Peldvietu ūdens kvalitātes nodrošināšana pēc ekstremālām vētrām Barselonā, Spānijā

Galvenās mācības

Par reģionu

Figure 1: Location of Barcelona. Image Credit: Britannica

Klimata apdraudējumi

Katalonijas piekraste, tāpat kā daudzas citas Vidusjūras un Eiropas piekrastes, ir ļoti neaizsargāta pret klimata pārmaiņām, ņemot vērā sarežģīto mijiedarbību starp klimatu, bagātīgo bioloģisko daudzveidību un lielo cilvēku darbību. Jūras līmeņa celšanās cita starpā apdraud zemu stāvošas piekrastes (jo īpaši deltas un estuārus), palielinot plūdu risku un sāls ielaušanos. Biežākas un intensīvākas jūras vētras ietekmē piekrastes resursus un apdraud vietējās sugas un bioloģisko daudzveidību. Ūdens trūkums ir hroniska problēma, ko saasina klimata pārmaiņas un tūrisma pieaugums, jo ūdensapgāde lielā mērā ir atkarīga no upju pārneses, atsāļošanas iekārtām un pārgūtā ūdens. Pieaugošā nokrišņu mainība saasina pēkšņus plūdus — plūdus, kas saistīti ar spēcīgām lietusgāzēm un notiek mazāk nekā sešu stundu laikā, — un nodara kaitējumu, kas ir īpaši problemātiski blīvi apdzīvotās teritorijās, kurās jūras plūdi rada papildu apdraudējumu.

Novērtējums par pārplūstošo kanalizācijas sistēmu ietekmi uz ūdens kvalitāti un sabiedrības veselību

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

Globālās temperatūras paaugstināšanās un biežākas ekstremālas lietusgāzes, visticamāk, izraisīs biežākus un intensīvākus kombinētās kanalizācijas pārplūdes gadījumus, tāpēc būs vajadzīgas uzlabotas uzraudzības un pārvaldības stratēģijas.

Notekūdeņu pārplūžu radītā veselības apdraudējuma prognozēšana, izmantojot reāllaika datus

Lai novērtētu veselības apdraudējumu peldētājiem, kas pakļauti piesārņotam jūras ūdenim, IMPETUS projekta grupa izstrādāja kvantitatīvā mikrobioloģiskā riska novērtēšanas modeli un pārbaudīja to pilsētas pludmalē Barselonā. Apvienojot reāllaika vides datus, piemēram, laikapstākļus, jūras apstākļus un notekūdeņu pārplūdes notikumus, modelis prognozē, kad un kur ūdens kvalitāte rada veselības apdraudējumu.

Tas imitē, kā patogēni izplatās no izplūdes vietas, un aplēš koncentrācijas tuvējās peldvietās. Modelī ņemts vērā arī tas, kā vides faktori, piemēram, straumes, saules gaisma un temperatūra, ietekmē patogēnu izdzīvošanu.

Šis rīks atbalsta informētākus un savlaicīgākus lēmumus, lai aizsargātu sabiedrības veselību pēc notekūdeņu pārplūdēm, un tas ir pārnesams uz citām pilsētu piekrastes teritorijām, kas saskaras ar līdzīgām problēmām.

Kvantitatīvā mikrobioloģiskā riska novērtēšanas modelis ir vērtīga pieeja proaktīvai ūdens kvalitātes pārvaldībai un agrīnās brīdināšanas sistēmu izveidei. Tajā prognozēts mikrobioloģiskais risks peldētājiem dažādās kombinētās kanalizācijas pārplūdes situācijās un noteiktas teritorijas, kurās ir vislielākais risks.

Mireia Mesas Suárez, Eurecat (IMPETUS projekta partneris)

attēlā ir parādīts, kā darbojas kvantitatīvā mikrobioloģiskā riska novērtēšanas modelis, lai aplēstu infekcijas risku, ko rada mikroorganismu eksponētība notekūdeņos.

Pirmkārt, tā vāc datus par laikapstākļu, jūras ūdens un notekūdeņu pārplūšanu. Pēc tam tiek aprēķināts, kā patogēni izplatās un cik liela ir iespējamība, ka tie izraisīs infekcijas. Attēlā ir nošķirti aprēķina modulī iekļautie soļi (zaļā krāsā), nepieciešamie ievades dati (zilā krāsā) un dažādie modelī iekļautie uzlabojumi attiecībā uz sākotnējo kvantitatīvā mikrobioloģiskā riska novērtēšanas modeli, kas izstrādāts iepriekšējos projektos (izcelts sarkanā krāsā).

Tas izskaidro, kā piesārņojums pārvietojas no izplūdes vietas uz apkārtējiem peldūdeņiem.

Modelis ietver arī noārdīšanās procesus, kurus ietekmē vides faktori, piemēram, temperatūra, saules starojums un sāļums. Šie parametri var būtiski ietekmēt patogēnu izdzīvošanu un sabrukšanas rādītājus.

