Eco-physiology of anaerobic biotransformation of lower chlorinated solvents in groundwater, constructed model and laboratory systems - [kumulative Dissertation]

Abstract

Die Arbeit liefert neue Erkenntnisse zum anaeroben in-situ-Abbau niederchlorierter Kohlenwasserstoffe, explizit dem Monochlorbenzol(MCB)-Abbau. Bisher bestand die Annahme, dass der ubiquitär vorkommende Grundwasserschadstoff MCB unter anaeroben Umweltbedingungen persistent ist. Aber MCB wird potentiell mikrobiell durch Oxidation oder reduktive Dechlorierung abgebaut. Bio-geochemische Abbauprozesse wurden in Labormikrokosmen untersucht und die Erkenntnisse in einen integrativen Forschungsansatz eingebunden, um MCB in situ-Biotransformation zu bewerten (Modell-Wetland). So wurden erstmalig Beweise für die mikrobielle reduktive Dechlorierung von MCB zu Benzol und die direkte Oxidation von MCB unter nitrat- und eisenreduzierenden Bedingungen in anaeroben Grundwasserlabormikrokosmen erbracht. Die Abnahme der MCB-Konzentration (<90%) in bepflanzten Modell-Wetlands aufgrund geochemischer Bedingungen und Gradienten wurde festgestellt, wobei Eisen- und Sulfatreduktion relevanteRedox prozesse waren. Es beansprucht einen integrativen Forschungsansatz um in-situ-Abbauprozesse von Umweltschadstoffen nachzuweisen.

This study provides new insights into the anaerobic in situ biotransformation of the lower chlorinated hydrocarbons with focus on the monochlorobenzene (MCB) degradation. The ubiquitous groundwater pollutant MCB seemed to persist and under anoxic conditions. But MCB may be subject to microbial transformation via oxidation or reductive dechlorination. Bio-geochemical transformation processes were investigated in laboratory microcosms and the gained knowledge was implemented in an integrative approach to evaluate the MCB in situ biotransformation (constructed model wetland). For the first time evidences were provided for microbial reductive dechlorination of MCB to benzene as well as the direct oxidation of MCB under nitrate and iron reducing conditions, in anaerobic groundwater derived laboratory microcosms.Decreasing MCB concentrations (< 90 %) in the planted model wetlandswere observed due to geochemical conditions and gradients, whereas iron and sulphate reduction were relevant redox processes. It takes an integrative research approach to demonstrate in situ degradation processes of environmental contaminants.