δεδομένα εισόδου που απαιτούνται (με μπλε χρώμα) και τις διάφορες βελτιώσεις που ενσωματώνονται στο μοντέλο σχετικά με ένα προκαταρκτικό μοντέλο ποσοτικής μικροβιολογικής εκτίμησης κινδύνου που αναπτύχθηκε σε προηγούμενα έργα (με κόκκινο χρώμα).

Αυτό εξηγεί τον τρόπο με τον οποίο η ρύπανση μεταφέρεται από το σημείο απόρριψης στα γύρω ύδατα κολύμβησης.

Το μοντέλο ενσωματώνει επίσης διεργασίες υποβάθμισης, οι οποίες επηρεάζονται από περιβαλλοντικούς παράγοντες, όπως η θερμοκρασία, η ηλιακή ακτινοβολία και η αλατότητα. Αυτές οι παράμετροι μπορούν να επηρεάσουν σημαντικά τα ποσοστά επιβίωσης και αποσύνθεσης των παθογόνων.

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

Αφότου σταματά η απαλλαγή υπονόμων, η ποσότητα παθογόνου στο νερό που ρέει μέσω του καναλιού απαλλαγής μειώνεται γρήγορα.

Αυτό δείχνει ότι η μόλυνση στον δίαυλο δεν διαρκεί για μεγάλο χρονικό διάστημα, μετά τη λήξη του συμβάντος υπερχείλισης, γεγονός που είναι σημαντικό για την εκτίμηση του χρονικού διαστήματος κατά το οποίο η περιοχή κολύμβησης μπορεί να παραμείνει επισφαλής.

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.

Για την καλύτερη προετοιμασία για μελλοντικά ακραία καιρικά φαινόμενα που επηρεάζουν την ποιότητα των υδάτων κολύμβησης, οι προσομοιώσεις με ένα μοντέλο μεταφοράς και κινδύνου διερεύνησαν σενάρια με βάση τα θαλάσσια ρεύματα, τις συνθήκες ανέμου και τις συνδυασμένες απορρίψεις υπονόμων. Για κάθε σενάριο, το μοντέλο προέβλεψε την κίνηση και τη διασπορά παθογόνων, εκτιμώντας τον κίνδυνο κολυμβητή και υποδεικνύοντας πόσο καιρό μια παραλία μπορεί να παραμείνει επισφαλής μετά από έντονες βροχοπτώσεις. Η προσέγγιση αυτή υποστηρίζει τη λήψη αποφάσεων και τον σχεδιασμό, καθώς η κλιματική αλλαγή αυξάνει τη συχνότητα τέτοιων εκδηλώσεων.

Μόλις βρεθούν στη θάλασσα, ορισμένα παθογόνα αρχίζουν να χάνουν τη δύναμή τους ή να πεθαίνουν λόγω φυσικών διεργασιών. Για παράδειγμα, το φως του ήλιου βοηθά στην καταστροφή πολλών από αυτά. Οι θερμές θερμοκρασίες και το αλάτι στο θαλασσινό νερό επηρεάζουν επίσης τον χρόνο επιβίωσης αυτών των μικροβίων. Ως εκ τούτου, η εμμονή των παθογόνων ποικίλλει εποχιακά, δείχνοντας ότι τα ποσοστά υποβάθμισης είναι υψηλότερα το καλοκαίρι λόγω της αυξημένης έκθεσης στο ηλιακό φως, γεγονός που υποστηρίζει την υποβάθμιση των παθογόνων. Ο τρόπος με τον οποίο κινείται η θάλασσα, ειδικά η ταχύτητα και η κατεύθυνση των ρευμάτων, έχει μεγάλο αντίκτυπο στον τρόπο με τον οποίο εξαπλώνονται τα παθογόνα. Κατά τη διάρκεια της άνοιξης και του φθινοπώρου, τα ρεύματα νερού είναι γενικά ισχυρότερα και πιο δυναμικά, γεγονός που βοηθά στην απομάκρυνση και την αραίωση των ρύπων ταχύτερα. Ως αποτέλεσμα, ο κίνδυνος μόλυνσης συνήθως εξαφανίζεται πιο γρήγορα σε αυτές τις εποχές.

