Die NSO-Heterozyklen (NSO-HET) gehören zu den Teerölbürtigen Schadstoffen und werden ähnlich grundwassergefährdend eingestuft wie z.B. die vergesellschafteten PAK. Ziel des Forschungsprojektes war die Entwicklung von Methoden zur Quantifizierung des mikrobiellen und chemisch oxidativen Abbaus von NSO-Heterozyklen mittels Durchflusszytometrie und Isotopenfraktionierung.
Die Quantifizierung des Abbaus der NSO-HET ist sowohl für die Bewertung der natürlichen und stimulierten Schadstoffminderung (NA/ENA) wie auch zur Beurteilung in-situ chemischer Oxidationsprozesse (ISCO) von großer Bedeutung.
Bei der Sanierung mittels ISCO ist grundsätzlich die Oxidation von NSO-HET erfolgversprechend. Dies wurde im Labor für zweikernige Substanzen (Isochinolin, Benzothiophen, Benzofuran) mit den Oxidationsmitteln Peroxodisulfat bzw. Fenton's Reagenz gezeigt. Bei höherkernigen NSO-HET bzw. bei schwächeren Oxidationsmittel nahmen die Abbauraten deutlich ab. Die Grenzen der ISCO-Methode liegen insbesondere in der unvollständigen Oxidation der Schadstoffe. Mit einer anschließenden mikrobiellen Stimulierung wurden langsamer oxidierbare HET wie auch die Transformationsprodukte aber mikrobiell schnell weiter abgebaut.
Mit der Durchflusszytometrie konnte eine robuste Biomonitoring-Methode entwickelt werden, die zur schnellen Abschätzung der Bioaktivität an kontaminierten Standorten sehr gut geeignet ist. Sie eignet sich für orientierende Erstbewertungen des mikrobiellen Abbaupotentials und als ergänzendes Werkzeug zur Plausibilitätsprüfung bei NA-Untersuchungen (Bild).
Die Isotopenmessungen zeigten eine abiotische wie auch biotische 13C/12C-Fraktionierung bei der chemischen Oxidation bzw. beim aeroben mikrobiellen Abbau. Insbesondere konnte die Eignung der 13C/12C-Isotopenmessungen für die Bewertung aerober Prozesse für zweikernige NSO-HET gezeigt werden.
Veröffentlichungen
Blum P., Sagner A., Tiehm A., Martus P., Wendel T., Grathwohl P.: Importance of heterocyclic aromatic compounds in monitored natural attenuation for coal tar contaminated aquifers: A review. Journal of Contaminant Hydrology 126: 181-194 (2011)
Brinkmann M., Blenkle H., Salowsky H., Bluhm K., Schiwy S.,Tiehm A., Hollert H.: Genotoxicity of heterocyclic PAHs in the micronucleus assay with the fish liver cell line RTL-W1. PLOS ONE Vol. 9 (1): 1-8 (2014)
Brinkmann M., Maletz S.X., Krauss M., Bluhm K., Schiwy S., Kuckelkorn J., Tiehm A., Brack W., Hollert H.: Heterocyclic aromatic hydrocarbons show estrogenic activity upon metabolization in a recombinant transactivation assay. Environmental Science and Technology 48(10): 5892-5901 (2014)
Salowsky, H.; Schäfer, W.; Schneider, A.-L.; Müller, A.; Dreher, C.; Tiehm, A.: Beneficial effects of dynamic groundwater flow and redox conditions on Natural Attenuation of mono-, poly-, and NSO-heterocyclic hydrocarbons. Journal of Contaminant Hydrology 243: 103883 (2021) DOI: 10.1016/j.jconhyd.2021.103883
