Eine neue Studie beleuchtet die komplexen mikrobiellen Ökosysteme in Grubenlatrinen, die von Milliarden Menschen auf der ganzen Welt genutzt werden. Die Ergebnisse sind relevant für Bemühungen, sowohl die öffentliche Gesundheit zu verbessern als auch die mit dem globalen Klimawandel verbundenen Treibhausgasemissionen zu reduzieren.
„Richtig entworfene und verwaltete Grubenlatrinen sind nicht nur Löcher im Boden, in denen menschliche Ausscheidungen gelagert werden“, sagt Francis de los Reyes, korrespondierender Autor einer Arbeit über die Arbeit und Glenn E. und Phyllis J. Futrell Distinguished Professor of Civil, Construction, und Umweltingenieurwesen an der North Carolina State University. „Es handelt sich um biologische Reaktoren, die dabei helfen, den Abfall zu zersetzen und die Wahrscheinlichkeit zu verringern, dass falsch entsorgter Abfall zu Problemen für die menschliche Gesundheit oder die Umwelt beiträgt.“
„Dies ist einer der ersten Versuche, genetische Werkzeuge zu nutzen, um grundlegende Sanitärtechnologien in Ländern mit niedrigem Einkommen besser zu verstehen“, sagt de los Reyes. „Wenn wir unser Verständnis der mikrobiellen Ökosysteme in diesen Grubenlatrinen verbessern, können wir neue Managementtechniken entwickeln, die das Verhalten dieser Ökosysteme beeinflussen. Diese Veränderungen könnten wiederum einen schnelleren Abbau menschlicher Abfälle ermöglichen und die Treibhausgasemissionen reduzieren.“
„Diese Arbeit dient auch als Machbarkeitsnachweis für den Einsatz dieser wissenschaftlichen Instrumente zur Überwachung von Grubenlatrinen auf besorgniserregende Krankheitserreger“, sagt Savanna Smith, Erstautorin der Arbeit und Doktorandin. Student an der NC State. „Im Wesentlichen könnten wir die Krankheitserreger in diesen Grubenlatrinen verfolgen, um Interventionen im Bereich der öffentlichen Gesundheit zu unterstützen und die Wahrscheinlichkeit von Krankheitsausbrüchen zu verringern.“
Für diese Studie sammelten Forscher Abfallproben in drei verschiedenen Tiefen aus 55 ausgekleideten Grubenlatrinen am Rande zweier Städte in Malawi. Die Forscher verwendeten genetische Sequenzierung, um die in jeder Probe vorhandenen Mikrobentypen und die relative Häufigkeit jedes Mikrobentyps zu identifizieren.
„Ein interessantes Ergebnis war, dass die mikrobielle Gemeinschaft in jeder Grube unabhängig von der Tiefe ziemlich konstant blieb“, sagt Smith. „Mit anderen Worten: Die mikrobielle Gemeinschaft am Boden der Grube war im Wesentlichen identisch mit der Gemeinschaft am oberen Ende der Grube.
„Obwohl es von Grube zu Grube eine gewisse Variabilität gab, gab es bei Betrachtung aller Proben zusammen relativ wenig Variation. Das legt nahe, dass wir einige gute allgemeine Schlussfolgerungen über die mikrobiellen Gemeinschaften von Grubenlatrinen ziehen können, zumindest in peristädtischen Gebieten.“ Gebiete Malawis. Das ist nützlich zu wissen, denn es kann die Entwicklung neuer Techniken zur Grubenlatrinenbewirtschaftung in dieser Region beeinflussen.“
„Die Ergebnisse bestätigen auch eine bestehende Hypothese darüber, wie genau diese mikrobiellen Gemeinschaften den menschlichen Abfall abbauen“, sagt de los Reyes. „Verschiedene Untergruppen der mikrobiellen Gemeinschaft sind auf verschiedenen Ebenen stärker vertreten, wobei aerobe Mikroben in der Nähe der Oberfläche häufiger vorkommen und anaerobe Mikroben tiefer in der Grube häufiger vorkommen. Dies ist von Nutzen, wenn es darum geht, experimentelle Beweise für eine seit langem bestehende Hypothese zu erbringen.“
„Aber es ist auch wertvoll, weil es Aufschluss darüber gibt, wie diese mikrobiellen Gemeinschaften Methan aus menschlichen Abfällen erzeugen“, sagt de los Reyes. „Je mehr wir über diesen Prozess verstehen, desto besser können wir Managementtechniken entwickeln, die die Methanproduktion behindern könnten. Und das ist wichtig, weil Methan ein starkes Treibhausgas ist.“
Die Forscher untersuchten alle Proben auch auf bakterielle Krankheitserreger, von denen bekannt ist, dass sie die menschliche Gesundheit beeinträchtigen.
„Unsere Ergebnisse in Bezug auf Krankheitserreger unterschieden sich von den Gesamtergebnissen in Bezug auf mikrobielle Gemeinschaften“, sagt Smith. „Es gab erhebliche Unterschiede zwischen den Gruben, wenn es um das Vorhandensein und die Häufigkeit von Krankheitserregern ging. Wir fanden auch heraus, dass es in einer einzelnen Grube erhebliche Unterschiede zwischen Proben geben konnte, die in unterschiedlichen Tiefen entnommen wurden. Diese Ergebnisse legen nahe, dass die Überwachung der Grubenlatrinen eine wertvolle epidemiologische Maßnahme sein könnte.“ Werkzeug, und dass Sie in mehreren Tiefen Proben entnehmen müssten, um besorgniserregende Krankheitserreger zu identifizieren.
Das NC-State-Team hofft, die Analyse von Grubenlatrinen und anderen Sanitärtechnologien in Malawi in Zukunft fortzusetzen und dabei mit Mitarbeitern in Malawi und Unterstützung der National Science Foundation zusammenzuarbeiten.
„Wir hoffen, das Potenzial der ‚abfallbasierten Epidemiologie‘ oder der mikrobiellen Überwachung von Sanitärsystemen als Instrument zur Überwachung von Krankheitserregern in der Gemeinschaft zum Schutz der öffentlichen Gesundheit weiter aufzuzeigen“, sagt de los Reyes.
Der Artikel „Microbial Community Function and Bacterial Pathogen Composition in Pit Latrines in Peri-urban Malawi“ ist veröffentlicht in Plus Wasser.
Mehr Informationen:
Savanna K. Smith et al., Funktion der Mikrobengemeinschaft und Zusammensetzung bakterieller Krankheitserreger in Grubenlatrinen im stadtnahen Malawi, Plus Wasser (2023). DOI: 10.1371/journal.pwat.0000171