Sécurisation de la qualité des eaux de baignade après des tempêtes extrêmes à Barcelone, Espagne

Principaux apprentissages

À propos de la région

Figure 1: Location of Barcelona. Image Credit: Britannica

Menaces climatiques

Comme beaucoup d'autres côtes de la Méditerranée et d'Europe, la côte catalane est très vulnérable au changement climatique en raison de l'interaction complexe entre le climat, la riche biodiversité et la forte activité humaine. L'élévation du niveau de la mer menace les côtes basses (en particulier les deltas et les estuaires) avec des risques croissants d'inondation et d'intrusion de sel, entre autres impacts. Des tempêtes marines plus fréquentes et plus intenses affectent les ressources côtières et menacent les espèces locales et la biodiversité. La pénurie d'eau est un problème chronique, aggravé par le changement climatique et l'augmentation du tourisme, l'approvisionnement en eau dépendant fortement des transferts fluviaux, des usines de dessalement et de l'eau de récupération. La variabilité croissante des précipitations exacerbe les crues soudaines – inondations associées à de fortes pluies et se produisant en moins de six heures – et cause des dommages, ce qui est particulièrement problématique dans les zones densément peuplées où les inondations marines constituent une menace supplémentaire.

Évaluer l'impact du débordement des réseaux d'égouts sur la qualité de l'eau et la santé publique

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

La hausse des températures mondiales et la fréquence accrue des pluies extrêmes entraîneront probablement des débordements d'égouts combinés plus fréquents et plus intenses, ce qui nécessitera une amélioration des stratégies de surveillance et de gestion.

Prédire les risques pour la santé liés aux débordements d'eaux usées avec des données en temps réel

Pour estimer le risque sanitaire pour les baigneurs exposés à l'eau de mer contaminée, l'équipe du projet IMPETUS a développé un modèle d'évaluation quantitative des risques microbiologiques et l'a testé sur une plage urbaine de Barcelone. En combinant des données environnementales en temps réel, telles que les conditions météorologiques, les conditions de la mer et les événements de débordement des eaux usées, le modèle prédit quand et où la qualité de l'eau pose un risque pour la santé.

Il simule la façon dont les agents pathogènes se propagent à partir du point de rejet et estime les concentrations dans les zones de baignade voisines. Le modèle tient également compte de la façon dont les facteurs environnementaux tels que les courants, la lumière du soleil et la température affectent la survie des agents pathogènes.

Cet outil soutient des décisions plus éclairées et opportunes pour protéger la santé publique après le débordement des eaux usées et est transférable à d'autres zones côtières urbaines confrontées à des défis similaires.

Le modèle d'évaluation quantitative des risques microbiologiques représente une approche précieuse pour une gestion proactive de la qualité de l'eau et la mise en place de systèmes d'alerte précoce. Il prédit le risque microbiologique pour les baigneurs dans différentes situations de débordement des égouts combinés et identifie les zones qui présentent le plus grand risque.

Mireia Mesas Suárez, Eurecat (partenaire du projet IMPETUS)

La figure 3 montre comment fonctionne le modèle d'évaluation quantitative des risques microbiologiques pour estimer le risque d'infection lié à l'exposition aux microorganismes dans les eaux usées.

Tout d'abord, il recueille des données sur les conditions météorologiques, l'eau de mer et le débordement des eaux usées. Ensuite, il calcule la façon dont les agents pathogènes se propagent et la probabilité qu'ils causent des infections. La figure différencie les étapes incluses dans le module de calcul (en vert), les données d'entrée nécessaires (en bleu) et les différentes améliorations intégrées dans le modèle concernant un modèle préliminaire d'évaluation quantitative des risques microbiologiques développé dans le cadre de projets précédents (mis en évidence en rouge).

Cela explique comment la contamination se déplace du point de rejet aux eaux de baignade environnantes.

Le modèle intègre également des processus de dégradation, qui sont influencés par des facteurs environnementaux, tels que la température, le rayonnement solaire et la salinité. Ces paramètres peuvent avoir un impact significatif sur la survie et les taux de décomposition des agents pathogènes.

