Går med strømmen:hvordan fækale bakterier spredes i vandløb

Fækale bakterier - bakterier, der er til stede i menneskers og dyrs fordøjelsessystem - er kendt for at forurene vandet. De kan nogle gange være en sundhedsfare. Der er ikke forsket meget i spredning og fordeling af fækale bakterier i floder og, først og fremmest, ind i deres input fra det omgivende landskab. Forskere fra Leibniz-Institute of Freshwater Ecology and Inland Fisheries (IGB) og fra Skotlands University of Aberdeen har udviklet en indikatorbaseret model, der kan bruges til at vurdere dynamikken i fækale bakterier såsom E. coli på baggrund af hydrologiske processer i landskabet og sammenhængen mellem vandløb – et vigtigt grundlag for at håndtere den akutte eller vedvarende mikrobielle forurening af vand.

For at kunne forstå fæcesbakteriers udbredelse og skæbne i vand, videnskabsmænd skal også registrere oprindelsesområderne, mængden, og vandets strømningsveje i landskabet, og tage højde for tilførsler til flodnettet. Baseret på et studieområde i Skotland, Dörthe Tetzlaff fra IGB, hendes ph.d.-studerende Aaron Neill og deres kolleger fra University of Aberdeen (Chris Soulsby og Norval Strachan) udforskede spredningen af ​​mærkede fækale indikatororganismer i et opland. De koblede derefter dataene til hydrometriske værdier (kvantitativ bestemmelse af det hydrologiske regime) og stabile isotopsporere. "At kombinere sådanne data udgør en innovativ tilgang. Baseret på vores resultater, vi udviklede en matematisk model for spredning af fækale bakterier, som også kan overføres til andre regioner", forklarede Chris Soulsby fra University of Aberdeen, undersøgelsens holistiske koncept.

Præcis forudsigelse af fæces bakteriers fordeling om sommeren af ​​modellen

Både forskernes feltforsøg med indikatorbakterier og deres matematiske model viste, at graden af ​​hydrologisk forbindelse spiller en afgørende rolle i fordelingen af ​​fækale bakterier.

Ved at bruge denne metode, holdet var i stand til at kvantificere præcist hvornår, og hvorfra, bakterier kommer ind i systemet. "I vores studieområde, koncentrationen af ​​fækale bakterier i vandløb var højest om sommeren, hvilket også kan forventes i andre regioner. Sommeren er den mest populære tid til rekreativ brug af floder, og intense nedbørshændelser forekommer hyppigere, skylning af bakterier fra omkringliggende områder ind i ferskvandsøkosystemer. I sommers, derfor, bakterier, der ikke stammer fra umiddelbar nærhed af åen, kommer også i vandet, hvorimod om vinteren, bakterier, der er lagret i randzonen, mobiliseres hovedsageligt.

Den model, vi udviklede, fanger med succes den faktiske distribution af bakterier om sommeren, " sagde Dörthe Tetzlaff, skitsere resultaterne af undersøgelsen.

Forskerne er nødt til at tilpasse den indikatorbaserede model for at forbedre dens prædiktive nøjagtighed for vintermånederne.. Forskerne mener, at årsagen til denne forskel kan være den forhøjede dødelighed af bakterier ved lavere temperaturer og frosne jordbundsforhold, som modellen endnu ikke fanger. "At optimere en sådan tidsmæssigt og rumligt dynamisk matematisk model er en yderst spændende, dog besværlig opgave. Der er så mange ubekendte, der skal medregnes, " sluttede Dörthe Tetzlaff. forskerne er optimistiske over, at modellen, og dens senere versioner, vil en dag repræsentere det videnskabelige grundlag for at vurdere spredningen af ​​fækale bakterier i vandløbsoplandene.