Investigation of water quality with bioassays in reference to micropollutants upstream and downstream of wastewater treatment plant outfalls
The water quality in Swiss water bodies reaches a high standard. However, since a few years trace substances, called micropollutants, are detected in very low concentrations (nanograms per liter to micrograms per liter) in surface waters. Since it is proven by several studies that these compounds can affect the aquatic ecology, the Federal Office for the Environment (FOEN) decided in 2009, that 100 waste water treatment plants (WWTPs) in Switzerland must be updated in order to ameliorate the removal of micropollutants out of sewage water. To investigate the impact of these plant renewals on the water quality, a project called EcoImpact was initiated by the water research institute named Swiss Federal Institute of Aquatic Science and Technology (Eawag). The present bachelor thesis was conducted in the scope of this project. The aim of the thesis was to investigate the impact of micropollutants on the feeding activity of caged Gammarus fossarum by utilizing an in situ bioassay in four streams adjacent to different WWTPs (Sévery, Hochdorf, Buttisholz, Herisau). Furthermore, strategies should be established to enhance the applicability of the bioassay. At the study site Buttisholz the mean feeding rate downstream of the WWTP was significantly lower (P = 0.0024) than upstream. However, at all other study sites no significantly reduced feeding rates could be measured downstream of the associated WWTP. In Hochdorf the mean feeding rate downstream of the WWTP was even higher than upstream (but not significantly). Additionally, the feeding rates could not be determined at the deployment site Herisau, as the majority of the leaves (standardised nourishment for the gammarids) were heavier after the cage deployment than before. As recommendations for the amelioration of the in situ bioassay it can be stated that a less fragile leaf species would be easier to handle. Moreover, an anesthetic for the gammarids should be considered in order to daze the animals before the drying. Furthermore, it is advisable to increase the replicates per study site. Besides, further efforts shall be made in the culturing of gammarids in the laboratory. A more efficient procedure for the conditioning of the leaves would also be an asset.
Die Wasserqualität in Schweizer Gewässern erreicht einen hohen Standard. Seit einigen Jahren jedoch werden Spurenstoffe, sogenannte Mikroverunreinigungen, in sehr tiefen Konzentrationen (Nanogramm pro Liter bis Mikrogramm pro Liter) in Oberflächengewässern nachgewiesen. Mittels verschiedener Studien konnte bewiesen werden, dass diese Stoffe die aquatische Ökologie beeinflussen können. Aus diesem Grund hat das Bundesamt für Umwelt (BAFU) im Jahr 2009 entschieden, dass 100 Kläranlagen in der Schweiz saniert werden müssen, damit diese Mikroverunreinigungen besser aus dem Abwasser entfernt werden können. Um die Auswirkungen der Erneuerungen der Kläranlagen auf die Wasserqualität zu untersuchen, wurde vom Wasserforschungsinstitut mit dem korrekten Namen Eidgenössische Anstalt für Wasserversorgung, Abwasserreinigung und Gewässerschutz (Eawag) das Projekt EcoImpact injiziert. Diese Bachelorarbeit wurde im Rahmen dieses Projektes durchgeführt. Das Ziel der Arbeit war, mit Hilfe von in situ Bioassays, den Einfluss von Mikroverunreinigungen auf die Frassaktivität von in Käfigen ausgesetzten Bachflohkrebsen (Gammarus fossarum) in vier an Kläranlagen (Sévery, Hochdorf, Buttisholz, Herisau) angrenzenden Fliessgewässern zu untersuchen. Des weiteren sollten Verbesserungsmöglichkeiten für die Anwendung des Bioassays entwickelt werden. Am Untersuchungsstandort Buttisholz war die durchschnittliche Frassrate der Gammariden unterhalb der Kläranlage signifikant tiefer (p = 0.0024) als oberhalb. Jedoch haben die Amphipoden an allen anderen Untersuchungsstandorten unterhalb der Kläranlage nicht signifikant weniger gefressen. In Hochdorf frassen die Tiere unterhalb der Kläranlage sogar mehr als oberhalb (aber nicht signifikant mehr). Die Daten des Standortes Herisau konnten nicht verwendet werden, weil fast alle Blätter (standardisierte Nahrung für die Gammariden) nach dem Experiment schwerer waren als vorher. Für die Verbesserung des Bioassays wird empfohlen andere, weniger zerbrechliche Blattsorten zu verwenden weil diese einfacher zu handhaben wären. Ausserdem wäre es schonender die Krebse vor dem Trocknen mit einem Narkosemittel zu betäuben. Zusätzlich könnten die Anzahl der Replikate pro Standort erhöht werden. Weitere Bemühungen sollten zudem unternommen werden um eine Methode zu finden Gammariden im Labor züchten. Ein zusätzlicher Vorteil wäre zudem ein effizienteres Verfahren für das Konditionieren der Blattscheiben anzuwenden.