Fäkale Krankheitserreger durch Starkregen und Überschwemmung im Trinkwasser

Monday, 30 August 2021 16:36

Auen_Fluss_Landschaft_TU_Wien_Foto: (C)_A_P_BlaschkeStarkregen und Überschwemmungen verändern die Qualität von Flussauenwasser. Das ist besonders für jene Trinkwasserbrunnen relevant, die daraus gespeist werden. Wie sich die Wasseerqualität genau verändert, daran forschen aktuell Wissenschaftler_innen der TU Wien.

Trinkwasserressource – Auenlandschaft

Auenlandschaften sind für die Trinkwasserversorgung essentiell, denn sie enthalten wertvolle Wasserressourcen. Umso wichtiger ist es, sie vor Verunreinigungen zu schützen. Ein Forschungsteam um Dr. Julia Derx wollte herausfinden, wie bei Extremwetterereignissen bestimmte fäkal ausgeschiedene Krankheitserreger von Mensch oder Tier in das Wasser gelangen.

So untersuchte das interdisziplinäre Team, welchen Einfluss Starkregen und Hochwasser auf die Wasserqualität in Schwemmlandgebieten haben. Dafür entwickelten sie ein Modell, das sie anschließend an einem Rückstaugebiet der Donau, nahe der stromabwärts gelegenen Stadtgrenze von Wien, erfolgreich testeten. Die Forschenden veröffentlichten die Studienergebnisse am 14. Juli 2021 in der Fachzeitschrift Frontiers in Microbiology.

Wetterereignisse beeinflussen die Trinkwasserqualität

An hochsommerlichen Tagen sehnen wir uns schnell einen kühlenden Regenschauer herbei. Doch wenn es zu Starkregen oder Hochwasser kommt, gefährden diese die Wasserressourcen unserer Flussauen. Es können Verunreinigungen in das Oberflächenwasser gelangen, die aus der Kanalisation, von Wild- oder Nutztieren stammen. Dies ist aus mehreren Gründen bedenklich, wie Julia Derx vom Forschungsbereich Ingenieurhydrologie erklärt: „Schwemmlandgebiete entlang großer Flüsse sind nicht nur wichtige natürliche Lebensräume und für den Hochwasserschutz von Bedeutung, auch enthalten sie wertvolle Ressourcen für die Trinkwassergewinnung. Menschliche Abwassereinleitungen und die Fäkalienablagerungen von Vieh und Wildtieren stellen daher potentielle Gefahrenquellen für diese Ökosysteme in Bezug auf die Wasserversorgung dar.“

Da zu erwarten ist, dass Starkregen in Zukunft häufiger wird und mit höherer Intensität auftritt, wurden entsprechende Szenarien modelliert, um die Folgen abschätzen zu können. Julia Derx und ihr Team entwickelten ein Modell, um den Einfluss verschiedener Fäkalquellen, eingetragen durch Hoch- oder Regenwasser, zu bestimmen, wobei die sichere Gewinnung von Trinkwasser aus Brunnen von Flussauen im Zentrum der Untersuchung stand. Das Forschungsteam verwendete dafür auch Daten von human- und tierassoziierten genetischen Fäkalindikatoren, sogenannte MST-Marker.

Wer verursacht nun die Verunreinigung?

„MST-Marker sind diagnostische DNA-Regionen von Mikroorganismen, die im Gastrointestinaltrakt von Mensch und Tier vorkommen und wirtsassoziiert sind. Wir können folglich unterscheiden, ob die fäkalen Verunreinigungen beispielsweise menschlichen Ursprungs sind oder von (Wild-)Schweinen, Wiederkäuern oder anderen Tieren stammen“, sagt Katalin Demeter. Integriert in das Modell (QMRAcatch) lassen sich so die Modellrechnungen hinsichtlich der verschiedenen Eintragspfade in die Oberflächengewässer überprüfen. Das Team des interuniversitären Kooperationszentrums „Wasser und Gesundheit“ (ICC Water & Health) ¬– bestehend aus Forscher_innen der TU Wien, der MedUni Wien und der Karl Landsteiner Privatuniversität für Gesundheitswissenschaften – untersuchte den Einfluss von Starkregen, der Verunreinigungen aus dem Boden löst, sowie von Flusswasser, das mit menschlichen Abwässern belastet ist. „Unsere Studie zeigt, dass in unserem Untersuchungsgebiet die regenfallbedingte Freisetzung von Krankheitserregern aus tierischen Fäkalienablagerungen und Überschwemmungen zu einer ähnlichen Belastung mit den zwei untersuchten Pathogenen, Cryptosporidium und Giardia, führen. Um einen ausreichenden Schutz vor Infektionen zu erreichen, müssen im Rohwasser die Krankheitserreger in einem ähnlichen Maß reduziert werden“, so Prof. Andreas Farnleitner, Leiter des ICC Water & Health.

Bei der Trinkwasserproduktion übernimmt der Boden einen Teil der Aufbereitung, wenn das Wasser durch verschiedene Schichten von Sand und Kies sickert. Eine zusätzliche Aufbereitung erfolgt durch die anschließende Desinfektion des Grundwassers. Die Trinkwasserqualität wird kontinuierlich überwacht, um sicherzustellen, dass den Anforderungen des österreichischen Lebensmittelbuches und der Trinkwasserverordnung entsprochen wird.

Sauberes Trinkwasser

Um eine sichere Trinkwasserversorgung zu gewährleisten, müsse das System im Sinne der Weltgesundheitsorganisation (WHO) ganzheitlich betrachtet werden – vom Ort der Gewinnung bis hin zur Nutzung des Wassers. „Unser Modellansatz ermöglicht dies für verschiedene Flussauengebiete umzusetzen, indem die unterschiedlichen Eintragspfade und deren Auswirkungen auf die mikrobiologische Wasserqualität quantifiziert werden können“, erklärt Prof. Alfred Paul Blaschke. Um konkrete Maßnahmen zum Schutz der Gewässer ergreifen zu können, bedarf es ortsspezifischer Messungen – und zwar der mikrobiologischen Wasserqualität an den Eintragsquellen sowie dem Ort der Nutzung. Dazu müssen Standardfäkalindikatoren, wirtsspezifische MST-Marker und Krankheitserreger erfasst werden.

Originalpublikation
Derx, J., et al., 2021. Genetic Microbial Source Tracking Support QMRA Modeling for a Riverine Wetland Drinking Water Resource. Frontiers in Microbiology 12(1914), https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmicb.2021.668778/full

Kontakt
Assist. Prof. Dr. Julia Derx
Institut für Wasserbau und Ingenieurhydrologie
Forschungszentrum Wasser und Gesundheit
Technische Universität Wien
+43 1 58801 22326
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(GZ)
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