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Development of an Enzyme Immunoassay for the Analysis of the Atrazine Metabolite Hydroxyatrazine Entwicklung eines Enzymimmunoassays zur Analyse des Atrazin‐Metaboliten Hydroxyatrazin
Authors: Wittmann C. , Hock B. 
Published: February 2007

AbstractA highly sensitive and specific enzyme immunoassay (EIA) is described for the detection of the atrazine metabolite hydroxyatrazine. Polyclonal antibodies were raised in rabbits by immunization with a hapten‐bovine serum albumin (BSA) conjugate containing 8 hapten residues per molecule of BSA. An EIA with a horseradish peroxidase (HRP) hapten tracer was optimized in microtitre plates. A concentration of 50% B/B0 was found at 0.10 μg/L for hydroxyatrazine. A limit of determination for hydroxyatrazine was reached at approximately 0.01 μg/L, i.e. well below the maximum concentration permitted by the EU guidelines for drinking water and the drinking water ordinance of the FRG. The assay did not require concentration or clean‐up steps for drinking water or ground water samples. Validation experiments confirmed a good accuracy and precision. Hydroxyatrazine is reported to be the main atrazine metabolite found in soil samples. As organic solvents are usually employed for soil extraction, the influence of methanol as representative organic solvent on the assay was examined. Up to a concentration of 5% (v/v) methanol, the organic solvent did not affect the assay.
A Screening Procedure for Heavy Metals in Soil Extracts by Alcohol Dehydrogenase and Urease Inhibition Eine Screening‐Methode für Schwermetalle in Extrakten aus Bodenproben, basierend auf der Inhibierung der Enzyme Alkoholdehydrogenase und Urease
Authors: Prell‐Swaid A. , Schwedt G. 
Published: February 2007

AbstractA screening method for heavy metals in aqueous extracts of soil is presented which is based on inhibition of the enzymes urease and alcohol dehydrogenase. The method is suitable to detect cupric and mercury ions in concentrations below 0.01 mg/L and several other heavy metal ions in 1000 fold higher concentration. It is shown that the test may be used for screening of mercury ion concentrations exceeding 0.03 mg/L in aqueous solution when copper chelators are added to the test system. The usefulness of the presented tests to detect heavy metals eluted from soil was verified with samples from ore mining waste. The concentration of copper, lead, and zinc eluted from these samples to different amount was determined by atomic absorption spectrometry and was in good agreement with the enzyme inhibition data obtained with these samples.
Application of Hydrophobic Interaction Chromatography (HIC) in Water Analysis Anwendung der Hydrophobizitätschromatographie (HIC) in der Wasseranalytik
Authors: Fuchs F. , Heidt A. 
Published: February 2007

AbstractDissolved high molecular weight organic substances, like humic substances, can be characterized with regard to their molecular weight distribution using gel filtration chromatography (GFC). In addition, the adsorption properties, for example on activated carbon, can be described, if the substances are separated by hydrophobic interaction chromatography (HIC) in different fractions using a chromatographic column with a hydrophobic matrix. The retention time (Rt) of single chemical substances in this column can be used to characterize the hydrophobicity or hydrophility of each compound as well as of the high molecular weight organic matter. The hydrophobic interaction between the matrix of the column and the dissolved chemical compounds also depends on the hydrophobicity of the gel and the composition of the eluent. Relations between retention times, log P‐coefficients (octanol/water partition) and K‐values of isotherms on activated carbon (Freundlich equation) were found.
Measurement of Enzymatic Activity in Deep Marine Sediments Using the Semiquantitative APIZym Test System Messung enzymatischer Aktivität in tiefen Meeressedimenten mit Hilfe des APIZym‐Testsystems
Authors: Poremba K. 
Published: February 2007

