Entwicklung und Anwendung nicht-pathogener Organismen und extrazellulärer DNA zur Voraussage von Transport und Rückhalt pathogener Organismen und antibiotikaresistenter Gene im Grundwasser (PrePaT)

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Dr. Burga Braun, seit 3/2024; Professor Dr. Traugott Scheytt; Dr. Ferry Schiperski; Professor Dr. Andreas Tiehm
• Fachliche Zuordnung: Hydrogeologie, Hydrologie, Limnologie, Siedlungswasserwirtschaft, Wasserchemie, Integrierte Wasserressourcen-Bewirtschaftung
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 461910221

Die Bedeutung wasserbürtiger Krankheiten wächst zunehmend, insbesondere im Hinblick auf Herausforderung wie Hochwasser und Dürren im Zuge des Klimawandels. Weltweit sterben jährlich 2–5 Millionen Menschen infolge wasserbürtiger Krankheiten. Diese Situation wird weiter strapaziert durch die jahrzehntelange Fehlanwendung und den Überkonsum von Antibiotika, die zu extremen selektivem Druck auf Bakterien-Gesellschaften geführt haben und so die Entwicklung von Antibiotikaresistenzen vorangetrieben haben.Systematische Geländearbeiten zum Transport und Rückhalt von Mikroorganismen und Antibiotikaresistenzen im Grundwasser unter repräsentativen Bedingungen sind nötig, um zukünftige Herausforderungen im Hinblick auf die sichere Bereitstellung von Grundwasser zu gewährleisten. Obwohl Transporteigenschaften von pathogenen Keimen aus Feldexperimenten dringend benötigt werden, ist die Durchführung von Feldarbeiten kaum möglich, da der Einsatz pathogener Markierungsstoffe wasserrechtlich untersagt ist.Das Projekt zielt darauf ab, ein detailliertes Verständnis der Mobilität von Mikroorganismen und Antibiotikaresistenzen im Grundwasser durch Feldexperimenten zu erlangen. Da der Einsatz pathogener Keime im Gelände nicht möglich ist, wird eine Auswahl nicht-pathogener Organismen und DNA in verschiedenen Feldversuchen in einem sehr gut charakterisiertem Karstgrundwasserleiter in Süd-West Deutschland eingesetzt. Dabei wird der Einfluss verschiedener Aquifer-Bedingungen und Eingabeszenarien getestet und deren Einfluss auf die Transporteigenschaften der eingesetzten Stoffe mittels der Modellierung ihrer Durchbruchkurven abgeleitet. Ereignisbasierte Untersuchungen werden zusätzlich dazu beitragen, die gewonnenen Erkenntnisse mit dem Auftreten anderer Stoffe bei natürlichen Extremereignissen zu vergleichen. Das Projekt wird durch lokale Behörden und Wasserversorger nachdrücklich begrüßt (Unterstützungsschreiben sind beigefügt).Letztendlich wird eine Auswahl nicht-pathogener Organsimen und externer DNA als Markierungsstoff für den Geländeeinsatz für jeweilige Umweltbedingungen entwickelt, um den potentiellen Transport und Rückhalt pathogener Keime und Antibiotikaresistenzen in zukünftigen Studien abzuschätzen. Dazu zählen beispielsweise Fragen zu Grundwasser-Management, Risikoabschätzungen oder mikrobiell gesteuerter Altlastensanierung um Untergrund.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemaliger Antragsteller: Professor Dr. Ulrich Szewzyk, bis 3/2024