Beurteilung der Bioverfügbarkeit von organischen Stoffen in kontaminierten Sedimenten durch die Anwendung von Toxizitätstests

Abstract

Eine Substanzklasse die bisher wenig beachtet wurde und häufig mit den PAK gemeinsam auftritt sind die heterocyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffe (Hetero-PAK). Den Hetero-PAK kommt insofern eine verstärkte Aufmerksamkeit zu, da durch die Anwesenheit des Hetero Atoms die Wasserlöslichkeit in der Regel höher ist als diese von PAK. Dies führt zu einer höheren Bioverfügbarkeit und zu einer größeren Ausbreitung der Kontamination im Grundwasser.<br />In der vorliegenden Diplomarbeit wurden folgende Hetero-PAK bezüglich ihrer Toxizität untersucht und mit dem strukturell analogen PAK Fluoren verglichen: Carbazol, Dibenzothiophen, Dibenzofuran. Als Biotests wurde ein Ostracod Test (Heterocypris incongruens; Ostracod Toxkit F) sowie ein Leuchtbakterientest (Vibrio fischeri; Lumistox Test) angewendet. Der Ostracod Test zeigte sich am sensitivsten für Carbazol, der Leuchtbakterientest für Dibenzofuran.<br />In einem extra für diese Arbeit modifizierten Ostracod-Test wurde der LC50-Wert für Carbazol in einem rein wässrigen System bestimmt. Bei Anwesenheit von Sediment wird der LC50-Wert für Carbazol sehr stark angehoben, dass bedeutet die Toxizität wird extrem vermindert. Dieser Effekt wird auf die Anwesenheit organischer Substanzen (z.B.<br />Huminsäuren) in fester und gelöster Form zurückgeführt.<br />Hetero-PAK Mischungen zeigten im wässrigen System abweichendes Verhalten zur Toxizität der Einzelsubstanzen. Eine Erklärung für dieses Verhalten wird angeboten. Additive Toxizitätseffekte konnten nicht beobachtet werden.<br />

Only little attention has been paid to hetero PAH's (N,S or O substituted PAH's), a group of substances which is found together with PAH's. Hetero PAH's typically show a higher water solubility and a higher bioavailability than the structurally corresponding PAH's. The focus was to study the toxicity of Fluorene and the similar hetero PAH's as Carbazole, Dibenzothiophene and Dibenzofuran. Bioassays were carried out with Heterocypris incongruens (Ostracod Toxkit F) and Vibrio fischeri (Lumistox). H. incongruens show the highest sensitivity to Carbazole, V. fischeri are most sensitive to Dibenzofuran from the studied substances. A modified Ostracod test was used to determine the LC50 value for Carbazole in an aqueous system. In the presence of natural sediment the LC50 value for Carbazol rises extreme, that means toxicity was dramatically reduced. This effect can be deduced to the presence of organic matter (e.g. humic acides) in solid and dissolved form. A aqueous mix of all tested PAH's showed different toxicity results compared to the tested single substances. An explanation for this result is presented. No additive toxicity effects could be observed.