Garantire la qualità delle acque di balneazione dopo tempeste estreme a Barcellona, Spagna

Apprendimenti chiave

A proposito della Regione

Figure 1: Location of Barcelona. Image Credit: Britannica

Minacce climatiche

Come molte altre coste del Mediterraneo e dell'Europa, la costa catalana è altamente vulnerabile ai cambiamenti climatici a causa della complessa interazione tra clima, ricca biodiversità e alta attività umana. L'innalzamento del livello del mare sta minacciando le coste basse (in particolare delta ed estuari) con crescenti rischi di alluvioni e intrusioni di sale, tra gli altri impatti. Tempeste marine più frequenti e intense colpiscono le risorse costiere e minacciano le specie locali e la biodiversità. La scarsità d'acqua è un problema cronico, aggravato dai cambiamenti climatici e dall'aumento del turismo, con l'approvvigionamento idrico che dipende fortemente dai trasferimenti fluviali, dagli impianti di desalinizzazione e dall'acqua recuperata. La crescente variabilità delle precipitazioni sta aggravando le inondazioni improvvise (inondazioni associate a forti piogge e che si verificano in meno di sei ore) e sta causando danni, il che è particolarmente problematico nelle zone densamente popolate in cui le inondazioni marine rappresentano un'ulteriore minaccia.

Valutazione dell'impatto dei sistemi fognari traboccanti sulla qualità dell'acqua e sulla salute pubblica

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

L'aumento delle temperature globali e gli eventi di pioggia estrema più frequenti porteranno probabilmente a eventi più frequenti e più intensi di Combined Sewer Overflow, che richiederanno migliori strategie di monitoraggio e gestione.

Prevedere i rischi per la salute derivanti da tracimazioni delle acque reflue con dati in tempo reale

Per stimare il rischio per la salute dei bagnanti esposti all'acqua di mare contaminata, il team del progetto IMPETUS ha sviluppato un modello di valutazione quantitativa del rischio microbiologico e lo ha testato in una spiaggia urbana di Barcellona. Combinando dati ambientali in tempo reale, come condizioni meteorologiche, condizioni del mare ed eventi di tracimazione delle acque reflue, il modello prevede quando e dove la qualità dell'acqua rappresenta un rischio per la salute.

Simula la diffusione degli agenti patogeni dal punto di scarico e stima le concentrazioni nelle zone di balneazione vicine. Il modello considera anche come fattori ambientali come le correnti, la luce solare e la temperatura influenzano la sopravvivenza degli agenti patogeni.

Questo strumento supporta decisioni più informate e tempestive per proteggere la salute pubblica dopo le tracimazioni delle acque reflue ed è trasferibile ad altre aree costiere urbane che affrontano sfide simili.

Il modello di valutazione quantitativa dei rischi microbiologici rappresenta un approccio prezioso per la gestione proattiva della qualità dell'acqua e l'istituzione di sistemi di allarme rapido. Prevede il rischio microbiologico per i bagnanti in diverse situazioni di Combined Sewer Overflow e identifica le aree che presentano il rischio maggiore.

Mireia Mesas Suárez, Eurecat (partner del progetto IMPETUS)

La figura 3 mostra come funziona il modello di valutazione quantitativa del rischio microbiologico per stimare il rischio di infezione da esposizione a microrganismi nelle acque reflue.

In primo luogo, raccoglie dati sulle condizioni meteorologiche, sull'acqua di mare e sull'overflow delle acque reflue. Quindi, calcola come gli agenti patogeni si diffondono e quanto è probabile che causino infezioni. La figura distingue le fasi incluse nel modulo di calcolo (in verde), i dati di input necessari (in blu) e i diversi miglioramenti incorporati nel modello rispetto a un modello preliminare di valutazione quantitativa del rischio microbiologico sviluppato in progetti precedenti (evidenziato in rosso).

Questo spiega come la contaminazione viaggia dal punto di scarico alle acque di balneazione circostanti.

Il modello incorpora anche processi di degradazione, che sono influenzati da fattori ambientali, come la temperatura, la radiazione solare e la salinità. Questi parametri possono avere un impatto significativo sulla sopravvivenza e sui tassi di decadimento degli agenti patogeni.

