Einleitung
Hormone menschlichen oder tierischen Ursprunges gelangten tausende von Jahren mit steigender Tendenz durch Populationswachstum und intensivere Landnutzung in die Umwelt. Eine Verbindung zwischen ihnen und nachteiligen Effekten auf die Tierwelt und Menschheit wurde jedoch nie erkannt. Hormone können über mehrere Wege in die Umwelt gelangen: durch die Landwirtschaft in Form von Pestiziden, Wirtschafts- und Sekundärrohstoffdünger (z.B. natürliche Östrogene, Mastförderer), durch Industrie- und Siedlungsabfälle. Gelangen sie über das Sickerwasser ins Grundwasser oder in Oberflächengewässer, können sie dort in Wirkmengen von wenigen ng/l z.B. eine Verweiblichung der Fischpopulation verursachen [1, 2]. Beim Menschen kann die Freisetzung der Hormone in die Umwelt zu einer Senkung der Spermazahl, zu einem Anstieg von Hoden-, Prostata- und Brustkrebs und zu Reproduktionsstörungen bei Männern führen [3].
Ein Problem ist die Vielzahl der Substanzen, die als endokrine Disruptoren wirken können. Sowohl Pestizide, Kosmetika, Medikamente, Farben etc. aber auch natürliche Steroide gehören dazu, wenn sie ungezielt in die Umwelt gelangen. Sie wirken unterschiedlich: die einen lösen aufgrund von Strukturähnlichkeiten zu bestimmten Hormonen im Organismus diejenigen Reaktionen aus, für die die entsprechenden Hormone zuständig wären, andere docken an Hormonrezeptoren an und verhindern so deren Wirkung, während eine dritte Kategorie Synthese, Transport oder Ausscheidung von Hormonen blockiert.
Diese Arbeit steht vor dem Hintergrund, dass jährlich etwa 2,4 g Gesamtöstrogenen pro Hektar mit Milchviehgülle auf landwirtschaftlich genutzte Flächen ausgebracht werden.
Anhand von Batchexperimenten (Schüttelversuchen) soll geklärt werden, ob und wie schnell natürliche Östrogene an Bodenmaterial gebunden werden können. Die Ergebnisse liefern Hinweise auf das Umweltgefährdungspotential, wie z.B. die Gefährdung des Grundwassers durch Auswaschung nicht retardierter und/oder abgebauter Östrogene.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
2. Material und Methoden
2.1 Chemikalien
2.2 Bodenmaterial
2.3 Batchexperimente
2.4 Bestimmung der Östrogene
2.4.1 Probenaufbereitung
2.4.2 GC-MS Messmethode
3. Ergebnisse und Diskussion
3.1 Batchlösungen
3.2 Einzelbestimmungen
3.3 Gemische
4. Zusammenfassung und Schlussfolgerung
5. Literatur
Zielsetzung & Themen
Das Ziel der Arbeit ist die Untersuchung des Sorptionsverhaltens natürlicher Östrogene in Bodenmaterial durch Batchexperimente, um das potenzielle Risiko einer Grundwassergefährdung durch Auswaschung zu bewerten.
- Untersuchung der Sorptionskinetik von Östrogenen an Bodenpartikeln
- Einfluss von Stabilität und Abbauprozessen auf die Hormonkonzentrationen
- Vergleich von Einzelbestimmungen gegenüber komplexen Hormongemischen
- Analyse der Konkurrenz um Bindungsplätze bei der Sorption
- Bewertung des Umweltgefährdungspotentials durch nicht retardierte Rückstände
Auszug aus dem Buch
3.2 Einzelbestimmungen
In den Experimenten mit nur einem zugesetzten Östrogen wurden alle vier Hormone 17a / ß- Östradiol, Östriol und Östron erfasst, um eventuellen Um- oder Abbau verfolgen zu können.
Dennoch sind in der nachfolgenden Graphik 2 die Ergebnisse der Hormonmessung nur für die einzelnen Östrogene in µg/ml zusammengefasst dargestellt. Ein Um- bzw. Abbau konnte nicht quantifiziert werden. Gemessen wurde die Restkonzentration in der Bodenlösung. Von den drei Parallelproben wurde jeweils der Mittelwert gebildet. Die Differenz zur Ausgangskonzentration (Zeitpunkt 0h) wird auf Adsorption an die Bodenfestphase zurückgeführt.
