Das Projekt "Einsatz der Kapillarelektrophorese zum Nachweis von DNA-Schaeden durch Umweltschadstoffe" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität München, Walther-Straub-Institut für Pharmakologie und Toxikologie durchgeführt. Im komplexen Geschehen der chemischen Kanzerogenese stellt die Bindung der Fremdstoffe an die DNA den ersten entscheidenden Schritt dar. Welchen Anteil die Belastung mit Kanzerogenen, besonders solchen aus der Umwelt, an den Krebserkrankungen des Menschen hat, ist nach wie vor umstritten und kann weder durch epidemiologische Untersuchungen noch durch generelles Umweltmonitoring ausreichend geklärt werden. Das 32P-Postlabeling von DNA-Addukten ist das empfindlichste Verfahren für das Biomonitoring der menschlichen Belastung mit Kanzerogenen. Mit den bisher angewandten analytischen Trennmethoden, Dünnschichtchromatographie, DC, und Hochdruckflüssigkeitschromatographie, HPLC, gelingt die sichere Identifizierung von Belastungen mit Umweltchemikalien nicht befriedigend. In unserem Projekt soll deshalb als neue Trenntechnik die Kapillarelektrophorese erprobt werden. Die von uns entwickelte HPLC-Blotting-Methode für die Bestimmung von 32P-markierten DNA-Addukten soll auf die Bedingungen der Kapillarelektrophorese übertragen werden. Drei Schwerpunkte der Entwicklungsarbeit sind zu nennen. (1) Die Auftragung ausreichend hoher Flüssigkeitsmengen in die Kapillare, damit die gelabelten Proben (10-20 myl) verlustfrei chromatographiert werden können. Hierzu bestehen bereits eine Reihe von Verfahren, die auf unsere Addukte übertragen und optimiert werden müssen. (2) Die Erarbeitung von Trennbedingungen für die verschiedenen in der Umwelt zu erwartenden Addukte. Hier kommt uns unsere Erfahrung mit DNA-Addukten verschiedenster chemischer Natur und die Zu-sammenarbeit mit einer Reihe von Kollegen aus dem In- und Ausland zugute. (3) Die Technik für das Blotting des Eluats der Kapillare muß entwickelt werden. Wichtig ist bei der Kapillarelektrophorese die Aufrechterhaltung des Spannungsunterschieds zwischen Kapillareingang und Kapillarende. Sobald diese technischen und analytischen Probleme gelöst sind, werden wir daran gehen humane Proben auf DNA-Addukte zu untersuchen. Mit Hilfe der hohen Trennleistung der Kapillarelektrophorese sollte es gelingen eine Art Fingerprint zu bekommen. Unterschiede zwischen Gesunden und Tumorpatienten könnten dann Hinweise auf die Beteiligung von chemischen Kanzerogenen in der Krebsentwicklung geben.
Das Projekt "Muster der Stoffflüsse in bewirtschafteten Kalkbuchenwäldern unterschiedlicher Lokalklimate: Entwicklung, Anwendung und Erprobung neuer Ansätze zur Erstellung von Stoffbilanzen auf der Ebene heterogener Waldbestände" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Freiburg, Institut für Geo- und Umweltnaturwissenschaften, Professur für Bodenökologie durchgeführt. Es wird ein neues Verfahren zur Bestimmung von Stoffflussmustern auf der Skalenebene heterogener Waldbestände entwickelt. Es bildet die Grundlage für die Regionalisierung von Stoffflüssen in Buchenwäldern. Das Verfahren basiert auf einem neuen statistischen Design der Beprobung im Wald und auf der Bestimmung von Kat- und Anionen, des pH und DOC mit Mikromethoden (z.B. Kapillarelektrophorese). Viele für die Berechnung von Stoffbilanzen erforderliche Schlüsselvariable (z.B. NO3-Gehalt in der Bodenlösung, CO2-Fluß im Boden) bilden prinzipiell bekannte Zyklen, die von Globalvariablen wie Temperatur und Niederschlagsmenge kontrolliert werden. Konventionelle stationäre Messfelder ergeben räumlich unzureichende aber zeitlich redundante Informationen. Wir wollen daher auf randomisiert verteilten, 14-tägig wandernden Meßplots, alle das Stoffflussgeschehen im Boden antreibende Variable messen (Bestandesniederschlag, Bodentemperatur, Wasserpotentialgradient, Lösungskonzentrationen), um der räumlichen Heterogenität strukturreicher Wälder gerecht zu werden. In zwei Jahren werden pro Fläche 75 Punkte erfaßt, für die kontinuierliche Stoffflüsse berechnet werden können, da die Abhängigkeiten der Zyklen von den Globalvariablen bekannt sind.
