Projekt 05446/01

Praxiserprobung einer mikroorganismischen Testbatterie zur raschen und kostengünstigen Beurteilung des Restrisikos von Industriechemikalien in (sanierten) Böden

Projektdurchführung

Schmitt und Fintelmann (Inlabco) GmbH
Mendelssohnstr.15 D
22761 Hamburg

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Die Bedeutung biologischer Testverfahren ist durch die Anwendung im Abwasserabgabengesetz und durch die Regelungen des ChemG in Deutschland, wie auch für die Beurteilung von Altlasten und Sanierungserfolgen ständig gestiegen. Für eine umfassende ökotoxikologische Beurteilung von Industriechemikalien bezüglich ihres Gefährdungs- und Risikopotentials im Boden besteht derzeit ein Bedarf an Untersuchungsmethoden.
Ziel ist die Zusammensetzung einer geeigneten Testbatterie mit ausschließlich mikrobiellen Testverfahren, die es ermöglicht, Abbau, toxische Einflüsse und Bioverfügbarkeit schnell und umfassend darzustellen. Bei der Auswahl der Testmethoden wurden die folgenden drei Verfahrensweisen zur Beurteilung von Industriechemikalien berücksichtigt.
· Prüfung der Bodenbiozönose zur Charakterisierung der Abbauleistung oder Toxizität
· direkte Prüfung der Bodentoxizität mit Boden-Biotests
· indirekte Prüfung der Bodentoxizität mit aquatischen Biotests an Bodenlösungen oder Eluaten


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie eingesetzten Methoden der Beurteilungskomponenten setzen sich wie folgt zusammen:
Bodenbiozönose: DMSO-Reduktion, Katalaseaktivität, Atmungsaktivität, FDA-Aktivität
Boden-Biotests: Bodenkontakttest
Aquatische Biotests: Algenwachstumshemmtest, Leuchtbakterientest
Die jeweiligen Methoden der einzelnen Beurteilungskomponenten wurden hinsichtlich ihrer Eignung, ihres Zeit- und Arbeitsaufwands, Gerätebedarfs und Kosten überprüft. Für einzelne Methoden erfolgte eine Optimierung der Verfahrensabläufe wie z.B. die Miniaturisierung des Algenwachstumshemmtests und des Leuchtbakterientests. In der anschließenden Projektphase wurden die Methoden der Testbatterie eingesetzt um ein ökotoxikologisches Wirkmuster für das Tensid LAS und für zwei verschiedene Schmierstoffe in einem natürlichen Boden zu erstellen. Die Toxizitätsuntersuchungen wurden über einen Zeitraum von 4 Wochen in regelmäßigen Abständen durchgeführt.


Ergebnisse und Diskussion

In diesem Projekt wurde die Eignung der mikroorganismischen Testbatterie für den Praxiseinsatz in einem Handelslabor geprüft. Dies betrifft sowohl die Durchführbarkeit der eingesetzten Methoden als auch die Beurteilung der festgestellten Effekte hinsichtlich
- der prospektiven Beurteilung von Industriechemikalien in Böden,
- der Erstbewertung kontaminierter Böden und
- der Beurteilung der biologischen Sanierbarkeit einer Altlast sowie der Sanierungsbegleitung.
Mit Hilfe eines breiten Spektrums von ausgewählten Modellsubstanzen wurden sowohl Konzentrations-Wirkungskurven zur Erstellung von Kenndaten und Erkennung von Effektkonzentrationen als auch die zeitliche Entwicklung von Effekten in Böden untersucht.
Die Ergebnisse der Untersuchungen zeigten sich gut interpretierbar und erlaubten die Aufstellung von Bewertungssystemen für die jeweiligen Anwendungszwecke und ihre Zielvorgaben. Die Erstellung von Momentaufnahmen zur Erstbewertung kontaminierter Flächen im Rahmen einer Altlastsanierung ist ebenso möglich wie die Beurteilung der zeitlichen Entwicklung bei einer Sanierungsbegleitung oder die Beurteilung von Industriechemikalien.
Eine weitere Möglichkeit bietet die Zusammenstellung der Effekte aus allen kinetischen Untersuchungen zur Erstellung von Mustern, die eine Zuordnung der untersuchten Industriechemikalien je nach Abbaupotential erlauben. Dies wurde beispielhaft anhand der Untersuchungen des Tensids LAS und einem Mineralöl dargestellt, die beide als biologisch abbaubar zu bewerten sind.
Die Möglichkeit der Beurteilung von Wechselwirkungen verschiedener Chemikalien in Böden wurde durch Untersuchung der aktuellen Effekte und der zeitlichen Änderung dieser Effekte bei einem binären und einem ternären Stoffgemisch dargestellt.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Poster: GDCh-Tagung Umweltchemie und Ökotoxikologie Ulm 1996
SETAC in Aachen, Februar 1997
VAAM-Tagung Hamburg März 1997
Seminare: Ökotoxikologie Boden; November 1996 in Zusammenarbeit mit
TU Hamburg-Harburg und TU-Tech. (Ahlf, Hensel)

International Workshop Innovative Potential of Advanced Biological
Systems for Remediation (2-4 March 1998) Contribution of microbial
bioassays in assessing ecotoxicological risks of contaminated soil (Ahlf)


Fazit

- Die Zusammenstellung der Testbatterie ist geeignet, um Industriechemikalien im Boden ökotoxikologisch zu beurteilen.
- Die Testbatterie ermöglicht eine rasche und kostengünstige Untersuchung, da einige Methoden hinsichtlich Zeit-, Chemikalien- und Personalbedarf deutlich reduziert werden konnten.
- Es ist gelungen, die Methodenkombination auf ein Basisset von drei Methoden zu reduzieren.
- Es wird gezeigt, dass je nach Anforderungsprofil die Methodenkombination individuell gestaltet werden kann. Ergänzungs- und methodische Einsatzvorschläge werden empfohlen.
- Die Daten aus Untersuchungen zur prospektiven Beurteilung von Industriechemikalien sind interpretierbar.
- Es lassen sich Bewertungssysteme in Abhängigkeit vom Anwendungszweck aufstellen.