Analyse der Biodiversität Organophosphat (OP) abbauender Mikroorganismen zur Entwicklung biologischer Sanierungsstrategien für OPs (TCEP, TDCPP und OP-Pestizide)

Gegenstand dieses Projektes ist die Untersuchung des biologischen Abbaus der Organophosphorsäuresterderivate am Beispiel des TCEP, der TDCPP und des Chlorpyrifos. Es sollen die Randbedingungen und die Ökologie des Abbaus von OP-Verbindungen erfasst werden, um ggf. den Abbau in Kläranlagen oder kontaminierten Standorten zu verbessern. Dazu wird die Biodiversität der OP-abbauenden mikrobiellen Gemeinschaft und deren Abbaumechanismen ermittelt. Es sollen die Diversität OP-abbauender, mikrobieller Gemeinschaften erfasst werden. Anreicherungskulturen und Isolate werden zur Charakterisierung der Abbauwege eingesetzt. Es werden Isotopenkonzepte zur Analyse des Abbaus in der Umwelt und in Kläranlagen entwickelt. Es sollen limitierende Faktoren des anaeroben und aeroben Abbaus ermittelt werden, um nachfolgend gezielt den biologischen Abbau zu optimieren. Wasser- und Sedimentproben mit OP-Belastungen werden zur Anreicherung aerober und anaerober mikrobieller Kulturen verwendet. Diese bilden den Ausgangspunkt für die Analyse der Abbauwege, Quantifizierung der mehrdimensionalen Isotopenfraktionierung (D, 13C, 15N) und Optimierung des Abbaus für die Entwicklung biotechnologischer Verfahren zur Verbesserung des Abbaus. Molekularbiologische Methoden und BIOLOG Verfahren werden zur Charakterisierung der mikrobiellen Gemeinschaft OP-abbauender Spezies und deren Schlüsselorganismen eingesetzt. Die Biodiversität nichtkultivierbarer mikrobieller Spezies in der OP-abbauenden mikrobiellen Gemeinschaft sollen über eine metagenomische Analyse erfasst werden. In Laborversuchen sollen aerobe und anaerobe Spezies, die OP abbauen, für physiologische Studien isoliert werden. Zur Analyse der Mineralisierungsraten und zur Analyse der Kohlenstoff- und Stickstoffflüsse in der mikrobiellen Gemeinschaft werden Tracerexperiment mit isotopisch markierten Verbindungen eingesetzt in Verbindung mit SIP Konzepten (Stable Isotope Probing) eingesetzt.