AbstractAPIZym strips were used for measuring the activity of 19 enzymatic reactions in marine sediment samples from the continental slope of the Celtic Sea in 135…1630 m depth. The activities of phosphatases were dominant followed by esterases, peptidases, and glycosidases. The activities were influenced by the sediment depth within the cores and the depth of the station. The results indicate that the APIZym system is able to resolve vertical stratification and spatial variability of enzymes possessing activity rates exceeding 10 nmol substrate h−1 cm−3 in sediment but not of those with lower rates which for example would be found in deep‐sea sediments.
Acute and Chronic Toxic Effects of Cadmium on some Haematological, Biochemical, and Enzymological Parameters in the Fresh Water Teleost Fish Channa punctatus Akute und chronisch toxische Wirkungen von Cadmium auf einige hämatologische, biochemische und enzymologische Parameter im Süßwasserfisch Channa punctatus
Authors: Sastry K. V. , Shukla V. 
Published: February 2007

AbstractThe haematological, biochemical, and enzymological alterations produced on exposure of Channa punctatus to LC50 (11.2 mg/L) for 96 h and to a sublethal concentration (1.12 mg/L) of cadmium (Cd2+) for 15, 30, 60, and 120 days have been studied. The fish were hypoglycemic and hypolactemic. The pyruvate content of blood and liver decreased in acute and all stages of chronic exposure except for 30 days where significant increase was recorded. Depletion was noted in the total protein and glycogen content of liver and muscle, and the level of lactate in liver in the two types of exposure. The levels of muscle lactate and pyruvate increased in both exposures. The activities of hexokinase, glucose‐6‐phosphatase, and lactate dehydrogenase decreased in liver after 96 h and all stages of chronic exposure except 30 days. The activities of hexokinase and lactate dehydrogenase in muscle and glutamate‐oxalacetate transaminase and glutamate‐pyruvate transaminase in serum, liver, and muscles increased in all exposures. The activities of succinate and malate dehydrogenases in liver and muscles decreased after acute and all stages of chronic exposure. The above results suggest that glycolysis and gluconeogenesis were impaired in liver but glycolysis prevailed in muscle. Aerobic oxidation is adversely affected in metal exposed fish, while proteolysis was increased.
Biosilicium (BSi) in Sedimenten Mecklenburger Seen (Deutschland) und das Calciumcarbonat‐Biosilicium‐Verhältnis als Trophie‐ und Wasserstandsindikator Biogenic Silica (BSi) in Sediments of the Mecklenburgian Lake District (Germany) and the Calcite‐Silica‐Relation as Indicator for Trophy and Water Level
Authors: Proft G. 
Published: February 2007

AbstractDer Gehalt an biogenem Silicium (BSi) in Oberflächensedimenten aus Mecklenburger Seen unterschiedlicher Trophie wurde ermittelt. Der Biosiliciumgehalt bewegt sich zwischen weniger als 1 mg BSi pro g Trockenmasse und 1000 mg BSi pro g Trockenmasse. Besonders hohe Werte wurden in tiefen, eutrophen Seen gefunden; die Gehalte in Litoralsedimenten und in flachen, eutrophen Seen liegen niedriger. Es ließen sich für den Biosiliciumgehalt der Sedimente Korrelationen aufzeigen mit Morphometrie, Tiefe und Trophie des Sees sowie mit der Zusammensetzung des Sediments, speziell mit dem Calcitgehalt. Mit Hilfe des Calcit‐Biosilicium‐Verhältnisses (CaCO3/BSi) konnten 3 Gruppen von Seen unterschieden werden:

CaCO3/BSi = 0 oligotrophe und dystrophe Seen
CaCO3/BSi ≤ 10 mesotrophe und eutrophe tiefe Seen
CaCO3CaCO3/BSi ≤ 10 eutrophe flache Seen
Die Untersuchungsergebnisse von rezenten Sedimenten wurden mit denen älterer Sedimente verglichen. Über den CaCO3/BSi‐Wert können Hinweise auf Klimaveränderungen, Trophieverschiebungen und Seespiegelschwankungen erhalten werden.
Bestimmung von polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffen in Wasser, Sediment, Schlamm und Boden mittels Hochleistungs‐Flüssigkeitschromatographie Determination of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in Water, Sludges, Sediments, and Soils by High Performance Liquid Chromatography
Authors: Reupert R. , Brausen G. 
Published: February 2007

