Veröffentlichungen aus dem Technologiezentrum Wasser Band 67 Anaerober CKW-Abbau: Molekularbiologie, Substanzspektrum, Isotopenfraktionierung

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1 Veröffentlichungen aus dem Technologiezentrum Wasser Band 67 Anaerober CKW-Abbau: Molekularbiologie, Substanzspektrum, Isotopenfraktionierung

2 Inhaltsverzeichnis 1. Einleitung Wissenschaftliche Ausgangssituation Umweltrelevanz und Vorkommen chlorierter Schadstoffe Mikrobiologischer CKW-Abbau Sauerstoffsensitivität reduktiver Dechlorierer Reduktiver Abbau von Chlorethenen Reduktiver Abbau von Hexachlorcyclohexan Reduktiver Abbau von PCP Reduktiver Abbau von HCB Reduktiver Abbau von PCBs Nachweismethoden für den mikrobiologischen CKW-Abbau Molekularbiologische Nachweismethoden Molekularbiologischer Nachweis mittels DNA Molekularbiologischer Nachweis mittels RNA Mikrobiologische Isotopenfraktionierung Praktischer Einsatz innerhalb des NA-Konzeptes Untersuchungsgebiet: Drei-Schluchten-Reservoir Aufgabenstellung und Ziel der Arbeit Material und Methoden Verwendete Chemikalien Verwendete Geräte und Materialien Physikalisch-chemische Analyseverfahren LCKW-Analytik mittels Gaschromatographie Analytik der Chlorphenole, Chlorbenzole, Polychlorierten Biphenyle und Hexachlorcyclohexane Ionenchromatographie DOC-Bestimmung...36 XII Bestimmung der δ 2 H- und δ 13 C-Werte...36

3 2.4. Elektrodenmessungen ph-wert Sauerstoff Redoxpotential Molekularbiologische Methoden DNA-Extraktion RNA-Extraktion Fast RNA Pro Soil Direct Kit von MP Bio Medicals PowerWater RNA Isolationskit von MoBio Laboratories Einsatz des DNA-free TM Kit cdna Synthese Polymerase Chain Reaction (PCR) Realtime PCR Gelelektrophorese Durchführung der Experimente Sedimentprobenahme Kultivierung und Anreicherung der Mikroorganismen Ansetzen der Abbauversuche Inokulation und Beprobung Untersuchung der Yangtze-Sedimente auf Chlorethen-Abbau Evaluierung der Yangtze-Laborkultur bezüglich ihres Substratspektrums Sauerstoffempfindlichkeit der Yangtze-Laborkultur mrna-experimente H- und 13 C-Isotopenfraktionierungsexperimente...56 XIII

4 3. Ergebnisse und Diskussion Untersuchung der Yangtze Sedimente Molekularbiologische Untersuchung von Yangtze Sedimenten auf reduktive Dechlorierer Nachweis der reduktiven Dechlorierung von PCE mit Yangtze Sedimenten ohne Auxiliarsubstrate Nachweis der reduktiven Dechlorierung von PCE mit Batchkulturen aus den Yangtze Sedimenten Diskussion der reduktiven Dechlorierung von PCE durch Yangtze Sedimente Untersuchung des Substratspektrums der reduktiv dechlorierenden Kultur XX Anaerob reduktiver Abbau von α-, β-, γ- und δ-hexachlorcyclohexan Ergebnisse des anaerob reduktiven Abbaus von α-, β-, γ- und δ- Hexachlorcyclohexan Diskussion des anaerob reduktiven Abbaus von α-, β-, γ- und δ- Hexachlorcyclohexan Anaerob reduktiver Abbau von Pentachlorphenol Ergebnisse des anaerob reduktiven Abbaus von Pentachlorphenol Diskussion des anaerob reduktiven Abbaus von Pentachlorphenol Anaerob reduktiver Abbau von Hexachlorbenzol Ergebnisse des anaerob reduktiven Abbaus von Hexachlorbenzol Diskussion des anaerob reduktiven Abbaus von Hexachlorbenzol Anaerob reduktiver Abbau von PCB Ergebnisse des anaerob reduktiven Abbaus von PCB Diskussion des anaerob reduktiven Abbaus von PCB Anaerob reduktiver Abbau von PCE Kontrollparameter Zusammenfassende Diskussion zur Untersuchung des Substratspektrums der Kultur XX XIV

5 3.3. Sauerstoffeinfluss auf die reduktive Dechlorierung von PCE Kurzzeitiger Sauerstoffeinfluss auf die reduktive Dechlorierung von PCE Stunden Sauerstoffeinfluss auf die reduktive Dechlorierung von PCE Diskussion des Sauerstoffeinflusses auf die reduktiv dechlorierenden Mischkulturen mrna Expressionsanalysen der Dehalogenase-Gene pcea, tcea, vcra und bvca von Dehalococcoides spp Untersuchung der mrna Expression der Dehalogenase-Gene PCE und cdce Dechlorierung Monitoring von Dehalococcoides spp. und der reduktiven Dehalogenase- Gene Entwicklung der RNA-Extraktionsmethode Diskussion der Untersuchung der mrna-expression der Dehalogenase-Gene Bestimmung der δ 13 C- und δ 2 H-Werte Bestimmung der 13 C-Isotopenfraktionierung der Chlorethene H-Isotopenfraktionierung Diskussion der 13 C- und 2 H-Isotopenfraktionierung Zusammenfassung und Ausblick Eigene Veröffentlichungen und Konferenzbeiträge Literatur Anhang XV