Kohlenstoffisotopenfraktionierung beim PCE- und TCE-Abbau durch Rohextrakte von Sulfurospirillum spp. Untersuchungen an dehalogenierenden Anreicherungskulturen aus Bitterfeld

Resumen o Introducción

In dieser Arbeit wurde der Einfluss der Zellmembran und der Zellwand auf die Fraktionierung stabiler Kohlenstoffisotope beim Abbau von Tetrachlorethylen (PCE) und Trichlorethylen (TCE) durch Rohextrakte untersucht. Die dabei erhaltenen Fraktionierungsfaktoren wurden mit vorhandenen Ergebnissen oder Resultaten verglichen, um etwaige Rückschlüsse auf den Reaktionsmechanismus des Abbaus sowie seiner Kinetik zu ziehen. Es wurden weiterhin verschiedenen Elektronenakzeptoren während des Wachstums bezüglich ihres Einflusses auf die Isotopenfraktionierung durch Rohextrakte verglichen.

Die zum Vergleich herangezogenen Mikroorganismen waren die Gram-negativen Spirillen Sulfurospirillum multivorans (ehem. Dehalospirillum multivorans) und Sulfurospirillum halorespirans. Die Rohextrakte der beiden Verwandten fraktionierten die Kohlenstoffisotope bei der PCE-Dehalogenierung in ähnlicher Weise. Der Fraktionierungsfaktor αC für S. multivorans lag nach Wachstum mit TCE als Elektronenakzeptor bei 1,0014 mit Fumarat als zusätzlichem Elektronenakzeptor bei 1,0015. Der Isotopeneffekt für die TCE-Dechlorierung war 1,0162 nach Wachstum mit TCE bzw. 1,0159 bei zusätzlicher Fumaratatmung. Für Rohextrakte von S. halorespirans wurden die Auswirkung der Wachstumssubstrate PCE und TCE auf die Isotopenfraktionierung derselben ermittelt. Im Falle des vorherigen Wachstums mit PCE war αC für PCE 1,0024 und für TCE 1,0229. Die Inkubation mit TCE als Atmungssubstrat ergab einen Fraktionierungsfaktor für PCE von 1,0032, für TCE lag er bei 1,0187.

Außerdem wurde an Anreicherungskulturen aus einem kontaminierten Probenbrunnen in Bitterfeld die Fähigkeit zum PCE- und TCE-Abbau studiert. Dabei kamen Butyrat und Lactat als Kohlenstoff- und Energiequellen zum Einsatz. Während die vollständige TCE-Dehalogenierung bis zum Ethen innerhalb von 10 Tagen gelang, war der Abbau von PCE durch auf Lactat wachsende Kulturen auch nach 80 Tagen noch nicht vollständig. Ein Abbau von PCE durch Butyrat-verwertende Kulturen konnte nach zehn Monaten nicht beobachtet werden. In einer funktionellen genetischen Analyse wurden mögliche Gene für bekannte Dehalogenasen identifiziert und der Gattung Dehalococcoides zugeordnet.