Ο εντοπισμός των πηγών ρύπανσης με τα κόπρανα βελτιώνει τις ρυθμιστικές αποφάσεις

Φανταστείτε να φτάσετε σε μια παραλία μια ηλιόλουστη, καλοκαιρινή μέρα και να διαπιστώσετε ότι έχει κλείσει. Μια πινακίδα γράφει:«Υψηλά επίπεδα βακτηρίων. Δεν συνιστάται η κολύμβηση. Αυξημένος κίνδυνος ασθένειας αυτή τη στιγμή."

Στα παρασκήνια, ενώ οι αξιωματούχοι της κομητείας ή της πολιτείας παρακολουθούν την ποιότητα του νερού, είναι πιθανό οι ερευνητές να εξετάζουν προσεκτικότερα την κατάσταση. Τι προκάλεσε την αύξηση των επιπέδων των βακτηρίων; Υπάρχουν υπερβολικοί ρύποι στο νερό; Τα κριτήρια που χρησιμοποιούνται από κρατικούς ή τοπικούς κυβερνητικούς φορείς είναι επαρκή για την προστασία της δημόσιας υγείας; Υπάρχουν άλλες μέθοδοι για να καθοριστεί εάν οι παραλίες και άλλα υδάτινα σώματα είναι ασφαλή; Η αξιολόγηση της κατάστασης της υγείας των υδάτινων σωμάτων, τα οποία χρησιμεύουν ως φυσικοί βιότοποι, πηγές νερού και υδάτινες χαρές για τον άνθρωπο και την άγρια ​​ζωή είναι ζωτικής σημασίας για την εφαρμογή πολιτικών και πρακτικών για να διατηρούνται όλοι ασφαλείς.

Η ρύπανση με τα κόπρανα στα υδατικά συστήματα επηρεάζει αρνητικά την ανθρώπινη υγεία

Η ρύπανση με τα κόπρανα είναι ένας κοινός ένοχος όταν τα επίπεδα βακτηρίων είναι αυξημένα στα υδάτινα σώματα και οι πιθανές συνέπειες για την υγεία υπερβαίνουν κατά πολύ τον παράγοντα yuck. Η ρύπανση των κοπράνων μεταφέρει παθογόνους μικροοργανισμούς στο νερό, οι οποίοι μπορούν να προκαλέσουν ασθένειες που κυμαίνονται από ήπια διάρροια έως απειλητική για τη ζωή χολέρα ή αιμολυτικό ουραιμικό σύνδρομο. Η ρύπανση των κοπράνων από ανθρώπους και άλλα ζώα, όπως βοοειδή και πουλερικά, είναι ιδιαίτερα επικίνδυνη επειδή αυτές οι πηγές κοπράνων είναι πιο πιθανό να περιέχουν ανθρώπινα παθογόνα.

Για περισσότερα από 100 χρόνια, τα βακτήρια δείκτες κοπράνων (FIB) όπως τα κολοβακτηρίδια κοπράνων, E. coli , και οι εντερόκοκκοι έχουν χρησιμεύσει ως κρατικά/ομοσπονδιακά ρυθμιστικά εργαλεία για την προειδοποίηση σχετικά με τη μόλυνση των κοπράνων. Ωστόσο, ένα μειονέκτημα είναι ότι δεν παρέχουν πληροφορίες σχετικά με την πηγή των κοπράνων επειδή αυτά τα βακτήρια είναι ευρέως διαδεδομένα και άφθονα στα κόπρανα των περισσότερων ζώων. Χωρίς κατανόηση της πηγής της μόλυνσης με τα κόπρανα, ο κίνδυνος για την ανθρώπινη υγεία δεν μπορεί να εκτιμηθεί με ακρίβεια και η πρόληψη περαιτέρω μόλυνσης είναι αναποτελεσματική. Μία από τις πιο απογοητευτικές ελλείψεις του FIB σε πολλά σενάρια είναι η πιθανότητα μόλυνσης με κόπρανα να προέρχεται από φυσική πηγή, όπως τα άγρια ​​ζώα, κάτι που θα υποδείκνυε ενέργειες διαχείρισης που είναι πολύ διαφορετικές από εκείνες που απαιτούνται στην περίπτωση της ρύπανσης των λυμάτων.

Εξαιτίας αυτών των ελλείψεων, οι τεχνικές παρακολούθησης μικροβιακών πηγών (MST) έχουν αναδειχθεί ως εναλλακτική μέθοδος για τον εντοπισμό πηγών μόλυνσης με κόπρανα σε υδάτινα σώματα. Οι δείκτες MST στοχεύουν γονίδια βακτηρίων που σχετίζονται με τη γαστρεντερική οδό ειδών που είναι γνωστό ότι συμβάλλουν στη μόλυνση των κοπράνων, π.χ. ανθρώπους, βοοειδή, πουλερικά και παραθαλάσσια πτηνά. Αυτοί οι δείκτες μπορούν να βοηθήσουν στον εντοπισμό σημαντικών πηγών μόλυνσης με κόπρανα και να καθοδηγήσουν τους οργανισμούς διαχείρισης προς πιο στοχευμένα σχέδια αποκατάστασης.

