Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Die Belebtschlammbioz\u00f6nose von Abwasserreinigungsanlagen kann mit klassischen Methoden nur unzureichend und stark fehlerbehaftet identifiziert werden. Die Kenntnis der mikrobiellen Populationen ist aber notwendig, um St\u00f6rungen in dem Reinigungsverhalten einer Anlage konstruktiv beurteilen zu k\u00f6nnen und effektive Ma\u00dfnahmen einzuleiten. Die FISH (Fluorescent In Situ Hybridization) – Technik kann aufgrund des Einsatzes von 16S rRNA gerichteten, spezifischen Gensonden f\u00fcr eine schnelle und ge-naue Analyse der Belebtschlammbioz\u00f6nose verwendet werden, konnte sich aber aufgrund ihrer schlechten Anwendbarkeit in der t\u00e4glichen Praxis zur qualitativen und quantitativen Mikroorganismenbestimmung noch nicht durchsetzen. Aus diesem Grund soll in diesem Projekt eine neue und innovative Me\u00dfmethode entwickelt werden (Fast-FISH), welche die Vorteile der FISH-Technik nutzt und durch ihre Schnelligkeit und Automatisierbarkeit eine breite Anwendbarkeit in der Praxis erm\u00f6glicht.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie Zielsetzungen f\u00fcr die erste Projektphase waren die Entwicklung der Fast-FISH-Technik und die Verifizierung anhand zahlreicher Vergleichsmessungen mit der FISH-Technik. Hierbei sollte besonders darauf geachtet werden, eine m\u00f6glichst praxisrelevante, d.h. kostensparende und umweltschonende Arbeitsanweisung zu entwickeln, um einen sp\u00e4teren Einsatz in der Praxis zu erm\u00f6glichen. Der Einsatz eines an der TU M\u00fcnchen bestehenden umfassenden Gensondensatzes soll die Anwendbarkeit der Technik auch f\u00fcr die Detektion ungew\u00f6hnlicher Bakteriengruppen garantieren.<\/p>\n
In der zweiten Projektphase sollte die Anwendbarkeit der Fast-FISH Technik unter Beweis gestellt und letztere den bestehenden Anforderungen angepa\u00dft werden. Konkrete Fragestellungen aus der Praxis sollten aufgegriffen und mit Hilfe der entwickelten Me\u00dfmethode untersucht werden. Kinetische Untersuchungen zum N\u00e4hrstoffabbau, zu Kapazit\u00e4tsberechnungen sowie physikalische Bestimmungen sollten mit den mikrobiologischen Daten verglichen und ausgewertet werden. Der Einsatz vor Ort auf unter-schiedlichen Kl\u00e4ranlagen mit verschiedenen Betriebsst\u00f6rungen sollte die Praxistauglichkeit der Fast-FISH-Methode beweisen.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Der Schwerpunkt der ersten Projektphase lag auf der Entwicklung der Fast-FISH-Technik. Bei dieser Technik sollen die spezifisch in den Bakterien hybridisierten fluoreszenzmarkierten Oligonukleotidsonden abgel\u00f6st und in einem geeigneten Auswerteger\u00e4t quantifiziert werden. Als Auswerteeinheit wurden nach zahlreichen Sensitivit\u00e4tstest ein K\u00fcvetten-Fluorometer ausgew\u00e4hlt. Nach der grunds\u00e4tzlichen Etablie-rung der Methode wurden die optimalen Wellenl\u00e4ngen zur Vermessung verschiedener Fluoreszenzfarb-stoffe, die Sensitivit\u00e4t des Me\u00dfger\u00e4ts, sowie die Stabilit\u00e4t und Reproduzierbarkeit der Me\u00dfwerte ermit-telt. Simultane Fast-FISH-Hybridisierungen mit mehreren Oligonukleotidsonden wurden durchgef\u00fchrt und evaluiert. Es wurde gezeigt, da\u00df die Quantifizierung einzelner bakterieller Spezies in einem Ge-misch verschiedener Bakterienarten mittels der Fast-FISH Technik bereits erfolgreich durchgef\u00fchrt wer-den kann. Um die Anwendungsm\u00f6glichkeit der Methode auch in Umweltproben zu demonstrieren, er-folgte exemplarisch die qualitative Analyse von Bakterien in einer k\u00fcnstlichen Mischung mit Belebtschlamm. Eine qualitative Aussage war mit Fast-FISH in derartigen Systemen bereits eindeutig m\u00f6glich, die quantitative Anwendung von Fast-FISH bedurfte jedoch noch weiterer Optimierung.
