Zabezpečenie kvality vody na kúpanie po extrémnych búrkach v Barcelone v Španielsku

Kľúčové poznatky

Informácie o regióne

Figure 1: Location of Barcelona. Image Credit: Britannica

Klimatické hrozby

Podobne ako mnohé iné pobrežia v Stredozemí a v Európe je katalánske pobrežie veľmi citlivé na zmenu klímy v dôsledku zložitej interakcie medzi klímou, bohatou biodiverzitou a vysokou ľudskou činnosťou. Zvyšovanie hladiny morí ohrozuje nízko položené pobrežia (najmä delty a ústia riek) okrem iného zvyšujúcimi sa rizikami záplav a vnikania soli. Častejšie a intenzívnejšie morské búrky ovplyvňujú pobrežné aktíva a ohrozujú miestne druhy a biodiverzitu. Nedostatok vody je chronický problém, ktorý ešte zhoršuje zmena klímy a zvýšený cestovný ruch, pričom dodávky vody vo veľkej miere závisia od riečnych transferov, odsoľovacích zariadení a regenerovanej vody. Rastúca variabilita zrážok zhoršuje prívalové povodne – povodne spojené s intenzívnymi dažďami, ku ktorým dochádza za menej ako šesť hodín – a spôsobuje škody, čo je obzvlášť problematické v husto obývaných oblastiach, kde morské povodne predstavujú ďalšiu hrozbu.

Posudzovanie vplyvu odtokových kanalizačných systémov na kvalitu vody a verejné zdravie

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

Rastúce globálne teploty a častejšie extrémne dažde pravdepodobne povedú k častejším a intenzívnejším výskytom kombinovaného prepadu kanalizácie, čo si bude vyžadovať lepšie stratégie monitorovania a riadenia.

Predpovedanie zdravotných rizík z odľahčovania odpadových vôd pomocou údajov v reálnom čase

S cieľom odhadnúť zdravotné riziko pre kúpajúcich sa vystavených znečistenej morskej vode projektový tím IMPETUS vyvinul model kvantitatívneho hodnotenia mikrobiologických rizík a otestoval ho na mestskej pláži v Barcelone. Kombináciou environmentálnych údajov v reálnom čase, ako sú počasie, podmienky na mori a prípady pretečenia odpadových vôd, model predpovedá, kedy a kde kvalita vody predstavuje zdravotné riziko.

Simuluje, ako sa patogény šíria z miesta vypúšťania, a odhaduje koncentrácie v blízkych oblastiach určených na kúpanie. Model tiež zvažuje, ako faktory životného prostredia, ako sú prúdy, slnečné svetlo a teplota, ovplyvňujú prežitie patogénov.

Tento nástroj podporuje informovanejšie a včasnejšie rozhodnutia na ochranu verejného zdravia po odľahčení odpadových vôd a je prenosný do iných mestských pobrežných oblastí, ktoré čelia podobným výzvam.

Model kvantitatívneho hodnotenia mikrobiologických rizík predstavuje cenný prístup k proaktívnemu riadeniu kvality vody a vytváraniu systémov včasného varovania. Predpovedá mikrobiologické riziko pre kúpajúcich sa v rôznych situáciách kombinovaného prepadu kanalizácie a identifikuje oblasti, ktoré predstavujú najväčšie riziko.

Mireia Mesas Suárez, Eurecat (projektový partner IMPETUS)

Na obrázku 3 je znázornené, ako model kvantitatívneho hodnotenia mikrobiologických rizík funguje pri odhade rizika infekcie vyplývajúceho z expozície mikroorganizmom v odpadových vodách.

Po prvé, zhromažďuje údaje o počasí, morskej vode a pretečení odpadových vôd. Potom vypočíta, ako sa patogény šíria a aká je pravdepodobnosť, že spôsobia infekcie. Na obrázku sa rozlišujú kroky zahrnuté do modulu výpočtu (zelenou farbou), potrebné vstupné údaje (modrou farbou) a rôzne zlepšenia zahrnuté do modelu, pokiaľ ide o model predbežného kvantitatívneho hodnotenia mikrobiologických rizík vypracovaný v predchádzajúcich projektoch (zvýraznený červenou farbou).

To vysvetľuje, ako kontaminácia prechádza z miesta vypúšťania do okolitých vôd určených na kúpanie.

Model tiež zahŕňa degradačné procesy, ktoré sú ovplyvnené environmentálnymi faktormi, ako je teplota, slnečné žiarenie a slanosť. Tieto parametre môžu významne ovplyvniť prežitie patogénu a mieru rozpadu.

