Under kraftiga regn förändras Hawaiis bäckar, floder och kustnära vatten på mikroskopiska nivåer. Bakterier i dessa vattensystem ökar, och vissa av dessa bakterier kan vara skadliga för människors hälsa. De kan orsaka problem som gastroenterit - även känd som maginfluensa - såväl som hud- och luftvägssjukdomar.

Det är känt inom forskarvärlden att jord är en vanlig källa till dessa sjukdomsframkallande – eller patogena – bakterier. Vad som dock inte är lika välkänt är vilka typer av jordar som är de största leverantörerna av dessa mikrobiella inkräktare.

I en ny studie identifierade Tracy Wiegner, en forskare vid University of Hawaii, och hennes team urbana och jordbruksjordar som bakteriens skyldiga. Forskningen fann att nivåerna av patogena bakterier är högst i stads- och jordbruksjordar. Dagvattenavrinning från dessa jordar transporterar massor av bakterier in i vattendrag.

Däremot finns patogena bakterier i låga halter i jordar i inhemska skogar. Det gör det osannolikt att dessa skogsjordar är en viktig källa till bakterier som finns i Hawaiis inlands- och kustvatten.

Studien publicerades i Journal of Environmental Quality .

Studien mätte nivåer av tre olika bakterier i urbana, jordbruks- och inhemska skogsmarker. En av bakterierna var Staphylococcus aureus. Det orsakar staph infektioner. "På Hawaii nämner folk ofta att de har haft staph-infektioner", säger Wiegner. "Detta kan orsakas av exponering för skadliga bakterier i kustnära vattenaktiviteter som simning, kanotpaddling och surfing."

Av särskild oro för forskare och det medicinska samfundet är en av de antibiotikaresistenta versionerna, meticillinresistenta S. aureus (MRSA).

De andra två bakterierna i studien var Enterococcus och Clostridium perfringens. Båda bakterierna kallas fekala indikatorbakterier. Nivåer av dessa bakterier kan användas som indikatorer på föroreningar från avloppsvatten på de flesta platser i USA. Men på Hawaii är situationen mer komplicerad.

Enterococcus kan frodas i Hawaiis tropiska jordar. "Det gör det oklart om höga nivåer av Enterococcus som finns i Hawaii-vatten efter stormar kommer från avloppsföroreningar, jordar eller båda", säger Wiegner. Som svar använder Hawaii Clostridium-bakterier som en sekundär bakteriell indikator för att upptäcka avloppsföroreningar.

Studien ägde rum i Hilo Bays vattendelare på Hawaii Island, ofta kallad Big Island. Forskare samlade in jordprover från urbana, jordbruks- och inhemska skogsområden. Sedan bestämde de nivåerna av de olika bakterierna i proverna.

Forskarna kunde upptäcka Staphylococcus och Enterococcus i alla jordprover. Halterna av Staphylococcus och Enterococcus var högst i stads- och jordbruksjordar och lägst i inhemska skogsmarker. "Detta tyder på att det finns små naturliga populationer av Staphylococcus- och Enterococcus-bakterier i hawaiiska jordar", säger Wiegner. "Men närvaron av människor och andra djur ökar deras nivåer."

Det betyder att minska människors och djurs aktivitet kan minska nivåerna av jordbakterier. Detta kan vara särskilt användbart i områden nära vattendrag och kan minska hur mycket bakterier som kan transporteras till vattendragen under kraftiga regn.

Studien upptäckte också mycket låga nivåer av Clostridium-bakterier i alla testade jordar. Det gör det osannolikt att jordar är källan till Clostridium-nivåer som upptäcks i hawaiiska vatten efter kraftiga regn. Istället kommer denna bakterie från avloppsföroreningar. "Clostridium kan vara en bättre indikator på avloppsföroreningar i hawaiiska vatten", säger Wiegner.

"Det är viktigt för vattendelare och samhällshälsochefer att identifiera källor till patogener som kommer in i vattendrag", säger Wiegner. "Lämpliga förvaltningsåtgärder kan minska koncentrationerna av bakterier i marken. De kan också minska deras transport under stormar."

Förvaltningsåtgärder kan innefatta att bygga grön infrastruktur. Exempel på grön infrastruktur inkluderar återställande och underhåll av strandbuffertar, anläggande av våtmarker för kvarhållande av dagvatten och strandvård. Att bygga grön infrastruktur har förbättrat vattenkvaliteten på platser som Great Lakes-regionen i USA och kustvattnen i Nya Zeeland. "Dessa åtgärder kan minska transporten av bakterier från jord till vattendrag på Hawaii", säger Wiegner. "Det kan i slutändan minska bakteriell överföring under vattenrekreationsaktiviteter." + Utforska vidare

Stadsbakterier är en mångfaldig grupp