Molekulargenetisches Labor

Aufgabenstellung

Viele Umweltschadstoffe können unter bestimmten Bedingungen von Mikroorganismen abgebaut werden. Die Stimulation dieser Prozesse ist Kernelement verschiedener Ansätze für die In-situ-Sanierung von kontaminierten Standorten. Dies erfordert eine fundierte Kenntnis der mikrobiellen Abbaumechanismen, der zum Abbau befähigten Mikroorganismen und deren Enzymsysteme.

Mit Hilfe molekularbiologischer Tools (MBT), wie der quantitativen real-time-PCR (qPCR) und dem Next Generation Sequencing (NGS) ist es uns möglich, das natürliche Abbaupotenzial mikrobieller Gemeinschaften zu charakterisieren sowie Abbauspezialisten (wie bspw. Dehalococcoides) und deren funktionale Gene zu quantifizieren. Im Ergebnis können Aussagen über das natürliche Selbstreinigungspotential  (Natural Attenuation, NA) getroffen und Empfehlungen für geeignete Maßnahmen zur Stimulierung des Selbstreinigungspotentials (Enhanced Natural Attenuation, ENA) gegeben werden.

 

Einsatzmöglichkeiten MBT

  • Quantifizierung von zum Abbau von Schadstoffen befähigten Mikroorganismen aus Grundwasser und Bodenproben zur Standortcharakterisierung
  • Vorhersagen zu möglichen Akkumulationen von Metaboliten des mikrobiellen Schadstoffabbaus (bspw. cis-DCE oder VC beim Abbau von LCKW)
  • Bestimmung der Notwendigkeit einer Biostimulation / Bioaugmentation
  • Qualitätskontrolle von Augmentationskulturen
  • Verlaufskontrolle bei erfolgter Biostimulation / Bioaugmentation

weitere Informationen

 

Census®

Ein bekanntes Beispiel für die Stimulierung natürlicher Selbstreinigungskräfte ist die In-situ-Sanierung von LCKW Schadensfällen. In der Praxis kann es dabei trotz einer qualifizierten Umsetzung der Sanierungsmaßnahmen zur Akkumulation von Metaboliten (c-DCE und VC) kommen. Im Rahmen von NA oder ENA Maßnahmen kommt dem Prozess der anaeroben reduktiven Dechlorierung eine zentrale Rolle zu. Mehrere Studien belegen eine direkte Korrelation der vollständigen Dechlorierung von LCKW mit der Anwesenheit bestimmter Enzyme. Alle Enzyme für den vollständigen Abbau von VC bzw. TCE und c-DCE über VC bis zum Ethen kommen in Bakterien der Gruppe Dehalococcoides vor.

Die Quantifizierung von  Bakterien der Gruppe Dehalococcoides und der für die reduktive Dechlorierung relevanten Schlüsselgene bieten wir weltweit gemeinsam mit unserem Partner Microbial Insights unter dem Produktnamen CENSUS® an.  

In Abhängigkeit des vorherrschenden Milieus und kann eine mikrobielle Dechlorierung auch von anderen Mikroorganismen bewirkt werden. So sind bspw. methanotrophe Mikroorganismen in der Lage chlorierte Kohlenwasserstoffe wie bspw. TCE unter aeroben Bedingungen sehr effektiv cometabolisch zu verwerten. Ebenso ist eine aerobe Verwertung von Vinylchlorid als Substrat durch ethenotrophe Mikroorganismen unter aeroben Bedingungen bekannt. Die Quantifizierung einzelner Organismen oder Gene bieten wir ebenso unter dem Produktnamen CENSUS® an.

 

Quant Array Chlor®

Eine umfassende Analyse der zum Abbau von LCKW befähigten Mikroorganismen und deren Enzymsysteme bieten wir gemeinsam mit unserem Partner Microbial Insights unter dem Produktnamen QuantArrayChlor® an.

QuantArrayChlor® ist ein molekularbiologisches Untersuchungsverfahren, bei dem simultan sowohl einzelne Mikroorganismenspecies als auch funktionale Gene für den aeroben, den cometabolischen und für den anaeroben mikrobiellen Abbau von chlorierten Kohlenwasserstoffen in einer einzelnen Analyse quantifiziert werden.

QuantArrayChlor® ermöglicht nicht nur die Quantifizierung einer Vielzahl von halorespirierenden Bakterien (Dehalococcoides, Dehalobacter, Dehalogenimonas, Desulfitobacteriu, etc.) um das Potential für eine reduktive Dechlorierung von Chlorethenen, Chlorethanen, Chlorbenzolen, Chlorphenolen und Chloroform zu bewerten, sondern auch die Quantifizierung funktioneller Gene, die an aeroben (Co)Stoffwechselwegen oder konkurrierenden biologischen Prozessen beteiligt sind. In Kombination mit chemischen und geochemischen Grundwasserdaten bietet das QuantArray die Möglichkeit, gleichzeitig und wirtschaftlich das Potenzial für den biologischen Abbau des ganzen Spektrums gängiger chlorierter Schadstoffe durch eine Vielzahl von anaeroben und aeroben (co)metabolischen Wegen zu bewerten, um einen klaren und umfassenderen Überblick über den biologischen Schadstoffabbau zu erhalten.

