Bachelorarbeit

Abbau von Arsen- und Schwefel-Verbindungen durch thermophile Mikroorganismen

Rita Schubert (11/2010-08/2011)

Betreuer: Britta Planer-Friedrich, Cornelia Härtig

Es ist bekannt, dass thermophile Bakterien in arsen- und schwefelreichen alkalischen Thermalquellen leben. Ihr  Abbau von Thiosulfat, Arsenit und Thioarsenaten war Gegenstand dieser Arbeit. Es wurden Inkubationsexperimente mit Thermus thermophilus HB27, einer Anreicherungskultur aus dem Yellowstone National Park (YNP), USA, und Thermocrinis ruber OC1/4 im Labor und mit natürlichen Thermocrinis-Streamern in Conch Spring, YNP, durchgeführt. Der Abbau von Arsen- und Schwefelspezies über die Inkubationszeit wurde mittels IC-ICP-MS Bestimmungen nachvollzogen und bei Laborversuchen wurden die Zelldichten beobachtet. Die Anreicherungskultur konnte nur unter permanent aeroben Bedingungen kultiviert werden. Thermus thermophilus HB27 zeigte auf Thiosulfat, Monothioarsenat und Arsenit Wachstum, baute jedoch keine der Verbindungen ab. Thiosulfat wurde von Thermocrinis ruber und der Anreicherungskultur zu Sulfat degradiert. Monothioarsenat konnte sowohl im Feldversuch als auch im Labor von Thermocrinis assimiliert werden. Als Abbauprodukte entstand hauptsächlich Arsenat und Sulfat, in Spuren Arsenit und Thiosulfat, deren weitere Oxidation nicht eindeutig biotischen Prozessen zugeordnet werden konnte. Tetrathiosulfat war in allen Laborversuchen instabil. Es zeigte sich auf Tetrathioarsenat bei keinem Stamm Wachstum. Im Geländeversuch konnte eine Assimilation der Produkte des abiotischen Tetrathioarsenatzerfalls und deren biotische Umsetzung festgestellt werden. Im Gegensatz zum Laborversuch wurde Arsenit im Feldversuch von Thermocrinis oxidiert, was möglicherweise einer Detoxifikationsreaktion entspricht. Bei Vergleich von biotischen und abiotischen Versuchsansätzen ergibt sich für bakterielle Umsetzungsprozesse ein entscheidender Einfluss auf die Konzentrationsverhältnisse von gelösten Arsen- und Schwefelspezies.