Forschungsbericht W 202003 01/2023 -PDF-Datei-
Integration der Wirkungsbezogenen Analytik in die Non-Target-Screening basierte Bewertung von Prozessen der Trinkwassergewinnung
- Herausgeber/Verlag: DVGW
- Format: 127 Seiten
- Ausgabe: 2023
- Verkaufseinheit: 1
- Mindestabnahme: 1
- Artikel-Nr.: 512256
246,10 €*
Im Forschungsprojekt W 202003 wurde eine auf die Wirkung bezogene Bewertung von Prozessen der Trinkwasseraufbereitung entwickelt. Hierfür wurden die Wirkungsbezogene Analytik, eine Kombination aus Fraktionierung mittels Hochleistungsdünnschichtchromatographie und Bioassay (HPTLC/WBA), eingesetzt. Wesentliches Projektziel war es, die notwendigen Verfahren und Konzepte zu erarbeiten, damit die Bewertung von einzelnen oder auch kombinierten Aufbereitungsprozessen durchgeführt werden kann. Es wurde die bereits im Vorgängerprojekt WBA-BeReit eingesetzte Laborversuchsanlage zur kontinuierlichen Ozonung mit anschließender Langsamsandfiltration (KOLa) modifiziert und um die Aufbereitungs-prozesse Aktivkohlefiltration, Advanced Oxidation Processes (AOPs) und Chlorungs-Desinfektion erweitert.
Die Weiterentwicklung der verwendeten Anreicherungsmethoden zeigte aussichtsreiche Ergebnisse, damit durch zukünftige Methoden das anreicherbare Substanzspektrum um hochpolare und ionische Substanzen erweitert werden kann. Die in WBA-BeReit getestete Vakuumkonzentration wurde um einen Schritt zur Matrixabtrennung und Anreicherung, der sog. „Salz-Lösungsmittel-Extraktion“ (SLE), erweitert, um die aufkonzentrierte Salzmatrix abzutrennen und die Analyten auf das erforderliche Niveau anzureichern. Trotz aktueller Einschränkungen bei der Reproduzierbarkeit konnte in Kleinversuchen die prinzipielle Eignung des neuen Verfahrens anhand organischer Anionen gezeigt werden. Im Gegensatz zur reinen Vakuumkonzentration waren die SLE-Extrakte mit der WBA kompatibel
1 Einleitung
2 Literaturrecherche (AP 1)
3 Auswahl der Wasserwerke (AP 2)
4 Laborversuchsanlage zum Prozessstudium (AP 3)
4.1 Überblick über die bestehende Laborversuchsanlage
4.2 Vorgenommene Erweiterungen
4.2.1 UV-Desinfektionseinheit
4.2.2 Advanced Oxidation Process (AOP) per Dosierung mit H2O2
4.3 Experimente zu den AOP-Verfahren
4.3.1 Umsetzung von para-Chlorbenzoesäure (pCBA)
4.3.2 Umsetzung von Acesulfam (ACE)
4.3.3 Umsetzung von Gabapentin
4.4 Chlorungs-Desinfektion
4.5 Aktivkohlefiltration
4.6 Versuche mit anschließender Wirkungsbezogener Analytik (WBA)
5 Weiterentwicklung der Probenanreicherung
5.1 Charakterisierung von SPE-Materialien
5.2 Salz-Lösungsmittel-Extraktion (SLE)
5.3 Anwendung der SLE auf Biotests
6 Untersuchung von Realproben (AP 4)
6.1 Probenübersicht
6.2 Ergebnisse der wirkungsbezogenen Analytik
6.2.1 Probenanreicherung und Trennung
6.2.2 Aliivibrio fischeri-Hemmtest
6.2.3 Bacillus subtilis-Hemmtest
6.2.4 Acetylcholinesterase-Hemmtest
6.2.5 Yeast Estrogen Screen
6.2.6 Yeast Androgen Screen
6.2.7 umu-Assay
6.3 Non-Target-Screening
7 Weiterentwicklung der WBA-Auswertung (AP 5)
7.1 Implementierung des planaren umu-Assay (pumu)
7.2 Implementierung des planaren Yeast Androgen Screen (pYAS)
7.3 Implementierung des bioanalytischen Äquivalenzkonzentrationskonzepts (BEQ-Konzept)
8 Erweiterung des Bewertungskonzepts (AP 6)
8.1 Zustandsbewertung von Wasserproben
8.2 Bewertung des Aufbereitungsprozesses
9 Kommunikation (AP 7)
10 Machbarkeitsstudie neuer Endpunkte auf Basis humaner Zelllinien (AP 8)
10.1 Kombination planarer Wirktests mit adhärenten humanen Zellen
10.1.1 Untersuchungskonzept und Ergebnisse
10.1.2 Fazit und Ausblick
10.2 Untersuchung der Realproben mit Wirktests auf Basis humaner Zelllinien
10.2.1 Ergebnisse
10.2.1.1 Zytotoxizität (MTT-Test mit ERα-, AR-, p53- und HepG2-Zellen)
10.2.1.2 Östrogene Wirkung (ERα-CALUX)
10.2.1.3 Androgene Wirkung (AR-CALUX)
10.2.1.4 Gentoxizität (p53-CALUX und in-vitro Mikrokerntest)
10.2.2 Diskussion
11 Schlussfolgerungen und Ausblick
12 Literaturverzeichnis
13 Abbildungsverzeichnis
14 Abkürzungsverzeichnis
15 Tabellenverzeichnis
Anhang
Weitere Ergebnisse
15.1.1 Prozessvergleiche des Non-Target-Screening
15.1.2 Ergebnisse des MTT-Tests