Uimaveden laadun varmistaminen äärimmäisten myrskyjen jälkeen Barcelonassa, Espanjassa

Keskeiset opinnot

Tietoa alueesta

Figure 1: Location of Barcelona. Image Credit: Britannica

Ilmastouhkat

Kuten monet muutkin Välimeren ja Euroopan rannikot, Katalonian rannikko on erittäin altis ilmastonmuutokselle ilmaston, rikkaan biologisen monimuotoisuuden ja ihmisen suuren toiminnan monimutkaisen vuorovaikutuksen vuoksi. Merenpinnan nousu uhkaa matalia rannikoita (erityisesti suistoja ja suistoja) muun muassa lisäämällä tulvariskejä ja suolan tunkeutumista. Yleisemmät ja voimakkaammat merimyrskyt vaikuttavat rannikkoalueiden resursseihin ja uhkaavat paikallisia lajeja ja biologista monimuotoisuutta. Veden niukkuus on krooninen ongelma, jota pahentavat ilmastonmuutos ja lisääntynyt matkailu. Vesihuolto perustuu voimakkaasti jokien siirtoihin, suolanpoistolaitoksiin ja kierrätettyyn veteen. Sateiden lisääntyvä vaihtelu pahentaa äkillisiä tulvia – rankkasateisiin liittyviä ja alle kuudessa tunnissa esiintyviä tulvia – ja aiheuttaa vahinkoja, mikä on erityisen ongelmallista tiheään asutuilla alueilla, joilla meritulvat muodostavat lisäuhan.

Arvioidaan ylikuormitettujen jätevesijärjestelmien vaikutusta veden laatuun ja kansanterveyteen

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

Maailmanlaajuisten lämpötilojen nousu ja yhä useammin esiintyvät äärimmäiset sateet johtavat todennäköisesti yhä useammin ja voimakkaammin yhdistettyjen viemärien ylivuotoihin, mikä edellyttää parempia seuranta- ja hallintastrategioita.

Jätevesien ylivuotojen aiheuttamien terveysriskien ennustaminen reaaliaikaisilla tiedoilla

Saastuneelle merivedelle altistuvien uimareiden terveysriskin arvioimiseksi IMPETUS-hankeryhmä kehitti kvantitatiivisen mikrobiologisen riskinarviointimallin ja testasi sitä Barcelonassa sijaitsevalla kaupunkirannalla. Yhdistämällä reaaliaikaista ympäristötietoa, kuten säätä, meriolosuhteita ja jätevesien ylivuototapahtumia, malli ennustaa, milloin ja missä veden laatu aiheuttaa terveysriskin.

Se simuloi taudinaiheuttajien leviämistä purkupisteestä ja arvioi pitoisuuksia läheisillä uimarannoilla. Mallissa tarkastellaan myös sitä, miten ympäristötekijät, kuten virtaukset, auringonvalo ja lämpötila, vaikuttavat taudinaiheuttajan eloonjäämiseen.

Tällä välineellä tuetaan tietoon perustuvia ja oikea-aikaisia päätöksiä kansanterveyden suojelemiseksi jäteveden ylivuotojen jälkeen, ja se on siirrettävissä muille kaupunkirannikkoalueille, joilla on samanlaisia haasteita.

Kvantitatiivinen mikrobiologinen riskinarviointimalli on arvokas lähestymistapa ennakoivaan vedenlaadun hallintaan ja varhaisvaroitusjärjestelmien perustamiseen. Siinä ennustetaan mikrobiologinen riski uimareille yhdistetyn viemärin ylivuodon eri tilanteissa ja yksilöidään alueet, joilla riski on suurin.

Mireia Mesas Suárez, Eurecat (IMPETUS-hankkeen kumppani)

Kaaviossa 3 esitetään, miten kvantitatiivinen mikrobiologinen riskinarviointimalli toimii arvioitaessa mikro-organismeille jätevedessä altistumisesta aiheutuvaa tartuntariskiä.

Ensinnäkin se kerää tietoja säästä, merivedestä ja jätevesien ylivuodosta. Sitten se laskee, miten patogeenit leviävät ja kuinka todennäköisesti ne aiheuttavat infektioita. Kaaviossa eritellään laskentamoduuliin sisältyvät vaiheet (vihreällä), tarvittavat syöttötiedot (sinisellä) ja malliin sisällytetyt erilaiset parannukset, jotka koskevat aiemmissa hankkeissa kehitettyä alustavaa kvantitatiivisen mikrobiologisen riskinarvioinnin mallia (punaisella korostettuna).

Tämä selittää, miten saastuminen kulkee purkupisteestä ympäröiviin uimavesiin.

Malli sisältää myös hajoamisprosesseja, joihin vaikuttavat ympäristötekijät, kuten lämpötila, auringon säteily ja suolapitoisuus. Nämä parametrit voivat vaikuttaa merkittävästi taudinaiheuttajan eloonjäämiseen ja hajoamisnopeuteen.

