Asegurar la calidad de las aguas de baño después de tormentas extremas en Barcelona, España

Aprendizajes clave

Acerca de la Región

Figure 1: Location of Barcelona. Image Credit: Britannica

Amenazas climáticas

Al igual que muchas otras costas en el Mediterráneo y en Europa, la costa catalana es altamente vulnerable al cambio climático debido a la compleja interacción entre el clima, la rica biodiversidad y la alta actividad humana. El aumento del nivel del mar está amenazando las costas bajas (especialmente deltas y estuarios) con el aumento de los riesgos de inundación y la intrusión de sal, entre otros impactos. Las tormentas marinas más frecuentes e intensas afectan a los activos costeros y amenazan las especies locales y la biodiversidad. La escasez de agua es un problema crónico, agravado por el cambio climático y el aumento del turismo, ya que el suministro de agua depende en gran medida de las transferencias fluviales, las plantas de desalinización y el agua recuperada. La creciente variabilidad de las precipitaciones está exacerbando las inundaciones repentinas —inundaciones asociadas a fuertes lluvias y que se producen en menos de seis horas— y está causando daños, lo que es especialmente problemático en zonas densamente pobladas donde las inundaciones marinas representan una amenaza adicional.

Evaluación del impacto del desbordamiento de los sistemas de alcantarillado en la calidad del agua y la salud pública

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

El aumento de las temperaturas globales y los eventos de lluvia extrema más frecuentes probablemente conducirán a ocurrencias más frecuentes e intensas de desbordamiento combinado de alcantarillado, lo que requerirá mejores estrategias de monitoreo y gestión.

Predecir los riesgos para la salud de los desbordamientos de aguas residuales con datos en tiempo real

Para estimar el riesgo para la salud de los bañistas expuestos al agua de mar contaminada, el equipo del proyecto IMPETUS desarrolló un modelo de Evaluación Cuantitativa de Riesgos Microbiológicos y lo probó en una playa urbana de Barcelona. Al combinar datos ambientales en tiempo real, como el clima, las condiciones del mar y los eventos de desbordamiento de aguas residuales, el modelo predice cuándo y dónde la calidad del agua representa un riesgo para la salud.

Simula cómo se propagan los patógenos desde el punto de descarga y estima las concentraciones en las zonas de baño cercanas. El modelo también considera cómo los factores ambientales como las corrientes, la luz solar y la temperatura afectan la supervivencia de los patógenos.

Esta herramienta apoya decisiones más informadas y oportunas para proteger la salud pública después de los desbordamientos de aguas residuales y es transferible a otras áreas costeras urbanas que enfrentan desafíos similares.

El modelo de evaluación cuantitativa de riesgos microbiológicos representa un enfoque valioso para la gestión proactiva de la calidad del agua y el establecimiento de sistemas de alerta temprana. Predice el riesgo microbiológico para los bañistas en diferentes situaciones de desbordamiento combinado de alcantarillado e identifica las áreas que presentan el mayor riesgo.

Mireia Mesas Suárez, Eurecat (socio del proyecto IMPETUS)

La Figura 3 muestra cómo funciona el modelo de Evaluación Cuantitativa del Riesgo Microbiológico para estimar el riesgo de infección por exposición a microorganismos en aguas residuales.

En primer lugar, recopila datos sobre el clima, el agua de mar y el desbordamiento de aguas residuales. Luego, calcula cómo se propagan los patógenos y la probabilidad de que causen infecciones. La figura diferencia los pasos incluidos en el módulo de Cálculo (en verde), los datos de entrada necesarios (en azul) y las diferentes mejoras incorporadas al modelo en relación con un modelo preliminar de Evaluación Cuantitativa de Riesgos Microbiológicos desarrollado en proyectos anteriores (resaltado en rojo).

Esto explica cómo la contaminación viaja desde el punto de descarga hasta las aguas de baño circundantes.

El modelo también incorpora procesos de degradación, que están influenciados por factores ambientales, como la temperatura, la radiación solar y la salinidad. Esos parámetros pueden afectar significativamente la supervivencia de patógenos y las tasas de descomposición.