Das Projekt "Vergleich von Ionenchromatographie und Kapillarelektrophorese zur Analyse von Kationen und anorganischen Anionen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Clausthal, Institut für Anorganische und Analytische Chemie durchgeführt. Verschiedene fluessigkeits-chromatographische Trennsysteme aus Ionenaustauschern auf Polymer- bzw. Kieselgelbasis in Verbindung mit Bausteinen der HPLC-Technik (mit UV- bzw. Leitfaehigkeitsdetektion) sowie kapillarelektrophoretische Trennsysteme (mit UV-Detektion) werden auf der Grundlage der derzeit gueltigen DIN-Vorschriften fuer Abwasser auf ihre Eignung ueberprueft und miteinander verglichen. Die Schwerpunkte der Arbeit liegen in der Anpassung der Trennsysteme an die in den DIN-Normen aufgestellten Mindestanforderungen sowie in der Bewertung der erhaltenen Parameter, um einen Vergleich zwischen den verschiedenen Systemen der Ionenchromatographie und der Kapillarelektrophorese zu ermoeglichen. Darueber hinaus wurde ein ionenchromatographisches System zum Einsatz in der Prozesskontrolle in einem Wasserwerk entwickelt, womit vor allem Nitrat-, Chlorid- und Sulfatgehalte zur Mischwassersteuerung kontrolliert werden koennen.
Das Projekt "Vorhersage und Erklaerung des Verhaltens und der Belastbarkeit von Oekosystemen unter veraenderten Umweltbedingungen - Teilprojekt N8: Mikroskalige Variabilitaet der Bodenloesungschemie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bayreuth, Bayreuther Institut für Terrestrische Ökosystemforschung, Lehrstuhl für Bodenökologie durchgeführt. Ziel des Projektes war es, mikroskalige Variabilitaeten der Bodenloesungschemie, welche durch Bodenstruktur und Bodenhorizontierung sowie durch die Aktivitaet wachsender Wurzeln hervorgerufen werden, naeher zu untersuchen. Hierzu wurden Mikrosaugkerzen zur Probengewinnung und Kapillarelektrophorese fuer die mikroanalytische Ionenbestimmung eingesetzt. Im Bodenprofil konnten auf kleinster Distanz (kleiner 2 cm) deutliche Gradienten wesentlicher Parameter sowohl der Loesungs- als auch der Festphase festgestellt werden. Es trat in keinem Fall ein Konzentrationssprung an einer Horizontgrenze auf. Auch war es nicht moeglich Regulationsmechanismen zwischen Festphaseneigenschaften und Loesungsphase eindeutig aufzuklaeren. Der deutliche Konzentrationsunterschied zwischen Altot und Alhoch3+ in der Bodenloesung fuehrte zu Differenzen bei der Berechnung der Ca/Al-Verhaeltnisse, die in der Groessenordnung einer Zehnerpotenz lagen. Die von wachsenden Fichtenwurzeln induzierten Veraenderungen der Rhizosphaerenbodenloesung konnten sowohl im Freilandexperiment als auch im Rhizotronversuch in hoher zeitlicher Aufloesung verfolgt werden. Ein durchgaengiges Ergebnis war die Abnahme von Mghoch2+ und Alhoch3+ in Wurzelnaehe. Im Freiland zeigte sich, dass Rhizosphaereneffekte von Heterogenitaeten der Festphase und der Sickerwasserdynamik ueberlagert wurden. Die zeitliche und raeumliche Variabilitaet der Bodenloesungschemie laesst sich durch Mikrosaugkerzen und Kapillarelektrophorese gut erfassen, wobei als wesentlicher Vorteil die Moeglichkeit zur Bestimmung von Alhoch3+ (Al-Toxizitaet) zu nennen ist. Aufgrund der ausgepraegten mikroskaligen Variabilitaet des Naehrstoffangebotes und der deutlichen Konzentrationsgradienten in der Rhizosphaere kann die 'konventionelle' Charakterisierung eines Standortes (Standardsaugkerzen, Mischprobenanalysen) nur zur groben Abschaetzung des aktuellen Naehrstoffangebotes dienen.
Das Projekt "Untersuchung und Entwicklung kapillarelektrophoretischer Methoden zur simultanen Analyse von Anionen und Kationen sowie zur Metallionen-Speziation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Clausthal, Institut für Anorganische und Analytische Chemie durchgeführt. Im Rahmen dieses Projektes sollen komplexierende Saeuren zur Derivatisierung und Speziation von Metallionen sowie zur simultanen Trennung und Bestimmung anorganischer Anionen und Kationen mit kapillarelektrophoretischen Methoden systematisch untersucht werden. Zu diesem Zweck werden kapillarelektrophoretische Methoden mit dynamisch und chemisch modifizierten Kapillaren sowie elektrochromatographische Methoden unter Verwendung zweier Derivatisierungstechniken von Metallionen - on-line und off-line untersucht und verglichen. Ausserdem werden Festphasenextraktionen mit verschiedenen Adsorbentien zur Anreicherung von Metallionen entwickelt. Die getesteten Verfahren sollen in der Wasseranalytik eingesetzt werden.