05.04.2019

E. coli & Co.: Fäkalkeime in Landschaften und Fließgewässern

Die Ausbreitung und Verteilung von fäkalen Keimen in Flüssen und der Eintrag aus der umgebenden Landschaft ist bisher nur wenig erforscht. Um die Dynamik von E.coli und Fäkalkeimen abschätzen zu können, hat das Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB) zusammen mit der Universität Aberdeen in Schottland ein indikatorgestütztes Modell entwickelt, das hydrologische Prozesse in der Landschaft mit den Fließgewässern vernetzt. Dies stellt eine wichtige Grundlage dar, um akute oder länger andauernde mikrobielle Verunreinigungen von Flüssen zu managen. Die Wissenschaftler haben dafür in einem Untersuchungsgebiet in Schottland erforscht, wie sich markierte fäkale Indikatorkeime in einem Einzugsgebiet verbreiten. Anschließend verknüpften sie die Daten mit hydrometrischen Werten (mengenmäßige Erfassung des Wasserkreislaufs) und stabilen Isotopenmarkern („Tracer”). Daraus entwickelten die Forschenden ein mathematisches Modell zur Verbreitung von Fäkalkeimen, welches sich auch auf andere Fließgewässer übertragen lässt. Die Forschenden konnten in dieser kombinierten Studie zeigen, dass der Grad der Vernetzung des Wasserkreislaufs (Konnektivität) eine entscheidende Rolle für die Verteilung der Fäkalkeime spielt. Die neu entwickelte Methode erlaubte es, genau zu quantifizieren, wann und von wo Keime in das System gelangen. „In dem Untersuchungsgebiet waren dabei die Konzentrationen von Fäkalkeimen im Gewässer im Sommer am höchsten. Hintergrund: Vor allem in den Sommermonaten kommen Starkregenereignisse häufiger vor und spülen Keime von landwirtschaftlich genutzten Flächen in Gewässer. Im Sommer gelangen so auch Keime ins Wasser, die nicht aus der unmittelbaren Nähe des Gewässers stammen, wohingegen im Winter Keime mobilisiert werden, die in der Uferzone gespeichert worden sind. Das entwickelte Modell konnte die tatsächliche Verteilung der Keime im Sommer sehr genau widerspiegeln. Für die Wintermonate müssen die Forschenden das indikatorgestützte Modell noch anpassen. Für diesen Zeitraum unterschieden sich nämlich die berechneten Keimbelastungen von den gemessenen Werten. Grund dafür, so vermuten die Forschenden, sind die erhöhten Absterberaten der Keime bei niedrigen Temperaturen und vor allem aber Bodenfrost; beides Aspekte, die im Modell bisher nicht erfasst werden. Die Wissenschaftler haben die detaillierten Ergebnisse in der Studie „ To what extent does hydrological connectivity control dynamics of faecal indicator organisms in streams? Initial hypothesis testing using a tracer-aided model.” Im „Journal of Hydrology” veröffentlicht (570(2019), S. 423-435).