Fuchs, Andrea (2008) Wirkung des Ballastwasser-Biozids Acrolein auf verschiedene pathogene Bakterienstämme in Meer-, Brack- und Süßwasser. ["eprint_fieldopt_thesis_type_diplom-magister" not defined], Universität Oldenburg.

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Abstract

Diese Diplomarbeit beschäftigt sich mit der Frage, welche Wirkung das Biozid Acrolein auf verschiedene pathogene Bakterien hat. Vor dem Hintergrund der IMORichtlinie 125 [53] wurde im Ballastwasser-Übereinkommen von 2004 fest gelegt, dass Schiffe ihr Ballastwasser vorbehandeln müssen, bevor es ausgepumpt werden darf. Diese Anordnung beruht auf der Tatsache, dass durch Ballastwasser jedes Jahr Millionen von Organismen verschleppt werden und die heimische Flora und Fauna der Zielhäfen aus dem Gleichgewicht bringen. Eine Möglichkeit der Ballastwasser-Behandlung ist das Abtöten von Organismen durch Biozide. Acrolein ist ein aquatisches Biozid, das bereits für die Behandlung von Ballastwasser in Erwägung gezogen wurde (Baker Petrolite, 2001). Die hohe Reaktivität von Acrolein birgt den Vorteil, nur geringe Mengen zur Behandlung einsetzen zu müssen. In dieser Arbeit wurde die Wirkung der sechs Acrolein-Konzentrationen 0.01, 0.1, 1, 5, 10 und 15 mg/L auf zehn verschiedene Bakterienstämme untersucht. Es wurden neun pathogene Bakterienstämme untersucht, der zehnte Bakterienstamm wurde aus einer Ballastwasser-Behandlungsanlage isoliert. Zu den pathogenen Bakterien gehören Enterococcus faecalis, Escherichia coli, Serratia liquefaciens, Pseudomonas aeruginosa, Aeromonas hydrophila, Vibrio parahaemolyticus, Vibrio alginolyticus und zwei Stämme Vibrio vulnificus. Basierend auf der ScanMIC-Methode (Rahman et al, 2003) wurden Mikrotiterplatten mit Bakterienflüssigkultur, Acrolein und Probenwasser unterschiedlichen Salzgehaltes belegt, mit dem Farbstoff TTC inkubiert und anschließend mit einem Flachbett-Scanner eingescant. Die Auswertung erfolgte visuell und mit Hilfe der MPN-Tabelle nach McCrady (1915). Die visuelle Auswertung der untersuchten TTC-gefärbten Isolate in den Mikrotiterplatten zeigte vielfältige morphologische Unterschiede auf. Der Zusammenhang zwischen Beweglichkeit und TTC-Phänotyp eines Isolats ist nicht eindeutig. Die Isolate reagierten mit sehr unterschiedlichem Wachstum auf die Inkubation in unterschiedlichen Salzkonzentrationen. Sie wurden daraufhin in die Gruppen „salztolerante Bakterien“, „meerwasserliebende Bakterien“ und „süßwasserliebende Bakterien“ eingeteilt. Die Behandlung mit Acrolein ergab, dass mindestens 5 mg/L Acrolein erforderlich sind, um innerhalb von fünf Tagen Inkubation alle untersuchten Bakterienstämme in allen untersuchten Salzkonzentrationen abzutöten. Innerhalb von 24 Stunden konnten vereinzelt sogar hohe Acrolein-Konzentrationen überlebt werden. 1 mg/L Acrolein ist eine Grenzkonzentration, die bei einigen Isolaten keine Reaktion hervor rief und bei anderen Isolaten innerhalb von fünf Tagen zur Abtötung führte. Der Salzgehalt des Probenwassers spielte dabei eine wichtige Rolle. Die Reaktion der Isolate auf niedrige Acrolein-Konzentrationen unterschied sich je nach Salzgehalt des Probenwassers. Unter den untersuchten Isolaten überlebten P. aeruginosa und E. faecalis die höchsten Acrolein-Konzentrationen über die längste Zeit. Das Umweltisolat, V. parahaemolyticus, V. alginolyticus und A. hydrophila reagierten am empfindlichsten auf die Behandlung mit Acrolein.

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Ballast water is water uptaken by ships to ensure their stability. Due to ballast water exchange billions of species are daily spread over the world, invading new ecosystems. Therefore a policy was signed in 2004 by the International Maritime Organisation (IMO) to ensure that every vessel treats the ballast water before exchange in order to kill invasive organisms. One potential ballast water treatment biocide is acrolein, which is highly effective against aquatic organisms. The aim of my thesis was the investigation of the effect of acrolein on pathogenic bacteria. Bacteria species, incubation periods of five days and ambient water salinities of 35, 16 and ~0 were chosen based on the IMO regulations. The influence of six concentrations of acrolein between 0.01 and 15mg/l on nine pathogenic strains were tested to evaluate the survival of bacteria treated with acrolein. The scanner-assisted colorimetric MIC (Minimal Inhibtion Concentration) method developed by Rahman et al (2003) was applied. TTC (2,3,5-Triphenyltetrazoliumchlorid) was used as colorimetric indicator. The number of cells were estimated with MPN tables of McCrady (1915). The lower concentrations of acrolein (0.01, 0.1 mg/l) had no or only a light effect on the investigated bacteria. Within the concentration 1 mg/l acrolein, reduced growth up to inhibition was observed only during five days incubation in less preferred salinities. According to my investigations 5 mg/l of acrolein is the minimal concentration to inhibit growth of all tested bacteria within five days of incubation in water, with P. aeruginosa as the least susceptible strain. In comparison to the ballast water biocides Peraclean® Ocean and SeaKleen® only one tenth concentration is needed of acrolein to kill E. coli and V. alginolyticus in seawater (Gregg & Hallegraeff, 2007). Vibrio occurs to be more susceptible than enterobacteria. Further investigations should focus on the decay time of acrolein and the toxicity of its hydrolysis products.

Item Type:	Thesis (["eprint_fieldopt_thesis_type_diplom-magister" not defined])
Uncontrolled Keywords:	Ballastwasser , ScanMIC
Controlled Keywords:	Acrolein , Pathogene Bakterien
Subjects:	Science and mathematics > Life sciences, biology
Divisions:	Faculty of Mathematics and Science > Institute for Chemistry and Biology of the Marine Environment (ICBM)
Date Deposited:	17 Jan 2013 14:24
Last Modified:	08 Jul 2013 13:04
URI:	https://oops.uni-oldenburg.de/id/eprint/952
URN:	urn:nbn:de:gbv:715-oops-10243
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