Das Projekt "Teilprojekt: Isolierung und Charakterisierung von Bezugssubstanzen im Forschungsschwerpunkt ROSIG" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Engler-Bunte-Institut, Lehrstuhl für Wasserchemie und Wassertechnologie durchgeführt. Zur Darstellung der im vorliegenden Schwerpunkt ROSIG benoetigten Bezugssubstanzen wird die Methode der Anreicherung an XAD-8 Harzen eingesetzt. Diese Methode zur Isolierung und Fraktionierung von refraktaeren organischen Saeuren (ROS) aus waessrigen Systemen wurde bereits von der International Humic Substances Society (IHSS) ausgearbeitet und vielfach modifiziert. Es werden dabei anorganische Ionen eliminiert, und eine hohe Aufkonzentrierung der organischen Substanzen erreicht. Als Bezugssubstanzen wurden in den vergangenen Antragszeitraeumen Proben aus Braunwasser, Klaeranlagenablauf und Braunkohleabwasser gewonnen und an die einzelnen Arbeitsgruppen verteilt. Derzeit erfolgt die Isolierung von Bezugssubstanzen aus Bodensickerwasser und Grundwasser. Im kommenden Antragszeitraum werden erneut Bezugssubstanzen aus Braunwasser und Klaeranlagenablauf dargestellt werden. Bei der Braunwasserprobe soll dabei eine eventuelle jahreszeitliche Aenderung beruecksichtigt werden. Wie sich aus den bisherigen Untersuchungen gezeigt hat, unterscheidet sich die Probe aus dem Klaeranlagenablauf von den natuerlichen Proben. Somit sollte diese Probe erneut in ausreichender Menge fuer die Schwerpunktteilnehmer zur Verfuegung gestellt werden. Die Basischarakterisierung erfolgt durch die in der Huminstoffchemie bekannten chemischen, physikalischen, chromatographischen und spektroskopischen Methoden. Die Daten werden im Rahmen dieses Vorhabens und teilweise von den anderen Teilnehmern des Schwerpunktes erstellt und Zentral von den Antragstellern verwaltet. Zur Gewinnung ausreichender Substanzmengen wurde eine praeparative Anreicherungsanlage installiert, die automatisch betrieben werden kann.
Das Projekt "Teilprojekt: Einfluss ausgewaehlter Huminstoffe auf Stoffwechsel und Erbgutveraenderungen aquatischer Mikroorganismen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Funktionelle Grenzflächen (IFG) durchgeführt. Da die biologische Wirkung von refraktaeren organischen Saeuren in Gewaessern noch weitgehend unbekannt ist, werden der Naehrstoffcharakter der Naehrstoffentzug, der Hemmstoffcharkter sowie die Bindung von Hemmstoffen von und durch ROS untersucht. Messparameter sind mikrobielle Enzymaktivitaeten in-vivo verschiedener Mikrofloren aus natuerlichen Gewaessern verschiedener Belastung sowie der 'umu-Test' (Gentoxizitaet). Derzeit werden ROS verschiedener Herkunft in Addition zu Gewaessern verschiedener Belastung untersucht. In der naechstfolgenden Phase wird das Verhalten verschiedener zugegebener Naehr- und Hemmstoffe in den Testansaetzen untersucht.
Das Projekt "Teilprojekt: Untersuchungen zur enzymatischen Hydrolyse von refraktaeren organischen Saeuren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität zu Karlsruhe (TH), Engler-Bunte-Institut, Bereich Wasserchemie und DVGW-Forschungsstelle durchgeführt. Zur Untersuchung von Struktur, Funktionalitaet und Verhalten von ROS sollen einzelne Strukturbestandteile wie Aminosaeuren, Kohlenhydrate und organische Saeuren durch Saeure und durch Enzyme abgespalten und quantifiziert werden. Dabei liegt der grosse Vorteil enzymatischer Reaktionen zum einen in den sehr milden Reaktionsbedingungen und zum anderen in der Spezifitaet der Enzyme. Die grundlegenden Untersuchungen zur enzymatischen Freisetzung von Aminosaeuren wurden im ersten Antragsjahr abgeschlossen und auf eine quantitative Basis gestellt. Somit konnte die entwickelte Methode im zweiten Antragsjahr zur Charakterisierung von ROS eingesetzt werden. Untersucht wurden ROS aus bisher gewonnenen Bezugssubstanzen und aus Waessern von unterschiedlichen Aufbereitungsstufen einer kommunalen Klaeranlage. Weitere Untersuchungen zur saeurehydrolytischen Freisetzung von Kohlenhydraten aus ROS lassen darauf schliessen, dass vor allem Glucose und Aminozucker wichtige Strukturbestandteile darstellen. Im naechsten Antragsjahr steht die Probennahme und Charakterisierung von Bodensickerwasser im Vordergrund. Insbesondere sollen die Aminosaeure- und Kohlenhydrat-Gehalte unterschiedlicher, isolierter Fraktionen verglichen werden (Original, FA, HA, NHS). Die Zucker-Analytik ist dahingehend zu verfeinern, dass auch Xylose bestimmt und die Nachweisgrenzen noch weiter verringert werden koennen. Wichtiger Schwerpunkt wird die hydrolytische Freisetzung von Kohlenhydraten aus Bezugssubstanzen und anderen DOC-Fraktionen sein. Weiterhin sollen Analytik und Hydrolysebedingungen zur Bestimmung organischer Saeuren erarbeitet werden.
Das Projekt "Teilprojekt: Immunchemische Charakterisierung von refraktaeren organischen Saeuren in Gewaessern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Fakultät Landwirtschaft und Gartenbau, Institut für Landespflege und Botanik, Lehrstuhl für Botanik durchgeführt. Geloeste refraktaere organische Saeuren (ROS) spielen fuer die Transportvorgaenge in aquatischen Systemen eine grosse Rolle und koennen als Traeger von Pestiziden und Schadstoffen dienen. Aufgrund ihrer komplexen Struktur ist eine strukturelle Charakterisierung schwierig. Zusaetzlich zu verschiedenen analytischen Methoden werden serologische Methoden auf der Basis von polyklonalen AK (pAk) vorgeschlagen, da sie ein voellig anderes Prinzip nutzen, naemlich die Erkennung von spezifischen Oberflaechenstrukturen auf den ROS (zB Aromat oder Zucker) durch einen Antikoerper (Ak). Diese definierten Bereiche auf der Oberflaeche eines Molekuels, werden als Epitope bezeichnet. Ein ROS-Molekuel weist mehrere, verschiedene Epitope auf. Unterschiede in den Strukturen der ROS koennen fuer die Charakterisierung von ROS durch einen 'Serologischen Fingerprint' (Serotyping) genutzt werden. Wenn verschiedene ROS mit verschiedenen Ak beprobt werden, laesst sich eine serologische Einordnung (Serotyping) durchfuehren. Es wurden 4 Antiseren gegen 4 ROS (Oberflaechenwasser, Grundwasser, Bodensickerwasser) hergestellt. Der Nachweis der Antikoerpererkennung erfolgte mit Hilfe von Dot-Blots. Die ROS werden nun mittels Elektrophorese aufgetrennt und sollen nach Blotten auf eine Membran nachgewiesen und in ihrem Bandenmuster verglichen werden.