JPI Water Verbundprojekt StARE: Untersuchungen zur Evolution von medizinisch bedeutsamen Antibiotikaresistenzen in der Umwelt, Teilprojekt 2

Im Water JPI StARE werden u.a. Auswirkungen von Abwasserbehandlungen auf Microbiome und Resistome untersucht. Das beschriebene Vorhaben ist das Teilprojekt 2 im WP 4: Ziel ist die Simulation von Konzentration und Ausbreitung (Quer- und Längsdispersion) ausgewählter chemischer Inhaltsstoffe und physikalischer Parameter (z.B. O2, Phosphat, pH, BSB, CSB)sowie mikrobiologischer Organismengruppen (antibiotikaresistente Bakterien) des Kläranlagenauslaufes (Input-Daten über KIT Karlsruhe) im Vorfluter mittels eines hydrodynamischen 1D/2D-Modells bei unterschiedlichen Abflusssituationen. Die Ergebnisse werden in Form von Karten oder Tabellen dokumentiert. Weiter sollen anhand der Simulationen Aussagen über Ansiedlungsbedingungen für ausgewählte mikrobiologische Organismengruppen getroffen werden können. Die Simulationsergebnisse werden als Basis für weitergehende populationsdynamische Modellierungen (TU Dresden) bereitgestellt. Zur Anwendung kommt ein hydrodynamisches Wellenablaufmodell (HDWAM), mit dem instationäre 1D-Simulationen für das Hauptbett und 2D-Simulationen für die Vorländer gerechnet werden (Turbulente Dispersion bzw. Quer- und Längsdispersion, Verwendung Turbulenzmodell). Für die spezielle Fragestellung erfolgt für das HDWAM die Programmierung eines Transportmoduls für ausgewählte Parameter (Konzentration/l) mit der Möglichkeit der Simulation von Änderungen der Partikel- bzw. Parameterkonzentration für definierte Ausgabepunkte entlang des Modellgewässers. Weiter werden Module für die Simulation von Temperatur, Sauerstoff und z.B. BSB in das HDWAM programmiert. Anschließend erfolgen instationäre Simulationsläufe für verschiedene Abflusssituationen wie Hochwasser definierter Jährlichkeiten, Hochwasser infolge Starkregen, Mittel- und Niedrigwasserzustände. Die Simulationsergebnisse werden anhand von chemisch/physikalischen Proben entlang der Simulationstrecke sowie von entsprechenden Proben zur Bakterienkonzentration im Fließgewässer verifiziert.