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TU Berlin

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UWI Urban Water Interfaces (DFG research training group 2032)

H4 Redox gradients in natural and technical urban water systems: Population structure and physiological properties

In this project, redox gradients in the hyporheic zone or the surface water-groundwater interface are being studied. This zone is known to have diverse redox conditions such as oxic, suboxic and anoxic and harbours correspondingly diverse microbial communities. All over the world, demographic changes are resulting in an increasing demand and consumption of pharmaceuticals and as a consequence, pharmaceutical residues released by wastewater treatment plants pose a threat to environmental processes, mainly in urban water systems.

The aim of this project is to explore microbial community structures and functional profiles of gradient biofilms of the hyporheic sediment in lab-scale sediment reactors. The biological transformation potentials of iopromide in lab-scale reactors containing natural sediment cores, should be enhanced. To achieve this aim, it has to be determined, if the pollutant-degrading bacteria can live on trace pollutants alone or if they require co-substrates or partner organisms to maintain their energy metabolism. Significant interactions like syntrophy and co-metabolism between organisms for determining degradation efficiency can then be identified. Analysis of the bacterial population structure in different layers of the sediment cores will be performed using Illumina® Sequencing. Monitoring the abundance of specific bacteria according to the dissipation of pollutants will be done by quantification of bacterial genes by real-time polymerase chain reaction. For visualization of the distribution and localization of bacteria on sediment particles fluorescence in-situ hybridisation will be used in combination with confocal laser scanning microscopy.​

N1 Solid–water interface

Degradierung schwer abbaubarer Pharmaka durch Biofilme an Wassergrenzflächen

Degradation of recalcitrant organic trace pollutants in biofilms at solid-water interfaces

Im natürlichen und urbanen Wasserkreislauf sind unterschiedliche Spurenschadstoffe, wie zum Beispiel Arzneimittel detektierbar. Bisher konnte in wissenschaftlichen Publikationen gezeigt werden, dass diese organischen Verbindungen durch die Aktivität von Mikroorganismen abgebaut bzw. transformiert werden können.

 

Im DFG-Graduiertenkolleg „Urban Water Interfaces (UWI)“ wird im Rahmen dieses Projekts das Degradierungspotenzial verschiedener, schadstoffabbauender Eisen-Bakterien in Biofilmgemeinschaften analysiert. Der Schwerpunkt liegt hierbei auf der Untersuchung mikrobieller Gemeinschaften an Festkörper-Wasser Grenzzonen, die  in disen Grenzzonen unterschiedliche Abbauwege und -strategien entwickelt. Es sollen Wechselwirkungen (Syntrophie, Co-Metabolismus) zwischen den Mikroorganismen analysiert und deren Bedeutung für die Degradierungseffizienz bestimmt werden. Der Fokus liegt darauf, in welchem Umfang Arzneimittel zu Stoffen transformiert werden, die in den Pool natürlicher Huminstoffe integriert werden können. Die identifizierten Organismen werden dann mittels FISH und qPCR spezifisch im natürlichen Habitat und in Laborreaktoren quantifiziert.

 

 

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