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TU Berlin

Inhalt des Dokuments

Bildung organischer Bromverbindungen in Oberflächenwässern sowie Studien zum Verhalten während der Uferfiltration

Problemstellung
In mesotrophen Berliner Oberflächengewässern wurden über mehrere Jahre saisonal hohe Konzentrationen an organischen Bromverbindungen festgestellt (bis zu 30 µg/L; bestimmt durch Differenzierung des AOX in AOCl, AOBr und AOI). Da in den Zuläufen der Gehalt an AOBr stets niedriger war, muss die AOBr-Bildung im See selbst erfolgen. Die enzymatische Bildung bromorganischer Substanzen mittels Haloperoxidasen ist aus dem Marinen bekannt, aber bisher noch nicht im Süßwasser untersucht worden. Organische Bromverbindungen in Seen sind von entscheidender Bedeutung, da der Mensch in engem Kontakt zu Süßwasser steht. Abgesehen von Freizeitbeschäftigungen an Seen wird Oberflächenwasser oft für die Förderung von Rohtrinkwasser nach Uferfiltration oder Grundwasseranreicherung genutzt.

Vorgehensweise
Um den Bildungsmechanismus der organischen Bromverbindungen aufzuklären, wurden viele verschiedene Batch-Tests mit Oberflächenwässern aus unterschiedlichen Seen und zwei Algenkulturen durchgeführt. Die Vorraussetzungen wurden mit hell/dunkel Experimenten, Inaktivierung der Biomasse mit Na-Azid und Photosynthesehemmung mit Diuron ® ermittelt. Weiterhin wurde der Einfluss von Wasserstoffperoxid und dem Bromoperoxidase-Enzym untersucht.

Zur Charakterisierung der bromorganischen Verbindungen wurde die Flüchtigkeit und Extrahierbarkeit untersucht. Für die Detektion von unbekannten bromorganischen Verbindungen wurde eine LC-MS Methode mit negativer Elektrospray Ionisierung und induzierter in-source Fragmentierung entwickelt.

Ergebnisse
Es ist erwiesen, dass Algen für die Bildung bromorganischer Verbindungen verantwortlich sind. Die Produktion konnte im Labor sowohl mit Seewässern als auch mit den zwei Algenkulturen Scenedesmus subspicatus und Microcystis aeruginosa simuliert werden. Alle Batch-Tests machen eine Korrelation zwischen Algentot und AOBr-Bildung deutlich. Feldstudien unterstützen diese Beobachtungen zusätzlich, da sie eine zeitliche Abhängigkeit zwischen Algenwachstum und AOBr-Anstieg in natürlichen Oberflächenwässern zeigen. Es wird vermutet, dass der Mechanismus für die Bildung bromorganischer Substanzen unter anderen die enzymatische Bromierung gelösten organischen Materials nach dem Absterben der Algenblüte ist. Wahrscheinlich werden Haloperoxidasen freigesetzt, wodurch eine extrazellulare Bromierung organischer Substanzen startet. Die bromorganischen Substanzen sind flüchtig und überwiegend polar. Einzelstoffanalysen stehen noch aus.

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