Forschungszusammenfassung

von Scott Schrage | Hochschulkommunikation und Marketing

Willkommen beim Research Roundup: einer Sammlung von Highlights der neuesten Husker-Forschung und kreativen Aktivitäten.

Die Vadose-Zone liegt zwischen dem Mutterboden der Erde und den unterirdischen Süßwasserreservoirs, den sogenannten Grundwasserleitern, und besteht aus Erde und Gestein, durchsetzt mit Wasser- und Luftblasen. Diese Zone kann aber auch als Reservoir für Arsen, Uran und andere sogenannte geogene Schadstoffe dienen, die auf natürliche Weise aus geologischen Prozessen resultieren. Die übermäßige Anwendung stickstoffbasierter Düngemittel an der Oberfläche kann unterdessen dazu führen, dass Nitrat und Ammonium in die Vadose-Zone austreten, wo sie mit Arsen und Uran interagieren können.

Als geologischer Durchgang zum Grundwasser, das etwa 80 % der Nebraskaner und mehr als einem Drittel der Amerikaner als Trinkwasser dient, hat die Vadose-Zone zunehmende Aufmerksamkeit von Forschern auf sich gezogen. Arindam Malakar und Daniel Snow vom Nebraska Water Center leiteten kürzlich eine Studie darüber, wie Bewässerung und Düngemittelausbringung zur Nitratauswaschung beitragen können, die wiederum chemische Reaktionen auslösen kann, die möglicherweise Arsen und Uran mobilisieren. Zusammengenommen tragen diese Prozesse wahrscheinlich zur Verschlechterung der Wasserqualität einiger privater und öffentlicher Trinkwasserquellen im Cornhusker State bei.

Das Team, dem Zentrumsleiter Chittaranjan Ray und die Doktoranden Craig Adams und Jordan Shields angehörten, analysierte 32 Sedimentkerne, die aus der Vadose-Zone um Hastings, Nebraska, entnommen wurden. Einige Produzenten in der Region setzen auf die sogenannte Schwerkraft- oder Furchenbewässerung, was bei der Bewässerung zu erheblichen Wasserverlusten und Nitratauswaschungen führen kann. Andere haben sich der Schwenkbewässerung zugewandt, einer effizienteren Sprinklertechnik, die bis zu 70 % weniger Wasser verbraucht. Unabhängig von der Bewässerungsart ergab die Husker-Studie, dass die Konzentrationen von Nitrat und Ammonium in der Vadose-Zone im Allgemeinen über einen Zeitraum von fünf Jahren angestiegen waren. In Gebieten, die durch Schwerkraftbewässerung bewässert wurden, waren die Nitratkonzentrationen höher, während in Gebieten, die mit Pivot-Bewässerungssystemen bewässert wurden, die Ammoniumkonzentration höher war als die Nitratkonzentration.

Eisenreiche Sedimente in der Vadose-Zone enthielten im Allgemeinen mehr natürlich vorkommendes Arsen, stellte das Team fest, obwohl die Konzentrationen des Elements in Gebieten mit Schwerkraft- und Pivot-Bewässerung ähnlich waren, was darauf hindeutet, dass die Verunreinigung relativ unbeweglich war. Im Gegensatz dazu waren die Urankonzentrationen in Gebieten, die durch Schwerkraftbewässerung statt durch Pivot-Systeme bewässert wurden, etwa achtmal niedriger, wobei diese Uranwerte bei Vorhandensein von Nitrat tendenziell auch abnahmen.

Die letztgenannten Ergebnisse bestätigen frühere Untersuchungen unter der Leitung von Karrie Weber aus Nebraska, die darauf hinweisen, dass überschüssiger Stickstoffdünger – und die Auswaschung von Nitrat in die Vadose-Zone – mit dem Vorhandensein von mehr Uran im darunter liegenden Grundwasser einhergeht. In diesem Fall, so die Forscher, könnten die größeren Wassermengen, die durch Schwerkraftbewässerung verloren gehen, die Uranspülung begünstigen. Obwohl noch Fragen bestehen, deutet die Studie im Großen und Ganzen darauf hin, dass der Übergang zur Pivot-Bewässerung dazu beitragen könnte, die Migration von Uran ins Grundwasser zu verlangsamen – und seine Präsenz im Trinkwasser zu verringern.

Der Schutz vor schädlichen Bakterien und anderen Krankheitserregern in rotem Fleisch und Geflügel hat sich in den letzten Jahrzehnten zu einer wichtigen Priorität für die öffentliche Gesundheit entwickelt. Die heutigen Qualitätskontroll- und Hygienebemühungen waren in dieser Hinsicht weitgehend erfolgreich. Bedauerlicherweise können bestimmte branchenübliche Maßnahmen – darunter das Erhitzen von Fleisch auf mehr als 100 Grad Fahrenheit und das anschließende Vakuumieren zur Abwehr von Sauerstoff – auch zur Entwicklung fleischverderbender Bakterien beitragen, die diese harten Bedingungen überleben können. Jüngste Untersuchungen haben ergeben, dass Bakterienarten der Gattung Pseudomonas wärmebehandeltes, sauerstoffarmes Feinkostfleisch verderben können.

Gary Sullivan und Kollegen vom Department of Animal Science haben kürzlich zusammen mit Byron Chaves vom Department of Food Science and Technology Pseudomonas-Arten auf die Probe gestellt. Im Rahmen ihrer Experimente sammelte die Gruppe Pseudomonas aus verdorbenem Truthahn, brachte die Bakterien in eine magere Rindfleischmischung ein, kochte sie dann, vakuumversiegelt und kühlte sie.

Selbst das Kochen der Mischung auf 160 Grad Fahrenheit konnte die Pseudomonas-Bakterien nicht beseitigen, die nach mehreren Monaten versiegelter Kühlung weiter wuchsen. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die verderblichen Bakterien im Gegensatz zu langem Glauben nicht nur in frischen, der Luft ausgesetzten Fleischprodukten überdauern und schließlich dort gedeihen können. Obwohl die Bakterien nicht die Konzentration erreichten, die normalerweise in verdorbenem Fleisch beobachtet wird, signalisiert die Studie dennoch die Notwendigkeit, die Sicherheitsvorkehrungen bei der Lebensmittelverarbeitung zu überdenken, sagte das Team.