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Quartäre Ammoniumverbindungen: Die Rolle von Bodenmikroaggregaten

DFG-Projekt: Verbleib und Effekte von Quartären Ammoniumverbindungen im Boden – Die Rolle der Mikroaggregierung“

Projekt: Verbleib und Effekte von Quartären Ammoniumverbindungen im Boden – Die Rolle der Mikroaggregierung

Projektleitung: Dr. Ines Mulder

Projektbearbeitung: M. Sc. Kai Jansen

Laufzeit: 2019-2022

 

Kurzbeschreibung:

Quartäre Alkylammuniumverbindungen (QAAC) sind kationische organische Verbindungen mit amphiphilen Eigenschaften, die in vielfältigen Anwendungen u.a. der Landwirtschaft als Desinfektionsmittel und Tensid zum Einsatz kommen. Obwohl es wenige Daten zu Konzentrationen im Boden gibt, deuten Befunde aus anderen Umweltkompartimenten wie Abwasser, Sedimente und Klärschlamm die ubiquitäre Verbreitung der QAACs und eine Anreicherung an partikulärer Substanz an. Eine vorhergesagte Umweltkonzentration entspräche in Böden 3.5 mg kg-1. In Böden sind bereits mehrfach QAAC Resistenzen nachgewiesen worden und hier könnten sie an einer Co-Selektion für Antibiotikaresistenzgene mitverantwortlich zu sein, was Risiken für Mensch und Umwelt bergen könnte. Im vorangehenden einjährigen Projekte der Nachwuchsakademie Agrarökosystemforschung postulierten wir, dass QAACs in landwirtschaftlichen Böden vor allem in den Zwischenschichten von Tonmineralen zurückgehalten werden. Hier würden sie sich dem biologischen Abbau teilweise entziehen und ihre akute Toxizität wäre gegenüber der freien wässrigen Phase gemindert. Mithilfe eines Versuches zur Wirkung von Tonmineralen auf die Minimalen Hemmkonzatrationen (MHK) von QAAC auf verschiede Bakterienarten konnte bestätigt werden, dass die Smektite die MHK nach oben verschieben, d.h. dass die akute Toxizität gepuffert wird. Sorptionsisothermen bestätigten, dass Smektite die freien Konzentrationen herabsenkten. Transmissionselektronenmikroskopische Aufnahmen zeigten eine Aufweitung der Zwischenschichten dieser Tonminerale bei Zugabe von QAAC.QAACs führten zur Flockung der eingesetzten Tonminerale und es deutete sich auch ein Einfluss auf die Stabilität von Bodenaggregaten an. Im System Boden beeinflussen Aggregate mit ihrer internen Oberfläche, ihrer Größe und ihrer Mikrostuktur die Zugänglichkeit, die Retention und Sequestration von Schadstoffen.Deshalb ist es unser Anliegen, im Rahmen des Projektes den Einfluss der Mikroaggregat(MA)-bildung das Umweltverhalten und die Toxizität von auf QAAC, und umgekehrt, die Beeinflussung der QAAC von Mikroaggregierung von Bodenpartikeln durch QAAC zu klären.

 

Förderung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (MU 3988/2-1)