Asigurarea calității apei pentru scăldat după furtuni extreme în Barcelona, Spania

Învățăminte-cheie

Despre regiune

Figure 1: Location of Barcelona. Image Credit: Britannica

Amenințări climatice

La fel ca multe alte coaste din Marea Mediterană și din Europa, coasta catalană este extrem de vulnerabilă la schimbările climatice din cauza interacțiunii complexe dintre climă, biodiversitatea bogată și activitatea umană intensă. Creșterea nivelului mării amenință coastele joase (în special deltele și estuarele) cu riscuri tot mai mari de inundații și intruziune în sare, printre alte efecte. Furtunile marine mai frecvente și mai intense afectează zonele costiere și amenință speciile locale și biodiversitatea. Deficitul de apă este o problemă cronică, agravată de schimbările climatice și de creșterea turismului, aprovizionarea cu apă bazându-se în mare măsură pe transferurile fluviale, pe instalațiile de desalinizare și pe apele recuperate. Variabilitatea tot mai mare a precipitațiilor exacerbează inundațiile rapide – inundații asociate cu ploi abundente și care au loc în mai puțin de șase ore – și provoacă daune, ceea ce este deosebit de problematic în zonele dens populate, unde inundațiile marine reprezintă o amenințare suplimentară.

Evaluarea impactului sistemelor de canalizare care se revarsă asupra calității apei și a sănătății publice

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

Temperaturile globale în creștere și ploile extreme mai frecvente vor conduce probabil la apariția mai frecventă și mai intensă a supraîncărcării combinate a canalizării, necesitând strategii îmbunătățite de monitorizare și gestionare.

Previzionarea riscurilor pentru sănătate cauzate de revărsările de ape uzate cu date în timp real

Pentru a estima riscul pentru sănătatea persoanelor expuse la apa de mare contaminată, echipa de proiect IMPETUS a dezvoltat un model de evaluare cantitativă a riscurilor microbiologice și l-a testat pe o plajă urbană din Barcelona. Prin combinarea datelor de mediu în timp real, cum ar fi vremea, condițiile maritime și evenimentele de revărsare a apelor uzate, modelul prezice când și unde calitatea apei prezintă un risc pentru sănătate.

Acesta simulează modul în care agenții patogeni se răspândesc de la punctul de evacuare și estimează concentrațiile în zonele pentru scăldat din apropiere. Modelul ia în considerare, de asemenea, modul în care factorii de mediu, cum ar fi curenții, lumina soarelui și temperatura, afectează supraviețuirea agentului patogen.

Acest instrument sprijină luarea unor decizii în cunoștință de cauză și în timp util pentru a proteja sănătatea publică după revărsările de ape uzate și este transferabil către alte zone urbane de coastă care se confruntă cu provocări similare.

Modelul de evaluare cantitativă a riscurilor microbiologice reprezintă o abordare valoroasă pentru gestionarea proactivă a calității apei și pentru instituirea unor sisteme de alertă timpurie. Acesta prevede riscul microbiologic pentru persoanele care se îmbăiază în diferite situații de supraîncărcare combinată a canalizării și identifică zonele care prezintă cel mai mare risc.

Mireia Mesas Suárez, Eurecat (partener de proiect IMPETUS)

Figura 3 arată modul în care funcționează modelul de evaluare cantitativă a riscurilor microbiologice pentru a estima riscul de infecție cauzat de expunerea la microorganisme în apele uzate.

În primul rând, colectează date privind vremea, apa de mare și revărsarea apelor uzate. Apoi, se calculează modul în care agenții patogeni se răspândesc și cât de probabil sunt să provoace infecții. Figura diferențiază etapele incluse în modulul de calcul (cu verde), datele de intrare necesare (cu albastru) și diferitele îmbunătățiri încorporate în model în ceea ce privește un model preliminar de evaluare cantitativă a riscurilor microbiologice elaborat în cadrul proiectelor anterioare (evidențiat cu roșu).

Acest lucru explică modul în care contaminarea se deplasează de la punctul de evacuare la apele pentru scăldat înconjurătoare.

Modelul încorporează, de asemenea, procese de degradare, care sunt influențate de factori de mediu, cum ar fi temperatura, radiația solară și salinitatea. Acești parametri pot avea un impact semnificativ asupra ratei de supraviețuire și de descompunere a agenților patogeni.