AbstractDie Arbeit informiert über den Stand der Normung bei der Bestimmung von polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAK) in Wasser, Sediment, Schlamm und Boden mittels Hochleistungs‐Flüssigkeitschromatographie (HPLC) und stellt die diskutierten Analysenverfahren im einzelnen vor. Die Trennung von PAK an verschiedenen PAK‐Spezialsäulen wird beschrieben, und die Anforderungen im Zusammenhang mit der programmierten Fluoreszenzdetektion werden aufgezeigt. Zur Bestimmung von PAK in Boden wird eine einfache aber effiziente Extraktion der Probe mit Acetonitril bzw. Tetrahydrofuran im Ultraschall vorgestellt. An verschiedenen Proben wird gezeigt, daß die Methode hinsichtlich der Extraktionsausbeute der herkömmlichen Extraktion im Soxhlet nicht nachsteht.
Application of AMD to the Determination of Cropprotection Agents in Drinking Water. Part III: Solid Phase Extraction and Affecting Factors Anwendung der AMD‐Technik zur Bestimmung von Pflanzenbehandlungsmittel‐Wirkstoffen im Trinkwasser. Teil III: Festphasenextraktion und ihre Einflußfaktoren
Authors: Pfaab G. , Jork H. 
Published: February 2007

AbstractThe more sensitive an analysis method the more care must be given to sample preparation. Solid phase extraction (SPE) onto RP 18 phases has established itself as a general purification and enrichment technique for trace components in aqueous samples. Various factors may thereby influence the recovery rate. For example, the ratio amount of sorbent and sample volume should be taken into account to avoid breakthrough of the investigated substance. Extracting phenylurea herbicides from drinking water, the ratio should be 1 g RP 18 sorbent per 1 L water sample. Concerning the flow rate for the fungicides procymidone, vinclozolin, and iprodione, the recovery rate decreases using higher flow rates than 3 or 6 mL/min. In the case of phenylurea herbicides, a flow rate of 10 or 14 mL/min showed best results. Even the coefficient of variation is below ± 5% at these flow rates.Furthermore, the company dependence should be considered because the recovery rate might differ by up to 40% using the nominally identical material. The same applies to the batch dependence of quality from the same company. The concentration of the eluate must also be monitored and carried out with great care to avoid decreasing the recovery rate. Considering these factors of influence, SPE is a very useful tool in sample preparation, particularly if an automated system is used.
Eine mathematische Methode zur Durchführung von Adsorptionsanalysen A Mathematical Method for Evaluation of Adsorption Analysis
Authors: Johannsen K. , Worch E. 
Published: February 2007

AbstractBei der Adsorptionsanalyse wird die Gesamtisotherme eines Vielstoffgemischs unbekannter Zusammensetzung, wie natürliche organische Wasserinhaltsstoffe oder Abwasser der chemischen Industrie, mit fiktiven Komponenten unterschiedlicher Adsorbierbarkeit beschrieben. Das Adsorptionsverhalten der einzelnen Komponenten wird dabei durch die Freundlich‐Isotherme charakterisiert. Die konkurrierende Adsorption der fiktiven Komponenten untereinander kann mit der Ideal Adsorbed Solution Theorie (IAST) berechnet werden. Üblicherweise werden bei der Durchführung der Adsorptionsanalyse zu vorgegebenen Freundlich‐Parametern K und n die Anfangskonzentrationen der fiktiven Komponenten durch eine Anpassungsrechnung an die Meßwerte ermittelt. Das Ergebnis der Anpassungsrechnung hängt wesentlich vom gewählten Minimierungskriterium ab. Bisher sind diese Berechnungen entweder empirisch oder mit aufwendigen numerischen Methoden durchgeführt worden. In dieser Arbeit wird eine mathematische Methode zur Auswertung von Gesamtisothermen mit der Adsorptionsanalyse vorgestellt.
Untersuchungen zum Schadstoffpotential von Wasserwerksschlämmen
Authors: Haase I. , Förstner U. 
Published: February 2007