 

Quant Array Petro®

QuantArrayPetro® ist ein molekularbiologisches Untersuchungsverfahren, bei  dem simultan sowohl einzelne Mikroorganismenspecies als auch funktionale Gene  für den aeroben, den cometabolischen und für den anaeroben mikrobiellen Abbau von mineralölbürtigen Kohlenwasserstoffen wie z.B. BTEX, MTBE, Toluol, Ethylbenzol, Benzol, Xylol oder Naphtalin in einer einzelnen Analyse quantifiziert werden.         

Eine umfassende Bewertung des biologischen Abbaupotenzials an mineralkölkontaminierten Standorten ist aufgrund von zwei Faktoren naturgemäß problematisch:

  1. Mineralölkohlenwasserstoffe sind komplexe Mischungen aus Hunderten von aliphatischen, aromatischen, zyklischen und heterocyclischen Verbindungen.
  2. Selbst bei gängigen Schadstoffen wie den Vertretern der BETX Benzol, Toluol, Ethylbenzol und Xylol kann der biologische Abbau auf einer Vielzahl von Wegen erfolgen. So kann beispielsweise der biologische Abbau von Toluol über fünf bekannte aerobe Wege und einen bekannten anaeroben Weg erfolgen.

QuantArrayPetro® löst diese beiden Probleme, indem es eine gleichzeitige Quantifizierung der spezifischen funktionalen Gene ermöglicht, die für den aeroben und anaeroben biologischen Abbau von BTEX, PAKs und einer Vielzahl von kurz- und langkettigen Alkanen verantwortlich sind.

QuantArrayPetro® ermöglicht eine wirtschaftliche Potenzialanalyse für den biologischen Abbau eines ganzen Spektrums von Mineralölkohlenwasserstoffen über eine Vielzahl von aeroben und anaeroben Wegen und einen umfassenden Überblick über die biologischen Abbauprozesse zu erhalten.

 

Next Generation Sequencing (NGS)

Next Generation Sequencing (NGS) bezeichnet eine molekularbiologische Methode, bei der die im Probenmaterial enthaltenen DNA-Moleküle umfassend und exakt sequenziert werden, d.h. es wird die tatsächliche Basenabfolge des DNA-Stranges ermittelt.

Es werden DNA-Sequenzen von Mikroorganismen detektiert, aufgrund derer man diese Ihren Stämme und Familien mit ihren entsprechenden Merkmalen (Enzymspektrum, Abbauwegen, etc.) zuordnen kann.  NGS ist geeignet, die vollständige mikrobielle Gemeinschaft zu beschreiben und somit vorherrschende biogeochemische Prozesse zu charakterisieren.

Keine andere bisher entwickelte Technik ermöglicht eine umfassendere Charakterisierung der mikrobiellen Gemeinschaft einer Umweltprobe. Deshalb wird NGS für kontaminierte Standorte vor allem dann eingesetzt, wenn die biologischen Abbauwege für die vorhanden Schadstoffe oder Schadstoffgemische (noch) nicht bekannt sind.

Die umfassende Identifizierung der vorhandenen Mikroorganismen bietet einen beispiellosen Einblick in die möglichen mikrobiellen Prozesse: Vergleiche der mikrobiellen Klassen zwischen den Proben können Aufschluss über Unterschiede oder Veränderungen in den mikrobiellen Gemeinschaften durch Schadstoffe, im Zeitablauf oder als Reaktion auf Prozessvorgänge und Sanierungsmaßnahmen geben.

 

Auftrag Analyse

Die Preise für die einzelnen Analyseleistungen können Sie unserer Preisliste entnehmen. Für die Probenahme sind ausschließlich von uns zur Verfügung gestellte, sterile DNase-freie Gefäße zu verwenden (zu beziehen über Sensatec, im Analysenpreis enthalten). Mit jedem Satz Gefäße erhalten Sie von uns eine Anleitung (Bodenproben, Wasserproben) zur Befüllung.

 

Die Proben senden Sie unter Verwendung eines Probenbegleitscheines an:

Sensatec GmbH NL Berlin

Labor / Probenahme
Tempelhofer Weg 8
12099 Berlin

 

Die Dokumentation der Ergebnisse erhalten Sie in Form von Prüfberichten i. d. R. ≤ 10 Werktagen (Expressaufträge ≤ 5 Werktage auf Anfrage möglich).

Probenauswahl

Ihre Ansprechpartnerin
Dipl.-Ing. (FH) Nancy Zittwitz


Telefon (030) 8094 1576
n.zittwitz@sensatec.de