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

Kun viemärin tyhjennys pysähtyy, taudinaiheuttajan määrä tyhjennyskanavan läpi virtaavassa vedessä vähenee nopeasti.

Tämä osoittaa, että saastuminen kanavalla ei kestä pitkään, kun ylivuototapahtuma on päättynyt, mikä on tärkeää arvioitaessa, kuinka kauan uimaranta voi pysyä turvattomana.

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.

Jotta voitaisiin valmistautua paremmin uimaveden laatuun vaikuttaviin tuleviin äärimmäisiin sääilmiöihin, kuljetus- ja riskimallilla tehdyissä simulaatioissa tarkasteltiin skenaarioita, jotka perustuivat merivirtoihin, tuuliolosuhteisiin ja yhdistettyihin viemäripäästöihin. Kussakin skenaariossa malli ennusti taudinaiheuttajan liikkumista ja leviämistä, arvioimalla uimareiden riskiä ja osoittamalla, kuinka kauan ranta voi pysyä turvattomana rankkasateiden jälkeen. Tämä lähestymistapa tukee päätöksentekoa ja suunnittelua, koska ilmastonmuutos lisää tällaisten tapahtumien esiintymistiheyttä.

Meressä jotkut taudinaiheuttajat alkavat menettää voimaa tai kuolla luonnollisten prosessien vuoksi; Esimerkiksi auringonvalo auttaa tuhoamaan monia niistä. Lämpimät lämpötilat ja meriveden suola vaikuttavat myös näiden bakteerien eloonjäämisaikaan. Siksi patogeenien pysyvyys vaihtelee kausiluonteisesti, mikä osoittaa, että hajoamisnopeudet ovat korkeampia kesällä lisääntyneen auringonvalon altistumisen vuoksi, mikä tukee patogeenien hajoamista. Tapa, jolla meri liikkuu, erityisesti virtausten nopeus ja suunta, vaikuttaa suuresti taudinaiheuttajien leviämiseen. Keväällä ja syksyllä vesivirrat ovat yleensä vahvempia ja dynaamisempia, mikä auttaa kuljettamaan ja laimentamaan epäpuhtauksia nopeammin. Tämän seurauksena infektioriski häviää yleensä nopeammin näinä vuodenaikoina.

Bakteeri-indikaattorien käyttö riskinarvioinnin parantamiseksi

Saastuneen veden aiheuttamien terveysriskien arvioimiseksi paremmin hankeryhmä tarkensi yleisesti seurattujen bakteerien (joita käytetään pilaantumisen indikaattoreina) ja todellisten taudinaiheuttajien välistä yhteyttä. Kun tämä ymmärrys paranee, riskinarviointimalli voi paremmin kuvastaa todellisia olosuhteita uimareiden terveydelle.

Tapaustutkimusalueen näytteenottokampanjat tukivat yleisesti seurattujen bakteerien reaaliaikaista seurantaa indikaattoreina erityisesti jäteveden ylivuotojen aikana. Nämä tiedot auttoivat luomaan realistisempia karttoja, jotka osoittavat, missä terveysriskit ovat suurimmat, mikä puolestaan tukee nopeampia ja tehokkaampia päätöksiä veden laadusta ja yleisestä turvallisuudesta, mukaan lukien varhaisvaroitukset ja kohdennetut toimet.

Taloudelliset panokset, haasteet ja näkymät

Kehitetty varhaisvaroitusjärjestelmä, joka perustuu kvantitatiiviseen mikrobiologiseen riskinarviointimalliin, auttaa vähentämään terveysriskejä ja ehkäisemään tarpeettomia rantojen sulkemisia tunnistamalla, milloin ja missä pilaantuminen aiheuttaa uhan. Näin vältetään liian varovaisia päätöksiä ja tuetaan matkailusta riippuvaisten rannikkoalueiden mainetta ja taloutta. Näin ratkaisu hyödyttää sekä kansanterveyttä että paikallisia yrityksiä.

Huolimatta jäljellä olevista haasteista, kuten yksityiskohtaisten tietojen rajallisesta saatavuudesta ja paikallisten säännösten vaihteluista, tämäntyyppisellä välineellä voi olla keskeinen rooli uimaveden turvallisuutta koskevien varhaisvaroitusjärjestelmien kehittämisessä. Sen avulla viranomaiset voivat toimia ennen kuin tilanteesta tulee kriittinen ja suojella sekä kansanterveyttä että ympäristöä.

Tulevaisuudessa tekoälyn (kuten koneoppimisen) integrointi voisi parantaa järjestelmää oppimalla aiemmista tapahtumista, jotta infektioriskit voidaan ennustaa paremmin tulevissa tilanteissa, mikä on erityisen hyödyllistä rannikkokaupungeille, jotka pyrkivät valmistautumaan äärimmäisiin sääilmiöihin.

Tiivistelmä

Lisätietoja

Yhteydenotto