Вот почему доцент Рэйчел Макдэниел, инженер по водным ресурсам на факультете сельскохозяйственной и биосистемной инженерии, и профессор Брюс Бликли с факультета биологии и микробиологии в Университете штата Южная Дакота изучают поведение кишечной палочки в отложений и в движущейся воде в Skunk Creek.
Этот нарушенный ручей, который течет от озера Брандт к юго-востоку от Мэдисона, Южная Дакота, и впадает в реку Биг-Сиу, является одним из объектов, на которые направлена Национальная инициатива по обеспечению качества воды 2013 года. Хотя политика управления была адаптирована для того, чтобы не допускать домашних животных в ручей в сезон отдыха (с мая по октябрь) и создавать буферные зоны, всплески уровня бактерий по-прежнему вызывают беспокойство.
«Мы определяем количество E. coli в отложениях и определяем потенциал отложений для внесения E. coli в толщу воды», - объяснил Макдэниел. То, что они узнают о поведении кишечной палочки, может помочь управляющим природными ресурсами определить, что еще можно сделать для улучшения качества воды в ручьях и реках.
«E. coli используется в качестве индикаторного организма, сигнализирующего о наличии патогенов из фекального материала», - объяснил Макдэниел. Распространенными источниками кишечной палочки являются фекалии домашних животных, домашнего скота и диких животных, а также протекающие септики.
Тесты для определения уровня кишечной палочки выполняются быстро и точно. Результаты указывают на вероятное присутствие более опасных фекальных вирусов и бактерий, которые трудно выявить, добавил Бликли.
«Обычно кишечная палочка не может долго выживать вне хозяина - вот почему она была выбрана в качестве индикатора», - пояснил Макдэниел. Однако другие исследователи обнаружили, что осадок иногда может быть стабильным источником этих бактерий.
Установление метода тестирования осадка
«Не существует установленного стандартного метода выборки, поэтому мы пытаемся его придумать», - сказала она. Основываясь на предыдущей работе, исследователи берут 25 проб на расстоянии 1,5 м друг от друга на каждом из 5 участков, в том числе на некоторых участках, используемых для составления отчета о поверхностных водах.
Исследование отложений, начатое в июле 2016 года, поддерживается трехлетним грантом в размере почти 190 000 долларов США от Департамента окружающей среды и природных ресурсов Южной Дакоты.
Предварительные данные показали, что уровни E. coli колеблются от 30 до 788 колониеобразующих на грамм осадка в образцах из одного места, по словам МакДэниела.
Стандарты качества воды для рыбной ловли, известной как отдых с ограниченным контактом, допускают максимум 11,8 колониеобразующих единиц на грамм воды. «Те, кто вступает в контакт с водой выше этого порога E. coli, с большей вероятностью заразятся желудочно-кишечными заболеваниями», - пояснила она.
Определяющее влияние турбулентности, привязанность
Е. coli, прикрепленная к более крупным частицам, таким как песок и ил, влияет на расстояние, которое бактерии преодолевают во время природных явлений, таких как ливень, объяснил Макдэниел. Благодаря ежегодному гранту от Института водных ресурсов через Геологическую службу США исследователи SDSU выясняют, как эти штормовые явления влияют на качество воды. Эта работа началась в мае 2016 года.
«Когда кишечная палочка захватывает крупные частицы, она имеет тенденцию быстрее оседать в русле реки», - объяснил Макдэниел. «Неприкрепившиеся бактерии обладают большей плавучестью и перемещаются в толще воды на большие расстояния».
Исследователи отслеживают привязанность, беря пробы воды во время шторма. Один набор данных с образцами, взятыми каждые 30 минут в течение 5-часового периода, показал, что только 25 процентов бактерий легко осели на дно. Это означает, что 75 процентов бактерий остаются на плаву в течение более длительного времени и имеют больше шансов вызвать ухудшение качества воды, отметил Макдэниел.