Marx, Conrad (2010)

Thema

Die Adaption von nitrifizierenden Mikroorganismen an Nitrifikationshemmstoffe unter variierenden TemperaturbedingungeN

Autorenreferat

In dieser Arbeit wird die Adaption von nitrifizierenden Mikroorganismen an die Nitrifikationshemmstoffe Allylthioharnstoff (ATH), 3-Methylpyrazol (3-MP) und 1,2,4-Triazol (1,2,4-TZ) unter meso- und psychrophilen Inkubationsbedingungen untersucht und mittels Zuhilfenahme geeigneter Methoden quantifiziert. Darüber hinaus wurde die Flexibilität der Mikroorganismen hinsichtlich des Temperaturunterschiedes zwischen Reaktor und Vorfluter untersucht.

Die Abkühlungsversuche zeigten deutlich, dass bei einer Temperaturverringerung von 30 °C auf 10 °C mit erheblichen Einbußen der Nitrifikantenaktivität (> 90 %) zu rechnen ist. Die bei 15 °C gezüchteten Mikroorganismen reagieren auf die Abkühlung zwar sensibler, erreichen letztendlich jedoch höhere NH₄⁺ -Umsatzraten als die 30 °C-Kulturen. Im Gegensatz dazu war für die Inkubationstemperatur von 15 °C keine bzw. nur eine geringe Adaption der Nitrifikanten an ATH nachweisbar, wohingegen im 30 °C-Reaktor bis zu einer Konzentration von 7 mg ATH/l noch ca. 30 % der Nitrifikation stattfand. Inwieweit die Adaption an 1,2,4-TZ und 3-MP möglich ist, konnte aus zeitlichen Gründen nicht geklärt werden.

Anhand der Atmungsversuche ohne Hemmstoffzugabe ist ein Rückschluss auf die toxische Wirkung der untersuchten Hemmstoffe und dem damit verbundenen Populationsdruck auf die Mikroorganismen möglich. Im Vergleich zum Referenzreaktor leisteten die mit ATH, 1,2,4-TZ und 3-MP belasteten Reaktoren nur 70, 45 bzw. 20 % der Nitrifikationsleistung. Die durchgeführte Community-Analyse zeigte in den betriebenen Reaktoren ebenfalls eine sehr unterschiedliche Ausprägung der Diversität und Abundanz der Ammonium-oxidierenden Mikroorganismen und bestätigte die Hypothese einer hemmstoffbedingten Populationsdrift. Die Identifizierung ATH-resistenter bzw. –abbauender Nitrifikantenstämme war aufgrund des in dieser Arbeit vorgenommenen Analyseumfangs jedoch nicht möglich. Für die Beschreibung von besonders widerstandsfähigen Bakterien- und Archaeaarten ist eine detailliertere Untersuchung anzuraten.

Betreuung