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s/biologischer-abbau/Biologischer Abbau/gi

Die Rolle von Viren beim mikrobiellen Schadstoffabbau

Die Verunreinigung unserer Wasserressourcen mit organischen Schadstoffen, wie etwa Öl-bürtigen Kohlenwasserstoffen, ist ein ernstzunehmendes Problem und hat vielerorts bereits zu einer chronischen Belastung des Grundwassers geführt. Der biologische Abbau ist der einzige natürliche Prozess, der im Untergrund zu einer Schadstoffreduktion führt. Als Steuergrößen gelten hier die Anwesenheit von Abbauern (Mikroorganismen) und die Verfügbarkeit von Elektronenakzeptoren und Nährstoffen. In den letzten Jahren wurde zudem die Bedeutung dynamischer Umweltbedingungen (z.B. Hydrologie) als wichtige Einflussgröße erkannt. Ein wichtiger Aspekt wurde jedoch bisher nicht in Betracht gezogen, nämlich die Rolle der Viren bzw. Phagen. Viren sind zahlenmäßig häufiger als Mikroorganismen und ebenso ubiquitär vorhanden. Mittels verschiedener Mechanismen können sie einen enormen Einfluss auf die mikrobiellen Gemeinschaften ausüben. Einerseits verursachen sie Mortalität bei ihren Wirten. Andererseits können sie über horizontalen Gentransfer den Wirtsstoffwechsel sowohl zu dessen Vorteil als auch Nachteil modifizieren. In den vergangenen Jahren konnten verschiedene mikrobielle Phänomene der Aktivität von Viren zugeschrieben werden. Die klassische Ansicht, dass Viren ausschließlich Parasiten sind, ist nicht mehr zutreffend. Als Speicher und Überträger von genetischer Information ihrer Wirte nehmen sie direkten Einfluss auf biogeochemische Stoffkreisläufe sowie auf die Entstehung neuer Schadstoffabbauwege. Biogeochemische Prozesse in mikrobiell gesteuerten Ökosystemen wie dem Grundwasser und die dynamische Entstehung und Anpassung an neue Nischen als Folge von Veränderungen der Umweltbedingungen kann nur verstanden werden, wenn der Genpool in lytischen und lysogenen Viren entsprechend mit berücksichtigt wird. Das Projekt ViralDegrade stellt Paradigmen in Frage und möchte eine völlig neue Perspektive hinsichtlich der Rolle der Viren beim mikrobiellen Schadstoffabbau eröffnen, welche zur Zeit noch als Black Box behandelt werden. ViralDegrade postuliert, dass Viren (i) durch horizontalen Gentransfer und den Einsatz von metabolischen Genen den Wirtsstoffwechsel modulieren (Arbeitshypothese 1) und (ii) für den temporären Zusammenbruch von dominanten Abbauerpopulationen und, damit verbunden, für den Wechsel zwischen funktionell redundanten Schlüsselorganismen verantwortlich sind (Arbeitshypothese 2). Sorgfältig geplante Labor- und Felduntersuchungen und vor allem der kombinierte Einsatz von (i) neu entwickelten kultivierungsunabhängigen Methoden, wie etwa dem Viral-Tagging, und (ii) ausgewählten schadstoffabbauenden aeroben und anaeroben Bakterienstämmen, garantieren neue Erkenntnisse zur Rolle der Viren beim mikrobiellen Schadstoffabbau sowie ähnlichen mikrobiell gesteuerten Prozessen. Ein generisches Verständnis der Vireneinflüsse wird zudem zukünftig neue Optionen für die biologische Sanierung eröffnen.

Maßgeschneiderte Inhaltsstoffe 2.2: PHACoat 2.2: Maßgeschneiderte PHA-Biopolymere für die Textilherstellung und Beschichtungen, Teilprojekt B

Sanierung des Altstandortes Kraftwerk Borken

Am Altstandort des Kraftwerkes Borken sind nach Demontagearbeiten 22000 Liter PCB-haltiges Trafooel ausgelaufen, wobei akute Gefahr fuer das nur 40 Meter entfernt liegende Fliessgewaesser Schwalm bestand. Im Verlauf der Sanierungsarbeiten ist eine weitere Altlast durch Trafooel festgestellt worden . Boden und Grundwasser waren hochgradig kontaminiert, bis zu 2000 mg/l Oel in Phase. Durch rastermaessige Sondierungen wurde das Schadensausmass ermittelt. Als aktive hydraulische Sanierungsmassnahme wurden zwei Sanier- und Spuelbrunnen mit Drainagesystem errichtet. Die langfristige Grundwassersanierung erfolgt durch eigene Reinigungsanlage (chemisch/physikalisch). Das ausgehobene Bodenmaterial (ca. 1500 t) wird mikrobiell aufgearbeitet von der Firma Umweltschutz Nord. - Erstellung von Sanierungsplaenen, genehmigungsrechtliche Antraege. - Die Grundwassersanierung wurde durch eigens konstruierte oberflaechenabsaugende Edelstahlbehaelter, in denen sich Tauchpumpen befanden, welche bewirkten, dass in erster Linie das auf der Oberflaeche der Sanierungsbrunnen aufschwimmende Oel entfernt und zur Abscheide- und Sorptionsanlage gefoerdert wurde, durchgefuehrt.

