Assimilierbarer organischer Kohlenstoff Analytik, Bildung und Abbau in Multibarrierensystemen. Urs von Gunten
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- Daniela Lorentz
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1 Assimilierbarer organischer Kohlenstoff Analytik, Bildung und Abbau in Multibarrierensystemen Urs von Gunten
2 Fraktionen des organischen Kohlenstoffs Gesamter organischer Kohlenstoff (TC) Gelöster organischer Kohlenstoff (DC) Partikulärer organischer Kohlenstoff (PC) Bioverfügbar Biologisch inert 2 Bioverfügbares organisches Material (BM) Bioverfügbarer gelöster organischer Kohlenstoff (BDC) Assimilierbarer organischer Kohlenstoff (AC)
3 Fraktionen des Pools aus organischem Kohlenstoff Gesamter organischer Kohlenstoff (TC) % Gelöster organischer Kohlenstoff (DC) Bioverfügbar c.a % 3 Bioverfügbares organisches Material (BM) Assimilierbarer organischer Kohlenstoff (AC)
4 Fraktionen des organischen Kohlenstoffes DC concentration BuildingBlocks Blocks Hu m ic s Ac LMW id sacids sand dlmw LMW Humics m ic s Polysaccharides s c h arid es Lo LMW w mn neutrals o le c u lar + Proteins Time (min) DC: < 1000 µg/l rganische Säuren: µg/l Freie Aminosäuren: µg/l Kohlenhydrate: µg/l 4
5 Was ist assimilierbarer organischer Kohlenstoff? Definition: AC ist die Fraktion des labilen DC, welcher sofort von den Mikroorganismen als Substrat benutzt werden kann und sich in mikrobiellem Wachstum manifestiert. Es ist deshalb: Direkter Indikator für Wiederverkeimung von Wasser Welche chem. Komponenten beinhaltet AC? Niedermolekulare Substanzen wie organische Säuren, Aminosäuren, Säuren, Zucker, Aldehyde, Ketone, Alkohole, Nukleinsäuren,.. Welche AC-Konzentrationen kommen in Wasser vor? Trinkwasser: µg/l berflächenwasser: µg/l 5
6 Sind 100 μg/l AC ein Problem? 1 µg AC führt zum Wachstum von 10 7 mikrobiellen Zellen - Generell heterotrophe Wiederverkeimung Geschmack und Geruch von Wasser - Wiederverkeimung mit pathogenen Mikroorganismen Hygienische Qualität des Wassers - Biofilm-Bildung Biofouling, Biokorrosion AC ist der Schlüsselparameter für die biologische Stabilität von Wasser 6
7 Konventionelle AC Messung (Standard Methods; Van der Kooij et al. 1982) Inokulum: Inkubation: Wasser probe 500 Zellen/mL von Pseudomonas P-17 Spirillum NX 15 C für 9 Tage Pasteurisierung 7 Quantifizierung mittels Ausplattieren zum Zeitpunkt t = 0 und in der stationären Phase als Endpunktmessung
8 Eawag AC Messung (Hammes & Egli, 2004; 2005) Inokulum: 1 x 10 4 Zellen/mL von einem natürlichen Konsortium Inkubation: 30 C für 72 Stunden Wasser probe 0.22 µm 8 Gesamtzellzahlmessung mittels Durchflusszytometrie
9 Vergleich der Methoden für die AC-Messung AC (ug/l) ug/l AC EAWAG Methode Mix consortium Van der Kooij Methode P. fluorescence P ug/l AC Raw water 1st ozonation 2nd ozonation Activated carbon filter 1 Activated carbon filter 2 Zenon-Permeate X-Flow-Permeate Pure water Rohwasser zonierung Filtration Trinkwasser
10 zonung führt zur Bildung von AC Natürliches organisches Material 1. Bromierte organische Substanzen Nieder- & Hochmolekularer Kohlenstoff Phytoplankton etc. 3 AC 2. Niedermolekulare organische Substanzen rganische Säuren Aldehyde Ketone Alkohole 10
11 zonung Zürichseewasser mit 1.5 mg/l 3 behandelt: DC bleibt konstant Abnahme der Huminsäure Zunahme von Building Blocks und LMW Säure und Humics Building Blocks Differenz Chromatogramm Building Blocks Humics LMW Acids and LMW Humics Humics LMW Acids and LMW Humics Polysaccharides Neutrals Polysaccharides Neutrals C (mg C/L) Zeit 0s Zeit 25s C (mg C/L) Zeit 25s Zeit 60s Zeit 60s Zeit 300s 11 Zeit 300s Zeit (min) Zeit (min)
12 Mechanismen der zonung: lefine - R 1 R 2 C + C R 1 R 2 C C R 1 + C R Aceton Rudolf Criegee Carbonsäuren R 2 C Alkohol R1 H HH H H2 R 1 H C H R 2 12 Ketone Aldehyde R 1 R 2 C H 2 2 Wasserstoffperoxid
13 13 Mechanismen der zonung: Phenole
14 AC-Bildung bei der zonung von 0.45 μm filtriertem Zürichseewasser: Rolle der organischen Säuren Direkte zoneinwirkung 14
15 15 AC-Bildung bei der zonung von Scenedesmus vacuolatus in Mineralwasser
16 Veränderung Scenedesmus vacuolatus bei der zonung in Mineralwasser (FZM) Grösse berflächenrauheit, Form 16
17 17 AC und DC während der Trinkwasseraufbereitung von Zürichseewasser
18 Schlussfolgerungen 18 AC ist ein wichtiger Parameter für die biol. Stabilität des Trinkwassers Neue Methode zur Messung von AC mit FZM (schneller und empfindlicher) AC besteht vor allem aus niedermolekulare Verbindungen Bildung von AC während der zonung: Zusammensetzung abhängig von Algenkonzentration Ultrafiltration ist keine Barriere für AC Nanofiltration ist nur teilweise eine Barriere für AC Biol. Schnellsandfiltration kann AC effizient entfernen
19 Danksagung - Frederik Hammes, Thomas Egli - Sébastien Meylan - Elisabeth Salhi - Hans-Peter Kaiser, liver Köster (Wasserversorgung Zürich) - BAFU, Wasserversorgung Zürich 19
*DE102007042685A120090312*
*DE102007042685A120090312* (19) Bundesrepublik Deutschland Deutsches Patent- und Markenamt (10) DE 10 2007 042 685 A1 2009.03.12 (12) Offenlegungsschrift (21) Aktenzeichen: 10 2007 042 685.4 (22) Anmeldetag:
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