Bakterielle Mineralisierung von Dibenzofuran, Dibenzo-p-dioxin und 1,2,4,5-Tetrachlorbenzol in Böden

Zusammenfassung

Der Abbau von Dibenzofuran (DBF), Dibenzo-p-dioxin (DBD) und 1,2,4,5-Tetrachlorbenzol (TeCB) durch die Bakterienstämme Sphingomonas sp. HH 69, Sphingomonas sp. RW 1 und Pseudomonas sp. PS 14 wurde mittels der Radio-Tracer-Methode in Flüssigkulturen, besonders aber in Mustern unterschiedlicher Böden, quantitativ untersucht. Die Versuchsergebnisse zeigen, daß die Reinkulturen die Substanzen DBF, DBD und TeCB sowohl in belüfteten Flüssigkulturen als aber auch, bei günstigen pH-Werten, in heterogenen, schadstoffarmen Böden innerhalb weniger Tage bis zu 80% in CO₂ überführten. Geschwindigkeit und Grad der Mineralisation von DBF, DBD und TeCB waren bei niedriger und hoher Kontamination der Böden gleich gut, d.h. über weite Bereiche unabhängig von der im Boden vorhandenen Substanzkonzentration. Jedoch bestand zwischen der Startkonzentration an aktiven Zellen (Startkeimzahl) und der Geschwindigkeit des Abbaus der Substanzen im Boden verständlicherweise ein enger Zusammenhang; so wurde durch die Erhöhung der Startkeimzaahl im Boden der Abbau von DBF, DBD bzw. TeCB deutlich beschleunigt.

Dagegen fand unter sonst gleichen Voraussetzungen in stärker sauren Böden (pH-Werte < 4) kein signifikanter Abbau von DBF, DBD bzw. TeCB zu CO₂ statt. Diese Schwierigkeit konnte erwartungsgemäß durch das Einmischen von CaCO₃ in die sauren Böden (Kalken) beseitigt werden.

Leicht verwertbare Stoffe wie Pepton, Triolein und Glukose, die den schadstoffarmen Versuchsböden als besondere Kohlenstoff- und Energiequelle zugesetzt wurden, verzögerten die Mineralisation der Substanzen DBF, DBD und TeCB—wenn überhaupt—nur wenig. Jedoch konnten die Bakterienstämme ihre speziellen Fähigkeiten, die Substanzen DBF, DBD und TeCB zu mineralisieren, in bereits mit Schadstoffgemischen belasteten Böden nur begrenzt entfalten und wiesen je nach Art der Grundbelastung schr unterschiedliche Abbauleistungen auf. Das heißt, die Wirksamkeit der eingesetzten Abbauspezialisten in Böden hing u.a. von Art und Konzentration der dort insgesamt vorhandenen Kontaminanten ab, also von dem jeweils dort herrschenden chemischen Milieu.

Abstract

Quantitative degradation of dibenzofuran (DBF), dibenzo-p-dioxin (DBD), and 1,2,4,5-tetrachlorbenzene (TeCB) by the bacterial strains sphingomonas sp. HH 69, sphingomonas sp. RW1 and pseudomonas sp. PS 14 was investigated by radio-tracer techniques in liquid cultures and especially in samples of different soils. Pure strains converted DBF, DBD and TeCB up to 80% to CO₂ within few days. This degradation occurred not only in aerated liquid cultures but also in heterogeneous soils, with low levels of other pollutatns at favourable pH-values. Rate and degree of the mineralization of DBF, DBD and TeCB were independent of the DBF-, DBD-, or TeCB-concentration in the soils within a broad range. There was obviously a close correlation between the starting concentration of active cells (starting bacterial count) and the rate of degradation of the test substances in soil; by raising the starting bacterial count in the soil samples, mineralization of DBF, DBD, and TeCB, respectively, was clearly accelerated.

However, under nearly the same coniditions in more acid soils (pH-values < 4) no significant degradation of DBF, DBD, and TeCB to CO₂ took place. As expected, this difficulty can be overcome by mixing CaCO₂ into the acid soils (liming). Easily utilizable substances like peptone, triolein, and glucose added as special carbon and energy sources to low contaminated soils, had only a small—if any—effect on the mineralization of DBF, DBD, and TeCB.

In soils contaminated by a mixture of pollutants, the bacterial strains could develop their degradation capacity only to a limited extent and showed different degradation effects depending on the basic type of contamination. The efficiency of the degradation specialists was thus dependent on the “Chemical Environment” (type and concentration of contaminants present).