Stofftransportmodellierung zur Beschreibung des aeroben Trichlorethen-Abbaus

Ermittlung von Monod-Parametern und Weiterentwicklung von Monitoringmethoden für Trichlorethen-belastete Grundwasserleiter

Sensitiv-Kinetik-System: Kontinuierliche Messung des Biomassewachstums über die Lichtstreuung

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 werden sehr exakte Simulationsmodelle verlangt, die es am Markt derzeit nicht gibt.

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 ist daher das Projektziel die Entwicklung eines innovativen reaktiven Stofftransport-Modells, das den aeroben LCKW-Abbau anhand der Monod-Abbau-Kinetik der Mikroorganismen beschreibt. Hierfür soll erstmals ein Modul basierend auf Daten aus umfangreichen Untersuchungen zur Wachstumskinetik TCE-abbauender Mikroorganimsen entwickelt und Biomonitoringmethoden etabliert werden. Am TZW werden in Laborversuchen die Eingangsparameter für die Monod-Kinetik ermittelt sowie Methoden zur Bestimmung der Biomasse für aerobe TCE-Verwerter weiterentwickelt und anhand von Grundwasserproben unterschiedlicher Standorte validiert.

Veröffentlichungen

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

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)

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)

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