Application of the D-A-(C) index as a simple tool for microbial-ecological characterization and assessment of groundwater ecosystems—a case study of the Mur River Valley, Austria

Abstract

The assessment and monitoring of the ecological quality and status of groundwater is a timely issue. At present, various assessment tools have been developed that now await application and validation. One of these, the D‑A‑C index, evaluates the microbiological-ecological quality of groundwater based on of prokaryotic cell counts, microbial activity measurements, and the qualitative characterization of dissolved organic carbon (DOM). The purpose of this paper is to illustrate the different ways of application of the D‑A-(C) index making use of a recently collected data set ( n  = 61) from the river Mur valley, Austria. First, we present an extension of the D‑A-(C) index by including measurements of dissolved organic matter quality (DOM) derived from fluorescence spectroscopy as additional variables to supplement the analysis of microbial cell density and activity levels. Second, we illustrate how the definition of a reference status for a ‘good’ microbiological-ecological state can improve the analysis and allow for a more sensitive and accurate detection of impacts on groundwater ecosystems. Based on our results, we advocate that the analysis be performed by making use of expert knowledge for the definition of reference sites to which target sites are to be compared. Die Bewertung und Überwachung des ökologischen Zustands von Grundwasser ist zunehmend von zentraler Bedeutung. Innerhalb der letzten Jahre wurde eine Anzahl verschiedener Ansätze entwickelt, deren Anwendung und Validierung in der Praxis jedoch derzeit weitestgehend noch aussteht. Einer dieser Ansätze ist der D‑A-(C)-Index, der es ermöglicht, anhand der prokaryotischen Gesamtzellzahl, mikrobiellen Aktivität und Konzentration oder Qualität des gelösten organischen Materials (DOM) den mikrobiologisch-ökologischen Zustand des Grundwassers zu erfassen. Das Ziel unserer Studie war es, unterschiedliche Anwendungsmöglichkeiten des D‑A-(C)-Index anhand kürzlich erhobener Daten ( n  = 61) aus dem österreichischen Murtal zu illustrieren. Des Weiteren stellen wir eine Erweiterung des D‑A-(C)-Index vor, bei der zusätzlich zur mikrobiellen Gesamtzellzahl und Aktivität die mittels Fluoreszenzspektroskopie gemessene Qualität des gelösten organischen Materials in die Bewertung mit einbezogen wird. Darüber hinaus wird veranschaulicht, wie durch die Definition einer Referenz für einen „guten“ mikrobiologisch-ökologischen Zustand die Sensitivität und Genauigkeit zur Erfassung von ökologischen Störungen weiter erhöht werden kann. Anhand unserer Ergebnisse sprechen wir die Empfehlung aus, dass vorhandenes Expertenwissen und Vorkenntnisse über die lokalen Gegebenheiten die Grundlage für die Bestimmung von geeigneten, repräsentativen Referenzmessstellen bilden sollten.