Une nouvelle façon de prévoir la qualité de l’eau des plages


Une nouvelle façon de prévoir la qualité de l'eau des plages

Le chercheur de Stanford Ryan Searcy recueille échantillons d’eau d’un bassin de marée dans la réserve marine de Fitzgerald à Moss Beach, en Californie. Crédit photo: Meghan Shea

Selon une étude de Stanford, moins de deux jours d’échantillonnage de la qualité de l’eau sur les plages locales peuvent être tout ce qu’il faut pour réduire la maladie de millions de baigneurs à cause de l’eau contaminée chaque . L’étude, publiée dans Science et technologie de l’environnementprésente un cadre de modélisation qui prédit de manière fiable la qualité de l’eau des plages après seulement un jour ou deux d’échantillonnages fréquents. L’approche testée en Californie pourrait être utilisée pour garder un œil sur les zones côtières autrement non surveillées. Ceci est essentiel pour protéger le bien-être des amateurs de plage et l’économie maritime florissante dans le monde entier.

«Ce travail combine la connaissance de la microbiologie, des processus côtiers et de la science des données pour créer un outil capable de gérer efficacement l’une de nos ressources les plus précieuses et de protéger la santé humaine», a déclaré l’auteur principal Alexandria Boehm, professeur de génie civil et environnemental à Stanford. .

La mesure des niveaux de bactéries indicatrices fécales (FIB) – qui peuvent indiquer la présence de matières fécales et peuvent conduire à des conditions d’eau insalubres – sur les plages garantit la santé et la sécurité du public. Alors que toute l’eau de mer contient un certain niveau d’agents pathogènes tels que des bactéries ou des virus, ils sont généralement dilués à des niveaux inoffensifs. Cependant, les changements dans les précipitations, la de l’eau, le vent, le ruissellement, les déchets des bateaux, les débordements d’égouts pluviaux, la proximité des installations de traitement des déchets, les animaux et les oiseaux aquatiques peuvent tous conduire à un afflux de pollution de l’eau. L’exposition à ces contaminants peut causer de nombreuses maladies chez les nageurs, y compris des maladies respiratoires et gastro-intestinales, ainsi que des infections de la peau, des yeux et des oreilles.

La protection des eaux côtières et des personnes qui les utilisent reste essentielle pour une grande partie du littoral californien de 840 milles. Chaque année, plus de 150 millions de personnes nagent, surfent, plongent et jouent sur l’une des 450 plages de l’État et génèrent des ventes de plus de 10 milliards de dollars américains. Selon le California State Water Resources Control Board, des responsables de la santé de 17 comtés, des usines de traitement des eaux usées publiques, des groupes environnementaux et plusieurs groupes de science citoyenne effectuent des échantillons d’eau à travers le pays. Cependant, malgré leur utilisation publique, tous les plans d’eau ne sont pas régulièrement contrôlés en raison de problèmes d’accessibilité, de contraintes budgétaires ou de la période de l’année.

Un autre obstacle à la protection de la santé publique est le délai entre l’échantillonnage et les résultats – jusqu’à deux jours – qui conduit les gestionnaires de plage à prendre des décisions qui reflètent les conditions antérieures de qualité de l’eau. Lorsque les eaux surveillées ont des niveaux élevés de bactéries et présentent un risque pour la santé, les gestionnaires de plage placent des panneaux d’avertissement ou ferment les plages. Retarder les méthodes d’essai actuelles pourrait exposer sans le savoir les nageurs à des eaux insalubres.

Pour surmonter ces limites, les chercheurs ont combiné l’échantillonnage de l’eau et les données environnementales avec des méthodes d’apprentissage automatique pour prédire avec la qualité de l’eau. Les modèles de prévision de la qualité de l’eau, bien qu’ils ne soient pas nouveaux, ont généralement nécessité l’élaboration de données historiques sur plusieurs années.

L’équipe a utilisé des échantillons d’eau prélevés à des intervalles de 10 minutes sur une période relativement courte d’un à deux jours sur les plages de Santa Cruz, Monterey et Huntington Beach. Parmi les trois sites, 244 échantillons ont été mesurés pour les niveaux de FIB et marqués comme supérieurs ou inférieurs au niveau acceptable jugé sûr par l’État. Les chercheurs ont ensuite collecté des données météorologiques telles que la température de l’air, le rayonnement solaire et la vitesse du vent, ainsi que des données océanographiques telles que les niveaux des marées, la hauteur des vagues et la température de l’eau (tous les facteurs qui affectent les concentrations de FIB) sur la même période.

En utilisant les données à haute fréquence sur la qualité de l’eau et les méthodes d’apprentissage automatique, ils ont formé des modèles informatiques pour prédire avec précision les concentrations de FIB sur les trois plages. Les chercheurs ont découvert que des échantillons d’eau toutes les heures pendant 24 heures consécutives – capturant un cycle complet des marées et du soleil – étaient suffisants pour des résultats fiables. L’alimentation des données météorologiques et marémotrices de périodes plus longues a conduit à des prévisions futures de la qualité de l’eau qui étaient fiables pour au moins une saison entière.

«Ces résultats sont vraiment utiles aux communautés qui veulent savoir ce qui se passe avec la qualité de l’eau sur leur plage», a déclaré Searcy. « Avec quelques ressources pour démarrer et une journée d’échantillonnage, ces communautés pourraient recueillir les données nécessaires pour lancer leurs propres systèmes de modélisation de la qualité de l’eau. »

Le code-cadre accessible au public pourrait également être élaboré pour prédire avec précision d’autres contaminants tels que les algues nocives, les métaux et les nutriments connus pour détruire les eaux locales. Les chercheurs notent qu’une analyse plus approfondie est nécessaire pour mieux déterminer le calendrier exact de ces modèles, et notent que l’évaluation continue et le recyclage des modèles restent une meilleure pratique pour faire des prédictions précises.


Une étude montre des moyens d’améliorer la santé publique sur les plages


Plus d’information:
Ryan T. Searcy et coll. Une journée à la plage: permettre la prédiction de la qualité des eaux côtières grâce à un échantillonnage haute fréquence et des modèles basés sur les données, Science et technologie de l’environnement (2021). DOI: 10.1021 / acs.est.0c06742

Fourni par l’Université de Stanford

Citation: Une nouvelle méthode de prédiction de la qualité de l’eau des plages (2021, 22 janvier) a été extraite de https://phys.org/news/2021-01-beach-quality.html le 22 janvier 2021

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