Mikrobiologie und Chemie bei der Grundwasseranreicherung speziell bei der Uferfiltration

Seit 1964 werden im Auftrag von Wasserwerken mikrobiologische und chemische Untersuchungen zur Uferfiltration im Rahmen von Trinkwasserversorgungsanlagen durchgefuehrt. Wird ein Uferfiltrat infolge zu grosser Belastung mit organischer Substanz anaerob, so entstehen mikrobiologische und chemische Produkte, die ihrerseits nach Mischung dieses Wassers mit sauerstoffhaltigen Hangwasser wiederum oxydiert werden und zur Massenvermehrung von Mikroorganismen fuehren.

Maßgeschneiderte Inhaltsstoffe 2.2: PHACoat 2.2: Maßgeschneiderte PHA-Biopolymere für die Textilherstellung und Beschichtungen, Teilprojekt D

Entwicklung und Ueberpruefung moderner Methoden zum spezifischen Abbau halogener Verbindungen und anderer Schadstoffe

Es wird versucht, eine neue Methode zum Abbau von toxischen, biologisch schwer abbaubaren, halogenierten Verbindungen, Phenolen, Farbstoffen etc. in Abwaessern unter dem Einfluss von ionisierender Strahlung bzw. UV-Licht zu entwickeln. Es werden auch die bisher bekannten Literaturdaten kritisch ueberprueft und systematisiert. Da vielfach auch das Trinkwasser mit halogenierten Stoffen belastet wird, werden sich die Untersuchungen auch auf dieses Gebiet erstrecken. Die bisherigen Vorversuche an Trinkwasser zeigten, dass einfache, halogenhaeltige Kohlenwasserstoffe durch Bestrahlung mit ionisierender Strahlung (Roentgen-, Gammastrahlen, Elektronen) oder UV-Licht praktisch komplett abgebaut werden koennen. Die Untersuchungen umfassen: Strahlen- und photochemisch induzierten Abbau von chlorhaltigen organischen Verbindungen in Abwaessern; Strahlen- und photochemisch induzierter Abbau von Phenolen, Aldehyden u.a. toxischen Verbindungen in Abwaessern; Studien zum Abbau von halogenhaeltigen u.a. gesundheitsschaedlichen Verbindungen im Trinkwasser durch Anwendung von ionisierender Strahlung (Roentgen- bzw. Gammastrahlen oder Elektronen) bzw. UV-Licht.

Mikrobieller Oelabbau im Meer

Biologie und Chemie des mikrobiellen Oelabbaues. Verbreitung von Oelen und oelabbauenden Mikroorganismen im Meer in verunreinigten und nicht verunreinigten Gebieten. Abbaupotenzen und Abhaengigkeit von ozeanographischen und hydrochemischen Faktoren unter Verwendung von markierten Substanzen. Bearbeitung von Oelunfaellen. Teilnahme an Grossexperimenten zur Veroelung in Westschottland. Experimentelle Untersuchungen zu begrenzenden Faktoren des Oelabbaues. Entwicklung analytischer Methoden zur chemischen Unterscheidung von biogenen-Rezenten von fossilen Kohlenwasserstoffen. Fraktionierung stabiler Isotopen (der Kohlenwasserstoffe) durch oelabbauende Bakterien.

Schicksal und Auswirkungen von anthropogenen Verbindungen in der Umwelt

Mit den Projekten 'Ausbreitung und Abbau von xenobiotischen Verbindungen im Grundwasser' und 'Diffusionsraten von Schadstoffen durch Zellmembranen' werden die Wechselwirkungen zwischen organischen Verunreinigungssubstanzen und Mikroorganismen untersucht. Neben diesen chemisch-biologisch ausgerichteten Arbeiten sollen auch die Aktivitaeten auf dem Gebiet der Modellierung verstaerkt werden. Es ist vorgesehen, ein Paket von mathematischen Modellen zu entwickeln, um das Verhalten von xenobiotischen Verbindungen in der aquatischen Umwelt zu beschreiben. Im Gegensatz zu dem von der amerikanischen EPA entwickelten Model EXAMS sollen die 'EAWAG'-Modelle moeglichst einfach und transparent gestaltet und zuerst fuer einzelne Untersysteme (See, Fluss, Grundwasserleiter, ev. Klaeranlage) konstruiert werden. Als Ausgangspunkt dient das bereits funktionierende Modell CHEMSE fuer die Beschreibung reaktiver Spezies in Seen.

Isolierung extrem thermophiler, oelabbauender Mikroorganismen und Erforschung der extrazellulaeren Enzyme

Extrem thermophile Mikroorganismen koennen eine Vielzahl von interessanten Enzymen, wie z.B. Lipasen, oelabbauende Enzyme, produzieren. Zur Optimierung des geringen Wachstums dieser Bakterien werden Kultivierungstechniken eingesetzt, die zu besonders hohen Zelldichten fuehren. Der Einfluss verschiedener Parameter auf das Zellwachstum, die Enzymsynthese und die Enzymaktivitaet sollen als Voraussetzung fuer die Isolierung, Reinigung und Charakterisierung der verschiedenen Lipasen untersucht werden. Weiterhin dienen diese Untersuchungen zur Aufklaerung einiger grundlegender Fragen ueber funktionellen Eigenschaften und Stabilitaet oelabbauender Enzyme unter extremen Bedingungen. Resultierend aus den Ergebnissen dieses Projektes sollen die neu isolierten Mikroorganismen bei industriellen Verfahren Anwendung finden und die thermostabilen Lipasen zum oelabbau eingesetzt werden.

Detoxifizierung von mit Steinkohlenteeroel impraegnierten Hoelzern durch Pilze

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