Sicherere Bioremediation für kontaminierte Böden
Die Wissenschaftler wissen viel über die Art und Weise, wie Mikroben wichtige Bodenschadstoffe wie polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) abbauen, aber was dabei mit anderen Verunreinigungen wie sauerstoffhaltigen PAK (Oxy-PAK) oder stickstoffhaltigen PAK (N-PAK) passiert, wird oft außer Acht gelassen. Eine weitere Frage, die sich stellt, ist, ob die Mikroben durch die Bildung neuer Transformationsprodukte sogar zu einer Erhöhung der Gesamttoxizität des Bodens führen könnten. Dies sind einige der Gründe, warum die derzeitigen Technologien zur Biorestauration kontaminierter Böden immer noch nicht effektiv genug sind. Das in Spanien durchgeführte Projekt NETPAC zielt darauf ab, die für diese vernachlässigten polyzyklischen aromatischen Verbindungen relevanten mikrobiellen Gemeinschaften zu identifizieren und neue, nachhaltigere Wege zu finden, um mit ihnen PAK-belastete Böden zu sanieren. Die Bioremediation – eine Technik, bei der Organismen zur Entfernung oder Neutralisierung von Schadstoffen eingesetzt werden – wurde erstmals in den 1960er Jahren angewandt. Das Interesse an dieser Methode hat in den letzten Jahren weiter zugenommen, da die europäischen Länder nach umweltfreundlicheren Wegen suchen, um kontaminierte Standorte zu säubern. Die Regulierung dieser Technik basiert jedoch in den meisten Ländern immer noch auf einer Liste von 16 Verbindungen, die von der US-amerikanischen Umweltschutzbehörde in den 1970er Jahren erstellt wurde. Nicht berücksichtige Verunreinigungen „Wenn ein Unternehmen eine Bioremediation durchführt, muss es nur prüfen, ob die Konzentrationen der Verbindungen, die auf der Liste stehen, im Boden verringert wurden. Andere Verbindungen werden dabei jedoch außer Acht gelassen“, so Joaquim Vila, Dozent für Mikrobiologie an der Universität Barcelona in Spanien, und Hauptforscher des Projekts. „Es gibt eine Vielzahl von Verbindungen, bei denen wir nicht genau wissen, ob sie durch die Bioremediation entfernt werden.“ Viele davon sind Mitglieder der Familie polyzyklischer aromatischer Verbindungen. Das NETPAC-Team nutzte die hochauflösende Massenspektroskopie in Kombination mit dem Kendrick-Massendefektfilter, um vier PAK-kontaminierte Proben von verschiedenen Standorten zu analysieren. Es gelang ihnen, mehr als 230 Isomere stickstoffhaltiger PAK zu identifizieren. „Jetzt versuchen wir herauszufinden, ob es Bakterien im Boden gibt, die diese N-PAK abbauen können“, so Dr. Vila. „Wir haben Beweise dafür, dass sie abgebaut werden können, und wollen nun untersuchen, welche Bakterien dazu in der Lage sind.“ Die Identifizierung einiger dieser nicht berücksichtigten Verunreinigungen war ein wesentliches Ergebnis von NETPAC. Ebenso wie die Identifizierung eines bakteriellen Metaboliten von Pyren, der an der Erhöhung der Bodentoxizität nach der Bioremediation beteiligt ist. Darüber hinaus prüfte das Projekt auch die Wirkstoffe, die zu seiner Bildung führten. Nachweis der mikrobiellen Wirkung Das Team verwendete einen kombinierten Ansatz aus einer wirkungsorientierten Analyse und Metabolitenprofilen, um PAK-kontaminierte Bodenproben aus einem ehemaligen Gaswerk vor und nach der Behandlung zu vergleichen. Es wurde festgestellt, dass der behandelte Boden eine neue toxische Verbindung enthielt, die nachweislich biologischen Ursprungs war. „Dies ist der erste Beweis für den direkten Zusammenhang zwischen einem bestimmten bakteriellen Metaboliten und der erhöhten Gentoxizität des Bodens nach der Bioremediation“, erklärt Dr. Vila. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass ein stärkeres und umfassenderes System zur Steuerung der Risiken erforderlich ist, die mit der Bioremediation zur Sanierung von PAK-kontaminierten Standorten einhergehen. „Wir haben gezeigt, dass es diese toxikologisch relevanten Verbindungen im Boden gibt, mit denen wir uns befassen müssen. Ab jetzt liegt es an anderen Gruppen und Regulierungsbehörden, die Entscheidungen treffen können, die Liste im Hinblick auf die Bioregulierung zu erweitern“, schließt Dr. Vila.
Schlüsselbegriffe
NETPAC, Bioremediation, biologische Sanierung, Bodenverunreinigungen, PAK, polyzyklische aromatische Verbindungen, Risikomanagement, Regulierung
