id,collection,dc.contributor.author,dc.contributor.contact,dc.contributor.firstReferee,dc.contributor.furtherReferee,dc.contributor.gender,dc.date.accepted,dc.date.accessioned,dc.date.available,dc.date.issued,dc.description,dc.description.abstract[de],dc.description.abstract[en],dc.format.extent,dc.identifier.uri,dc.identifier.urn,dc.language,dc.rights.uri,dc.subject,dc.subject.ddc,dc.title,dc.title.subtitle,dc.title.translated[en],dc.title.translatedsubtitle[en],dc.type,dcterms.accessRights.dnb,dcterms.accessRights.openaire,dcterms.format[de],refubium.affiliation[de],refubium.mycore.derivateId,refubium.mycore.fudocsId "7523834f-011e-4495-972a-485ee82db365","fub188/14","Pauli, Viktoria","vipo@zedat.fu-berlin.de","Prof. Dr. Rupert Mutzel","Pro. Dr. Rudolf K. Achazi","w","2013-07-01","2018-06-07T18:27:42Z","2013-07-17T12:06:15.452Z","2013","Einleitung 9 Problemstellung 9 Wissenschaftlicher Hintergrund 10 Protozoen als Teil der Abwasserreinigung 10 Ernährungsweise 13 Bedeutung für die Abwasserreinigung 14 Schadstoffe und Protozoen 16 Zielsetzung 18 Lösungsweg 18 Material & Methoden 23 Medien 23 Künstliches Abwasser (Belebtschlamm- Respirationstest) 23 Terrific Broth (TB, Anzucht von E. coli) 23 PPY-Medium (Ciliaten-Anzucht) 24 Nährsubstrat auf Bakterienbasis (Belebtschlamm- Phagozytosetest) 25 Belebtschlamm 26 „Biochemical tools“ und Testchemikalien 27 Spezifische Hemmstoffe 27 Testsubstanzen 28 Messungen & Testverfahren 30 Hydrophobizitätsmessung (HR-Wert Bestimmung) 30 Oberflächenpotentialmessung 31 Mikroskopische Bestimmung der Bakteriendichte 31 Elektronische Partikelanalyse 32 Bestimmung der Respirationsrate von Klärschlammproben 32 Letalitätsmessung von Tetrahymena 33 Schlammcharakterisierung 34 Vitalitätsmessung der Belebtschlammfauna 36 Thermische Behandlung des Belebtschlammes 37 Schlammfraktionierung 37 Messung der Phagozytoseaktivität von Belebtschlamm 38 Ergebnisse 44 Teil 1 – Erfassung der Phagozytoseaktivität 44 Selektive Defaunierung 44 Trübungsabnahme 48 Unspezifische Bindung von E. coli 49 Phagozytosemessung 50 Ermittlung von Konzentrations-Wirkungskurven 53 Hauptakteure der Phagozytose 54 Teil 2 – Charakteristika der Phagozytose 55 Kinetik 55 Temperaturabhängigkeit 56 Lokalisation 57 Zeitliche Schwankungen 58 Lagerfähigkeit des Belebtschlammes 61 Teil 3 - Rahmenbedingungen für ein Testprotokoll 62 Verschlüsse der Testgefäße 62 Neigungswinkel und Schüttelgeschwindigkeit der Testgefäße 63 Festlegung des Testzeitraumes 65 Belebtschlamm- und Substratkonzentration im Test 66 Verdünnungsmedium 67 Lösungsmittel 68 Teil 4 - Schadstoffmessungen 70 Konzentrations-Wirkungskurven 70 Messung von flüchtigen Stoffen 70 EC50-Werte und Lipophilie 72 Phagozytoseinhibition von Belebtschlamm und Tetrahymena 73 Teil 5 – Entwurf einer Testvorschrift 76 Testsystem 76 Testdurchführung 76 Auswertung der Testergebnisse 86 Diskussion 89 Teil 1 Erfassung der Phagozytoseaktivität 89 Selektive Defaunierung 89 Trübungsabnahme / Reduktion bakterieller Suspensgehalte 91 Unspezifische Bindung von E. coli 92 Phagozytosemessung 93 Ermittlung von Konzentrations-Wirkungskurven 94 Hauptakteure der Phagozytose 94 Teil 2 – Charakteristika der Phagozytose 96 Kinetik 96 Temperaturabhängigkeit 97 Lokalisation der Phagozytoseaktivität 98 Zeitliche Schwankungen 99 Lagerfähigkeit der Proben 100 Teil 3 – Rahmenbedingungen für ein Testprotokoll 101 Teil 4 - Schadstoffmessungen 102 Konzentrations- Wirkungskurven 102 Messung von flüchtigen Stoffen 103 EC50-Werte und Lipophilie 103 Teil 5 – Schlussfolgerung und Ausblick 108 Zusammenfassung 110 Abstract 112 Literaturverzeichnis 114 Lebenslauf 142 Anhang 143 Teil 1 – Konzentrations-Wirkungskurven 143 Teil 2 – Kurzfassung Testanleitung/Testvorschrift 154 Protokoll Testvorbereitung 154 Schema Testvorbereitung 155 Testprotokoll 156","Protozoen erfüllen eine Schlüsselfunktion im mikrobiellen Nahrungsnetz und sind wesentlich an den natürlichen Abbau- und Remineralisationskreisläufen beteiligt. Sie bilden das entscheidende Bindeglied zwischen Bakterien und kleinen Vielzellern. Durch ihre Fraßaktivität kontrollieren sie den Bestand an Bakterien. Aber nicht nur in der „natürlichen Selbstreinigung“, sondern auch im technischen Prozess der Abwasserbehandlung ist ihre Anwesenheit eng mit dem Reinigungserfolg verbunden. Von ihrer Filtrationsleistung hängt ab, ob und inwieweit Einzelbakterien ausfiltriert werden und die eigentliche Klärung des Abwassers (Enttrübung) erfolgt. Trotz der Bedeutung der Einzeller für die Abwasserreinigung existierte bisher noch kein Test, der für diesen typischen Expositionspfad umweltrelevanter Schadstoffe Aus¬sagen zu ökotoxikologischen Effekten gegenüber der funktionell wichtigen Gruppe der Protozoen ermöglichte. In der vorliegenden Arbeit wurde ein Test entwickelt, der die Phagozytoseaktivität der Protozoen im Belebtschlamm erfasst. Die Fraßleistung der