Fekal kildesporing i nordre deler av Kviteseidvatn ved bruk av molekylærbiologiske metoder og vannkjemiske analyser

Abstract

I denne masteroppgaven har formålet vært å kildespore fekal forurensning i to områder i nordre del av Kviteseidvatn.

* Sundkilen - en delvis adskilt innsjødel av Kviteseidvatn i nordøst, hvor avløpet til Kviteseid kloakkrenseanlegg føres ut på ca. 20 m. * Straumen – området nordvest i Kviteseidvatn hvor vassdraget mulig kan forurenses av sigevann fra Litveit kloakkslam-komposteringsanlegg. Det vil kunne være mulig å spore fekal påvirkning også ved vannkjemiske analyser, som en økning i konsentrasjoner av blant annet fosfor, nitrogen og lett nedbrytbart organisk stoff. Også forhøyede konsentrasjoner av tungmetaller vil kunne være indikasjon på en slik forurensning. Sikreste indikasjon på fekal forurensning er å analysere på bakteriell fekal forurensing fra varmblodige dyr, som påvisning av indikatorbakterien Escherichia coli (E.coli). I denne masteroppgaven er det benyttet en relativt ny molekylærbiologisk metode, Real-Time Quantitative Polymer Chain Reaction (qPCR), som gjør det mulig å kunne spore kilden til den fekale forurensningen. Primersett med genetiske markører avledet fra vertsspesifikke Bacteroidales 16s rRNA gensekvenser som målgruppe ble brukt til å finne fekal forurensning fra generell Bacteroidales, menneske, drøvtygger, hest, hund og gris.

Undersøkelsene kan ikke utelukke at de klart høyere konsentrasjonene av Total-N, Total-P, Na+ og Cl-, samt de gjennomgående høyere tungmetallkonsentrasjonene i Sundkilen i noen grad kan skyldes utslipp fra Kviteseid renseanlegg, mens det ikke lot seg gjøre å dokumentere kjemisk spor av fekal forurensning i sigevannet fra Litveit på vannkvaliteten i hovedvassdraget, nedstrøms influensområdet (Straumen).

Av de 36 prøvene som ble tatt i perioden august-oktober 2022 ble det påvist fekal forurensning gjennom hurtigmetoden Colilert®-18 Quanti-Tray® og Colilert®-18 Quanti-Tray®/2000 i 23 av prøvene.

Kontaminering fra generell Bacteroidales, menneske, drøvtygger og hund ble påvist i varierende grad. På stasjon B utenfor Kviteseid renseanlegg ble det påvist kontaminering fra menneske under alle tre prøvetakninger, noe som indikerer at anlegget var en kilde til fekal forurensning under prøvetakningsperioden. Det antas ikke at Litveit slamhåndteringsanlegg forårsaket fekal forurensning i vassdraget, men det anbefales å ta flere prøver for å gjøre en endelig konklusjon da feilkilder kan ha forårsaket falsk-negative resultater.

The purpose of this master thesis has been to track microbial sources of fecal contamination in two areas within the northern parts of Kviteseidvatn.

* Sundkilen - a relatively separated part of Kviteseidvatn in the northeast, where the drainage of Kviteseid sewage treatment plant leads out about 20 m. * Straumen – area northwest of Kviteseidvatn where the lake possibly can be contaminated by leachate from Litveit sewage sludge treatment plant. It is possible to trace fecal contamination with water chemical analysis, like an increase of phosphorus, nitrogen and easily degradable organic matter. Increased values of heavy metals can also be an indicator of fecal contamination. Although, the most accurate way to trace fecal contamination is to analyse for bacteria from warm blooded animals, like the indicator bacteria Escherichia coli (E.coli). This master thesis have used a relatively new method within molecular biology, Real-Time Quantitative Polymer Chain Reaction (qPCR), which makes it possible to track the source of fecal contamination. Primers that target genetic markers strained from host specific Bacteroidales 16s rRNA sequences have been used to find fecal contamination from general Bacteroidales, human, ruminant, horse, dog and pig.

The investigations cannot exclude that the higher concentrations of Total-N, Total-P, Na+, Cl- and heavy metals in Sundkilen in some degrees were influenced by Kviteseid sewage treatment plant, while it was not documented any chemical traces of fecal contamination in the leachate from Litveit sewage sludge treatment plant on the water quality downstream the influence area (Straumen).

23 out of 36 samples taken August-October 2022 were fecal contaminated, analysed through Colilert®-18 Quanti-Tray® and Colilert®-18 Quanti-Tray®/2000. Contamination from general Bacteroidales, human, ruminant and dog was proven in variable degrees. Station B outside Kviteseid sewage treatment plant had fecal contamination from human at all three samplings, which indicates that the treatment plant was a source of fecal contamination during the sampling period. It is assumed that Litveit sewage sludge treatment plant did not influence Kviteseidvatn, but it is recommended to take more samples do make a final conclusion due to sources of error that may have caused false-negative results.