Prévisions de la qualité des eaux côtières – Technoguide

Selon une nouvelle étude de Stanford, moins de deux jours d’échantillonnage de la qualité de l’eau sur les plages locales peuvent suffire pour réduire les maladies parmi des millions de baigneurs chaque année en raison de la contamination de l’eau. L’étude, publiée dans Environmental Science & Technology, présente un cadre de modélisation qui prédit de manière fiable la qualité de l’eau sur les 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, ce qui est essentiel pour protéger le bien-être des amateurs de plage et des économies océaniques prospères dans le monde entier.

«Ce travail combine la connaissance de la microbiologie, des processus côtiers et de la science des données pour produire un outil permettant 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 à Stanford de génie civil et environnemental.

La mesure des concentrations de bactéries indicatrices fécales (FIB) – qui dénotent 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. Bien que toutes les eaux océaniques contiennent un certain degré d’agents pathogènes, tels que des bactéries ou des virus, ils sont généralement dilués à des concentrations inoffensives. Cependant, les variations des précipitations, de la température de l’eau, du vent, du ruissellement, des déchets de navigation, du débordement des égouts pluviaux, de la proximité des usines de traitement des déchets, des animaux et de la sauvagine peuvent entraîner un afflux de contamination de l’eau. L’exposition à ces contaminants peut causer de nombreux maux, y compris des maladies respiratoires et gastro-intestinales, ainsi que des infections de la peau, des yeux et des oreilles chez les nageurs.

La protection des eaux côtières et des personnes qui les utilisent reste essentielle sur une grande partie des 840 miles de littoral californien. Plus de 150 millions de personnes nagent, surfent, plongent et jouent sur l’une des 450 plages de l’État chaque année, générant plus de 10 milliards de dollars de revenus. Selon le California State Water Resources Control Board, des agences de santé de 17 comtés, des stations d’épuration publiques, des groupes environnementaux et plusieurs groupes de science citoyenne effectuent des prélèvements d’eau dans tout l’État. Cependant, toutes les eaux ne sont pas régulièrement contrôlées en raison de problèmes d’accessibilité, de contraintes budgétaires ou de saison, malgré leur utilisation par le public.

Un autre obstacle à la protection de la santé publique réside dans le délai entre l’échantillonnage et les résultats – jusqu’à deux jours – qui conduit les gestionnaires de plage à prendre des décisions reflétant les conditions de qualité de l’eau passées. Lorsque les eaux surveillées contiennent des niveaux élevés de bactéries et présentent un risque pour la santé, les gestionnaires de plage affichent des panneaux d’avertissement ou ferment les plages. Le retard dans 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 prévoir avec précision la qualité de l’eau. Bien que les modèles prédictifs de la qualité de l’eau ne soient pas nouveaux, ils ont généralement nécessité l’élaboration de données historiques couvrant plusieurs années.

L’équipe a utilisé des échantillons d’eau prélevés à des intervalles de 10 minutes sur une période relativement brève 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 concentrations 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, notamment le niveau de la marée, la hauteur des vagues et la température de l’eau (tous les facteurs influençant les concentrations de FIB) sur la même période.

À l’aide de données à haute fréquence sur la qualité de l’eau et de 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 l’échantillonnage de l’eau toutes les heures pendant 24 heures consécutives – capturant un cycle complet des marées et du soleil – s’est avéré suffisant pour obtenir des résultats fiables. L’alimentation du cadre des données météorologiques et marémotrices provenant de périodes plus longues a donné lieu à des prévisions futures de la qualité de l’eau qui étaient fiables pendant au moins une saison entière.

«Ces résultats sont vraiment stimulants pour les communautés qui veulent savoir ce qui se passe avec la qualité de l’eau à 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, qui est accessible au public, pourrait également être développé pour des prévisions précises d’autres contaminants tels que les algues nuisibles, les métaux et les nutriments connus pour faire des ravages dans les eaux locales. Les chercheurs soulignent qu’une analyse plus approfondie est nécessaire pour mieux déterminer la période exacte pendant laquelle ces modèles restent précis et notent que l’évaluation et le recyclage continus des modèles restent une meilleure pratique pour des prédictions précises.

Source de l’histoire:

Matériel fourni par l’Université de Stanford. Original écrit par Michelle Horton. Remarque: le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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