Einzeller wird anhand des Verbrauchs bakterieller Suspensionen über einen Zeitraum von 22 Stunden bei 22°C mit photometrischen Methoden ermittelt. Die Phagozytoseaktivität ist stark temperaturabhängig und eng an die Belebtschlammflocken gebunden; pro Stunde werden durchschnittlich etwa 0,36∙108E.coli-Zellen/mL bei einer Be-lebtschlammkonzentration von 1 g/L (TG) verbraucht. Die durchschnittliche Pha-gozytoseaktivität verändert sich mit den Jahreszeiten, aber auch innerhalb aufei-nanderfolgender Tage sind deutliche Schwankungen zu beobachten. Für eine erfolgreiche Testdurchführung wurden verschiedene Rahmenbedingungen festgelegt, die das Verhältnis von eingesetztem bakteriellen Substrat zu Be-lebtschlamm betreffen sowie Angaben über Verdünnungsmedien, Durchmischung der Proben und geeignete Testgefäße enthalten. Anhand von 27 Testchemikalien mit unterschiedlichen physiko- chemischen Eigen-schaften und verschiedenen Wirkmechanismen wurde das Testsystem zur Über-prüfung der Anwendungsbreite, der Zuverlässigkeit sowie seiner Nachweisemp-findlichkeit validiert. In 26 Fällen konnten EC50-Werte ermittelt werden. Die ökoto-xikologische Klassifizierung der Chemikalieneffekte entspricht dem typischen Wirkmuster narkotischer, reaktiver und spezifischer Wirkung. Ein Vergleich mit Literaturdaten ergab, dass sich die Toxizität der Substanzen in guter Näherung (R2=0,885, n=19) mit Wirkungen auf die Phagozytoseaktivität des Ciliaten Tetra-hymena vergleichen lässt. Bei nur 3 von 19 Vergleichssubstanzen entsprechen sich die Wirkprofile nicht. Keine Korrelation ergibt sich bei der Gegenüberstellung der EC50-Werte mit Werten des OECD-Standardtests zur Erfassung von Chemikalienef-fekten auf Belebtschlamm. Eine Testvorschrift wurde in Form einer ‘Standard Operating Procedure‘ (SOP) entworfen, die alle wesentlichen Arbeitsschritte umfasst und konkrete Angaben zur Durchführung und Auswertung des Tests enthält.","Protozoa not only play an important ecological role in the self-purification and matter cycling of natural aquatic ecosystems, but also in the artificial system of sewage treatment plants. Especially the feeding of ciliates on bacteria improves the treatment, resulting in higher transparency, i.e. lower organic load in the output water of the treated wastes. Although vital for the functioning of sewage treatment plants, protozoa are presently not covered by the currently standardized ecotoxicological test systems. To overcome this shortcoming, a test method has been developed in this thesis to assess chemical effects towards protozoa in activated sludge. The integrity of the native protozoan populations is monitored by their ability to take up suspended bacteria. The decrease in prey concentration is followed by photometric means over a time period of 22 hrs at 22°C. The measured phagocytotic activity is highly temperature sensitive and closely associated to sludge flocs. On average, 1 g/L (dw) of activated sludge consumed about 0.36∙108E.coli-cells/mL∙h. Phagocytosis does exhibit seasonal variations in activated sludge, but there are also substantial fluctuations within the week. A framework of technical criteria and requirements is provided specifying basic conditions for the reliable performance of the method such as appropriate food to sludge ratios, acceptable dilution waters and suitable test vessels. The test was validated on the basis of a test set of 27 chemicals covering a wide range of different physico-chemical properties and modes of action to verify the range of applications, its robustness and sensitivity towards chemicals. In all but one case EC50-values could be obtained. Effect concentrations of test chemicals could be classified according to their predicted narcotic, reactive and specific mode of action. Toxicities in activated sludge compare well with reported findings from a phagocytosis inhibition test using the ciliate Tetrahymena (R2=0,885, n=19). Only three chemicals produced different results. No correlation could be found between the EC50-values and data from the OECD respiration inhibition test, reflecting effects on bacteria in activated sludge.","156 S.","https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/5057||http://dx.doi.org/10.17169/refubium-9256","urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000094681-2","ger","http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen","protozoa, activated sludge||phagocytosis||chemical effects","500 Naturwissenschaften und Mathematik::570 Biowissenschaften; Biologie","Wirkung von Chemikalien auf die Phagozytoseleistung von Protozoen in Belebtschlämmen","ein neues Testverfahren","Effects of chemicals on the phagocytosis activity of protozoa in activated sludge","a new test system","Dissertation","free","open access","Text","Biologie, Chemie, Pharmazie","FUDISS_derivate_000000013698","FUDISS_thesis_000000094681"