Lentic water bodies and large rivers have long been recognized as being susceptible, under certain conditions, to toxin-producing ("toxigenicŁ) planktonic cyanobacterial blooms. Although benthic cyanobacteria commonly inhabit wadeable (i.e., shallow) streams, little has been published on the potential for cyanotoxin (e.g., microcystin) production in this water body type. Recent research in Monterey Bay, California, USA has linked inland-derived microcystins to numerous sea otter mortalities in the marine environment, a finding that illustrates the negative effects cyanotoxins can have on ecosystem services, even far downstream from their origin, due to fluvial transport. For the present study, surveys of >1200 wadeable stream segments were conducted throughout California during the spring and summer of 2007 through 2013, and revealed a high occurrence of potentially toxigenic benthic cyanobacteria. In addition, benthic microcystins were detected in one-third of sites, where tested (N = 368), based primarily on one-time sampling, from 2011 to 2013 (mean concentration was 46 ìg/m2 of stream-bottom). Sites where microcystins were detected spanned a variety of surrounding land-use types, from open space (i.e., undeveloped land) to heavily urbanized/agricultural. Lyngbyatoxin (n = 14), saxitoxins (n = 99), and anatoxin-a (n = 33) were also measured, at subsets of sites, and were also detected, albeit at lower rates than microcystins. Results of this study provide strong evidence that wadeable streams could be significant sources of cyanotoxin inputs to receiving waters, a finding that has implications for the management of drinking water, wildlife, and recreational resources, within both the streams themselves and in downstream rivers, lentic water bodies, and the ocean.<BR>Quelle: http://www.sciencedirect.com/
Im Projekt CYAQUATA werden die Wechselwirkungen zwischen dem Auftreten toxinbildender Cyanobakterien (CB) und der Wasserqualität in Talsperren untersucht. Hintergrund ist die seit einigen Jahren beobachtete Zunahme von CB in verschiedenen Talsperren. Verschiedene CB bilden Toxine (Cyanotoxine, CT), welche die Nutzung der betroffenen Talsperren erheblich beeinträchtigen. In Freiland- und Laborversuchen sollen die wesentlichen limnologischen und hydrochemischen Faktoren für die Massenentwicklung von CB und die Bildung von CT identifiziert und das toxikologische Gefährdungspotential der CT bewertet werden. Darauf aufbauend werden Gegenmaßnahmen abgeleitet und eine nachhaltige Bewirtschaftungsstrategie entwickelt.
In den vergangenen Jahren wurde in vielen Talsperren (TS) eine deutliche Zunahme von Cyanobakterien (CB) registriert, die aufgrund der Bildung von Cyanotoxinen (CT) und Geruchsstoffen deren Nutzung (Wasserversorgung, Erholung, Fischerei, etc.) erheblich beeinträchtigen können. Dabei profitieren die CB wahrscheinlich von den Auswirkungen des Klimawandels. Im geplanten Vorhaben sollen daher die genauen Ursachen für das verstärkte Auftreten von CB in verschiedenen TS untersucht werden, um Schlüsselfaktoren für deren Massenbildung sowie einer damit verbundenen Toxinbildung bzw. -freisetzung zu identifizieren. Daher soll ein umfassendes TS-monitoring, welches mit maßgeschneiderten Labor- und Feldversuchskampagnen verknüpft wird, zu einem besseren Verständnis einer Entstehung von CB beitragen und darüber hinaus in eine bessere Risikoerkennung und -bewertung münden. Anhand der Ergebnisse werden Handlungsempfehlungen für Behörden und Wasserversorger abgeleitet, um die CB/CT-Problematik auch unter Beachtung klimatischer Veränderungen vorausschauend zu erkennen und langfristig zu beherrschen. Der Schwerpunkt der Arbeiten des LfULG liegt in der Quantifizierung und Differenzierung der CB unter natürlichen Bedingungen sowie in Eclosure-Versuchen in den TS, als auch in Laborversuchen mit definierten Randbedingungen, sowie der Weiterentwicklung moderner Methoden (Durchflusszytometrie) zur schnellen und sicheren Erfassung der CB. Zum Erreichen der Projektziele werden 3 verschiedene Lösungsansätze kombiniert: ein vergleichendes Monitoring in 4 verschiedenen TS, Enclosure-Untersuchungen in einer TS und systematische Laborversuche. Für die gewählten Untersuchungsansätze sollen geeignete etablierte Instrumentarien für Erfassung von CB, Bestimmung von CT sowie Analytik genutzt und weiterentwickelt werden. Um CB sicher und effizient zu bestimmen, ist der kombinierte Einsatz von Sonden (Fluoroprobe), mikroskopischen Methoden und neuer Ansätze mittels Durchflusszytometrie vorgesehen.
Ziel des Projekts ist es, eine energieautarke Multisensor-Tiefenprofilmessboje (u.a. Temperatur, O2, elektrische Leitfähigkeit, photosynthetisch aktive Strahlung, colored dissolved organic matter (CDOM), Trübung, CH4, CO2, FluoroProbe-Algensensor) zu entwickeln, die mit einem Probenahmesystem, einem Fließvektorsensor sowie einer Wetterstation gekoppelt ist. In die Multialgensonde FluoroProbe sollen neue Methoden integriert werden: (i)Messung der photosynthetischen Aktivität von fünf Klassen verschiedener Algen, (ii) Detektor zur Erkennung freien Phycocyanins zur Frühwarnung für Cyanobakterientoxine, (iii) Dunkelkammer zur Elimination von Fehlern durch Tageslichteffekte auf die Fluoreszenzeigenschaften von Algen. Die tiefenaufgelösten Messergebnisse sollen verwendet werden, fernerkundliche Sensoren (Hyperspektralkamera) zur Algenkonzentrationsmessung zu kalibrieren. Hierbei sind nicht nur die durch den FluoroProbe-Algensensor ermittelten Algenkonzentrationen zu berücksichtigen, sondern auch weitere, die Strahlungsrückstreuung beeinflussende Parameter wie CDOM und Trübung. Ein derartiges System existiert bisher nicht. Die Fernerkundungstechnologie ermöglicht eine flächenhafte Aufnahme der Algenkonzentrationen von Gewässerkörpern, die mit Hilfe eines bei den Antragstellern vorhandenen schiffsgezogenen Multisensorsystems (BIOFISCH) validiert werden kann. Durch die Kombination der unterschiedlichen Sensoren können neue gesamtheitliche Messstrategien entwickelt werden, für die weltweit ein großes Marktpotential besteht, welches die beteiligten Firmen bedienen wollen. AP 1: Bau der Multialgensensorsonde, Monate 1 bis 18 AP 2: Bau der Tiefenprofilmessboje, Monate 1 bis 15 AP 3: Konzeption, Kalibrierung und Validierung fernerkundlicher Sensoren, Monate 2 bis 24 AP 4: Einsatz und Optimierung des Systems, Aufbau einer Demonstrationsanlage, Monate 10 bis 24 AP 5: Begleitforschung, Monate 7 bis 24 AP 6: Markterschließung, Monate 16 bis 24 AP 7: Projektmanagement, Monate 1 bis 24.