Authors:	Peitzsch, Mirko
Title:	Speziation mikrobiologisch alkylierter, leichtflüchtiger Selenverbindungen in Abhängigkeit der geochemischen Verfügbarkeit des Selens
Online publication date:	23-Dec-2008
Year of first publication:	2008
Language:	german
Abstract:	Selen kann in verschiedenen Oxidationszuständen (+6, +4, ±0, -2) in unterschiedlichen Umweltkompartimenten auftreten. Verbundenen damit sind verschiedene Eigenschaften, wie z. B. die Wasserlöslichkeit, die in direktem Zusammenhang mit der Migrationsfähigkeit sowie der Bioverfügbarkeit steht. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden die Verfügbarkeit anorganischer Selenspezies und damit die Mobilisierbarkeit dieser in verschiedenen Laborexperimenten untersucht. Hierbei wurde an Goethit adsorbiertes Selenit sowohl mit einer Reinkultur des aktiv methylierenden Pilzes Alternaria alternata als auch mit einer angereicherten Umweltmischkultur inkubiert und die mikrobiologische Zugänglichkeit anhand der Bildung leichtflüchtiger, alkylierter Selenmetabolite wie z. B. Dimethylselenid und Dimethyldiselenid beobachtet. Zur Analyse dieser wurde eine cryotrapping-cryofocussing-GC-ICP-MS-Kopplung etabliert. Die Anteile der methylierten Selenverbindungen stiegen bei Verwendung von A. alternata mit der Inkubationszeit auf 10 % des gelösten Selens und 1 % des Gesamtselens an. Dieser Trend konnte während der Inkubation der Umweltmischkultur nicht beobachtet werden. Hier lagen die Anteile über den gesamten Untersuchungszeitraum bei ca. 0,5 % des gelösten bzw. 0,1 % des Gesamtselens, inklusive eines leichten Abwärtstrends, welcher wahrscheinlich durch die Nutzung der Alkylselenide als Kohlenstoffquelle hervorgerufen wurde. Weiterhin wurde das reduzierte Eisenselenidmineral Ferroselit eingesetzt, um dessen Stabilität gegenüber der Aktivität des sulfatreduzierenden Bakteriums Desulfovibrio gigas zu untersuchen. Mit zunehmender Inkubationszeit und damit verbundener, zunehmender Reduktion des im Nährmedium vorhandenen Sulfates konnte ein Anstieg leichtflüchtiger Organoselenverbindungen in der Gasphase der Kulturansätze festgestellt werden, die im unteren Nanogrammbereich lagen. Einhergehend damit wurde auch die Zunahme der Gehalte an gelöstem Selen und somit die biologisch bedingte Rücklösung aus der Mineral- in die Wasserphase beobachtet. Es konnte gezeigt werden, dass die Aktivität von Mikroorganismen einen deutlichen Einfluss auf die Stabilität von Oberflächenkomplexen des Selenits als auch von mineralischen Selenidspezies hat. Selenium exists in different oxidation states (+6, +4, ±0, -2) in diverse environmental compartments. Different properties are related to these oxidation states, for example water solubility, which is closely correlated with the migration capability and the bioavailability. In this study, the availability of inorganic selenium species was investigated in different laboratory experiments to get information on the mobility of these species. Hereby selenite adsorbed on goethite was incubated with a pure culture of active methylating fungus Alternaria alternata as well as with an enriched environmental mixed culture. The microbiological availability of inorganic selenite was observed by the formation of volatile, alkylated selenium metabolites, e. g. dimethyl selenide and dimethyl diselenide. A cryotrapping cryofocussing gaschromatography system hyphenated with ICP-MS was established for speciation analysis. The amount of methylated selenium compounds increased to 10 % of the dissolved selenium and 1 % of the total selenium during the incubation of A. alternata. This behavior has not been observed during the incubation of the environmental mixed culture. In the latter experiments the amount of volatiles analysed lay at approximately 0.5 % of the dissolved selenium and 0.1 % of the total selenium during the whole investigation time. Additionally there was a slight decrease in the formation of volatile compounds that may be due to microbial usage of alkyl selenides as carbon sources. Furthermore, the reduced iron selenid mineral ferroselite was used to investigate its stability at different activities of the sulfate reducing bacterium Desulfovibrio gigas. With ongoing incubation time and a related reduction of sulfate an increase of volatile organoselenium compounds in the headspace of the cultures up to nanograms was observable. Along with this an increase in dissolved selenium and therefore a biological induced re-dissolution of selenium out of the mineral into the water phase has been observed. It was possible to show in this study, that the activity of microorganisms has a significant impact on the stability of surface complexes of selenite as well as with mineral selenid species.
DDC:	550 Geowissenschaften 550 Earth sciences
Institution:	Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department:	FB 09 Chemie, Pharmazie u. Geowissensch.
Place:	Mainz
ROR:	https://ror.org/023b0x485
DOI:	http://doi.org/10.25358/openscience-3235
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-18481
Version:	Original work
Publication type:	Dissertation
License:	In Copyright
Information on rights of use:	https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
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