A fürdővíz minőségének biztosítása szélsőséges viharok után Barcelonában (Spanyolország)

Kulcsfontosságú ismeretek

A régióról

Figure 1: Location of Barcelona. Image Credit: Britannica

Klímafenyegetések

A Földközi-tenger és Európa sok más partjához hasonlóan a katalán partvidék is rendkívül érzékeny az éghajlatváltozásra az éghajlat, a gazdag biológiai sokféleség és a magas szintű emberi tevékenység összetett kölcsönhatása miatt. A tengerszint emelkedése az alacsonyan fekvő partokat (különösen a deltákat és a torkolatokat) fenyegeti, többek között növekvő árvízkockázattal és sóbehatolással. A gyakoribb és intenzívebb tengeri viharok hatással vannak a part menti eszközökre, és veszélyeztetik a helyi fajokat és a biológiai sokféleséget. A vízhiány krónikus probléma, amelyet súlyosbít az éghajlatváltozás és a megnövekedett turizmus, mivel a vízellátás nagymértékben függ a folyók átadásától, a sótalanító üzemektől és a visszanyert víztől. Az esőzések növekvő változékonysága súlyosbítja a villámárvizeket – a heves esőzésekhez kapcsolódó és kevesebb mint hat óra alatt bekövetkező árvizeket –, és károkat okoz, ami különösen problematikus a sűrűn lakott területeken, ahol a tengeri árvizek további fenyegetést jelentenek.

A túlfolyó szennyvízrendszerek vízminőségre és közegészségre gyakorolt hatásának értékelése

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

A növekvő globális hőmérséklet és a gyakoribb szélsőséges esőzések valószínűleg a kombinált csatornatúlfolyás gyakoribb és intenzívebb előfordulásához vezetnek, ami jobb nyomonkövetési és kezelési stratégiákat tesz szükségessé.

A szennyvíz túlfolyásából eredő egészségügyi kockázatok előrejelzése valós idejű adatokkal

A szennyezett tengervíznek kitett fürdőzők egészségügyi kockázatának becslésére az IMPETUS projektcsapata kidolgozta a kvantitatív mikrobiológiai kockázatértékelési modellt, és azt egy barcelonai városi strandon tesztelte. A valós idejű környezeti adatok, például az időjárás, a tengeri viszonyok és a szennyvíz-túlfolyási események kombinálásával a modell megjósolja, hogy a vízminőség mikor és hol jelent egészségügyi kockázatot.

Szimulálja, hogy a kórokozók hogyan terjednek a kibocsátási pontról, és megbecsüli a koncentrációkat a közeli fürdőzónákban. A modell azt is figyelembe veszi, hogy az olyan környezeti tényezők, mint az áramlatok, a napfény és a hőmérséklet hogyan befolyásolják a kórokozók túlélését.

Ez az eszköz megalapozottabb és időszerűbb döntéseket támogat a közegészségnek a szennyvíz túlfolyása utáni védelme érdekében, és átvihető más, hasonló kihívásokkal küzdő városi part menti területekre.

A kvantitatív mikrobiológiai kockázatértékelési modell értékes megközelítést jelent a proaktív vízminőség-gazdálkodáshoz és a korai előrejelző rendszerek létrehozásához. Előrejelzi a kombinált csatornatúlfolyás különböző helyzeteiben lévő fürdőzők mikrobiológiai kockázatát, és azonosítja azokat a területeket, amelyek a legnagyobb kockázatot jelentik.

Mireia Mesas Suárez, Eurecat (IMPETUS projektpartner)

A 3. ábra bemutatja, hogyan működik a kvantitatív mikrobiológiai kockázatértékelési modell a szennyvízben lévő mikroorganizmusoknak való kitettségből eredő fertőzési kockázat becslésére.

Először is adatokat gyűjt az időjárásról, a tengervízről és a szennyvíz túlfolyásáról. Ezután kiszámítja, hogy a kórokozók hogyan terjednek, és mennyire valószínű, hogy fertőzéseket okoznak. Az ábra megkülönbözteti a számítási modul lépéseit (zöld színnel), a szükséges bemeneti adatokat (kék színnel) és a modellbe beépített különböző javításokat a korábbi projektekben kidolgozott előzetes mennyiségi mikrobiológiai kockázatértékelési modell tekintetében (pirossal kiemelve).

Ez megmagyarázza, hogyan terjed a szennyeződés a kibocsátási ponttól a környező fürdővizekig.

A modell magában foglalja a lebomlási folyamatokat is, amelyeket olyan környezeti tényezők befolyásolnak, mint a hőmérséklet, a napsugárzás és a sótartalom. Ezek a paraméterek jelentősen befolyásolhatják a kórokozók túlélését és bomlási sebességét.