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

Después de que la descarga del alcantarillado se detiene, la cantidad de patógenos en el agua que fluye a través del canal de descarga disminuye rápidamente.

Esto muestra que la contaminación en el canal no dura mucho tiempo, una vez que el evento de desbordamiento ha terminado, lo cual es importante para estimar cuánto tiempo la zona de baño puede permanecer insegura.

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.

Para prepararse mejor para futuros fenómenos meteorológicos extremos que afecten a la calidad de las aguas de baño, las simulaciones con un modelo de transporte y riesgo exploraron escenarios basados en corrientes marinas, condiciones de viento y descargas combinadas de alcantarillado. Para cada escenario, el modelo predijo el movimiento y la dispersión de patógenos, estimando el riesgo de los nadadores e indicando cuánto tiempo una playa podría permanecer insegura después de fuertes lluvias. Este enfoque apoya la toma de decisiones y la planificación a medida que el cambio climático aumenta la frecuencia de tales eventos.

Una vez en el mar, algunos patógenos comienzan a perder fuerza o mueren debido a procesos naturales; Por ejemplo, la luz solar ayuda a destruir muchos de ellos. Las temperaturas cálidas y la sal en el agua de mar también afectan el tiempo de supervivencia de estos gérmenes. Por lo tanto, la persistencia de patógenos varía estacionalmente, mostrando que las tasas de degradación son más altas en verano debido al aumento de la exposición a la luz solar, lo que apoya la degradación de patógenos. La forma en que se mueve el mar, especialmente la velocidad y la dirección de las corrientes, tiene un gran impacto en la forma en que se propagan los patógenos. Durante la primavera y el otoño, las corrientes de agua son generalmente más fuertes y más dinámicas, lo que ayuda a transportar y diluir los contaminantes más rápido. Como resultado, el riesgo de infección generalmente desaparece más rápidamente en estas estaciones.

Uso de indicadores bacterianos para mejorar la evaluación de riesgos

Para estimar mejor los riesgos para la salud del agua contaminada, el equipo del proyecto refinó el vínculo entre las bacterias comúnmente monitoreadas (utilizadas como indicadores de contaminación) y los patógenos que causan enfermedades reales. Al mejorar esta comprensión, el modelo de evaluación de riesgos puede reflejar con mayor precisión las condiciones del mundo real para la salud de los bañistas.

Las campañas de muestreo en el área de estudio de caso apoyaron el monitoreo en tiempo real de bacterias comúnmente monitoreadas como indicadores, particularmente durante los desbordamientos de aguas residuales. Estos datos ayudaron a crear mapas más realistas, que muestran dónde los riesgos para la salud son más altos, lo que a su vez respalda decisiones más rápidas y efectivas sobre la calidad del agua y la seguridad pública, incluidas alertas tempranas y acciones específicas.

Contribuciones económicas, retos y perspectivas

El Sistema de Alerta Temprana desarrollado, basado en un modelo de Evaluación Cuantitativa de Riesgos Microbiológicos, ayuda a reducir los riesgos para la salud y prevenir cierres innecesarios de playas al identificar cuándo y dónde la contaminación representa una amenaza. Esto evita decisiones demasiado cautelosas y apoya la reputación y la economía de las zonas costeras que dependen del turismo. Al hacerlo, la solución beneficia tanto a la salud pública como a las empresas locales.

A pesar de los desafíos pendientes, como el acceso limitado a datos detallados y las variaciones en las regulaciones locales, este tipo de herramienta puede desempeñar un papel clave en el desarrollo de sistemas de alerta temprana para la seguridad de las aguas de baño. Permite a las autoridades actuar antes de que una situación se vuelva crítica, protegiendo tanto la salud pública como el medio ambiente.

De cara al futuro, la integración de la inteligencia artificial (como el aprendizaje automático) podría mejorar el sistema aprendiendo de eventos pasados para predecir mejor los riesgos de infección en situaciones futuras, particularmente útil para las ciudades costeras con el objetivo de prepararse para fenómenos meteorológicos extremos.

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