Rioolsignalering: Hoe DNA-detectie de monitoring van waterkwaliteit transformeert

Internationaal onderzoek onthult wijdverspreide rioolvervuiling in stedelijke havens

Een internationaal onderzoek, gepubliceerd in Nature Water, heeft wijdverspreide rioolvervuiling in stedelijke havens op vijf continenten aan het licht gebracht. De onderzoekers maakten gebruik van moleculaire technieken op watermonsters uit havens, waarbij het DNA van menselijke darmmicroflora werd gebruikt om rioolverontreiniging op wereldschaal te detecteren.

Associate Professor Anthony Chariton, moleculair ecologist aan de Macquarie University, verklaarde dat de onderzoekers begonnen met het vinden van een “globale handtekening” die gebruikt kan worden om rioolwater van andere verontreinigingen in havens te onderscheiden. “We hebben onbehandelde rioolmonsters geanalyseerd om wereldwijde menselijke darmmarkers te vinden. Deze aanpak maakt indicatoren specifiek voor mensen, in tegenstelling tot E. coli, dat ook van wilde dieren en huisdieren (zoals vogel- en dierenuitwerpselen) kan komen,” zegt hij.

Het onderzoek, geleid door Professor Sandra McLellan van de Universiteit van Wisconsin, samen met Associate Professor Chariton en Professor Peter Steinberg van de Universiteit van NSW, omvatte partners uit Australië, China, de VS, Italië, Frankrijk, Spanje, Singapore en Brazilië.

De bron van de vervuiling benadrukken

“Pathogenen zijn over het algemeen zeer moeilijk te detecteren, omdat ze in zeer lage concentraties voorkomen. Om de waterkwaliteit te monitoren, worden surrogate indicatoren zoals E. coli in zoetwater en enterokokken in mariene omgevingen gebruikt,” legt Associate Professor Chariton uit. Echter, de meeste monitoringstechnieken voor veilig zwemwater, zoals de Beach Watch en River Watch programma’s in NSW, gebruiken kweektechnieken die vereisen dat de bacteriën levend zijn, en meten daarom alleen recente gebeurtenissen.

Deze technieken zijn ook niet dierspecifiek; bijvoorbeeld, of een E. coli-uitbraak plaatsvindt door een grote vogelpopulatie of door een storing in het rioolsysteem, heeft zeer verschillende gezondheidsrisico’s en beheersoplossingen.

Om deze beperkingen aan te pakken, introduceerde het onderzoeksteam in deze wereldwijde studie, die 18 havensteden op vijf continenten omvatte, een nieuwe manier om watermonsters uit elke haven te meten. Ze gebruikten moleculaire tools om bacteriën die geassocieerd zijn met menselijke darmflora te meten als indicatoren van rioolwater.

De havens van Sydney, Melbourne en Darwin maakten deel uit van de Australische groep waterwegen die werden getest, met Hongkong, San Francisco, Honolulu en Singapore onder de internationale locaties die in het onderzoek zijn opgenomen.

“De studie toonde aan dat er inderdaad een globale moleculaire handtekening voor ruw rioolwater bestaat, waardoor het mogelijk is om wereldwijde indicatoren te ontwikkelen,” zegt Associate Professor Chariton.

Nieuwe testmethode onthult rioolvervuiling

De geavanceerde technieken toonden aan dat ongeveer de helft van alle watermonsters wereldwijd meetbare concentraties van menselijke fecale bacteriemarkers bevatte, wat bewijs levert van rioolverontreiniging in havens. “Deze monsters overschreden de eerdere schattingen aanzienlijk, en onze eigen gegevens op basis van conventionele testmethoden toonden aan dat slechts 18% van de monsters vervuild was,” zegt Associate Professor Chariton.

Deze nieuwe benadering van waterkwaliteitsmonitoring kan onthullen wanneer havenvervuiling voortkomt uit onvoldoende rioolwaterbehandeling, overstroomde riolen en andere structurele problemen, en zal havensteden in staat stellen hun waterbehandelingsinfrastructuur beter te monitoren.

De bevindingen hebben verstrekkende implicaties voor de gezondheid van stedelijke waterwegen. “Ongeveer 40% van de wereldbevolking woont binnen 100 kilometer van de kust, en snelle stedelijke expansie legt enorme druk op waterbronnen en hun beheer, waarbij rioolvervuiling een aanzienlijke bedreiging vormt voor zowel de menselijke gezondheid als de diensten die waterlichamen bieden,” zegt Associate Professor Chariton.

Het onderzoek onthulde ook dat veel van de vervuilde locaties bacteriële gemeenschappen hadden die afkomstig waren uit rioolwaterinfrastructuur, wat betekent dat ze bacteriën vertoonden die normaal gesproken in leidingen leven. “Deze aanpak kan meer langdurige, structurele problemen aan het licht brengen,” voegt Associate Professor Chariton toe.

Hij stelt dat de bevindingen stedelijke planners, beleidsmakers en waterresource-managers voorzien van een nieuw scala aan tools om aquatische omgevingen beter te beheren en te beschermen. Terwijl steden blijven groeien en klimaatverandering de frequentie van extreme weersomstandigheden die de sanitaire infrastructuur kunnen overweldigen, verhoogt, zal het aanpakken van rioolvervuiling van kustwateren alleen maar crucialer worden, zegt hij.

Hoewel de bevindingen zorgwekkend zijn, benadrukken ze ook kansen voor verbetering. “Door gevoeliger en specifiekere testmethoden toe te passen, kunnen steden een duidelijker beeld krijgen van rioolvervuiling in hun wateren en gerichter actie ondernemen om het probleem aan te pakken,” zegt Associate Professor Chariton.