Frühwarnsysteme für verschmutztes Wasser
Ob Legionellen im Leitungswasser oder Gülle in Bächen – Wasser ist ein verderbliches Lebensmittel, das vor gefährlichen Verunreinigungen geschützt werden muss. Damit dies möglichst wirksam funktioniert, arbeiten Forscher an Frühwarnsystemen.
Krems/Wien – 2014 gab es in Österreich 133 Fälle von Legionärskrankheit, zwölf der Erkrankten starben an dieser bakteriellen Infektion. Ausgelöst wird sie durch das Inhalieren von Aerosolen, die mit Legionellen kontaminiert sind. Diese im Wasser lebenden Bakterien treten unter bestimmten Bedingungen verstärkt in Warmwasserversorgungsanlagen auf. Die Gefahr, bakterienhaltiges Wasser einzuatmen, besteht also in allen Bereichen, wo Menschen mit Leitungswasser in Berührung kommen: in der eigenen Wohnung genauso wie in Krankenhäusern, Hotels oder Thermen.
Mittlerweile gibt es etliche sichere Nachweismethoden für Legionellen sowie relativ schnelle Diagnoseverfahren für Legionellose-Erkrankungen. Ihr großer Nachteil: Es handelt sich dabei um Labortests, die nur durch geschultes Personal durchgeführt werden können und sich kaum für ein Online-Monitoring eigenen.
Deshalb arbeiten Forscher an der Donau-Universität Krems zurzeit an einem Legionellen-Überwachungs- und Frühwarnsystem zur Detektion von Legionellen direkt in Hauswassersystemen. „Zu diesem Zweck wollen wir eine hochsensitive Methode zur raschen Auffindung von Legionellen sowie ein neues Teststreifenverfahren für deren Quantifizierung entwickeln“, sagt Projektleiter Martin Brandl.
Gerät für Heimanwender
Das Ergebnis soll zum einen ein automatischer, stationärer Biosensor sein, der direkt in die Wasserversorgungssysteme installiert werden kann. „Parallel dazu arbeiten wir auch an einem tragbaren Sensor zur Echtzeitdetektion von Legionellen“, so Brandl. „Dieses Verfahren soll für rasch einsetzbare Teststrei- fen und in tragbare, leicht bedienbare Handgeräte für Heimanwender integriert werden können.“In Deutschland ist eine regelmäßige Überprüfung der Hauswassersysteme auf Legionellen bereits verpflichtend. Es ist also zu erwarten, dass es bald entsprechende EUweite Regelungen geben wird.
Der Schutz des Wassers vor Verunreinigungen steht auch im Zentrum eines Projekts der Hydrobiologin Gabriele Weigelhofer. Dabei geht es um die Auswirkungen von gelöstem organischem Material – von Fachleuten „DOM“genannt („dissolved organic matter“) – auf den Zustand von Bächen. Da immer mehr Bauern ihre Felder mit Gülle düngen, gelangt mehr DOM in die Gewässer.
Bakterien durch Gülle
„Dieser Dünger ist zwar biologisch, für das Wasser ist er deshalb aber nicht unbedingt zuträglicher als Kunstdünger“, sagt die Wissenschafterin von der Universität für Bodenkultur Wien. Im Mostviertel etwa wirke sich der Trend zur Gülledüngung bereits negativ auf die Wasserqualität aus.
Immerhin ist DOM ein begehrtes Futter für Bakterien in den Gewässern. In diesem vom Land Niederösterreich mitfinanzierten Forschungsprojekt werden die Effekte unterschiedlicher Bewirtschaftungspraktiken auf die Menge und Qualität von DOM untersucht sowie dessen Einfluss auf den Kohlenstoffumsatz in den Gewässern.
„Diese Analysen stützen sich zum einen auf Freilanderhebungen im Hydrological Open Air Laboratory in Petzenkirchen, zum anderen auf Laborexperimente am WasserCluster Lunz und am Bundesamt für Wasserwirtschaft“, sagt Weigelhofer. Mit Mikrolysimetern, also Geräten zur Entnahme von Bodensickerwasserproben, werden die Auswirkungen von Gülledüngung oder Bodenbearbeitung wie Umgraben auf den DOM im oberflächennahen Bodenwasser ermittelt.
Den Einfluss verschiedener DOM-Quellen auf Mikroorganismen, den Sauerstoffverbrauch im Gewässer und die Emission von Treibhausgasen erheben die Forscher in diversen Experimenten. Schließlich sollen aus den Ergebnissen Empfehlungen für ein nachhaltiges Gewässermanagement in Ackerbaugebieten abgeleitet werden.
Neue Freilandsensoren
Da es bislang noch keine Sensoren gibt, die man für Messungen vor Ort ins Wasser hängen kann, holte man sich Martin Brandl und sein Team ins Boot. Diese arbeiten nun an der Entwicklung eines Sensors zur Bestimmung von DOM in Fließgewässern. „Zurzeit erfolgen die meisten Analysen noch im Labor, was die Messfrequenz begrenzt und die Datenqualität beeinträchtigt“, sagt Weigelhofer. „Durch die hohe zeitliche Auflösung der neuen Freilandsensoren werden wir künftig Veränderungen in der Qualität des eingebrachten organischen Materials mitverfolgen können.“
Solche Sensoren sind als Frühwarnsystem zum Gewässerschutz von großem praktischem Nutzen. Und nicht zuletzt erleichtern sie das mitunter harte Forscherleben der Hydrobiologen: „Mit den Freilandsensoren müssen wir nicht mehr bei Hochwasser im Regen stehen und Proben nehmen.“