17. Mai 2019, Thema: Aquatische Ökotoxikologie Sedimentökotoxikologie

Oligochaeten zeigen Einfluss des ARA-Auslaufs auf Flusssedimente

Die biologische Qualität von zwei Schweizer Flusssedimenten ist flussabwärts von Abwasserreinigungsanlagen deutlich schlechter als flussaufwärts. Dies konnten Wissenschaftler des Oekotoxzentrums mit Hilfe der dort lebenden Oligochaetengemeinschaften zeigen.  

Menschliche Aktivitäten können Fliessgewässer auf verschiedene Arten beeinträchtigen: Sie kontaminieren Oberflächenwasser und Grundwasser, behindern den Wasseraustausch und reduzieren die Lebensraumvielfalt. Das Flussbett besteht aus grobem Oberflächensediment und dem darunterliegenden wasserdurchströmten Sediment, der sogenannten hyporheischen Zone. Es bildet einen wichtigen Lebensraum und wirkt als biologischer, chemischer und physikalischer Filter für das durchströmende Wasser. Der aktive Wasseraustausch versorgt dabei die gesamte Region mit Sauerstoff und stimuliert damit den Abbau von organischen Stoffen. Ausserdem verbessert der Austausch mit sauberem Grundwasser die Qualität des Sediment- und Flusswassers. Der Wassertransport durch das Sediment und die spezifische Qualität der porösen Matrix werden bis jetzt bei der Überwachung der Gewässerqualität jedoch nicht erfasst. 

Oligochaeten bestimmen Qualität und Funktion von Flusssedimenten

Die häufigsten Lebewesen im durchströmten Sediment sind Ringelwürmer aus der Gruppe der Oligochaeten. Die Verschmutzungstoleranz der einzelnen Arten ist sehr unterschiedlich und es gibt charakteristische Arten für Oberflächensedimente oder Grundwasser. Daher kann die Zusammensetzung der dort lebenden Oligochaeten wichtige Informationen über den hydrologischen und ökologischen Zustand eines Gewässers liefern – zum Beispiel mit der Oligochaete Functional Traits (FTR) Methode: Diese charakterisiert Oligochaetengemeinschaften im Sediment und bewertet so die Sedimentqualität und die Dynamik des Wasseraustauschs zwischen Oberflächenwasser und Grundwasser. 

Wissenschaftler vom Oekotoxzentrum setzten die FTR-Methode an zwei bekannten Standorten - Hochdorf und Buttisholz - im Kanton Luzern ein, um den Einfluss von Abwasserreinigungsanlagen (ARA) auf die Sedimentqualität zu untersuchen. An beiden Standorten zeigten die Oligochaetengemeinschaften stromaufwärts der ARA eine bessere Sedimentqualität an als stromabwärts. Der Anteil der empfindlichen Oligochaeten war stromaufwärts höher und der Anteil der resistenten Oligochaeten niedriger als stromabwärts. Diese Unterschiede waren im Herbst stärker ausgeprägt als im Frühjahr. Die Ergebnisse weisen ausserdem darauf hin, dass die Kapazität zur Selbstreinigung stromabwärts geringer war als stromaufwärts, und dass dort das Grundwasser durch das Oberflächenwasser belastet werden könnte. 

Empfindlicher als andere Bioindizes

Die FTR-Methode ist ein wertvolles Werkzeug für Monitoringprogramme, da sie Veränderungen aufdecken kann, die von anderen biologischen Indizes nicht erkannt werden. So wurden beide Standorte in einer früheren Studie mit dem IBCH-Makroinvertebratenindex untersucht (dieser wird Schweizer Monitoringprogrammen sehr häufig eingesetzt), der aber keine Auswirkungen des ARA-Abflusses anzeigte. Die FTR-Methode dagegen konnte die Auswirkungen von Schadstoffeinträgen aus ARA auf die Sedimentqualität nachweisen. 

«Für die sinnvolle Anwendung der Methode muss man die Oligochaeten auf Art- oder Gattungsebene bestimmen, denn die Empfindlichkeit gegenüber Schadstoffen ist artspezifisch», sagt Régis Vivien. Doch er betont, dass die Bestimmung von Oligochaeten nicht schwieriger sei als die Bestimmung von Kieselalgen, die routinemässig zur Überwachung der Wasserqualität von Fliessgewässern eingesetzt werden. Ausserdem ist er zuversichtlich, dass es bald möglich sein wird, Oligochaeten genetisch durch den Einsatz von DNA-Barcoding- und Hochdurchsatz-Sequenzierungs-Methoden zu bestimmen. 

Mehr Informationen

Vivien, R., Lafont, M., Werner, I., Laluc, M., Ferrari, B.J.D. (2019) Assessment of the effects of wastewater treatment plant effluents on receiving streams using oligochaete communities of the porous matrix. Knowl. Managt. Aquatic Ecosystems 420, 18

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