Mikrobieller Abbau von phenylierten ArsenverbindungenIn der Umwelt kommt Arsen in einer Vielzahl anorganischer sowie organischer Verbindungen vor, welche teilweise aufgrund ihrer Toxizität eine hohe Umweltrelevanz besitzen. Neben den natürlich vorkommenden Arsenverbindungen gibt es auch welche, die ausschließlich aus anthropogenen Quellen stammen. Dazu gehören die phenylierten Arsenverbindungen, die als Blaukreuzkampfstoffe (Giftgase) im Ersten und Zweiten Weltkrieg in großen Mengen hergestellt wurden. Im Grundwasser der Verarbeitungsstationen werden heute teilweise hohe Werte organischer Arsenverbindungen nachgewiesen. Es handelt sich hierbei um Abbauprodukte der Blaukreuzkampfstoffe Diphenylarsinchlorid (CLARK I) und Diphenylarsincyanid (CLARK II). Hauptsächlich sind dies die Substanzen Phenylarsonsäure (PhAs) und Diphenylarsinsäure (DPhAs), durch welche neurotoxische Effekte hervorgerufen werden können. Anorganisches Arsen wird ebenfalls nachgewiesen. Die Brisanz und Aktualität des Themas wird durch die Konzentrationen, das hohe Toxizitätspotential und der Exposition des Standortes zu umliegenden Schutzgütern, wie z.B. einem nahe gelegenen Wasserwerk, verdeutlicht. Herkömmliche Sanierungsmethoden, wie die Adsorption an Aktivkohle, erfordern einen unverhältnismäßig hohen technischen Aufwand. Bisherige Veröffentlichungen über den Abbau phenylierter Arsenverbindungen beziehen sich meist nur auf die Kampfstoffe selbst bzw. sind aufgrund der Verfahrensbedingungen nicht ohne Weiteres in situ auf ein kontaminiertes Grundwasser anwendbar. Über die natürliche Selbstreinigung (Natural Attenuation), die gerade im Abstrom der Kontamination (einige 100 µg/l Arsen) eine wirtschaftlich sinnvolle Methode darstellen würde, ist nahezu nichts bekannt. Ziel des Forschungsprojektes ist die Untersuchung des mikrobiologischen Abbaus der phenylierten Arsenverbindungen durch die autochthonen Bakterien. Dazu wurden auf dem Gelände einer ehemaligen Abfüllanlage für chemische Kampfstoffe Grundwasserproben mit feinkörnigem Aquifermaterial aus verschiedenen Teufen eines belasteten Grundwasserleiters entnommen. Im Labor wurden diese Wasser-Sediment-Gemische mit den autochthonen Mikroorganismen unter verschiedenen Bedingungen kultiviert. Es wurden in situ-nahe (anaerobe) sowie, unter Zugabe bestimmter Elektronenakzeptoren, verschiedene reduzierende Bedingungen eingestellt. Eine Stimulierung reduktiver Prozesse mit Laktat und aerobe Abbauversuche wurden ebenfalls durchgeführt. Erste Ergebnisse zeigten für einige Ansätze bereits gute Arsen-Eliminierungsraten aus dem Grundwasser. In den anaeroben Mikrokosmen, in denen die Sulfatreduktion durch Zugabe von Laktat stimuliert wurde, konnte eine vollständige Eliminierung der Phenylarsonsäure aus dem Wasser erreicht werden. In den aeroben Ansätzen wurde erstmals der Abbau der DPhAs unter Grundwasserbedingungen nachgewiesen. In Versuchen mit sulfatreduzierenden Bakterienreinkulturen soll die PhAs-Eliminierung weiter untersucht werden. Die Umsetzung der erzielten Laborergebnisse in einem Pilotversuch zur in situ Sanierung von kontaminiertem Grundwasser am Standort ist für Frühjahr/Sommer 2010 geplant.Publikationen:Hempel, M., Daus, B., Vogt, C., Weiß, H. (2009):Natural attenuation potential of phenylarsenicals in anoxic groundwatersEnviron. Sci. Technol. 43 (18), 6989-6995