In-situ-Mikrokosmen zur Charakterisierung des mikrobiellen Schadstoffabbaus in einem BTEX kontaminierten Aquifer:
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Leipzig
UFZ
2009
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| adam_text | Titel: In-situ-Mikrokosmen zur Charakterisierung des mikrobiellen Schadstoffabbaus in einem BTEX kontaminie
Autor: Bombach, Petra
Jahr: 2009
Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis
Kurzfassung...................................................................................................................................7
Abstract..........................................................................................................................................9
Abbildungsverzeichnis................................................................................................................12
Tabellenverzeichnis.....................................................................................................................12
Abkürzungsverzeichnis...............................................................................................................15
1 Einleitung............................................................................................................................21
1.1 Sanierung von Grundwasserschadensfällen................................................................22
1.2 Natural Attenuation.....................................................................................................22
1.3 Mikrobieller Abbau von BTEX-Verbindungen..........................................................23
1.4 Redoxzonierung in kontaminierten Grundwasserleitern..........................................24
1.5 Strategien zum Nachweis des mikrobiellen Schadstoffabbaus...................................26
1.6 Implementierung von Natural Attenuation als Sanierungsstrategie.........................29
2 Konzeption der Dissertation...............................................................................................31
3 Methoden............................................................................................................................34
3.1 Chemikalien..................................................................................................................34
3.2 Nährmedien, Puffer und Lösungen.............................................................................34
3.2.1 Nährmedien..............................................................................................................34
3.3 Mikroorganismen und Kultivierung............................................................................36
3.4 Standortbeschreibung...................................................................................................37
3.5 BACTRAPs....................................................................................................................38
3.5.1 Herstellung der BACTRAPs.....................................................................................38
3.5.2 Beladung der BACTRAPs....................!....................................................................39
3.5.3 Exposition der BACTRAPs.......................................................................................39
3.6 Feldexperimente...........................................................................................................40
3.7 Laborexperimente.........................................................................................................44
3.7.1 Desorptionskinetiken von Toluol und Benzol........................................................44
3.7.2 Bestimmung von Ertragskoeffizienten....................................................................44
3.7.3 Identifizierung der toluolabbauenden Mikroorganismen in Labormikrokosmen 45
Inhaltsverzeichnis
3.8 Chemische Analysemethoden......................................................................................46
3.8.1 Toluol und Benzol....................................................................................................46
3.8.2 Anionen (Ionenchromatographie)...........................................................................47
3.8.3 Sulfid (Photometrisch).............................................................................................47
3.8.4 Fettsäuren..................................................................................................................48
3.8.5 Kohlenstoffisotopensignaturen................................................................................51
3.9 Molekularbiologische Methoden.................................................................................54
3.9.1 Isolierung von RNA..................................................................................................54
3.9.2 Isolierung von DNA.................................................................................................55
3.9.3 DNase-Verdau...........................................................................................................56
3.9.4 Analyse von Nukleinsäuren mittels Agarosegelelektrophorese.............................56
3.9.5 Quantifizierung von Nukleinsäuren........................................................................56
3.9.6 Dichtegradientenzentrifugation..............................................................................57
3.9.7 cDNA-Synthese........................................................................................................58
3.9.8 PCR-Amplifikation...................................................................................................58
3.9.9 Terminal Restriction Fragment Length Polymorphism (T-RFLP)........................60
3.9.10 Single Strand Conformation Polymorphism (SSCP)...............................................62
3.9.11 Phylogenetische Analyse.........................................................................................62
3.10 Methoden zur Visualisierung und Quantifizierung der Mikroorganismen..............64
3.10.1 Konfokale Laser Scanning Mikroskopie..................................................................64
3.10.2 Rasterelektronenmikroskopie..................................................................................65
3.11 Modellierung.................................................................................................................66
3.12 Statistische Analysen....................................................................................................67
4 Ergebnisse............................................................................................................................68
4.1 Grundlagen der BACTRAPs........................................................................................68
4.1.1 Desorptionskinetik von Toluol und Benzol............................................................68
4.1.2 Mikrobielle Besiedlung der BACTRAPs.................................................................70
4.1.3 Charakteristische Morphotypen der mikrobiellen Gemeinschaft.........................73
4.1.4 Zeitabhängige I3C-Assimilation in mikrobielle Fettsäuren....................................76
4.2 Mikrobielle Abbaupotentiale im Zeitzer Grundwasser..............................................77
Inhaltsverzeichnis
4.2.1 Einfluss der Elektronenakzeptoren Nitrat, Sulfat und Eisen auf die mikrobielle
Gemeinschaft............................................................................................................77
4.2.2 Einfluss von Nitrat, Sulfat und Eisen auf die mikrobielle Aktivität......................85
4.3 Abschätzung des mikrobiellen in situ Schadstoffabbaus............................................92
4.4 Identifizierung der toluolabbauenden Mikroorganismen..........................................95
4.4.1 Identifizierung der toluolabbauenden Mikroorganismen in Labormikrokosmen 95
4.4.2 Identifizierung der toluolabbauenden Mikroorganismen im Zeitzer Grund-
wasser......................................................................................................................105
5 Diskussion..........................................................................................................................112
5.1 BACTRAPs als in situ Methode für die Untersuchung des mikrobiellen
Schadstoffabbaus.........................................................................................................112
5.2 Beurteilung der mikrobiellen Abbaupotentiale........................................................115
5.2.1 Einfluss der Elektronenakzeptoren Nitrat, Sulfat und Eisen auf die mikrobielle
Gemeinschaft..........................................................................................................116
5.2.2 Stimulation des biologischen Abbaus durch Zugabe von Elektronen-
akzeptoren...............................................................................................................118
5.3 Abschätzung des mikrobiellen in situ Schadstoffabbaus mithilfe von BACTRAPs 121
5.4 Identifizierung der toluolabbauenden Mikroorganismen........................................122
5.4.1 Identifizierung der Toluolabbauer in Labormikrokosmen..................................122
5.4.2 Identifizierung der Toluolabbauer im Zeitzer Grundwasser...............................128
6 Zusammenfassung und Ausblick......................................................................................133
7 Referenzen.........................................................................................................................136
Danksagung...............................................................................................................................155
Erklärung...................................................................................................................................157
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