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

Pēc tam, kad kanalizācijas izplūde apstājas, patogēna daudzums ūdenī, kas plūst caur izplūdes kanālu, ātri samazinās.

Tas liecina, ka piesārņojums kanālā neilgst ilgi, kad pārplūdes notikums ir beidzies, kas ir svarīgi, lai novērtētu, cik ilgi peldvieta var palikt nedroša.

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.

Lai labāk sagatavotos turpmākiem ekstrēmiem laikapstākļu notikumiem, kas ietekmē peldvietu ūdens kvalitāti, simulācijās ar transporta un riska modeli tika pētīti scenāriji, kuru pamatā ir jūras straumes, vēja apstākļi un kombinētās kanalizācijas novadīšanas. Katram scenārijam modelis prognozēja patogēnu kustību un izkliedi, aplēšot peldētāju risku un norādot, cik ilgi pludmale varētu palikt nedroša pēc spēcīgām lietusgāzēm. Šī pieeja atbalsta lēmumu pieņemšanu un plānošanu, jo klimata pārmaiņas palielina šādu notikumu biežumu.

Atrodoties jūrā, daži patogēni sāk zaudēt spēku vai mirst dabisko procesu dēļ; Piemēram, saules gaisma palīdz iznīcināt daudzus no tiem. Šo mikroorganismu izdzīvošanas laiku ietekmē arī siltā temperatūra un sāls jūras ūdenī. Tāpēc patogēnu noturība sezonāli atšķiras, parādot, ka vasarā noārdīšanās rādītāji ir augstāki, jo palielinās saules gaismas iedarbība, kas veicina patogēnu noārdīšanos. Jūras pārvietošanās veidam, jo īpaši straumju ātrumam un virzienam, ir liela ietekme uz to, kā patogēni izplatās. Pavasarī un rudenī ūdens straumes kopumā ir spēcīgākas un dinamiskākas, kas palīdz ātrāk aiznest un atšķaidīt piesārņotājus. Tā rezultātā infekcijas risks šajās sezonās parasti izzūd ātrāk.

Baktēriju rādītāju izmantošana, lai uzlabotu riska novērtējumu

Lai labāk novērtētu piesārņota ūdens radītos veselības riskus, projekta grupa precizēja saikni starp kopīgi uzraudzītām baktērijām (ko izmanto kā piesārņojuma rādītājus) un faktiskajiem slimību izraisošajiem patogēniem. Uzlabojot šo izpratni, riska novērtēšanas modelis var precīzāk atspoguļot reālos peldētāju veselības apstākļus.

Paraugu ņemšanas kampaņas gadījuma izpētes apgabalā atbalstīja kopīgi uzraudzīto baktēriju kā rādītāju uzraudzību reāllaikā, jo īpaši notekūdeņu pārplūdes laikā. Šie dati palīdzēja izveidot reālistiskākas kartes, parādot, kur veselības apdraudējums ir visaugstākais, kas savukārt atbalsta ātrākus un efektīvākus lēmumus par ūdens kvalitāti un sabiedrības drošību, tostarp agrīnus brīdinājumus un mērķtiecīgas darbības.

Ekonomiskais ieguldījums, problēmas un perspektīvas

Izstrādātā agrīnās brīdināšanas sistēma, kuras pamatā ir kvantitatīvā mikrobioloģiskā riska novērtēšanas modelis, palīdz samazināt veselības riskus un novērst nevajadzīgu pludmales slēgšanu, nosakot, kad un kur piesārņojums rada apdraudējumu. Tādējādi tiek novērsta pārāk piesardzīgu lēmumu pieņemšana un atbalstīta no tūrisma atkarīgo piekrastes teritoriju reputācija un ekonomika. Tādējādi risinājums nāk par labu gan sabiedrības veselībai, gan vietējiem uzņēmumiem.

Neraugoties uz atlikušajām problēmām, piemēram, ierobežotu piekļuvi detalizētiem datiem un vietējo noteikumu atšķirībām, šāda veida rīkam var būt būtiska nozīme peldvietu ūdens drošības agrīnās brīdināšanas sistēmu izstrādē. Tas ļauj iestādēm rīkoties, pirms situācija kļūst kritiska, aizsargājot gan sabiedrības veselību, gan vidi.

Raugoties nākotnē, mākslīgā intelekta (piemēram, mašīnmācīšanās) integrēšana varētu uzlabot sistēmu, mācoties no pagātnes notikumiem, lai labāk prognozētu inficēšanās riskus turpmākās situācijās, kas ir īpaši noderīgi piekrastes pilsētām, kuru mērķis ir sagatavoties ekstrēmiem laikapstākļu notikumiem.

Kopsavilkums

Papildu informācija

Saziņa