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

După oprirea descărcării de canalizare, cantitatea de agent patogen din apa care curge prin canalul de evacuare scade rapid.

Acest lucru arată că contaminarea canalului nu durează mult timp, odată ce evenimentul de revărsare s-a încheiat, ceea ce este important pentru estimarea duratei în care zona de scăldat poate rămâne nesigură.

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.

Pentru o mai bună pregătire pentru viitoarele fenomene meteorologice extreme care afectează calitatea apei pentru scăldat, simulările cu un model de transport și de risc au explorat scenarii bazate pe curenții marini, condițiile eoliene și evacuările combinate de canalizare. Pentru fiecare scenariu, modelul a prezis mișcarea și dispersia agentului patogen, estimând riscul înotătorului și indicând cât timp o plajă ar putea rămâne nesigură după ploi abundente. Această abordare sprijină procesul decizional și planificarea, deoarece schimbările climatice sporesc frecvența unor astfel de evenimente.

Odată ajunși în mare, unii agenți patogeni încep să-și piardă puterea sau să moară din cauza proceselor naturale; De exemplu, lumina soarelui ajută la distrugerea multora dintre ele. Temperaturile calde și sarea din apa de mare afectează, de asemenea, timpul de supraviețuire al acestor germeni. Prin urmare, persistența agentului patogen variază sezonier, arătând că ratele de degradare sunt mai mari în timpul verii din cauza expunerii crescute la soare, ceea ce susține degradarea agentului patogen. Modul în care se mișcă marea, în special viteza și direcția curenților, are un impact mare asupra modului în care se răspândesc agenții patogeni. În timpul primăverii și toamnei, curenții de apă sunt, în general, mai puternici și mai dinamici, ceea ce ajută la îndepărtarea și diluarea mai rapidă a contaminanților. Ca urmare, riscul de infectare dispare, de obicei, mai repede în aceste sezoane.

Utilizarea indicatorilor bacterieni pentru a îmbunătăți evaluarea riscurilor

Pentru a estima mai bine riscurile pentru sănătate generate de apa contaminată, echipa de proiect a rafinat legătura dintre bacteriile monitorizate în mod obișnuit (utilizate ca indicatori ai poluării) și agenții patogeni reali care cauzează boli. Prin îmbunătățirea acestei înțelegeri, modelul de evaluare a riscurilor poate reflecta cu mai multă precizie condițiile reale pentru sănătatea persoanelor care se îmbăiază.

Campaniile de eșantionare din domeniul studiului de caz au sprijinit monitorizarea în timp real a bacteriilor monitorizate în mod obișnuit ca indicatori, în special în timpul revărsărilor de ape uzate. Aceste date au contribuit la crearea unor hărți mai realiste, care arată unde sunt cele mai mari riscuri pentru sănătate, ceea ce, la rândul său, sprijină decizii mai rapide și mai eficace privind calitatea apei și siguranța publică, inclusiv avertizări timpurii și acțiuni specifice.

Contribuții economice, provocări și perspective

Sistemul de avertizare timpurie dezvoltat, bazat pe un model de evaluare cantitativă a riscurilor microbiologice, contribuie la reducerea riscurilor pentru sănătate și la prevenirea închiderii inutile a plajelor prin identificarea momentului și a locurilor în care poluarea reprezintă o amenințare. Acest lucru evită deciziile excesiv de prudente și sprijină reputația și economia zonelor de coastă care depind de turism. În acest sens, soluția aduce beneficii atât sănătății publice, cât și întreprinderilor locale.

În pofida provocărilor rămase, cum ar fi accesul limitat la date detaliate și variațiile reglementărilor locale, acest tip de instrument poate juca un rol esențial în dezvoltarea unor sisteme de alertă timpurie pentru siguranța apei pentru scăldat. Aceasta permite autorităților să acționeze înainte ca o situație să devină critică, protejând atât sănătatea publică, cât și mediul.

Privind în perspectivă, integrarea inteligenței artificiale (cum ar fi învățarea automată) ar putea îmbunătăți sistemul învățând din evenimentele anterioare pentru a anticipa mai bine riscurile de infectare în situații viitoare, utilă în special pentru orașele de coastă care urmăresc să se pregătească pentru evenimente meteorologice extreme.

Rezumatul

Informații suplimentare

Persoană de contact