Untersuchungen zur mikrobiellen Methylquecksilberbildung in Termiten und im Faulschlamm

Im Rahmen dieser Arbeit wurde erstmalig eine in vivo Methylierung von Quecksilber in Insekten nachgewiesen. Des Weiteren wurde die Kinetik der Quecksilbermethylierung im Faulschlamm untersucht und eine Identifizierung der für die Methylierung verantwortlichen Bakteriengruppe durchgeführt. Die Methylquecksilberbestimmung erfolgte mittels Purge&Trap Gaschromatographie-Atomfluoreszenzspektrometrie nach einer sauren Phasenextraktion. Zur Untersuchung einer in vivo Methylquecksilberbildung in Insekten wurde die australischen Termite Mastotermes darwiniensis als Modellorganismus verwandt. Den Tieren wurde über einen Zeitraum von vierzehn Tagen Quecksilber(II)chlorid in unterschiedlichen Konzentrationen mit der Nahrung zugeführt und anschließend die Methylquecksilberkonzentration in den Termiten bestimmt. Mit zunehmender Quecksilberkonzentration in der Nahrung (0 µg bis 150 µg Hg2+/g) stieg die Methylquecksilberkonzentration von ca. 5 ng auf 53,8 ng pro g Termite Trockengewicht. Bei höheren Quecksilberkonzentrationen in der Nahrung wurde kein weiterer Anstieg in der Methylquecksilberkonzentration in den Termiten festgestellt. Die Untersuchung der Methylquecksilberbildung im Faulschlamm des Klärwerks Mainz-Mombach zeigte, dass die Methylquecksilberkonzentration zu Beginn der Inkubationsphase rasch anstieg und mit zunehmender Inkubationsdauer eine Sätti-gung erreichte. Nach 164 Stunden waren insgesamt 2,6 % des eingesetzten Quecksilbers zu Methylquecksilber umgesetzt. Anhand von Hemmstoffversuchen wurden Sulfat-reduzierende Bakterien als hauptverantwortliche Organismengruppe für die Quecksilbermethylierung identifiziert.

In the scope of this thesis an in vivo methylation of mercury in insects was demonstrated for the first time. Furthermore, the kinetic of mercury methylation in sludge was investigated, and the responsible group of microorganisms were identified. The analysis of methyl mercury was carried out by purge&trap gaschromatography-atomic fluorescence spectrometry. The in vivo mercury methylation by insects was investigated using the Australian termite Mastotermes darwiniensis. The termites were fed with food containing mercury(II)chloride in different concentrations for a period of fourteen days, and then the methyl mercury concentrations in the termites were determined. It was observed that with an increase of mercury(II) concentration in the food from 0 µg to 150 µg/g food, the methyl mercury concentration in the termite increased from 5 ng to 54 ng/g termite, respectively. There was no increase of methyl mercury in termites with an additional increase of mercury concentrations in the food. Investigations of methyl mercury production in digested sludge from the sewage treatment plant Mainz-Mombach showed a rapid increase of methyl mercury concentration at the start of the incubation phase and reached saturation with increasing incubation time. After 164 h, 2.6 % of the added mercury was methylated. Experiments carried out in the presence of inhibitors, showed the responsibility of sulfate reducing bacteria for mercury methylation in the digested sludge.