Grundlegende Untersuchung von Isotopeneffekten als Indikatoren für in-situ (Bio)abbau von prominenten Grundwasserkontaminanten (Tetrachlorkohlenstoff, BTEX Aromaten)

• Antragsteller: Professor Dr. Martin Elsner
• Fachliche Zuordnung: Hydrogeologie, Hydrologie, Limnologie, Siedlungswasserwirtschaft, Wasserchemie, Integrierte Wasserressourcen-Bewirtschaftung
• Förderung: Förderung von 2003 bis 2006
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5413498

Isotopenfraktionierung in Schadstoffen hat sich als wertvoller Indikator für in-situ (Bio)abbau in kontaminierten Böden erwiesen. Das Ausmass des beobachteten Isotopeneffekts ist aus zwei Gründen von grossem Interesse: 1) Wenn sich die Fraktionierung für einen Schadstoff als robus erweist, d.h. reproduzierbar ist und sich mit Hilfe der Rayleigh-Gleichung auswerten lässt, dann ist dies der Schlüssel, um anhand der Frktionierung das Ausmass von (Bio)abbau im Feld abzuschätzen. 2) Ist dagegen die beobachtete Fraktionierung sehr variabe und abhängig von Reaktionsumständen, dann kann das auf unterschiedliche Reaktionsmechanismen hindeuten, wie (A) Bruch verschiedener Bindungen im geschwindigkeitsbestimmenden Schritt, (B) isotopensensitive parallele Reaktionswege oder (C) unterschiedliche Enzymkinetik. Das vorgeschlagene Projekt untersucht die Reaktionen von zwei prominenten Schadstoffen, I) Dehalogenierung von Tetrachlorkohlenstoff, II) Bioabbau von aromatischen Kohlenwasserstoffen. Die Isotopenfraktionierung soll in Versuchen mit verschiedenen Mikroorganismen bestimmt werden. Für Tetrachlorkohlenstoff sind diese Ergebnisse dann Grundlage zur Modellierung in einer parallelen Feldstudie. Daten für aromatische Kohlenwasserstoffe werden mit Hilfe zweier innovativer Ansätze interpretiert: 1) Berechnung von positionsspezifischen Isotopeneffekten nach einer neuen Evaluationsmethode, 2) Experimente mit isotopisch angereicherten Ausgangssubstanzen. Erstmals in einer Umweltstudie soll damit detaillierte mechanistische Information (Typ B/C) aus Isotopeneffekten erschlossen werden.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Kanada