Relationship between total suspended sediments as measured with remote sensing and in situ Enterococcus bacteria in a tropical environment

Abstract

Coastal states and territories of the United States are required by the Environmental Protection Agency to test coastal waters for Fecal Indicator Bacteria (FIB) that can indicate the possible presence of pathogens, to protect the health of swimmers. This study presents the possible relation between Total Suspended Solids (TSS) and FIB concentrations, specifically Enterococcus; and if such relationship could be determined using the Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) sensor data for two beaches located in the northwest part of Puerto Rico. In situ data for TSS and FIB was collected and analyzed for the selected sites and compared to MODIS Terra 250 m reflectance product for a period of one year, collecting samples monthly. A good TSS in situ correlation was obtained with MODIS Terra TSS reflectance retrievals for our study sites, showing a linear fit coefficient of determination with an R-squared value of 0.7965 for algorithm TSS 1 and a 0.8014 for algorithm TSS 2. However, no enough data was available to create a robust statistical analysis to define the in situ relationship between FIB and TSS for the study sites. And similarly, when comparing MODIS directly to the FIB data, no trend could be defined from this comparison. It was found that more data is needed in order to create a definitive statistical analysis.

Los estados costeros y territorios de los Estados Unidos son requeridos por la Agencia de Protección Ambiental a monitorear la calidad de las aguas costeras para proteger la salud de los bañistas. Particularmente, se requiere que se hagan pruebas de bacterias de indicador fecal que podrían detectar la posible presencia de patógenos en el agua. Este estudio presenta la posible relación entre el Sedimento Total Suspendido (TSS, por sus siglas en ingles) y las concentraciones de Bacterias de Indicador Fecal (FIB, por sus siglas en ingles), específicamente Enterococcus; y si esta relación se podría determinar usando los datos del espectroradiómetro MODIS para dos playas localizadas al noroeste de Puerto Rico. Los datos colectados in situ para TSS y FIB en los lugares escogidos fueron analizados y comparados con el producto de reflectancia de MODIS Terra 250 m por un periodo de un año, colectando las muestras mensualmente. Una buena correlación in situ fue obtenida con el producto de reflectancia de MODIS Terra TSS para los lugares de estudio, con un valor de R-cuadrado de 0.7965 para el algoritmo TSS 1, y un valor de 0.8014 para el algoritmo TSS 2. Sin embargo, el estudio no generó suficientes datos para crear un análisis estadístico para la relación in situ entre FIB y TSS en los lugares de estudio. De forma similar, ninguna tendencia pudo definirse entre la comparación de MODIS con los datos de FIB. Se encontró que para poder crear un análisis estadístico robusto y definido, se necesita una mayor cantidad de datos.