Experteninterview: Echtzeit-Überwachung der mikrobiologischen Wasserqualität in Karstquellen mit automatisierter Durchflusszytometrie

vor 3 Tagen
3 Min. Lesezeit

In einer kürzlich in Clean Water veröffentlichten Studie evaluierten Forscher der TU Wien und der Medizinischen Universität Wien die automatisierte Durchflusszytometrie in nahezu Echtzeit an einer alpinen Karstquelle, die zur Trinkwasserversorgung genutzt wird.

Wir sprachen mit Dr. Lena Campostrini , die die Untersuchungen im Rahmen ihrer Doktorarbeit leitete, über die Herausforderungen bei der Überwachung dynamischer Karstsysteme und darüber, was die Ergebnisse für Trinkwasserversorger bedeuten.

Können Sie sich kurz vorstellen und erklären, warum Karstquellen wichtig sind?

Im Juni 2025 schloss ich meine Promotion an der Medizinischen Universität Wien ab. Ich arbeitete in der Arbeitsgruppe Wassermikrobiologie von Prof. Alexander Kirschner, die zum universitätsübergreifenden Interuniversitären Kooperationszentrum ICC Wasser und Gesundheit gehört. Im Rahmen meiner Forschung untersuchte ich die Anwendbarkeit neuer Methoden zur Beurteilung der mikrobiologischen Qualität von Trinkwasser. Ein Schwerpunkt meiner Arbeit lag auf alpinen Karstquellen, einer wichtigen Trinkwasserressource: Weltweit beziehen etwa 10 % der Menschen ihr Trinkwasser aus Karstsystemen. In Österreich ist etwa die Hälfte der Bevölkerung auf alpine Karstgrundwasserleiter angewiesen.

Was war das Hauptziel Ihrer Studie?

Gemeinsam mit meinen Kollegen Katalin Demeter und Prof. Andreas Farnleitner von der TU Wien und der Karl Landsteiner Universität Krems wollten wir evaluieren, ob die automatisierte Durchflusszytometrie in nahezu Echtzeit als zuverlässiges Überwachungsinstrument vor Ort an einer alpinen Karstquelle, die zur Trinkwasserversorgung genutzt wird, eingesetzt werden kann.

Warum sind alpine Karstquellen so schwer zu überwachen?

Karstquellen finden sich häufig in abgelegenen Gebieten und sind oft hochdynamische Systeme, die sich rasch verändern können. Nach Niederschlagsereignissen können Wasser und potenzielle Schadstoffe schnell durch das System fließen, weshalb eine nahezu Echtzeit-Überwachung für eine zeitnahe Entscheidungsfindung unerlässlich ist.

Wie konnte die automatisierte Durchflusszytometrie helfen?

Im Gegensatz zu traditionellen mikrobiologischen Methoden liefert die automatisierte Durchflusszytometrie nahezu Echtzeit-Daten zur mikrobiellen Belastung direkt vor Ort. Unsere Ergebnisse zeigen, dass sie mikrobielle Einträge aus dem Einzugsgebiet anzeigen kann und bestehende abiotische Monitoring-Parameter sinnvoll ergänzt.

Sind Ihnen unerwartete Veränderungen aufgefallen?

Während eines der sechs Niederschlagsereignisse beobachteten wir einen deutlichen Anstieg der Gesamt- und intakten mikrobiellen Zellen, der sich in abiotischen Parametern wie Trübung (Partikelerkennung) oder UV254 (Erkennung organischer Substanzen) nicht oder nur verzögert zeigte. Dies ist besonders interessant, da die E. coli -Konzentrationen (Erkennung fäkaler Verunreinigungen) zeitgleich mit der Gesamt- und intakten mikrobiellen Zellen ihren Höhepunkt erreichten. Dies unterstreicht den Mehrwert der ergänzenden Anwendung der Durchflusszytometrie zur Erfassung mikrobiologischer Veränderungen. Darüber hinaus lieferten Modelle mit FCM-basierten Parametern bei der Anwendung von maschinellem Lernen zur Schadstoffprognose die höchste Vorhersagekraft.

Was ergab die Kombination von Langzeit- und Hochfrequenzdaten?

Die Studie verdeutlichte die Bedeutung des Verständnisses des individuellen hydrologischen Verhaltens jedes Karstsystems. Die niederfrequente Langzeitüberwachung legte saisonale Muster in der Frühjahrshydrologie und der Kontamination offen, während die hochfrequenten Daten Einblicke in die raschen Veränderungen während sommerlicher Kontaminationsereignisse ermöglichten. Die Kombination von Langzeitüberwachung und gezielten hochfrequenten Messkampagnen trägt zur Optimierung des wirtschaftlichen und zeitlichen Ressourceneinsatzes bei und gewährleistet gleichzeitig ein umfassendes Verständnis des Karstsystems, einschließlich kurzfristiger Kontaminationsereignisse.

Was bedeutet das für die Wasserversorgungsunternehmen?

An der von uns untersuchten Quelle zeigte sich, dass die Durchflusszytometrie bestehende Überwachungsansätze sinnvoll ergänzen kann und eine gezieltere Probenahme, eine bessere Risikobewertung sowie fundierte Entscheidungen im Quellwassermanagement ermöglicht.

Was erhoffen Sie sich als nächstes von dieser Forschung?

Wir hoffen, dass dies die Weiterentwicklung automatisierter Fäkalindikatoren und Virusnachweismethoden fördert, die auch in nahezu Echtzeit funktionieren können.

Das wäre ein bedeutender Fortschritt für eine proaktive, vorausschauende Trinkwasserüberwachung.https://www.bnovate.com/bactosense

Über die Veröffentlichung

Die vollständige, von Fachkollegen begutachtete Studie wurde in Clean Water (Nature Portfolio) veröffentlicht.

Über die Technologie

Das in dieser Studie evaluierte automatisierte Durchflusszytometriesystem ist in der BactoSense-Plattform für die mikrobiologische Vor-Ort-Überwachung integriert.