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Schistosomiasis is a severe neglected tropical disease caused by trematodes and transmitted by freshwater snails. Snails are known to be highly tolerant to agricultural pesticides. However, little attention has been paid to the ecological consequences of pesticide pollution in areas endemic for schistosomiasis, where people live in close contact with non-sanitized freshwaters. In complementary laboratory and field studies on Kenyan inland areas along Lake Victoria, we show that pesticide pollution is a major driver in increasing the occurrence of host snails and thus the risk of schistosomiasis transmission. In the laboratory, snails showed higher insecticide tolerance to commonly found pesticides than associated invertebrates, in particular to the neonicotinoid Imidacloprid and the organophosphate Diazinon. In the field, we demonstrated at 48 sites that snails were present exclusively in habitats characterized by pesticide pollution and eutrophication. Our analysis revealed that insensitive snails dominated over their less tolerant competitors. The study shows for the first time that in the field, pesticide concentrations considered “safe” in environmental risk assessment have indirect effects on human health. Thus we conclude there is a need for rethinking the environmental risk of low pesticide concentrations and of integrating agricultural mitigation measures in the control of schistosomiasis.
Das Roßlauer Oberluch bietet mit seinen Feuchtflächen ideale Lebensräume für eine artenreiche Fauna und Flora. Auch Stechmücken finden hier gute Reproduktionsbedingungen. Auf Grund der prognostizierten Klimaerwärmung könnten sich diese Bedingungen sogar noch verbessern, denn starke Regenfälle, Überschwemmungen und hohe Temperaturen begünstigen die Fortpflanzung von Stechmücken. Neben den Faktoren, die die Entwicklung der Mücken fördern, wirken natürlich auch regulierende Mechanismen. Neben Fressfeinden spielen Nahrungskonkurrenten eine wichtige Rolle für den Bestand einer Art. Während die Fressfeinde bereits gut untersucht sind, ist über die Nahrungskonkurrenten der Mückenlarven bislang wenig bekannt. Mückenlarven filtrieren organische Partikel aus dem Wasser und beanspruchen demnach dieselben Nahrungsressourcen wie filtrierende Kleinkrebse, sodass Kleinkrebse ernstzunehmende Nahrungskonkurrenten für Mückenlarven sind. 2007 wurde im Rahmen komplexer Untersuchungen im Zusammenhang mit der Deichrückverlegung eine Studie zur Charakterisierung von Mückenbrutplätzen im Roßlauer Oberluch durchgeführt. Die Ergebnisse werden im Folgenden dargestellt.
Deichbau und andere flussbautechnische Maßnahmen haben dazu geführt, dass die Mittlere Elbe ihre ursprünglichen Überschwemmungsgebiete verloren hat. Um die Auswirkungen der alljährlich auftretenden Hochwasserereignisse einzudämmen, wurden große Bereiche der Talniederung durch Deiche vom Überflutungsgeschehen abgetrennt. Diese Eingriffe in den Naturhaushalt ermöglichten gleichfalls eine intensive ackerbauliche Nutzung oder eine hochwassersichere Bebauung der Auen. Die natürliche Auendynamik ist heute weitestgehend auf einen schmalen Bereich entlang der Elbe beschränkt. Hinter den Deichen sind die für die Elbeauen typischen Lebensräume von der lebenswichtigen Auendynamik abgeschnitten. Angepasste Auenarten und -lebensgemeinschaften treten zugunsten von Allerweltsarten zurück. Eine Wiederanbindung von Altauenbereichen an das Überflutungsgeschehen ist deshalb eine der vordringlichsten Maßnahmen zur Revitalisierung gefährdeter Auenlebensräume und stellt eine Chance dar, einen nachhaltigen und modernen Hochwasserschutz mit Naturschutzzielen zu verbinden. An der Elbe entspricht das aktuelle Hochwasserschutzsystem nicht den heutigen Anforderungen an den Hochwasserschutz. Um jedoch jederzeit auf mögliche große Hochwasserereignisse reagieren zu können, entstanden Anfang der 1990er Jahre in den Anliegerländern der Elbe zahlreiche Pläne für Deichrückverlegungen.
Background: Within the last decades, there has been increasing research on the occurrence of chemicals of emerging concern (CECs) in aquatic ecosystems due to their potential adverse effects on freshwater organisms and risk to human health. However, information on CECs in freshwater environments in sub-Saharan countries is very limited. Here, we investigated the occurrence of CECs in snails and sediments collected from 48 sites within the Lake Victoria South Basin, Kenya, which have been previously investigated for water contamination. Samples were analyzed by liquid chromatography coupled to high-resolution mass spectrometry (LC-HRMS) with a target list of 429 compounds.
Results: In total, 30 compounds have been detected in snails and 78 in sediment samples, compared to 79 previously identified compounds in water. By extending the monitoring of CECs to snails and sediments, we found 68 compounds that were not previously detected in water. These compounds include the anti-cancer drug anastrozole, detected for the first time in the Kenyan environment. Individual compound concentrations were detected up to 480 ng/g wet weight (N-ethyl-o-toluenesulfonamide) in snails and 110 ng/g organic carbon (pirimiphos-methyl) in sediments. Higher contaminant concentrations were found in agricultural sites than in areas not impacted by anthropogenic activities. Crustaceans were the organisms at greatest toxic risk from sediment contamination [toxic unit (TU) up to 0.99] with diazinon and pirimiphos-methyl driving this risk. Acute and chronic risks to algae were driven by diuron (TU up to 0.24), whereas fish were found to be at low-to-no acute risk (TU up to 0.007).
Conclusions: The compound classes present at the highest frequencies in all matrices were pesticides and biocides. This study shows substantial contamination of surface water in rural western Kenya. By filling data gaps on contamination of sediments and aquatic biota, our study reveals that CECs pose a substantial risk to environmental health in Kenya demanding for monitoring and mitigation.