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

Après l'arrêt du rejet des égouts, la quantité d'agent pathogène dans l'eau qui traverse le canal de rejet diminue rapidement.

Cela montre que la contamination dans le chenal ne dure pas longtemps, une fois l'événement de débordement terminé, ce qui est important pour estimer combien de temps la zone de baignade peut rester dangereuse.

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.

Pour mieux se préparer aux futurs événements météorologiques extrêmes affectant la qualité des eaux de baignade, des simulations avec un modèle de transport et de risque ont exploré des scénarios basés sur les courants marins, les conditions de vent et les rejets d'égouts combinés. Pour chaque scénario, le modèle a prédit le mouvement et la dispersion des agents pathogènes, estimant le risque des nageurs et indiquant combien de temps une plage pourrait rester dangereuse après de fortes pluies. Cette approche soutient la prise de décision et la planification à mesure que le changement climatique augmente la fréquence de tels événements.

Une fois dans la mer, certains agents pathogènes commencent à perdre de la force ou à mourir en raison de processus naturels; Par exemple, la lumière du soleil aide à détruire beaucoup d'entre eux. Les températures chaudes et le sel dans l'eau de mer affectent également le temps de survie de ces germes. Par conséquent, la persistance des agents pathogènes varie selon les saisons, ce qui montre que les taux de dégradation sont plus élevés en été en raison d'une exposition accrue à la lumière du soleil, ce qui favorise la dégradation des agents pathogènes. La façon dont la mer se déplace, en particulier la vitesse et la direction des courants, a un impact important sur la façon dont les agents pathogènes se propagent. Au printemps et en automne, les courants d'eau sont généralement plus forts et plus dynamiques, ce qui permet d'emporter et de diluer les contaminants plus rapidement. En conséquence, le risque d'infection disparaît généralement plus rapidement au cours de ces saisons.

Utilisation d'indicateurs bactériens pour améliorer l'évaluation des risques

Pour mieux estimer les risques pour la santé liés à l'eau contaminée, l'équipe du projet a affiné le lien entre les bactéries couramment surveillées (utilisées comme indicateurs de pollution) et les agents pathogènes responsables de maladies réelles. En améliorant cette compréhension, le modèle d'évaluation des risques peut refléter plus précisément les conditions réelles de la santé des baigneurs.

Les campagnes d'échantillonnage dans la zone d'étude de cas ont soutenu la surveillance en temps réel des bactéries couramment surveillées en tant qu'indicateurs, en particulier lors des débordements d'eaux usées. Ces données ont permis de créer des cartes plus réalistes, montrant où les risques pour la santé sont les plus élevés, ce qui favorise des décisions plus rapides et plus efficaces en matière de qualité de l'eau et de sécurité publique, y compris des alertes précoces et des actions ciblées.

Contributions économiques, défis et perspectives

Le système d'alerte précoce développé, basé sur un modèle d'évaluation quantitative des risques microbiologiques, aide à réduire les risques pour la santé et à prévenir les fermetures inutiles de plages en identifiant quand et où la pollution constitue une menace. Cela évite des décisions trop prudentes et soutient la réputation et l'économie des zones côtières qui dépendent du tourisme. Ce faisant, la solution profite à la fois à la santé publique et aux entreprises locales.

Malgré les défis restants, tels que l'accès limité aux données détaillées et les variations des réglementations locales, ce type d'outil peut jouer un rôle clé dans le développement de systèmes d'alerte précoce pour la sécurité des eaux de baignade. Il permet aux autorités d'agir avant qu'une situation ne devienne critique, en protégeant à la fois la santé publique et l'environnement.

À plus long terme, l’intégration de l’intelligence artificielle (telle que l’apprentissage automatique) pourrait améliorer le système en tirant des enseignements des événements passés afin de mieux prévoir les risques d’infection dans les situations futures, ce qui serait particulièrement utile pour les villes côtières visant à se préparer aux phénomènes météorologiques extrêmes.

Résumé

Informations complémentaires

Contact