Sprengstoffe, v.a. TNT und Hexogen (RDX), sind als Kontaminationen in den Boden eingetragen worden und gelangen aufgrund ihrer geringen Wasserlöslichkeit langsam in das Grundwasser. Aufgrund ihrer Umwetlttoxizität ist eine Sanierung kontaminierter Standorte nötig. Bisherige Untersuchungen zum Abbau dieser Xenobiotika haben sich auf die oxidativen Enzyme von Pilzen aus fremden Habitaten (v.a. Weißfäule-Pilzen) konzentriert. Unter Ansatz basiert hingegen auf der Charakterisierung des Abbau-Potentials der nativen Bodenmycota. TNT wird durch Nitratreduktase-Aktivität reduziert und in die Humus-Schicht eingebunden, während das instabile heterozyklische RDX-Moleküle durch Reduktion gespalten und somit mineralisiert wird. TNT-Reduktion und RDX-Abbau werden durch eine große Diversität an bodenbewohnenden Pilzen durchgeführt, v.a. Zygomyceten (Cuninghamella, Absidia) und imperfekte Stadien von Ascomyceten (Penicillium, Trichoderma). Unsere derzeitigen Studien befassen sich mit der Einbringung der RDX-Fragmente in den pilzlichen Sekundärmetabolismus.
Die Verwendung von Pikrinsäure (2,4,6-Trinitrophenol) als Sprengstoff hat zu bedeutenden Umweltbelastungen geführt. Die Toxizität der Pikrinsäure (PA) und dessen mutagenes Reduktionsprodukt 2-Amino-4,6-Dinitrophenol schafft ein wirtschaftliches Interesse, die großen Mengen an PA in Altlasten und Abwasserströmen mikrobiologisch zu entfernen. Die Basis für die geplanten Arbeiten sind Bakterien der Gattungen Nocardioides und Rhodococcus, die über Reduktion des aromatischen Ringes und Bildung eines Hydrid-Meisenheimer (H-Pikrat) Komplexes PA als alleinige Stickstoffquelle verwenden. Zwei Enzyme aus Nocardioides simplex übertragen H von NADPH auf PA unter Bildung des H-Pikrat Komplexes. Teile der für den PA-Abbau vermeintlichen genetischen Information aus Rhodococcus opacus HL PM-1 wurden mit der Differential-Display-Technik gefunden. Ziel ist es, die Gene und Genfunktionen des gesamten PA-Abbauweges zu identifizieren und zu charakterisieren, sowie die biochemischen Kenntnisse zu vertiefen. Dies ist entscheidend für die Entwicklung von Systemen zur Entfernung von PA und für die Erschließung von neuartigen Degradationssystemen für TNT.
Conventional munition dumped into the North Sea and the Baltic Sea close to the German coastline is corroding. A major concern is that biota, including fish, take up toxic explosives leaking into marine environments. With the present study, we investigated bile fluids of fish living in close proximity to munition dumping sites for the explosives 2,4,6-trinitrotoluene (TNT), its metabolites 2-amino-4,6-dinitrolouene and 4-amino-2,6-dinitrolouene as well as octahydro-1,3,5,7-tetranitro-1,3,5,7-tetrazocine (HMX) using HPLC-MS/MS (high performance liquid chromatography with mass selective detection) as device. The flat fish species common dab (Limanda limanda) was used as a model, since it lives in the vicinity of dumping sites and exhibits minor migratory activity.
Der Bericht richtet sich an Wissenschaftler, Behörden und die Öffentlichkeit. Er zeigt mittels Analysen an Meerestieren aus Nord- und Ostsee, ob diese mit krebserregenden Schadstoffen aus versenkter Weltkriegsmunition belastet sind.Dabei wurde die Entwicklung der zeitlichen Belastung von Miesmuscheln mit Sprengstoffen, die toxisch und krebserregend sind, s.g. sprengstoff-typischen Verbindungen, über die vergangenen 30 Jahre untersucht. Es konnte ein steter, geringfügiger Anstieg der Belastung gemessen werden.Bei Untersuchung der räumlichen Verteilung der Belastung von Sediment, Plattfischen und Muscheln in Nord- und Ostsee wurden diese Schadstoffe in Fischen und Sedimenten aus niedersächsischen Küstengewässern nachgewiesen. Bis auf die untersuchten Plattfische fanden sich keine Hinweise auf eine Anreicherung in der Nahrungskette. Dazu wurden Organe von Aalmuttern, Eiderenten, Schweinswalen und Seehunden untersucht.Als indirekter Nachweis für chemische Kampfstoffe wurde die Arsenbelastung der deutschen Nord- und Ostsee im Vergleich mit den Munitionsversenkungsgebieten analysiert und kein Zusammenhang festgestellt.
The uptake, potential biotransformation and depuration time of dissolved TNT in mussels were investigated by two laboratory experiments using common blue mussels (Mytilus edulis) originating from the Island of Sylt/German North Sea. The first experiment was conducted in July 2020 and the second in February 2022 in the laboratory of the Alfred Wegener Institute, Bremerhaven. Mussels were exposed to different TNT concentrations over defined periods of time (first experiment: 48 hours exposure to 4 different TNT concentrations; 0 mg/l, 0.625 mg/l, 1.25 mg/l and 2.5 mg/l, second experiment: 24 hours exposure to 0 mg/l and 5 mg/l deuterated TNT) followed by recovery phase in clean artificial seawater (first experiment: 60 hours recovery, second experiment: 12 hours recovery). Aquaria water and mussel tissues were sampled from both exposure and recovery phases and analysed for TNT and its metabolites for treatment and control groups. The analysis of TNT and its metabolites 2-amino-4,6-dinitrotoluene (2-ADNT), 4-amino-2,6-dinitrotoluene (4-ADNT) and 2,4-diamino-6-nitrotoluene (2,4-DANT) were conducted by using GC-MS/MS techniques.