\nIn der zweiten Projektphase konnte das bestehende Protokoll der Fast-FISH-Methode durch die \u00c4nderung verschiedener Parameter noch wesentlich verbessert und optimiert werden. So konnte die zuverl\u00e4ssige Quantifizierung von den meisten in diesem Projekt untersuchten bakteriellen Gruppen erreicht werden. Eine Ausnahme bildeten Filamente, die mit verschiedenen enzymatischen Methoden aufge-schlossen werden m\u00fcssen um f\u00fcr Gensonden durchl\u00e4ssig zu sein und nur einen sehr geringen Gehalt an ribosomaler RNA aufwiesen. Hier ist eine weitere Verbesserung der Technik notwendig. Um die Ergebnisse, die mit Hilfe der FISH- und der Fast-FISH-Technik bei der Analyse verschiedener Schl\u00e4mme erzielt wurden, miteinander vergleichen zu k\u00f6nnen, wurde ein neuartiges Sondenkonzept entwickelt. Dieses erm\u00f6glicht zum ersten Mal, kultivierungsunabh\u00e4ngige mikrobielle Bestandsaufnahmen von Schl\u00e4mmen mit der Gensondentechnologie durchzuf\u00fchren und zuverl\u00e4ssig \u00fcber einen l\u00e4ngeren Zeitraum hinweg zu vergleichen und zu evaluieren. Basierend auf dem entwickelten Sondenkonzept wurden mittels der FISH- und der Fast-FISH-Technologie zahlreiche Messungen von Schlammproben kommunaler und industrieller Kl\u00e4ranlagen durchgef\u00fchrt. Die gleichzeitige Anwendung beider Techniken erm\u00f6glichte zum einen den st\u00e4ndigen Abgleich der neu entwickelten Fast-FISH-Technik bez\u00fcglich der Zuverl\u00e4ssigkeit der Me\u00dfwerte und zum anderen auch die Messung von Filamenten die mittels der Fast-FISH-Technik nicht identifiziert werden konnten. Messungen \u00fcber einen Zeitraum von \u00fcber einem Jahr erm\u00f6glichten eine Bestandsaufnahme hinsichtlich der mikrobiellen Zusammensetzung und eine konkrete Bewertung der Qualit\u00e4t verschiedener belebter Schl\u00e4mme.
\nMit der Fast-FISH-Technologie steht nun erstmals eine Technik zur Verf\u00fcgung mit der schnell und pr\u00e4zise bakterielle Populationen quantifiziert werden k\u00f6nnen. Mit Hilfe dieser Technologie ist es m\u00f6glich \u00c4n-derungen in der bakteriellen Bioz\u00f6nose fr\u00fchzeitig zu detektieren, bevor kostenintensive St\u00f6rungen der Abwasserreinigungsanlage auftreten.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Die aus der Kooperation zwischen der TU M\u00fcnchen, Lehrstuhl f\u00fcr Mikrobiologie und der ATM hervorgegangene VERMICON AG, wird im Jahre 2001 ein Testkit auf dem Markt bringen, das – basierend auf der Fast-FISH-Technologie – f\u00fcr den Einsatz auf Kl\u00e4ranlagen zur Identifizierung und Quantifizierung mikrobieller Populationen entwickelt wurde.