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

Po zastavení vypúšťania kanalizácie sa množstvo patogénu vo vode prúdiacej cez vypúšťací kanál rýchlo znižuje.

Z toho vyplýva, že kontaminácia v kanáli po skončení pretekania netrvá dlho, čo je dôležité na odhadnutie toho, ako dlho môže oblasť určená na kúpanie zostať nebezpečná.

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.

S cieľom lepšie sa pripraviť na budúce extrémne poveternostné javy ovplyvňujúce kvalitu vody určenej na kúpanie sa v simuláciách s modelom dopravy a rizika preskúmali scenáre založené na morských prúdoch, veterných podmienkach a kombinovanom vypúšťaní odpadových vôd. Pri každom scenári model predpovedal pohyb a rozptyl patogénov, odhadol riziko pre plavcov a uviedol, ako dlho môže pláž zostať nebezpečná po silných dažďoch. Tento prístup podporuje rozhodovanie a plánovanie, keďže zmena klímy zvyšuje frekvenciu takýchto udalostí.

Akonáhle sa v mori, niektoré patogény začnú strácať silu alebo zomrieť v dôsledku prírodných procesov; Napríklad slnečné svetlo pomáha zničiť mnohé z nich. Teplé teploty a soľ v morskej vode tiež ovplyvňujú čas prežitia týchto baktérií. Pretrvávanie patogénov sa preto sezónne mení, čo dokazuje, že miera degradácie je v lete vyššia v dôsledku zvýšenej expozície slnečnému žiareniu, čo podporuje degradáciu patogénov. Spôsob, akým sa more pohybuje, najmä rýchlosť a smer prúdov, má veľký vplyv na to, ako sa patogény šíria. Počas jari a jesene sú vodné prúdy vo všeobecnosti silnejšie a dynamickejšie, čo pomáha rýchlejšie odnášať a riediť kontaminanty. V dôsledku toho riziko infekcie zvyčajne zmizne rýchlejšie v týchto ročných obdobiach.

Používanie bakteriálnych ukazovateľov na zlepšenie hodnotenia rizika

S cieľom lepšie odhadnúť zdravotné riziká vyplývajúce z kontaminovanej vody projektový tím vylepšil prepojenie medzi bežne monitorovanými baktériami (používanými ako ukazovatele znečistenia) a skutočnými patogénmi spôsobujúcimi choroby. Zlepšením tohto chápania môže model hodnotenia rizík presnejšie odrážať skutočné podmienky pre zdravie kúpajúcich sa.

Kampane odberu vzoriek v oblasti prípadovej štúdie podporovali monitorovanie bežne monitorovaných baktérií v reálnom čase ako indikátory, najmä počas pretekania odpadových vôd. Tieto údaje pomohli vytvoriť realistickejšie mapy, ktoré ukazujú, kde sú zdravotné riziká najvyššie, čo zase podporuje rýchlejšie a účinnejšie rozhodnutia o kvalite vody a verejnej bezpečnosti vrátane včasných varovaní a cielených opatrení.

Hospodárske príspevky, výzvy a vyhliadky

Vyvinutý systém včasného varovania založený na modeli kvantitatívneho hodnotenia mikrobiologických rizík pomáha znižovať zdravotné riziká a predchádzať zbytočnému zatváraniu pláží tým, že identifikuje, kedy a kde znečistenie predstavuje hrozbu. Tým sa predíde príliš opatrným rozhodnutiam a podporí sa povesť a hospodárstvo pobrežných oblastí, ktoré závisia od cestovného ruchu. Týmto spôsobom je riešenie prospešné tak pre verejné zdravie, ako aj pre miestne podniky.

Napriek pretrvávajúcim výzvam, ako je obmedzený prístup k podrobným údajom a rozdiely v miestnych predpisoch, môže tento typ nástroja zohrávať kľúčovú úlohu pri vývoji systémov včasného varovania pre bezpečnosť vody určenej na kúpanie. Umožňuje orgánom konať skôr, ako sa situácia stane kritickou, a chrániť tak verejné zdravie, ako aj životné prostredie.

Pokiaľ ide o budúcnosť, integrácia umelej inteligencie (ako je strojové učenie) by mohla zlepšiť systém poučením sa z minulých udalostí s cieľom lepšie predpovedať riziká infekcie v budúcich situáciách, čo je užitočné najmä pre pobrežné mestá, ktorých cieľom je pripraviť sa na extrémne výkyvy počasia.

Zhrnutie

Ďalšie informácie

Kontaktovať