Masterarbeit zum Thema: Eignung verschiedener Wirkstoffe zur Stimulierung denitrifizierender Prozesse im Grundwasser< zurück

Masterarbeit

Eignung verschiedener Wirkstoffe zur Stimulierung denitrifizierender Prozesse im Grundwasser

Nitrat im Grundwasser stellt inzwischen in vielen Teilen der Welt ein sehr ernsthaftes Problem bei der Wasserversorgung dar. Durch die weit verbreitete und intensiv betriebene Landwirtschaft weisen viele Grundwässer hohe und teilweise weiter ansteigende Nitrat-Konzentrationen auf. In Bezug auf Deutschland können in einigen deutschen Regionen dadurch Trinkwassergewinnungsanlagen nicht mehr uneingeschränkt genutzt werden oder müssen zum Teil bereits ganz aus der Förderung genommen werden. Ohne den mikrobiell ablaufenden Nitratabbau (Denitrifikation) in der Bodenzone und in zahlreichen Grundwasserleitern wären die Konzentrationen von Nitrat im Grund- und Rohwasser regional noch deutlich höher.

Unter Denitrifikation versteht man die mikrobiell katalysierte Reaktion des im Nitrat bzw. Nitrit gebundenen Stickstoffs zu gasförmigen Verbindungen wie N2O und N2. Bei einer vollständigen Umsetzung bleiben als Endprodukte Wasser und gasförmiger Stickstoff (N2) übrig. Voraussetzung für denitrifizierende Prozesse sind weitgehend anaerobe Verhältnisse und geeignete Reduktionsmittel (Elektronendonatoren), die als Substrate für Wachstum und Energiestoffwechsel der beteiligten Bakterien dienen. Das Denitrifikations-Potenzial in Boden und Grundwasser wird von vielen Faktoren (wie z.B. Elektronendonatoren, pH-Wert, Temperatur, Redoxbedingungen) beeinflusst und ist somit endlich. Aufgrund der meist nur langsam abnehmenden Nitrateinträge ist zukünftig eine weitere Verschlechterung zu erwarten. Vor diesem Hintergrund sind Maßnahmen zur Reduzierung des Nitratgehaltes in Grundwasser und Rohwasser für die Trinkwasser-aufbereitung erforderlich. Die nur langsam abnehmenden Nitrateinträge erfordern Entwicklungen und Erprobungen von technischen Maßnahmen zur Entfernung von Nitrat. Für die Stimulierung der denitrifizierenden Prozesse stehen verschiedene Substrate (Elektronendonatoren) zur Verfügung. Für die Stimulierung der heterotrophen Denitrifikation werden - meist in der Abwasserreinigung - gut wasserlösliche Kohlenstoffquellen wie Ethanol, Methanol, Acetat oder Glukose als Elektronendonator eingesetzt. Der Einsatz dieser Wirkstoffe gestaltet sich allerdings als kostenintensiv und erfordert eine anspruchsvolle Prozessüberwachung. Alternativ können feststoffgebundene, komplexere organische Kohlenstoff-verbindungen (z.B. Cellulose, Chitin) als vielversprechende Alternative in Betracht gezogen werden. Viele der bisherigen Arbeiten erfolgten mit Abwasser. Für eine mögliche Anwendung in Grundwasser liegen kaum Erfahrungen vor.

In den vorgesehenen Untersuchungen sollen daher mögliche Elektronendonatoren wie organische „slow release“-Substrate (z.B. Chitin) oder anorganische Substrate (z.B. Pyrit) getestet werden. Ziel der Untersuchungen ist geeignete Elektronendonatoren zu identifizieren, welche die Grundwasser-Mikroflora am effektivsten stimulieren und für eine technische Anwendung im Feld realisierbar sind. Hierfür sollen in der Arbeit Abbauversuche im Labor mit Grundwasserproben mit unterschiedlichen Wirkstoffen durchgeführt werden. Mittels gas- und ionenchromatographischen Analysemethoden sowie molekularbiologischen Methoden (qPCR) zur Bestimmung spezifischer funktioneller Gene für die Denitrifikation soll die Wirksamkeit der zugegebenen Stoffe erfasst und miteinander verglichen werden.

  

Beginn:                      ab April/Mai 2019

Dauer:                        6 Monate

Fachrichtung:           Geoökologie, Chemie-/Bioingenieurwesen, Biologie oder vergleichbare naturwissenschaftliche Fachrichtungen

Kontakt:                     Anna-Lena Schneider, Tel. 0721/9678-1988

                                   anna-lena.schneider@tzw.de