Χρήση βακτηριακών δεικτών για τη βελτίωση της εκτίμησης κινδύνου

Για την καλύτερη εκτίμηση των κινδύνων για την υγεία από το μολυσμένο νερό, η ομάδα του έργου βελτίωσε τη σχέση μεταξύ των κοινώς παρακολουθούμενων βακτηρίων (που χρησιμοποιούνται ως δείκτες ρύπανσης) και των πραγματικών παθογόνων παραγόντων που προκαλούν ασθένειες. Με τη βελτίωση αυτής της κατανόησης, το μοντέλο εκτίμησης κινδύνου μπορεί να αντικατοπτρίζει με μεγαλύτερη ακρίβεια τις πραγματικές συνθήκες για την υγεία των λουομένων.

Οι εκστρατείες δειγματοληψίας στην περιοχή της περιπτωσιολογικής μελέτης υποστήριξαν την παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο των κοινώς παρακολουθούμενων βακτηρίων ως δεικτών, ιδίως κατά τη διάρκεια υπερχειλίσεων λυμάτων. Τα δεδομένα αυτά συνέβαλαν στη δημιουργία πιο ρεαλιστικών χαρτών, οι οποίοι δείχνουν πού είναι υψηλότεροι οι κίνδυνοι για την υγεία, γεγονός που με τη σειρά του υποστηρίζει ταχύτερες και αποτελεσματικότερες αποφάσεις για την ποιότητα των υδάτων και τη δημόσια ασφάλεια, συμπεριλαμβανομένων έγκαιρων προειδοποιήσεων και στοχευμένων δράσεων.

Οικονομικές συνεισφορές, προκλήσεις και προοπτικές

Το ανεπτυγμένο σύστημα έγκαιρης προειδοποίησης, το οποίο βασίζεται σε ένα μοντέλο ποσοτικής μικροβιολογικής εκτίμησης κινδύνου, συμβάλλει στη μείωση των κινδύνων για την υγεία και στην πρόληψη του περιττού κλεισίματος παραλιών, εντοπίζοντας πότε και πού η ρύπανση συνιστά απειλή. Με τον τρόπο αυτό αποφεύγονται οι υπερβολικά επιφυλακτικές αποφάσεις και υποστηρίζεται η φήμη και η οικονομία των παράκτιων περιοχών που εξαρτώνται από τον τουρισμό. Με τον τρόπο αυτό, η λύση ωφελεί τόσο τη δημόσια υγεία όσο και τις τοπικές επιχειρήσεις.

Παρά τις εναπομένουσες προκλήσεις, όπως η περιορισμένη πρόσβαση σε λεπτομερή δεδομένα και οι διακυμάνσεις των τοπικών κανονισμών, αυτό το είδος εργαλείου μπορεί να διαδραματίσει καίριο ρόλο στην ανάπτυξη συστημάτων έγκαιρης προειδοποίησης για την ασφάλεια των υδάτων κολύμβησης. Επιτρέπει στις αρχές να ενεργούν προτού μια κατάσταση καταστεί κρίσιμη, προστατεύοντας τόσο τη δημόσια υγεία όσο και το περιβάλλον.

Όσον αφορά το μέλλον, η ενσωμάτωση της τεχνητής νοημοσύνης (όπως η μηχανική μάθηση) θα μπορούσε να ενισχύσει το σύστημα μαθαίνοντας από παρελθόντα γεγονότα για την καλύτερη πρόβλεψη των κινδύνων μόλυνσης σε μελλοντικές καταστάσεις, ιδιαίτερα χρήσιμη για τις παράκτιες πόλεις που αποσκοπούν στην προετοιμασία για ακραία καιρικά φαινόμενα.

Περίληψη

Περαιτέρω πληροφορίες

Υπεύθυνη