Ο εντοπισμός των πηγών μόλυνσης των κοπράνων βελτιώνει τις αποφάσεις διαχείρισης

Σε αυτή τη μελέτη, ξεκινήσαμε να προσδιορίσουμε τις πηγές ρύπανσης με περιττώματα σε μια λεκάνη απορροής της κεντρικής Φλόριντα που διαχειρίζεται για τη διατήρηση της άγριας ζωής. Δεδομένης της αφθονίας των πουλιών εντός της λεκάνης απορροής και της παρουσίας μιας αστικής/προαστιακής ανάπτυξης ανάντη της λεκάνης απορροής, χρησιμοποιήσαμε έναν δείκτη MST που σχετίζεται με τα πουλιά, GFD, και έναν δείκτη MST που σχετίζεται με τον άνθρωπο, HF183, για να διακρίνουμε μεταξύ πιθανών πηγών ρύπανσης με περιττώματα . Για σχεδόν τρία χρόνια, συλλέγαμε δείγματα νερού, ιζημάτων και βλάστησης κάθε μήνα. Ποσοτικοποιήσαμε τα επίπεδα κολοβακτηριδίων κοπράνων, εντερόκοκκων, GFD και HF183 από όλα τα περιβαλλοντικά δείγματα.

Κατά μέσο όρο, το ίζημα και η βλάστηση περιείχαν υψηλότερα επίπεδα FIB σε σύγκριση με το νερό, κάτι που αναμενόταν και υποστηρίζει προηγούμενες έρευνες ότι αυτά τα περιβαλλοντικά δείγματα μπορούν να χρησιμεύσουν ως δεξαμενές για το FIB. Εάν τα ιζήματα και η βλάστηση κατακλύζουν περιοδικά υδάτινα σώματα με FIB από παλαιότερες πηγές κοπράνων, η παρακολούθηση του νερού από μόνη της μπορεί να μην παρέχει ακριβή απεικόνιση του κινδύνου ρύπανσης από κόπρανα. Υψηλά επίπεδα FIB εμφανίστηκαν επίσης ταυτόχρονα με υψηλές πυκνότητες πληθυσμών πτηνών, ειδικά κατά τους μεταναστευτικούς μήνες.

Ο δείκτης GFD που σχετίζεται με τα πουλιά ανιχνεύτηκε σταθερά σε όλους τους τύπους δειγμάτων και εμφανιζόταν συχνά σε υψηλά επίπεδα. Αντίθετα, ο σχετιζόμενος με τον άνθρωπο δείκτης HF183 ανιχνεύτηκε σποραδικά και σε χαμηλά επίπεδα. Περαιτέρω δοκιμές διαπίστωσαν ότι δείγματα κοπράνων από τοπικά ελάφια βρέθηκαν θετικά για τον δείκτη που σχετίζεται με τον άνθρωπο. Η προγνωστική μοντελοποίηση επιβεβαίωσε ότι ο τύπος περιβαλλοντικού δείγματος είναι ο καλύτερος προγνωστικός παράγοντας των επιπέδων FIB, ενώ οι χρονικοί παράγοντες (δηλαδή ο μήνας και το έτος) ήταν πιο σημαντικοί στην πρόβλεψη των επιπέδων δεικτών MST. Συνολικά, τα στοιχεία που παρέχονται με τη χρήση δεικτών FIB και MST μας οδήγησαν στο συμπέρασμα ότι τα πουλιά, όχι οι άνθρωποι, συμβάλλουν σημαντικά στη ρύπανση των κοπράνων στη λεκάνη απορροής.

Διατήρηση της ποιότητας του νερού στο μέλλον

Η ποιότητα του νερού είναι ένα αυξανόμενο ζήτημα, ειδικά καθώς ο παγκόσμιος ανθρώπινος πληθυσμός συνεχίζει να επεκτείνεται και οι φυσικές καταστροφές απειλούν τις υπάρχουσες πηγές νερού. Ο πρόσφατος αντίκτυπος του τυφώνα Φλωρεντία στις φάρμες χοιρινού και πουλερικών στις Καρολίνες είναι ένα παράδειγμα του γιατί χρειάζονται επειγόντως νέες προσεγγίσεις για την παρακολούθηση της ποιότητας. Δεδομένων των αποτελεσμάτων που βρέθηκαν σε αυτήν τη μελέτη, η ταυτόχρονη χρήση των τεχνικών FIB και MST μπορεί να δώσει κατεύθυνση στη διατήρηση και τη βελτίωση της ποιότητας του νερού με την πάροδο του χρόνου.

Αυτά τα ευρήματα περιγράφονται στο άρθρο με τίτλο, Προσδιορισμός άγριων ζωικών πηγών βακτηριδίων δείκτη κοπράνων μέσω μικροβιακής παρακολούθησης πηγής (MST) επηρεάζει τις ρυθμιστικές αποφάσεις, που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό Water Research . Η εργασία διεξήχθη από τους Karena H. Nguyen, Caroline Senay, Suzanne Young, Bina Nayak, Aldo Lobos, James Conrad και Valerie J. Harwood από το Τμήμα Ολοκληρωτικής Βιολογίας του Πανεπιστημίου της Νότιας Φλόριντα στην Τάμπα, Φλόριντα.