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An improved test for the evaluation of hydrocarbon degradation capacities of diesel-contaminating microorganisms (2018)
Sanchez-Martin, Pedro ; Becker, Roland ; Toepel, J. ; Gorbushina, Anna
The development of a test to evaluate the degradation of semi-volatile fuels as diesel by microorganisms is presented. This method is based on the principles described in the CEC-L-103 Standard procedure that is exclusively meant for testing the biodegradability of non-volatile lubricants. Therefore, significant modifications involve aseptic conditions for testing specific microorganisms and conducting the test in closed vessels avoiding evaporation losses, while fuel quantification using gas chromatography-flame ionization detection (GC-FID) is retained. It is suggested that the modified procedure should enable routine application for semi-volatile hydrocarbon-based fuels. GC-FID provides additionally valuable information on the alteration of fuel component patterns during biodegradation. The procedure was successfully tested using two bacteria (Pseudomonas aeruginosa and Sphingomonas sp.) and two yeasts (Moesziomyces sp. and Candida sp.) isolated from real diesel contamination cases. All tested microorganisms caused a significant degradation of diesel fuel achieving hydrocarbon degradation percentages ranging from 23% to 35%. Specific aspects on the test modification and prospects for further modification regarding targeted investigations in the field of fuel contamination by microorganisms are briefly discussed.
Bewitterungsszenarien im Vergleich – Veränderungen in der Oberflächenmorphologie von Polypropylen (PP) und Polystyrol (PS) unter dem Aspekt des Austrags von polybromierten Flammschutzmitteln (2018)
Piechotta, Christian ; Iznaguen, Hassan ; Traub, Heike ; Feldmann, Ines ; Köppen, Robert ; Witt, Angelika ; Jung, Christian ; Becker, Roland ; Oleszak, Katrin ; Bücker, Michael ; Urban, Klaus ; Reger, Christian ; Ostermann, Markus
Gegenstand der vorzustellenden Arbeiten ist die Prüfung der Umwelt-beständigkeit und -verträglichkeit von Materialien und Produkten hinsichtlich der Emission von potenziellen Schadstoffen in die Umwelt. Hierzu werden chemisch-physikalische Einflüsse (Bewitterung) und mikrobielle Beanspruchungen an Modellmaterialien evaluiert. So werden die Freisetzungsraten von Schadstoffen in Abhängigkeit der Beanspruchung beschrieben. Als Modellmaterialien kommen die Polymere Polystyrol (PS) und Polypropylen (PP) zum Einsatz. Synergistische Effekte der Bewitterungsparameter und der mikrobiologischen Beanspruchung sollen dabei ebenso betrachtet werden, wie die gezielte Alterung. Auch findet eine Beschreibung des Verhaltens der ausgetragenen Schadstoffe in den Umweltkompartimenten Boden oder Wasser statt. Hier sind mit Hilfe der zu entwickelnden Screening- und non-Target-Analyseverfahren die Transformation und der Metabolismus durch Mikroorganismen zu beschreiben. Aus den Ergebnissen sollen Korrelationen zwischen den künstlichen Alterungsverfahren und realen Szenarien abgeleitet werden.
A Raman spectroscopic method for the monitoring of microplastics in soil (2016)
Paul, Andrea ; Breitfeld, S. ; Sauer, Andreas ; Becker, Roland ; Kalbe, Ute ; Bremser, Wolfram ; Braun, Ulrike
Due to the increasing presence of microplastic particles (MP) in the Environment and the unknown risks arising from them, there is an urgent need for analytical methods that allow for an efficient identification and quantification of microplastics (MP), i.e. particles < 5 mm, in environmental samples. So far, mostly timeconsuming (micro) infrared or micro-Raman spectroscopic methods are applied. Here an faster alternative Approach is presented based on a Raman processspectrometer with fiber-optical probes in combination with multivariate data analysis.
Einfluss der Alterung auf das Sorptionsverhalten von Mikroplastik, eine Laborstudie mit BTEX und Etherverbindungen (2017)
Müller, Axel ; Becker, Roland ; Braun, Ulrike ; Dorgerloh, Ute
Die Präsenz von Mikroplastik in aquatischen Ökosystemen ist ein globales Problem und steht zunehmend im Fokus der Öffentlichkeit. In mehreren Studien konnten Anreicherungen hydrophober, organischer Schadstoffe an MP nachgewiesen werden. Der Einfluss des Alterungszustandes der MP-Partikel auf das Sorptionsverhalten von hydrophoben organischen Substanzen ist nicht hinreichend geklärt. Ziel der vorliegenden Arbeit war die Untersuchung des Sorptionsverhaltens von Schadstoffen mit Bedeutung für limnische Gewässer an künstlich gealterten Partikeln relevanter Polymere. Das Modell verwendete die Aromaten Benzol, Toluol, Ethylbenzol und Xylol (BTEX) sowie Etherverbindungen. Diese Substanzen sind oder waren Bestandteile in unterschiedlichen Kraftstoffen und finden sich daher in vielen aquatischen Ökosystemen weltweit. Als Sorbentien kamen teilkristallines Polypropylen (PP) und amorphes Polystyrol (PS) in Form von Industriepellets zum Einsatz. Die Pellets wurden jeweils sowohl unbehandelt als auch mittels UV-Bestrahlung künstlich gealtert verwendet und mikroskopisch sowie mittels XPS, FTIR und DSC charakterisiert. Die Alterung führte bei PS zu einer verringerten Sorptionskapazität, während bei PP keine Veränderung im Sorptionsverhalten beobachtet wurde.
The effect of polymer aging on the uptake of fuel aromatics and ethers by microplastics (2018)
Mueller, Axel ; Becker, Roland ; Dorgerloh, Ute ; Simon, Franz-Georg ; Braun, Ulrike
Microplastics are increasingly entering marine, limnic and terrestrial ecosystems worldwide, where they sorb hydrophobic organic contaminants. Here, the sorption behavior of the fuel-related water contaminants benzene, toluene, ethyl benzene and xylene (BTEX) and four tertiary butyl ethers to virgin and via UV radiation aged polypropylene (PP) and polystyrene (PS) pellets was investigated. Changes in material properties due to aging were recorded using appropriate polymer characterization methods, such as differential scanning calorimetry, Fourier transform infrared spectroscopy, gel permeation chromatography, X-ray photoelectron spectroscopy, and microscopy. Pellets were exposed to water containing BTEX and the ethers at 130-190 mg/L for up to two weeks. Aqueous sorbate concentrations were determined by headspace gas chromatography. Sorption to the polymers was correlated with the sorbate's Kow and was significant for BTEX and marginal for the ethers. Due to substantially lower glass transition temperatures, PP showed higher sorption than PS. Aging had no effect on the sorption behavior of PP. PS sorbed less BTEX after aging due to an oxidized surface layer.
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