AbstractAusgewählte Enteisenungs‐ und Entmanganungsschlämme aus der Trinkwasseraufbereitung mit bekannten oder vermuteten erhöhten Gehalten an unerwünschten Spurenelementen wurden auf die Bindungsformen der Metalle sowie ihr Elutionsverhalten hin untersucht. Es läßt sich zeigen, daß Arsen fast ausschließlich an der Eisenoxidphase gebunden ist, während bei den Schwermetallen die Sorption an Manganoxiden, Tonmineralen und organischem Material eine größere Bedeutung hat. Als Elutionstest wird der pHstat‐Test neben dem traditionellen DEV‐S4‐Test verwendet. Im Vergleich zeigt sich beim pHstat‐Test ein deutlich differenzierteres und besser interpretierbares Ergebnis. Es kann gezeigt werden, daß die untersuchten Wasserwerksschlämme gut gegen pH‐ und Redoxveränderungen gepuffert sind. Arsen ist in unbehandelten Schlämmen stabil und fest gebunden. Die Verwendung leicht abbaubarer organische Flockungsmittel sowie eine Vermischung bzw. Konditionierung mit reduzierenden oder alkalischen Substanzen (Hausmüll, Flugaschen, Zement) würde die Schadstoffbindung nachhaltig beeinflussen.
Heterotrophic denitrification using fluidized bed reactor
Authors: Green M. , Schnitzer M. , Tarre S. , Shelef G. , Bilanovic D. , Soeder C. J. 
Published: February 2007

AbstractGroundwater denitrification was carried out in a fluidized bed reactor. This type of reactor is suited well to conditions of low substrate concentrations and high flow rates which are typical in groundwater denitrification processes. The reactor is characterized by the efficient contact between biomass and substrate, a high biomass concentration, and the absence of clogging or channeling. These characteristics provide for high treatment capacities (10.8 g/(L·d) NO3−N) and short retention times (less than 3 minutes) resulting in small reactor volume. Start‐up procedure, biomass and nitrate profiles, and biofilm characteristics are presented in this article.
Sorption von Schwermetallen durch Eisenphosphat‐Kolloide in essigsauren Bodenextrakten
Authors: Wömmel S. , Calmano W. 
Published: February 2007

AbstractEin mögliches Verfahren zur Sanierung schwermetallkontaminierter Bodenmaterialien stellt die Extraktion mittels organischer Säuren, d.h. mit einem biologisch abbaubaren Extraktionsmittel, dar. Die anschließende Aufkonzentrierung der Schwermetallextrakte soll weitgehend ohne Veränderung der gegebenen niedrigen pH‐Werte durchgeführt werden. Durch den Verzicht auf eine herkömmliche Fällung der Schwermetalle durch Anheben des pH‐Wertes soll die Aufsalzung des anfallenden Prozeßwassers vermieden sowie die Menge des zu deponierenden Schlammes reduziert werden. Das entwickelte Verfahrenskonzept mit dem Ziel der Schwermetall‐Rückgewinnung besteht aus folgenden Schritten: der Extraktion der schwermetallkontaminierten Altlast mit schwachen organischen Säuren (Essigsäure, Citronensäure), der Elektrolyse des Extraktes sowie der Aufkonzentrierung der Rest‐Schwermetalle aus dem Abwasser der Elektrolyse und deren Abtrennung z. B. durch Sorption und Fällung im Sauren. In diesem Beitrag sollen erste Ergebnisse aus Untersuchungen zur Aufkonzentrierung von Schwermetallen aus essigsauren Modellextrakten sowie realen Bodenextrakten durch Sorption und Fällung mittels Eisenphosphat‐Kolloiden vorgestellt werden. Es wurde untersucht, ob eine Abtrennung der Schwermetalle Pb, Cd, Cu, Sb, Cr, Ni und Zn aus essigsauren Lösungen bei pH‐Werten von 2 bis 3 grundsätzlich möglich ist.
Dimethylsulfoxidreduktase‐Aktivität Charakterisierung der mikrobiellen Biomasseaktivität im Schlamm einer belüfteten Abwasserteichanlage
Authors: Rajbhandari K. K. , Lorch H.‐J. , Ottow J. C. G. 
Published: February 2007

