Ein neuer biologischer produktiver Abbauweg von Trichlorethen eröffnet vielversprechende Möglichkeiten zur Schadstoff-Eliminierung im Grundwasser. Zur Bestimmung des standortspezifischen Abbaupotentials, zur Erstellung von sicheren Prognosen sowie zum Monitoring der im Untergrund ablaufenden Prozesse wurde erstmals ein Simulationsmodell erstellt, das es am Markt bislang nicht gab.
Kontaminationen mit leichtflüchtigen chlorierten Kohlenwasserstoffe (LCKW) bedrohen weltweit das Grundwasser als wichtigste Trinkwasserressource. Tetrachlorethen (Perchlorethen, PCE) und Trichlorethen (TCE) sind weit verbreitete Lösemittel und stellen die häufigsten LCKW-Grundwasser-Kontaminationen dar. Am TZW wurde erstmals ein aerob produktiver Abbauweg von TCE beschrieben, der gegenüber den bisher bekannten Prozessen deutliche Vorteile hat, wie z.B. keine Zugabe von Auxiliarsubstraten und keine Konkurrenzreaktionen um den Verbrauch von Sauerstoff. Dieser bisher nur orientierend charakterisierte aerob-produktive Abbau von TCE stellt eine vielversprechende Möglichkeit zur Schadstoff-Elimination dar. Dabei besteht bei Standorteignern, Sanierungsanbietern sowie Fachbehörden Bedarf an Techniken für die Bestimmung des standortspezifischen Abbaupotentials sowie für das Monitoring der im Untergrund ablaufenden biologischen Abbauprozesse. Gemeinsam mit einem mittelständischen Unternehmen wurde ein innovatives reaktives Stofftransport-Modell entwickelt, das den aeroben LCKW-Abbau anhand der Monod-Abbau-Kinetik der Mikroorganismen beschreibt. Hierfür wurde erstmals ein Modul basierend auf Daten aus Untersuchungen zur Wachstumskinetik TCE-abbauender Mikroorganismen entwickelt. Dabei zeigten die Labordaten aus dem TZW, dass die TCE-Ausgangskonzentration und die Menge an TCE-Verwertern entscheidende Eingangsparameter für die Abbaukinetik sind. Die Durchflusszytometrie erwies sich zur Verfolgung des Wachstums von Bakterien als eine erfolgreiche Methode. Die Methoden konnten an insgesamt acht verschiedenen Standorten validiert werden.
Veröffentlichungen
Gaza S.: Aerob-produktiver Abbau von Chlorethenen: Nachweis eines neuen Abbauweges für Trichlorethen. Veröffentlichungen aus dem Technologiezentrum Wasser, ISSN 1434-5765, TZW-Band 66 (2015)
Gaza S., Schmidt K.R., Weigold P., Heidinger M., Tiehm A.: Aerobic metabolic trichloroethene biodegradation under field-relevant conditions. Water Research 151: 343-348 (2019) DOI 10.1016/j.watres.2018.12.022
Hertle, S; Behrendt, A; Willmann, A; Stelmaszyk, L; Ho, J; Müller, M; Tiehm, A: Vorkommen, Stimulation und Nachweis des aeroben metabolischen TCE-Abbaus. In: Symposium Strategien zur Boden- und Grundwassersanierung. DECHEMA, Frankfurt, 27. – 28. November 2023, Tagungsband (2023)
Müller A., Schäfer W., Schumacher K., Hoffmann U., Nordmann T., Puster H., Tiehm A: Sequentiell anaerob-aerober LCKW-Abbau an der ehemaligen chemischen Reinigung Hemesath. In: 24. Symposium Strategien zur Sanierung von Boden & Grundwasser, DECHEMA, Frankfurt, 28./29. Nov. 2022, Tagungsband: 52–57 (2022)
Schmidt K., Gaza S., Voropaev A., Ertl S., Tiehm A.: Aerobic biodegradation of trichloroethene without auxiliary substrates. Water Research 59: 112-118 (2014) DOI 10.1016/j.watres.2014.04.008
Schmidt K.R., Augenstein T., Heidinger M., Ertl S., Tiehm A.: Aerobic biodegradation of cis-1,2-dichloroethene as sole carbon source: Stable carbon isotope fractionation and growth characteristics. Chemosphere 78: 527-532 (2010) DOI.org/10.1016/j.chemosphere.2009.11.033
Schmidt K.R., Tiehm A.: Natural Attenuation am Chlorethen-Standort Frankenthal: Bedeutung des sequentiell anaerob-aeroben Bio-Abbaus. Altlastenspektrum 05.11: 212-219 (2011)
Willmann, A; Tiehm, A.: Aerobic co-metabolic cis-Dichloroethene degradation with Trichloroethene as primary substrate and effects of concentration ratios. Chemosphere 350, 141000 (2024) DOI: 10.1016/j.chemosphere.2023.141000.
Willmann, A.; Trautmann, A.-L.; Kushmaro, A.; Tiehm, A.: Intrinsic and bioaugmented aerobic trichloroethene degradation at seven sites. Heliyon 9, 2: e13485 (2023) DOI: 10.1016/j.heliyon.2023.e13485
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