Projektbeschreibung

Der Begriff dynaklim steht für „dynamische Anpassung regionaler Planungs- und Entwicklungsprozesse an die Auswirkungen des Klimawandels in der Emscher-Lippe-Region (Ruhrgebiet)“.

Hintergrund des Projektes ist der Klimawandel in der Emscher-Lippe-Region, der laut Prognosen durch mäßig kalte, nasse Winter und sehr heiße, trockene, immer wieder durch Starkregenereignisse unterbrochene Sommer gekennzeichnet ist. Im Mittelpunkt von dynaklim stehen unter anderem diese prognostizierten klimatischen Entwicklungen und deren möglicher Einfluss auf die Qualität, die Verfügbarkeit und die Nutzung des Wassers in der Emscher-Lippe-Region.  Mit Hilfe des breiten Spektrums an Mitwirkenden aus verschiedensten Bereichen (mehr als 40 Netzwerkpartner aus Politik, Wissenschaft, Wirtschaft, regional und zivilgesellschaftlichen Initiativen, etc.) soll eine sogenannte Roadmap 2020 erstellt werden, mit der eine sektorübergreifende Adaptionsstrategie bezüglich der prognostizierten Klimaänderungen erstellt werden soll. Das Projekt dynaklim ist daher ein national und international wegweisendes Modellprojekt für die Klimaanpassung hochbesiedelter Ballungsräume.

Im Rahmen des dynaklim-Projekts wird am Biofilm Centre in Kooperation mit dem IWW Zentrum Wasser (Mülheim an der Ruhr) die Fragestellung bearbeitet, inwieweit eine durch Klimawandel möglicherweise bewirkte Erhöhung der Wassertemperatur die Persistenz und die Vermehrung von hygienisch relevanten Mikroorganismen im Wasser und in Biofilmen von Trinkwasserverteilungssystemen begünstigen könnte. Im Projekt berücksichtigte hygienisch relevante Bakterien sind Escherichia coli und Enterokokken (Fäkalindikatoren), coliforme Bakterien (Anzeiger von Defiziten in der Wasseraufbereitung und –verteilung) sowie die fakultativ pathogenen Umweltbakterien Pseudomonas aeruginosa, Legionellen und Aeromonaden. Es ist bekannt, dass es artspezifische „Schwellentemperaturen“ (minimale Wachstumstemperaturen) gibt, bei deren Überschreitung es zur Vermehrung und mit zunehmender Temperatur zum verstärkten Wachstum der Bakterien kommen kann. In Laborversuchen mit Biofilmreaktoren wird die Einnistung der hygienisch relevanten Bakterien in bestehende Trinkwasserbiofilme und deren Persistenz bei verschiedenen Wassertemperaturen im Bereich von ca. 8 °C bis 29°C untersucht.  Der Nachweis der Zielorganismen erfolgt sowohl mit konventionellen Kulturverfahren  als auch mit der kultivierungsunabhängigen Methode der Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung (FISH). Mittels der FISH soll zudem festgestellt werden, ob die Zielorganismen bei  bestimmten Temperaturen in einen Zustand übergehen, in dem sie noch lebensfähig, aber nicht mehr kultivierbar sind (viable but nonculturable (VBNC)-Zustand). In wie weit die Temperaturveränderungen die  gesamten mikrobiellen Populationen der Biofilme beeinflussen, wird mittels der Denaturierenden Gradientengelektrophorese (DGGE) untersucht. Begleitend zu den Experimenten im Labor werden Wasser- und Biofilmuntersuchungen in einem realen Trinkwasserverteilungssystem durchgeführt. An ausgewählten Stellen im Rohrnetz werden verschiedene Materialien (PE80/100, EPDM, Edelstahl) installiert und saisonal  (Winter, Frühling, Sommer) nach 4 monatiger Exposition entnommen, um die entstandenen Trinkwasserbiofilme auf mögliche Populationsverschiebungen  und die Anwesenheit hygienisch relevanter Bakterien mit den oben erwähnten Methoden zu untersuchen.

 

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Fig. 1: Biofilmreaktor-Strecke im Feldversuch

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Fig. 2: Drehkolbenreaktor für Laborversuche