Tijdens zware regenval veranderen de beken, rivieren en nearshore-wateren van Hawaï op microscopisch niveau. Bacteriën in deze watersystemen nemen toe en sommige van deze bacteriën kunnen schadelijk zijn voor de menselijke gezondheid. Ze kunnen problemen veroorzaken zoals gastro-enteritis - ook bekend als de buikgriep - en huid- en luchtwegaandoeningen.

Het is in de wetenschappelijke gemeenschap bekend dat bodems een veelvoorkomende bron zijn van deze ziekteverwekkende of pathogene bacteriën. Wat echter niet zo bekend is, is wat voor soort bodem de belangrijkste leveranciers zijn van deze microbiële indringers.

In een nieuwe studie identificeerden Tracy Wiegner, een onderzoeker aan de Universiteit van Hawaï, en haar team stedelijke en landbouwgronden als de boosdoeners van de bacteriën. Uit het onderzoek bleek dat de niveaus van pathogene bacteriën het hoogst zijn in stedelijke en landbouwgronden. Afstromend regenwater van deze bodems transporteert veel bacteriën naar waterlichamen.

Daarentegen zijn pathogene bacteriën in lage concentraties aanwezig in bodems in inheemse bossen. Dat maakt het onwaarschijnlijk dat deze bosbodems een belangrijke bron zijn van de bacteriën die in de binnen- en kustwateren van Hawaï worden aangetroffen.

De studie is gepubliceerd in het Journal of Environmental Quality .

De studie mat niveaus van drie verschillende bacteriën in stedelijke, agrarische en inheemse bosbodems. Een van de bacteriën was Staphylococcus aureus. Het veroorzaakt stafylokokbesmettingen. "In Hawaii zeggen mensen vaak dat ze stafylokokbesmettingen hebben gehad", zegt Wiegner. "Dit kan worden veroorzaakt door blootstelling aan schadelijke bacteriën bij activiteiten in de buurt van water, zoals zwemmen, kanoën en surfen."

Van bijzonder belang voor onderzoekers en de medische gemeenschap is een van de antibioticaresistente versies, methicilline-resistente S. aureus (MRSA).

De andere twee bacteriën in het onderzoek waren Enterococcus en Clostridium perfringens. Beide bacteriën worden fecale indicatorbacteriën genoemd. Niveaus van deze bacteriën kunnen op de meeste plaatsen in de Verenigde Staten worden gebruikt als indicatoren voor vervuiling door rioolwater. Maar op Hawaï is de situatie ingewikkelder.

Enterococcus kan gedijen in de tropische bodems van Hawaï. "Dat maakt het onduidelijk of hoge niveaus van Enterococcus die na stormen in Hawaiiaanse wateren worden gevonden, afkomstig zijn van rioolvervuiling, bodems of beide", zegt Wiegner. Als reactie gebruikt Hawaii Clostridium-bacteriën als secundaire bacteriële indicator voor het detecteren van rioolvervuiling.

Het onderzoek vond plaats in het stroomgebied van Hilo Bay op het eiland Hawaï, vaak het Big Island genoemd. Onderzoekers verzamelden bodemmonsters uit stedelijke, agrarische en inheemse bosgebieden. Daarna bepaalden ze de niveaus van de verschillende bacteriën in de monsters.

De onderzoekers konden Staphylococcus en Enterococcus in alle bodemmonsters detecteren. De niveaus van Staphylococcus en Enterococcus waren het hoogst in stedelijke en landbouwgronden en het laagst in inheemse bosbodems. "Dit suggereert dat er kleine natuurlijke populaties van Staphylococcus- en Enterococcus-bacteriën zijn in Hawaiiaanse bodems", zegt Wiegner. "Maar de aanwezigheid van mensen en andere dieren verhoogt hun niveaus."

Dat betekent dat het verminderen van menselijke en dierlijke activiteit het niveau van bodembacteriën kan verlagen. Dit kan met name handig zijn in gebieden in de buurt van waterlichamen en zou kunnen verminderen hoeveel bacteriën tijdens hevige regenval naar de waterlichamen kunnen worden getransporteerd.

De studie ontdekte ook zeer lage niveaus van Clostridium-bacteriën in alle geteste bodems. Dat maakt het onwaarschijnlijk dat de bodem de bron is van Clostridium-niveaus die zijn gedetecteerd in de Hawaiiaanse wateren na hevige regenval. In plaats daarvan komt deze bacterie van rioolvervuiling. "Clostridium is mogelijk een betere indicator voor rioolvervuiling in de wateren van Hawaï", zegt Wiegner.

"Het is belangrijk voor beheerders van stroomgebieden en gemeenschapsgezondheid om bronnen te identificeren van ziekteverwekkers die waterlichamen binnendringen", zegt Wiegner. "Passende beheersmaatregelen kunnen de concentraties van bacteriën in de bodem verminderen. Ze kunnen ook hun transport tijdens stormen verminderen."

Beheersacties kunnen het bouwen van groene infrastructuur omvatten. Voorbeelden van groene infrastructuur zijn het herstellen en onderhouden van oeverbuffers, het aanleggen van wetlands voor het vasthouden van regenwater en het verzorgen van het strand. Het bouwen van groene infrastructuur heeft de waterkwaliteit verbeterd in plaatsen zoals het gebied van de Grote Meren in de Verenigde Staten en de kustwateren van Nieuw-Zeeland. "Deze maatregelen kunnen het transport van bacteriën van de bodem naar waterlichamen op Hawaï verminderen", zegt Wiegner. "Dat zou uiteindelijk de overdracht van bacteriën tijdens recreatieve activiteiten op het water kunnen verminderen." + Verder verkennen

Stadsbacteriën zijn een diverse groep