\nDie Dokumentation in einschl\u00e4gigen Fachzeitschriften wird angestrebt. Eine Pr\u00e4sentation der Ergebnisse erfolgte bereits im Rahmen von Messen (z.B. Biotechnica 1999, Analytica 2000) und \u00fcber Fachvortr\u00e4ge (Seminar PTS M\u00fcnchen, ATV Landesgruppentagung Rosenheim 1999 u.a.).<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Das angestrebte Ziel, im ersten Jahr des Projekts die Methodik der Fast-FISH-Technik zur schnellen qualitativen und quantitativen Analyse von Mikroorganismen in Belebtschlammproben von Abwasserreinigungsanlagen zu entwickeln, konnte vollst\u00e4ndig erreicht werden. Das Potential des Verfahrens konnte an realen Belebtschlammproben, denen die nachzuweisenden Bakterien k\u00fcnstlich beigemischt worden waren, bewiesen werden.
\nIn der zweiten Projektphase konnte insbesondere durch eine Sensitivit\u00e4tssteigerung der Fast-FISH-Gensonden-Technik das Detektionslimit verbessert werden. Es wurden Problemorganismen nachgewiesen und quantitativ erfa\u00dft, die nur in geringen Mengen im Abwasser vorkommen. Dies wird eine schnelle Problemerfassung und eine fr\u00fchzeitige Einleitung spezifischer Gegenma\u00dfnahmen, auf die es in der Abwasserreinigungsindustrie in immer st\u00e4rkerem Ma\u00dfe ankommt, erm\u00f6glichen. Durch konkrete Fragestellungen wurden hier, aufbauend auf den methodischen Erkenntnissen der ersten Projektphase, problemerkennende und probleml\u00f6sende Konzepte formuliert und angewandt.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Zielsetzung und Anlass des Vorhabens Die Belebtschlammbioz\u00f6nose von Abwasserreinigungsanlagen kann mit klassischen Methoden nur unzureichend und stark fehlerbehaftet identifiziert werden. Die Kenntnis der mikrobiellen Populationen ist aber notwendig, um St\u00f6rungen in dem Reinigungsverhalten einer Anlage konstruktiv beurteilen zu k\u00f6nnen und effektive Ma\u00dfnahmen einzuleiten. Die FISH (Fluorescent In Situ Hybridization) – Technik kann aufgrund des Einsatzes […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"template":"","meta":{"footnotes":""},"categories":[],"tags":[57,53],"class_list":["post-18336","projektdatenbank","type-projektdatenbank","status-publish","hentry","tag-bayern","tag-umwelttechnik"],"meta_box":{"dbu_projektdatenbank_az_ges":"12033\/01","dbu_projektdatenbank_medien":"","dbu_projektdatenbank_pdfdatei":"A-12033.pdf","dbu_projektdatenbank_bsumme":"212.155,45","dbu_projektdatenbank_firma":"ATM Abwassertechnik","dbu_projektdatenbank_strasse":"Akademiestr. 7","dbu_projektdatenbank_plz_str":"80799","dbu_projektdatenbank_ort_str":"M\u00fcnchen","dbu_projektdatenbank_p_von":"1997-12-15 00:00:00","dbu_projektdatenbank_p_bis":"2002-01-23 00:00:00","dbu_projektdatenbank_laufzeit":"4 Jahre und 1 Monat","dbu_projektdatenbank_telefon":"089\/341-867","dbu_projektdatenbank_inet":"","dbu_projektdatenbank_bundesland":"Bayern","dbu_projektdatenbank_foerderber":"9","dbu_projektdatenbank_ab_bericht":"","dbu_projektdatenbank_ist_nachbewilligung_von":"","dbu_projektdatenbank_hat_nachbewilligung":"","dbu_headerimage_cover":"","dbu_submenu":"","dbu_submenu_position":"","dbu_submenu_entry":[]},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/projektdatenbank\/18336","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/projektdatenbank"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/types\/projektdatenbank"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/projektdatenbank\/18336\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":31339,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/projektdatenbank\/18336\/revisions\/31339"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=18336"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=18336"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=18336"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}