AbstractZur Charakterisierung der mikrobiellen Biomasseaktivität in Schlämmen wurden Proben aus jeweils 4 Kompartimenten der belüfteten Teiche einer Abwasserteichanlage (Hatzbachtal) entnommen. Die Biomasseaktivitäten wurden mit Hilfe der Dimethylsulfoxidreduktase‐Aktivität (DRA) und der Dehydrogenase‐Aktivität (DHA) erfaßt. Darüber hinaus wurde der Corg‐Gehalt ermittelt. Der Einfluß von verschiedenen Reaktionsparametern auf die DRA wurde bezüglich der Schlammeinwaage, der Bebrütungszeit, ‐temperatur und ‐atmosphäre sowie des pH‐Wertes untersucht. Die DRA zeigte bei Schlammeinwaagen von 0.1 bis 0.5 g, Bebrütungszeiten von 0.5 bis 11 h und Bebrütungstemperaturen von 20 bis 50 °C einen linearen Anstieg. Bei Schlämmen mit saurem bis neutralem pH‐Wert wurde kein Effekt auf die DMS‐Bildung festgestellt. Obwohl bei anaerober Bebrütungsatmosphäre immer ein höherer Wert als bei aeroben Bedingungen gemessen wurde, wies die DRA in beiden Ansätzen einen ähnlichen Verlauf auf. Beim Vergleich der Biomasseaktivität im Schlamm der belüfteten Abwasserteiche wurden die durchschnittlichen Corg‐Gehalte durch den Verlauf der DRA und DHA reflektiert. Außerdem unterlag die DRA dem Einfluß der Sauerstoffkonzentration in den Teichen, da bei häufig auftretenden Sauerstoffdefiziten eine niedrigere DRA festgestellt wurde.
Untersuchung des biologischen Abbaus von polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffen in einer Labor‐Kläranlage
Authors: Weigert B. , Cuno M. , Reinke M. , Wiesmann U. 
Published: February 2007

AbstractEine einstufige Labor‐Kläranlage, bestehend aus einem Blasensäulenreaktor mit Nachklärung und Schlammrückführung, wird mit einer Öl/Wasser‐Emulsion als Substrat beschickt, die von einem Altlastenstandort stammt und in ihrer Ölphase in erheblichem Umfang mit polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAK) kontaminiert ist. Die Beprobung erfolgt regelmäßig im Zulauf, Reaktor, Rücklauf und Klarlauf und die Messung der PAK mit Hilfe einer HPLC. Es kann gezeigt werden, daß neben den niedrig kondensierten PAK auch die als besonders schwer biologisch abbaubar geltenden höher kondensierten PAK wie z. B. Benzo[a]pyren biologisch umgesetzt werden. Zusätzlich durchgeführte Messungen zum toxischen und mutagenen Potential des Abwassers ergeben, daß in der Labor‐Kläranlage eine vollständige Detoxifizierung der vorhandenen Schadstoffe erreicht wird. Allerdings kann im Klarlauf noch mutagenes Potential nachgewiesen werden. Dies läßt sich darauf zurückführen, daß bei der biologischen Umsetzung von höherkernigen PAK mutagene Dead‐End‐Metaboliten gebildet werden.
Formaldehyde in the Elbe Estuary: Distribution and Processes
Authors: Edelkraut F. , Brockmann U. 
Published: February 2007

AbstractFrom 1989 to 1992, the concentration of formaldehyde was measured along the Elbe estuary as well as at anchor stations. In mesocosm experiments, the turnover of formaldehyde could be investigated avoiding the variability caused by tidal advection of different water bodies.Formaldehyde concentrations in the Elbe estuary ranged from 0.5… 180 μg/L. As sources, a release by algae and microbial processes were identified. Three areas with different dominance of formaldehyde turnover processes were found in the estuary. In the limnic part of the estuary, a release of formaldehyde by algae was dominant. In the mixohaline zone and the turbidity maximum, bacterial degradation of organic matter increased the formaldehyde concentration. In the mouth of the estuary, the adjacent Wadden sea areas influenced the concentration due to formaldehyde‐rich runoff from the tidal mud flats. In the other parts of the estuary, a fast degradation of formaldehyde kept the formaldehyde concentration at a low level.In sediment cores from the Elbe and a mesocosm, the formaldehyde concentrations were in the same range as in the water column. Mesocosms with and without sediment showed no significant differences in concentration levels which were similar to those measured in the Elbe at the same time. During the investigated period, no anthropogenic impacts of formaldehyde into the Elbe estuary could be detected.
Reduktive Dehalogenierung von Chlorkohlenwasserstoffen während der anaeroben Stabilisierung von Hausmüll
Authors: Pecher K. , Käsel K. , Fischer U. , Herrmann R. 
Published: February 2007

