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Enzyme entfernen Schadstoffe aus Boden und Grundwasser

Ein ökologisches Maßnahmenpaket gegen Umweltverschmutzung ist dadurch gekennzeichnet, dass es die biologische Abbaubarkeit der Schadstoffe vereinfacht und verbessert. Ein wirksamer biologischer Abbauvorgang wird durch aerobe Mikroorganismen und mikrobielle Kulturen ausgelöst. Ihre Anwesenheit hat eine Katalysatorwirkung und führt zu einer enormen Beschleunigung von chemischen Zerfallsprozessen. Ziel des aktuellen Projekts war die Erforschung und Analyse der Verfahren, nach denen sich solche Mikroorganismen an Boden- und Wasserschadstoffe anpassen und diese schließlich abbauen.

Gesundheit

Wie beobachtet wurde, besitzen neuartige Organismen die bemerkenswerte Eigenschaft, hartnäckige halogenierte Umweltschadstoffe wie Methylchlorid, 1,2-Dibromoethan und Dichloropropen abzubauen. Biologische Reinigungsverfahren können und werden, wenn das richtige Verständnis ihrer Mechanismen erst einmal vorliegt, eine große Hilfe bei den internationalen Bemühungen um eine bessere und sauberere Umwelt sein. Laborforschungsarbeiten, die im Rahmen einer Kooperation von Umwelt-Forschungsinstituten durchgeführt wurden, haben ergeben, dass Organismen, die dehalogenierende Enzyme produzieren, Proben von landwirtschaftlich genutzten Böden entgiften können, die durch Einimpfen von 1,3-Dichloropropen und 1,2-Dichloroethan kontaminiert wurden. Die Enzyme lösen die Kohlenstoff-Chlor- und die Kohlenstoff-Brom-Bindungen auf und führen so die Detoxikation der Schadstoffe herbei. Wie die Ergebnisse zeigen, treten enzymproduzierende Organismen mit größerer Häufigkeit in Böden auf, die zuvor durch halogenierte Substanzen belastet wurden. Diese speziellen Schadstoffe - 1,3-Dichloropropen und 1,2-Dichloroethan - galten bislang als nicht biologisch abbaubar, doch nun wurden Wege hierfür gefunden und die an diesem Vorgang beteiligten dehalogierenden Enzyme identifiziert und charakterisiert. Eine weitere Fähigkeit dieser neuartigen Organismen ist, dass sie sogar auf natürlichen oder xenobiotischen Halogenkohlenstoffverbindungen als Substrat wachsen. Die Forschungspartner untersuchten auch die Halocarboxylsäure-Dehalogenasen, eine spezielle Klasse von Enzymen, die eine Detoxikation von Chlorbestandteilen bewirken. Statt herkömmliche Klassifizierungsverfahren wie die Bestimmung von Aktivitätsprofilen und/oder des Molekulargewichts anzuwenden, wurden die Enzyme dieses Mal nach einem Sequenzvergleichsverfahren klassifiziert. Die mikrobiellen Prozesse, die für die Anpassung an synthetische Bestandteile von Bedeutung sind, wurden ebenfalls untersucht. Dabei wurde gezeigt, wie diese Prozesse durch Umweltfaktoren beeinflusst werden. Überdies wurden die übergeordneten Verfahren zur Stimulation indigener mikrobieller Populationen entwickelt. Die Arbeiten führten zu wichtigen Erkenntnissen im Zusammenhang mit den molekularen Mechanismen, die den Dehalogenierungsreaktionen unterliegen, sowie denjenigen, die für die Entwicklung von molekularen Sonden verwendbar sind, mit denen die Abbaubarkeit von Schadstoffen an belasteten Standorten beurteilt werden kann. Die aktuelle Forschungsarbeit hat wertvolle Ergebnisse geliefert, die den Weg zu einer besseren Nutzung natürlicher biologischer Abbauprozesse ebnen.

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