Molekularbiologische Analysen

Bei der Stimulierung natürlicher Selbstreinigungskräfte in der In-situ Sanierung von LCKW Schadensfällen kann es durch Missachtung wichtiger Randbedingung zur Akkumulation von Metaboliten (zum Beispiel c-DCE und VC) kommen.

Studien belegen eine direkte Korrelation der vollständigen Dechlorierung von LCKW mit der Anwesenheit bestimmter Enzyme, die lediglich in Bakterien der Art Dehalococcoides mccartyii vorkommt.

Folgende Analysen werden zur Bestimmung des natürlichen Abbaupotentials an LCKW-Standorten unter dem Produktnamen CENSUS® angeboten:

• Quantifizierung der Dehalococcoides‑Genkopien.
• Quantifizierung methanotropher Mikroorganismen, die in der Lage sind chlorierte Kohlenwasserstoffe wie beispielsweise TCE unter aeroben Bedingungen sehr effektiv cometabolisch zu verwerten.
• Quantifizierung ethenotropher Mikroorganismen, die Vinylchlorid als Substrat unter aeroben Bedingungen verwerten können.

Die QuantArrayChlor®‑Methode ermöglicht eine umfassende Bewertung des biologischen Abbaupotenzials chlorierter Schadstoffe. Sie kann sowohl unter aeroben als auch unter anaeroben Bedingungen eingesetzt werden. Mit ihr lässt sich feststellen, ob am Standort Mikroorganismen vorhanden sind, die zum Abbau von LCKW befähigt sind. Außerdem kann ihr Vorkommen quantifiziert werden. Darüber hinaus hilft die Methode dabei, die zugrunde liegenden Abbaumechanismen genauer zu bestimmen.

Folgende Analysen werden zur Bewertung des Potenzials für den biologischen Abbau des ganzen Spektrums gängiger chlorierter Schadstoffe unter dem Produktnamen QuantArrayChlor® angeboten:

• Quantifizierung wichtiger halorespirierender Bakterien (Dehalococcoides, Dehalobacter, Dehalogenimonas, Desulfitobacteriu, etc.) um das Potential für eine reduktive Dechlorierung von Chlorethenen, Chlorethanen, Chlorbenzolen, Chlorphenolen und Chloroform bewerten zu können
• Quantifizierung von Bakterien, die TCE, DCE und Vinylchlorid cooxidieren können
• Quantifizierung funktionaler Gene, die an aeroben (Co)Stoffwechselwegen oder konkurrierenden biologischen Prozessen beteiligt sind.

QuantArray BGC® ist ein molekularbiologisches Analyseverfahren zur gleichzeitigen Quantifizierung zahlreicher Mikroorganismen und Genen, die an zentralen biogeochemischen Prozessen im Untergrund beteiligt sind. Dazu gehören unter anderem Sulfat- und Eisenreduktion, Schwefel- und Metalloxidation, Nitrifikation, Denitrifikation, Fermentation, Acetogenese und Methanogenese.

Das Verfahren ermöglicht es, ein umfassendes biogeochemisches Profil (BGC Profil) eines Standorts zu erstellen. Dadurch lassen sich die zentralen, mikrobiellen Stoffumwandlungsleistungen am Standort einschätzen und das Potenzial für biologische Abbauprozesse bewerten.

QuantArray NSZD® ist ein molekularbiologisches Analyseverfahren zur Bewertung der natürlichen Abbauprozesse (Natural Source Zone Depletion, NSZD). Es quantifiziert in einer einzigen Analyse ein breites Spektrum an funktionalen Genen von den Mikroorganismen, die an der Auflösung, Verflüchtigung und dem biologischen Abbau von Schadstoffphasen im Untergrund beteiligt sind.

Eine zentrale Rolle spielt dabei die Methanogenese, ergänzt durch weitere mikrobielle Gemeinschaften wie Methanotrophe, Sulfatreduzierer, Eisenreduzierer, Denitrifikanten, Fermentierer, Acetogene sowie Biotensid  und Schleimbildner. Durch die parallele Quantifizierung dieser Gene ermöglicht QuantArray NSZD® eine umfassende Bewertung der mikrobiellen Prozesse und damit des biologischen Abbaupotenzials in der LNAPL Quellzone.

QuantArrayPetro® ist ein molekularbiologisches Analyseverfahren, das in einer einzigen Untersuchung sowohl spezifische Mikroorganismen als auch funktionale Gene erfasst, die am aeroben, cometabolischen und anaeroben Abbau von mineralölbürtigen Kohlenwasserstoffen beteiligt sind. Dazu gehören u. a. BTEX, MTBE, Toluol, Ethylbenzol, Benzol, Xylol und Naphthalin.

Da Mineralölkohlenwasserstoffe komplexe Mischungen aus Hunderten von aliphatischen, aromatischen, zyklischen und heterocyclischen Verbindungen sind und über viele unterschiedliche biologische Wege abgebaut werden können, ermöglicht QuantArrayPetro® durch die gleichzeitige Quantifizierung zahlreicher Abbau-Gene eine umfassende Bewertung des mikrobiellen Abbaupotenzials. Erfasst werden u. a. Gene für den:

• aeroben (z. B. Dioxygenasen, Monooxygenasen) und anaeroben BTEX Abbau (z. B. BSS, ABC),
• MTBE– und TBA Abbau,
• aeroben (NAH, NAG, PHN) und anaeroben Naphthalin Abbau (NMS, ANC) sowie
• aeroben und anaeroben Abbau von Alkanen (z. B. alkB, assA).

QuantArrayPetro® zeigt, wie gut sich unterschiedliche Mineralölkohlenwasserstoffe auf natürlichem Wege abbauen lassen. Es liefert dafür eine spezifische Analyse über viele aerobe und anaerobe Abbauwege und quantifiziert deren Potenzial am Standort.

Next Generation Sequencing (NGS) bezeichnet eine molekularbiologische Methode, bei der die im Probenmaterial enthaltenen DNA-Moleküle umfassend und exakt sequenziert werden.

Es können Familienmerkmale von Mikroorganismen detektiert, ihre relativen Häufigkeiten bestimmt und sogar einzelne Spezies ermittelt werden. Damit können vollständige mikrobielle Gemeinschaften beschrieben und vorherrschende biogeochemische Prozesse charakterisiert werden.

So kann man nachvollziehen, wie sich die mikrobiellen Gemeinschaften verändern – sei es durch Schadstoffe, im zeitlichen Verlauf oder als Reaktion auf Prozessabläufe und durchgeführte Sanierungsmaßnahmen.

Mit Hilfe der gewonnenen NGS-Daten kann die Auswahl geeigneter CENSUS qPCR‑Ziele für das spätere molekularbiologische Monitoring vorgenommen werden.