Submerged munitions are present in marine waters across the globe. They contain energetic compounds (ECs), such as TNT and metabolites thereof, which are considered carcinogenic, exhibit toxic effects in marine organisms, and may affect human health. The aim of this study was to investigate the occurrence of ECs and their trends in blue mussels from the annual collections of the German Environmental Specimen Bank sampled over the last 30 years at three different locations along the coastline of the Baltic and North Sea. Samples were analyzed by GC-MS/MS for 1,3-dinitrobenzene (1,3-DNB), 2,4-dinitrotoluene (2,4-DNT), 2,4,6-trinitrotoluene (TNT), 2-amino-4,6-dinitrotoluene (2-ADNT), and 4-amino-2,6-dinitrotoluene (4-ADNT). The first signals indicating trace levels of 1,3-DNB were observed in samples from 1999 and 2000. ECs were also found below the limit of detection (LoD) in subsequent years. From 2012 onwards, signals just above the LoD were detected. The highest signal intensities of 2-ADNT and 4-ADNT, just below the LoQ (0.14 ng/g d.w. and 0.17 ng/g d.w., respectively), were measured in 2019 and 2020. This study clearly shows that corroding submerged munitions are gradually releasing ECs into the waters that can be detected in randomly sampled blue mussels, even though the concentrations measured are still in the non-quantifiable trace range. © Authors
Cruise AL567 (R/V Alkor) sampled the water column in German territorial waters of the southwest Baltic Sea during 18-30 October 2021. This dataset contains concentrations of dissolved munition compounds from 88 Niskin bottle rosette casts between sea surface and seafloor. Samples were collected at the sea surface (1-2 m depth), approximately 2 m above the seafloor, and immediately below the pycnocline. Dissolved explosives in the samples were measured following Gledhill et al. (2019). Briefly, discrete samples (1 L) were preconcentrated onboard using solid-phase extraction. Target compounds were eluted with acetonitrile, further concentrated by evaporation, and measured by ultra-high performance liquid chromatography and high resolution heated electrospray ionization mass spectrometry.
Cruise AL548 (R/V Alkor) sampled the water column in German territorial waters of the southwest Baltic Sea during 04-16 November 2020. This dataset contains concentrations of dissolved munition compounds from 73 Niskin bottle rosette casts between sea surface and seafloor. Vertical sampling resolution varied among stations, with a maximum of 5 sampling depths. Dissolved explosives in the samples were measured following Gledhill et al. (2019). Briefly, discrete samples (1 L) were preconcentrated onboard using solid-phase extraction. Target compounds were eluted with acetonitrile, further concentrated by evaporation, and measured by ultra-high performance liquid chromatography and high resolution heated electrospray ionization mass spectrometry.
Zielsetzungen des Forschungsvorhabens: Bisher wurden keine Ringversuche mit dem DIN-Verfahren durchgeführt. Abklärung der Robustheit der Extraktionsverfahren gegenüber Veränderungen der analytischen Rahmenbedingungen für ausgewählte Schadstoffe (Extraktionsverfahren, Temperatur, Extraktionsmittel, Trennverfahren und W/F-Verhältnis, Korngröße, Zugabe von Vollmilchpulver). In Abstimmung mit dem Normungsausschuss NA -119-01-02-01 'Bioverfügbarkeit und ALA'- Gesprächskreis 'Schadstoffbewertung'wird die Robustheitsprüfung anhand von Pb, Cd, As, PAK (großflächig erhöhten Hintergrundgehalten in Siedlungsräumen) und Trinitrotoluol (TNT) überprüft.
Ziel des Vorhabens ist, fuer sprengstoffkontaminierte Boeden ein mikrobiologisches Sanierungsverfahren zu entwickeln. Sprengstoffe gehoeren ueberwiegend der Molekuelklasse der Nitroaromaten an. Diese stellen einen extremen Fremdstoff dar, der biologisch nahezu inert ist. Deshalb konnte bisher kein direkter Abbau durch Mikroorganismen gezeigt werden, eine Verstoffwechselung erfolgte nur in Gegenwart eines Auxiliarsubstrates, wie z.B. Melasse. Es entstehen in erster Linie Reduktionsprodukte (aminierte Verbindungen), die unter oxidativen Verhaeltnissen zur Polymerisation neigen und unter reduktiven Bedingungen aufgrund ihrer erhoehten Wasserloeslichkeit ausgewaschen werden koennen. Daraus resultieren 2 hypothetische Loesungsansaetze: - Einbindung der Fremdstoffe in die Bodenmatrix durch Polymerisationsreaktionen; - Biologisch unterstuetzte Bodenwaesche durch anaerobe Prozessfuehrung. In neueren Ansaetzen wird eine Kombination beider Methoden verfolgt, um eine moeglichst effiziente Detoxifikation des Bodens zu erreichen.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 66 |
| Wissenschaft | 4 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 64 |
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| Strukturierter Datensatz | 4 |
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| Boden | 64 |
| Lebewesen & Lebensräume | 68 |
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