Ab dem Zeitpunkt 2h sinken die Hormonkonzentrationen in der Bodenlösung, die Hormone sorbieren in verstärktem Maße an die Bodenpartikel.
Bereits nach 1h betragen die Konzentrationen von 17a-Östradiol und Östron nur noch etwa 4% bzw. 9% der Ausgangskonzentration. Die Konzentrationen von 17ß- Östradiol und Östriol ist dagegen deutlich höher. Ein Rückgang ist hier erst ab 1h zu verzeichnen.
Anhand dieser Ergebnisse kann man erkennen, dass 17a-Östradiol und Östron bereits nach kurzer Kontaktzeit ein starkes Sorptionsvermögen aufweisen und nach längerer Schütteldauer auch nur geringe Desorption (z.B. nach 16h) zeigen.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Erläuterung der Problematik von Hormonen in der Umwelt und Definition der Fragestellung hinsichtlich der Bodenbindung von Östrogenen.
2. Material und Methoden: Beschreibung der verwendeten Chemikalien, des Bodenmaterials sowie der experimentellen Durchführung der Batchversuche und der analytischen Bestimmung mittels GC-MS.
3. Ergebnisse und Diskussion: Präsentation und Interpretation der Messdaten zu Batchlösungen, Einzelbestimmungen und Gemischen hinsichtlich der Sorptionsintensität.
4. Zusammenfassung und Schlussfolgerung: Synthese der Ergebnisse mit Fokus auf die Umweltrelevanz der Auswaschung von Hormonen und die Rolle mikrobieller Abbauprozesse.
5. Literatur: Verzeichnis der verwendeten wissenschaftlichen Quellen.
Schlüsselwörter
Sorption, natürliche Östrogene, Batchexperiment, Bodenkunde, 17a-Östradiol, 17ß-Östradiol, Östron, Östriol, GC-MS, endokrine Disruptoren, Bodenmaterial, Grundwassergefährdung, Auswaschung, Desorption, Metaboliten.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser wissenschaftlichen Arbeit?
Die Arbeit untersucht das Verhalten natürlicher Östrogene bei Kontakt mit Bodenmaterial, um zu klären, in welchem Ausmaß diese Hormone an den Boden gebunden oder in die Umwelt ausgewaschen werden.
Welche zentralen Themenfelder werden behandelt?
Die Themenfelder umfassen die Sorptionsfähigkeit von Böden, die Stabilität verschiedener Östrogene unter Laborbedingungen sowie die Auswirkungen dieser Substanzen als endokrine Disruptoren auf Ökosysteme.
Was ist die zentrale Forschungsfrage?
Es soll geklärt werden, ob und wie schnell natürliche Östrogene an Bodenmaterial binden und welche Rückschlüsse dies auf das Gefährdungspotenzial für das Grundwasser zulässt.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Zur Untersuchung werden Batchexperimente (Schüttelversuche) durchgeführt, wobei die Quantifizierung der Hormonkonzentrationen mittels GC-MS-Analytik erfolgt.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Im Hauptteil werden die Versuchsaufbauten, die analytische Bestimmung mittels Gaschromatographie und Massenspektrometrie sowie die detaillierten Ergebnisse der Sorptionskurven für Einzelhormone und Gemische diskutiert.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Untersuchung?
Zentrale Begriffe sind Sorption, endokrine Disruptoren, Östrogene, Batchexperiment und Bodenbindung.
Welche Rolle spielt 17a-Östradiol im Vergleich zu anderen Hormonen?
Die Ergebnisse zeigen, dass 17a-Östradiol ein besonders starkes Sorptionsvermögen aufweist und in Bodenexperimenten andere, bindungsschwächere Hormone von den Sorptionsplätzen verdrängen kann.
Warum unterscheidet sich die Wiederfindungsrate in Gemischen von der in Einzelbestimmungen?
In Gemischen konkurrieren mehrere Hormone gleichzeitig um die begrenzten Sorptionsstellen am Boden, was zu einer höheren Desorption im Vergleich zu den Einzelbestimmungen führen kann.
- Quote paper
- Michaela Vierthaler (Author), 2005, Sorption natürlicher Östrogene im Batchexperiment, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/42183
