Новый метод прогнозирования качества воды на пляжах

Новое исследование Стэнфордского университета показывает, что всего два дня отбора проб воды на местных пляжах могут быть достаточны для сокращения числа заболеваний среди миллионов отдыхающих ежегодно, вызванных загрязненной водой. Исследование, опубликованное в журнале Environmental Science & Technology, представляет модельный подход, который надежно прогнозирует качество воды на пляжах после всего одного-двух дней частого отбора проб. Метод, протестированный в Калифорнии, может использоваться для мониторинга неконтролируемых прибрежных зон, что является ключом к защите здоровья людей и развитию морской экономики по всему миру.

Измерение концентраций фекальных индикаторных бактерий (FIB), которые указывают на наличие фекалий и могут привести к небезопасным условиям воды, имеет решающее значение для общественного здоровья. Однако не все воды проверяются регулярно из-за проблем с доступностью, ограниченности бюджета или сезонности. Другой проблемой является временной лаг между отбором проб и получением результатов — до двух дней, что заставляет менеджеров пляжей принимать решения на основе уже устаревших данных.

Чтобы преодолеть эти ограничения, исследователи объединили данные о пробах воды и окружающей среде с методами машинного обучения для точного прогнозирования качества воды. Команда использовала пробы, собранные с 10-минутными интервалами в течение одного-двух дней на пляжах в Санта-Крус, Монтерее и Хантингтон-Бич. Всего было проанализировано 244 образца на концентрацию FIB. Ученые также собрали метеорологические и океанографические данные (температура воздуха, солнечная радиация, скорость ветра, уровень прилива, высота волн, температура воды) за тот же период. Используя машинное обучение, они обучили модели точно предсказывать концентрацию FIB. Исследователи обнаружили, что ежечасный отбор проб в течение 24 часов — что охватывает полный приливно-солнечный цикл — оказался достаточным для надежных результатов.

«Эта работа объединяет знания в области микробиологии, прибрежных процессов и науки о данных, чтобы создать инструмент для эффективного управления одним из наших самых ценных ресурсов и защиты здоровья человека», — сказала старший автор исследования Александрия Бём, профессор гражданского и экологического строительства в Стэнфорде.