AbstractIm Verlauf der anaeroben Müllstabilisierung existieren Phasen mit unterschiedlichem Transformationspotential für halogenierte Kohlenwasserstoffe. Chlorphenole, Tetrachlorethen und Chloraniline werden bei der Stabilisierung von Müllsubstraten mit hohen Anteilen leichtabbaubarer organischer Bestandteile während methanogener Milieubedingungen reduktiv dehalogeniert. Lindan wird sowohl in acidogenen wie auch methanogenen Sickerwässern abgebaut. Der Abbau in methanogenen Sickerwässern erfolgt dabei wesentlich schneller. Das geringe Transformationspotential der acidogenen Phase im Vergleich zur nachgeschalteten methanogenen Übergangsphase und zur stabilen Methanphase kann nicht mit einer unzureichenden Akklimatisierung von Mikroorganismen an die Chlorkohlenwasserstoffe erklärt werden. Die Dehalogenierung von 2,3,4,6‐Tetrachlorphenol als Modellkomponente wird in Sickerwässern unter methanogenen Milieubedingungen durch ein Überangebot an Sulfat gehemmt und durch selektive Inhibierung der Desulfurikanten vollständig unterdrückt. Kompetition um den Elektronendonator Wasserstoff wird als Ursache der Hemmung der Dehalogenierung von Chlorphenolen diskutiert.
Untersuchungsergebnisse zu waschmittelrelevanten Inhaltsstoffen in ostdeutschen Fließgewässern
Authors: Germanus J. , Krings P. , Stelter N. 
Published: February 2007

AbstractAm Beispiel waschmittelrelevanter Kenngrößen wie Tenside, Phosphor und Bor, aber auch allgemeiner Verschmutzungsparameter wie TOC, DOC, CSB und O2 wird ein differenziertes Bild der Belastungssituation wichtiger ostdeutscher Fließgewässer dargestellt. Durch Vergleich mit früheren, in der DDR durchgeführten Untersuchungen wird die Entwicklung der Gewässerbelastung dokumentiert, und es kann für verschiedene Fließgewässer nachgewiesen werden, daß bereits deutliche Verbesserungen in der Wasserqualität der Flüsse eingetreten sind. Vergleiche zwischen der Belastung ost‐ und westdeutscher Gewässer machen ferner Unterschiede deutlich, die offensichtlich auch auf verschieden große Einwohnerzahlen in den Gewässereinzugsgebieten sowie ungleiche hydrographische Verhältnisse zurückzuführen sind. Hierbei zeigen sich besonders in kleineren ostdeutschen Fließgewässern mit relativ großen Einzugsgebieten höhere Tensid‐ und Borkonzentrationen. Bei den anorganischen Waschmittelinhaltsstoffen hat sich seit der Einführung von Phosphatersatzstoffen in Waschmitteln im Jahr 1990 die Phosphatkonzentration in den meisten ostdeutschen Flüssen drastisch verringert.
Application of AMD to the Determination of Crop Protection Agents in Drinking Water. Part IV: Fundamentals of a Confirmatory Test
Authors: Burger K. , Jork H. , Köhler J. 
Published: February 2007

AbstractA method is described for the determination of fifteen active ingredients of plant protecting products in ground‐, raw, and drinking water. After extraction and enrichment of the pesticides from the water sample with solid‐phase extraction, the extract is fractionated on silica‐coated TLC plates, first in a so‐called screening gradient by AMD (automated multiple development). The detection of the pesticides is performed by UV multidetection. Positive results from the first separation are confirmed by a second separation on silica in an AMD gradient of distinctly different selectivity, compared to the first separation. Following this strategy, it is possible to distinguish nearly all nonvolatile, from water extractable, active ingredients of plant protecting products in the market. UV spectra are taken for further confirmation of positive results. In most cases, this is possible even at the limit of determination.All chromatograms and spectra shown are raw data, resulting from the confirmatory test DIN 38407 part 11, in the laboratory of one participant*). The method is standardized in the meantime as DIN V 38407‐11.