Untersuchungen zur in-situ-Verfügbarkeit von wasserlöslichem Humus (DOM) in Oberböden und Grundwasserleitern: Gewinnung, Charakterisierung und Abschätzung seiner Funktionen als mikrobielles Substrat und Träger des Schadstoffes Pyren
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München
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2002
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Autor: Steinweg, Bernd
Jahr: 2002
__________________________________________________________________Inhalt
INHALTSVERZEICHNIS
1. Einleitung und Problemstellung ____________________________ 1
2. Stand der Forschung______________________________________ 3
2.1 In-situ-Differenzierung und Dynamik des DOM-Pools................................... 3
2.2 Ökologische Funktionen von DOM ................................................................... 6
2.2.1 Bildung und Abbau von DOM durch Mikroorganismen............................ 6
2.2.2 Faktoren der Mobilisierung hydrophober Schadstoffe durch DOM........... 7
2.3 Eignung und Grenzen von Untersuchungsmethoden für DOM im
Hinblick auf seine ökologischen Funktionen................................................... 9
2.3.1 Gewinnung von DOM aus Böden und Sedimenten .................................... 9
2.3.2 Charakterisierung durch spektroskopische Verfahren.............................. 11
2.3.3 Bioverfugbarkeit ....................................................................................... 12
2.3.4 Wechselwirkungen mit PAK..................................................................... 14
2.4 Zielsetzung der Arbeit ...................................................................................... 15
3. Material und Methoden __________________________________ 17
3.1 Herkunft und Charakterisierung des Untersuchungsmaterials................... 17
3.1.1 Böden ........................................................................................................ 17
3.1.2 Sedimente.................................................................................................. 18
3.2 Versuchsanordnungen...................................................................................... 19
3.2.1 Mikrokosmenversuche mit Bodenmaterial ............................................... 19
3.2.2 Säulenversuche mit Sedimentmaterial...................................................... 23
33 Untersuchung der DOM-Lösungen................................................................. 24
3.3.1 Allgemeine Parameter............................................................................... 24
3.3.2 UV-Spektroskopie..................................................................................... 24
3.3.3 Fluoreszenz-Spektroskopie....................................................................... 25
3.3.4 Bioverfugbarkeit von DOM...................................................................... 27
3.4 Untersuchung der Wechselwirkungen von Pyren mit DOM........................ 28
3.4.1 Quantifizierung der Wechselwirkungen von Pyren und DOM mittels
HPLC........................................................................................................ 28
3.4.2 Quantifizierung der Wechselwirkungen von Pyren und DOM mittels
Fluoreszenz-Quenching............................................................................ 30
3.5 Statistische Auswertung.................................................................................... 31
3.6 Schematische Darstellung der Versuchsdurchführung................................. 32
Inhalt
4 Ergebnisse und Diskussion _____________________________ 33
4.1 Testverfahren zur Gewinnung und Charakterisierung von DOM............... 33
4.1.1 Gewinnung von DOM-Lösung ................................................................. 33
4.1.2 Bestimmung der Bioverfiigbarkeit............................................................ 34
4.1.3 Charakterisierung mit optisch-spektroskopischen Verfahren................... 36
4.1.3.1 UV-Spektroskopie ........................................................................ 36
4.1.3.2 Fluoreszenzspektroskopie............................................................. 37
4.1.4 Wechselwirkung von DOM und Pyren..................................................... 45
4.1.4.1 Festphasenextraktion .................................................................... 46
4.1.4.2 Fluoreszenz-Quenching................................................................ 49
4.2 Untersuchungen in der ungesättigten Bodenzone.......................................... 52
4.2.1 DOM-Quantität und-Qualität................................................................... 52
4.2.1.1 In-situ Bodenlösung...................................................................... 52
4.2.1.2 Vergleich der DOM-Pools............................................................ 56
4.2.2 Bioabbaubarkeit von DOM....................................................................... 59
4.2.2.1 BDOM-Quantität.......................................................................... 59
4.2.2.2 Qualitative Veränderungen........................................................... 62
4.2.3 Abschätzung des Pyrenbindungspotentials............................................... 66
43 Untersuchungen in der gesättigten Zone von Grundwasserleitern.............. 68
4.3.1 Spülversuche ............................................................................................. 68
4.3.1.1 Quartärer Kies............................................................................... 68
4.3.1.2 Tertiärer Sand............................................................................... 72
4.3.1.3 In-situ-Porenwasser nach Spülung............................................... 74
4.3.2 Ökologische Bedeutung der Ergebnisse ................................................... 77
4.3.2.1 DOM-Bilanzen ............................................................................. 77
4.3.2.2 Bioverfiigbarkeit........................................................................... 78
4.3.2.3 Pyrenbindungspotential ................................................................ 80
5 Schlußfolgerungen und Ausblick _________________________ 82
6 Zusammenfassung ____________________________________ 88
7 Summary____________________________________________ 91
8 Literatur _________________________________________ 94
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