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

Miután a csatorna kiürülése leáll, a kiürítő csatornán keresztül áramló vízben lévő kórokozó mennyisége gyorsan csökken.

Ez azt mutatja, hogy a csatorna szennyeződése nem tart sokáig, miután a túlfolyási esemény véget ért, ami fontos annak becsléséhez, hogy a fürdőterület meddig maradhat nem biztonságos.

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.

A fürdővíz minőségét befolyásoló jövőbeli szélsőséges időjárási eseményekre való jobb felkészülés érdekében a szállítási és kockázati modellel végzett szimulációk a tengeri áramlatokon, a szélviszonyokon és a kombinált szennyvízkibocsátáson alapuló forgatókönyveket tártak fel. A modell minden egyes forgatókönyv esetében előre jelezte a kórokozók mozgását és szétszóródását, megbecsülve az úszók kockázatát, és jelezve, hogy egy strand mennyi ideig maradhat nem biztonságos a heves esőzések után. Ez a megközelítés támogatja a döntéshozatalt és a tervezést, mivel az éghajlatváltozás növeli az ilyen események gyakoriságát.

Miután a tengerbe került, egyes kórokozók a természetes folyamatok miatt elveszítik erejüket vagy meghalnak; Például a napfény segít elpusztítani sokukat. A meleg hőmérséklet és a tengervízben lévő só szintén befolyásolja ezeknek a baktériumoknak a túlélési idejét. Ezért a kórokozók perzisztenciája szezonálisan változik, ami azt mutatja, hogy nyáron a lebomlási arányok magasabbak a megnövekedett napfénynek való kitettség miatt, ami támogatja a kórokozók lebomlását. A tenger mozgásának módja, különösen az áramlatok sebessége és iránya nagy hatással van a kórokozók terjedésére. Tavasszal és ősszel a vízáramok általában erősebbek és dinamikusabbak, ami segít a szennyező anyagok gyorsabb elszállításában és hígításában. Ennek eredményeként a fertőzés kockázata általában gyorsabban eltűnik ezekben az évszakokban.

Bakteriális indikátorok használata a kockázatértékelés javítása érdekében

A szennyezett víz egészségügyi kockázatainak jobb becslése érdekében a projektcsapat finomította a gyakran megfigyelt baktériumok (amelyeket a szennyezés mutatóiként használnak) és a tényleges betegséget okozó kórokozók közötti kapcsolatot. E megértés javításával a kockázatértékelési modell pontosabban tükrözheti a fürdőzők egészségének valós körülményeit.

Az esettanulmányi területen folytatott mintavételi kampányok támogatták a gyakran monitorozott baktériumok indikátorként való valós idejű monitorozását, különösen a szennyvíztúlfolyások során. Ezek az adatok segítettek reálisabb térképek létrehozásában, amelyek megmutatják, hol a legmagasabbak az egészségügyi kockázatok, ami viszont elősegíti a vízminőséggel és a közbiztonsággal kapcsolatos gyorsabb és hatékonyabb döntéseket, beleértve a korai figyelmeztetéseket és a célzott intézkedéseket is.

Gazdasági hozzájárulások, kihívások és kilátások

A kvantitatív mikrobiológiai kockázatértékelési modellen alapuló, kifejlesztett korai előrejelző rendszer segít csökkenteni az egészségügyi kockázatokat és megelőzni a szükségtelen tengerparti lezárásokat azáltal, hogy azonosítja, mikor és hol jelent veszélyt a szennyezés. Ez elkerülhetővé teszi a túlzottan óvatos döntéseket, és támogatja az idegenforgalomtól függő part menti területek hírnevét és gazdaságát. Ennek során a megoldás mind a közegészségügy, mind a helyi vállalkozások számára előnyös.

A fennmaradó kihívások – például a részletes adatokhoz való korlátozott hozzáférés és a helyi szabályozások eltérései – ellenére ez az eszköz kulcsszerepet játszhat a fürdővizek biztonságára vonatkozó korai előrejelző rendszerek kifejlesztésében. Lehetővé teszi a hatóságok számára, hogy cselekedjenek, mielőtt a helyzet kritikussá válna, védve mind a közegészséget, mind a környezetet.

Ami a jövőt illeti, a mesterséges intelligencia (például a gépi tanulás) integrálása javíthatja a rendszert azáltal, hogy tanul a múltbeli eseményekből annak érdekében, hogy a jövőbeli helyzetekben jobban megjósolja a fertőzési kockázatokat, ami különösen hasznos a szélsőséges időjárási eseményekre felkészülni kívánó part menti városok számára.

Összefoglaló

További információk

Kapcsolattartó