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

Dopo che lo scarico delle fogne si ferma, la quantità di agente patogeno nell'acqua che scorre attraverso il canale di scarico diminuisce rapidamente.

Ciò dimostra che la contaminazione nel canale non dura a lungo, una volta terminato l'evento di tracimazione, il che è importante per stimare per quanto tempo la zona di balneazione può rimanere pericolosa.

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.

Per prepararsi meglio a futuri eventi meteorologici estremi che incidono sulla qualità delle acque di balneazione, le simulazioni con un modello di trasporto e rischio hanno esplorato scenari basati su correnti marine, condizioni del vento e scarichi fognari combinati. Per ogni scenario, il modello ha previsto il movimento e la dispersione dell'agente patogeno, stimando il rischio del nuotatore e indicando per quanto tempo una spiaggia potrebbe rimanere pericolosa dopo forti piogge. Questo approccio supporta il processo decisionale e la pianificazione in quanto i cambiamenti climatici aumentano la frequenza di tali eventi.

Una volta in mare, alcuni agenti patogeni iniziano a perdere forza o muoiono a causa di processi naturali; Ad esempio, la luce del sole aiuta a distruggerne molti. Le temperature calde e il sale nell'acqua di mare influenzano anche il tempo di sopravvivenza di questi germi. Pertanto, la persistenza dell'agente patogeno varia stagionalmente, dimostrando che i tassi di degradazione sono più alti in estate a causa dell'aumento dell'esposizione alla luce solare, che supporta la degradazione dell'agente patogeno. Il modo in cui il mare si muove, in particolare la velocità e la direzione delle correnti, ha un grande impatto su come gli agenti patogeni si diffondono. Durante la primavera e l'autunno, le correnti d'acqua sono generalmente più forti e più dinamiche, il che aiuta a trasportare e diluire i contaminanti più velocemente. Di conseguenza, il rischio di infezione di solito scompare più rapidamente in queste stagioni.

Utilizzo di indicatori batterici per migliorare la valutazione del rischio

Per stimare meglio i rischi per la salute derivanti dall'acqua contaminata, il team di progetto ha perfezionato il legame tra i batteri comunemente monitorati (utilizzati come indicatori di inquinamento) e gli agenti patogeni effettivi che causano malattie. Migliorando questa comprensione, il modello di valutazione del rischio può riflettere in modo più accurato le condizioni del mondo reale per la salute dei bagnanti.

Le campagne di campionamento nell'area del caso di studio hanno sostenuto il monitoraggio in tempo reale dei batteri comunemente monitorati come indicatori, in particolare durante le tracimazioni delle acque reflue. Questi dati hanno contribuito a creare mappe più realistiche, mostrando dove i rischi per la salute sono più elevati, il che a sua volta supporta decisioni più rapide ed efficaci sulla qualità dell'acqua e sulla sicurezza pubblica, compresi allarmi precoci e azioni mirate.

Contributi economici, sfide e prospettive

Il sistema di allarme rapido sviluppato, basato su un modello di valutazione quantitativa dei rischi microbiologici, contribuisce a ridurre i rischi per la salute e a prevenire chiusure non necessarie delle spiagge identificando quando e dove l'inquinamento rappresenta una minaccia. Ciò evita decisioni eccessivamente caute e sostiene la reputazione e l'economia delle zone costiere che dipendono dal turismo. In tal modo, la soluzione avvantaggia sia la salute pubblica che le imprese locali.

Nonostante le sfide rimanenti, come l'accesso limitato a dati dettagliati e le variazioni delle normative locali, questo tipo di strumento può svolgere un ruolo chiave nello sviluppo di sistemi di allarme rapido per la sicurezza delle acque di balneazione. Consente alle autorità di agire prima che una situazione diventi critica, proteggendo sia la salute pubblica che l'ambiente.

Guardando al futuro, l'integrazione dell'intelligenza artificiale (come l'apprendimento automatico) potrebbe migliorare il sistema imparando dagli eventi passati per prevedere meglio i rischi di infezione in situazioni future, particolarmente utile per le città costiere che mirano a prepararsi a eventi meteorologici estremi.

Sintesi

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