Aufgrund der kombinierten Auswirkungen des Klimawandels und menschlicher Aktivitäten kommt es in vielen Seen auf der ganzen Welt zu Eutrophierung und einer Blüte von Cyanobakterien. Von Cyanobakterien produzierte Microcystine stellen eine ernsthafte Bedrohung für die Trinkwassersicherheit dar.
Kürzlich haben Forscher unter der Leitung von Prof. Duan Hongtao vom Nanjing Institute of Geography and Limnology der Chinesischen Akademie der Wissenschaften auf der Grundlage von Satellitendaten ein Bewertungsschema für die Gesundheitsrisiken von Microcystinen in Seen für den Menschen entwickelt.
Die Forschungsergebnisse wurden in veröffentlicht Wasserforschung am 18. September.
„Microcystine absorbieren oder streuen kein Licht, sodass sie für optische Sensoren nicht direkt erkennbar sind“, sagte Prof. DUAN. „Deshalb liegt der Schlüssel zur Überwachung von Microcystinen von Satelliten aus darin, einen optischen Ersatzparameter für die Wasserqualität zu finden, der sie mit Fernerkundungssignalen verknüpft.“
„Microcystine sind sekundäre Metaboliten von Cyanobakterien und haben daher einen guten Zusammenhang mit Pigmentkonzentrationen wie Chlorophyll-A und Phycocyanin“, sagte Dr. Shen Ming, Erstautor der Studie. „Insbesondere Phycocyanin ist ein einzigartiges Pigment von Cyanobakterien und reagiert auf Umweltfaktoren ähnlich wie Microcystine.“
Unter Nutzung dieser Beziehung entwickelte die Forschungsgruppe ein „zweistufiges“ Fernerkundungsbewertungsschema für Gesundheitsrisiken durch Microcystine: Es wurde ein verbessertes Zufallswald-Regressionsmodell für die Phycocyaninkonzentration entwickelt, und die Microcystine wurden aus abgeleiteten Phycocyaninkonzentrationen geschätzt. Anschließend wurde die Hazard-Quotienten-Methode zur Bewertung der Gesundheitsrisiken von Microcystinen eingesetzt.
Die Analyse ergab, dass in den meisten großen Seen im Osten Chinas mindestens einmal ein hohes Risiko von mehr als einem Pixel (300 x 300 m) aufgetreten ist, die Häufigkeit hoher Risiken jedoch in den meisten Wassergebieten nur etwa 1 % beträgt. Dies deutet darauf hin, dass aus Sicht der Microcystine die meisten Gewässer immer noch als Trinkwasserquellen ausgewiesen werden können, die Verwaltungsbehörden jedoch Maßnahmen gegen Cyanobakterienblüten ergreifen müssen.
„Unsere Studie unterstreicht das Potenzial der Satellitenfernerkundung bei der Überwachung und Bewertung von Microcystin-Risiken und der Gewährleistung der Trinkwassersicherheit. Sie bietet eine technische Referenz für die Förderung der Umsetzung des Ziels 6.1 für nachhaltige Entwicklung (sicheres und erschwingliches Trinkwasser)“, sagte Prof. Duan .
Mehr Informationen:
Ming Shen et al., Microcystins-Risikobewertung in Seen aus dem Weltraum: Implikationen für die SDG 6.1-Bewertung, Wasserforschung (2023). DOI: 10.1016/j.watres.2023.120648