Het is bekend dat fecale bacteriën – bacteriën die aanwezig zijn in het spijsverteringsstelsel van mens en dier – water verontreinigen. Ze kunnen soms een gevaar voor de gezondheid vormen. Er is weinig onderzoek gedaan naar de verspreiding en verspreiding van fecale bacteriën in rivieren en, bovenal, in hun inbreng vanuit het omringende landschap. Onderzoekers van het Leibniz-Institute of Freshwater Ecology and Inland Fisheries (IGB) en van de Schotse Universiteit van Aberdeen hebben een op indicatoren gebaseerd model ontwikkeld dat kan worden gebruikt om de dynamiek van fecale bacteriën zoals E. coli te beoordelen op basis van hydrologische processen in het landschap en de connectiviteit van stromen – een belangrijke basis voor het beheersen van acute of aanhoudende microbiële verontreiniging van wateren.

Om de verspreiding en het lot van fecale bacteriën in wateren te begrijpen, wetenschappers moeten ook de herkomstgebieden registreren, de hoeveelheid, en de stroompaden van water in het landschap, en rekening houden met inputs voor het rivierennetwerk. Op basis van een studiegebied in Schotland, Dörthe Tetzlaff van IGB, haar promovendus Aaron Neill en hun collega's van de Universiteit van Aberdeen (Chris Soulsby en Norval Strachan) onderzochten de verspreiding van gelabelde fecale indicatororganismen in een stroomgebied. Vervolgens koppelden ze de gegevens aan hydrometrische waarden (kwantitatieve bepaling van het hydrologische regime) en stabiele isotopentracers. "Het combineren van dergelijke gegevens vormt een innovatieve aanpak. Op basis van onze bevindingen, ontwikkelden we een wiskundig model over de verspreiding van fecale bacteriën, die ook naar andere regio's kan worden overgedragen", verklaarde Chris Soulsby van de Universiteit van Aberdeen, het holistische concept van de studie.

Exacte voorspelling van de verspreiding van fecale bacteriën in de zomer door het model

Zowel de veldproeven van de onderzoekers met indicatorbacteriën als hun wiskundig model toonden aan dat de mate van hydrologische connectiviteit een cruciale rol speelt bij de verspreiding van fecale bacteriën.

Met behulp van deze methode, het team was in staat om precies te kwantificeren wanneer, en van waar, bacteriën komen het systeem binnen. “In ons studiegebied de concentraties fecale bacteriën in beekjes waren het hoogst in de zomer, wat ook in andere regio's te verwachten is. De zomer is de meest populaire tijd voor recreatief gebruik van rivieren en hevige regenval komt vaker voor, het spoelen van bacteriën uit omliggende gebieden naar zoetwaterecosystemen. In de zomer, daarom, bacteriën die niet afkomstig zijn uit de directe omgeving van de beek komen ook in het water terecht, overwegende dat in de winter bacteriën opgeslagen in de oeverzone worden voornamelijk gemobiliseerd.

Het model dat we hebben ontwikkeld, legt met succes de werkelijke verspreiding van bacteriën in de zomer vast, " verklaarde Dörthe Tetzlaff, waarin de resultaten van het onderzoek worden beschreven.

De onderzoekers moeten het op indicatoren gebaseerde model aanpassen om de voorspellende nauwkeurigheid voor de wintermaanden te verbeteren. De onderzoekers denken dat de reden voor deze ongelijkheid het verhoogde sterftecijfer van bacteriën bij lagere temperaturen en bevroren bodemgesteldheid zou kunnen zijn. die het model nog niet vastlegt. "Het optimaliseren van zo'n temporeel en ruimtelijk dynamisch wiskundig model is een zeer opwindende, maar moeizame taak. Er zijn zoveel onbekenden waarmee rekening moet worden gehouden, " concludeerde Dörthe Tetzlaff. Echter, de wetenschappers zijn optimistisch dat het model, en zijn latere versies, zal ooit de wetenschappelijke basis vormen voor het beoordelen van de verspreiding van fecale bacteriën in stroomgebieden.