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Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:bsz:25-opus-80249
URL: http://www.freidok.uni-freiburg.de/volltexte/8024/


Friedrich, Judith

Untersuchung der Abbaubarkeit von Pharmazeutika und Chemikalien in einem optimierten Abbautest : Vergleich der Elektrodenmethode nach Clark mit einem auf dynamischer Lumineszenzlöschung basierenden Optrodenverfahren zur Messung der Sauerstoffkonzentration im Closed Bottle Test

Testing of the biodegradability of pharmaceuticals and chemicals in an optimized degradation test : oxygen electrode compared to an oxygen optode based on dynamic luminescence quenching to measure the oxygen concentration in the Closed Bottle Test

Dokument1.pdf (2.895 KB) (md5sum: ff9511c5e301d7b160bbd1d8c0fca2df)

Kurzfassung in Deutsch

Die Auswirkungen persisitierender Chemikalien und Arzneimittel auf das gesamte Ökosystem, insbesondere auf die aquatische Umwelt, sind immer noch schwer abzuschätzen. Daher stellt leichte biologische Abbaubarkeit eine wünschenswerte und wichtige Schlüsseleigenschaft von Chemikalien dar. Im Closed Bottle Test, einem biologischen Testverfahren, werden organische Stoffe auf leichte biologische Abbaubarkeit untersucht. Als Standardverfahren zur Bestimmung des gelösten Sauerstoffs, der zur Ermittlung der Abbaurate eines Stoffes im Closed Bottle Test dient, wurde bisher das elektrochemische Messverfahren nach Clark angewendet. Da dieses Verfahren aber zu häufigen unerklärlichen Messwertschwankungen führte und zudem sehr aufwändig ist, wurde in dieser Arbeit eine Methodik für ein neues optisches Verfahren zur berührungslosen Sauerstoffmessung an der geschlossenen Flasche im Closed Bottle Test erarbeitet, das auf dem Prinzip der dynamischen Lumineszenzlöschung basiert. Zunächst wurde ein grundlegender Standard zur Handhabung des neuen Verfahrens im Laborbetrieb entwickelt. Dann wurden mögliche Einflussfaktoren, Zuverlässigkeit, Vergleichbarkeit und Reproduzierbarkeit der Messergebnisse untersucht, indem u. a. verschiedene Closed Bottle Tests parallel mit dem Elektroden- und Optrodenverfahren durchgeführt wurden. Dabei erwies sich das neue Optrodenverfahren nach Berücksichtigung diverser Fehlerquellen und Störfaktoren dem bisherigen Elektrodenverfahren als eindeutig überlegen. Die Häufigkeit der Messwertschwankungen konnte durch das neue Messverfahren deutlich verringert werden, insbesondere weil die Anzahl an verschiedenen Flaschen in einem Closed Bottle Test durch dieses Optrodenverfahren stark reduziert wird. Außerdem konnte die Anzahl an Messzeitpunkten beliebig erhöht werden, so dass nun erstmals die Abbaukinetik der Testsubstanzen im Closed Bottle Test verfolgt werden konnte. Verglichen mit dem herkömmlichen Elektrodenverfahren konnte auch der für die Durchführung der Closed Bottle Tests notwendige zeitliche und materielle Aufwand beträchtlich gesenkt und die Testdurchführung enorm vereinfacht werden.
Die Untersuchung der Abbaubarkeit von Chemikalien macht zwar nur einen kleinen Teil im Bereich der nachhaltigen Chemie bzw. Pharmazie aus, stellt aber dennoch einen wichtigen Grundpfeiler für die interdisziplinäre Zusammenarbeit in der Entwicklung umweltverträglicher Chemikalien dar.


Kurzfassung in Englisch

The effects of Persistent Organic Pollutants (POPs) on the entire ecosystem, mainly on the aquatic environment, still can hardly be assessed. Therefore, ready biodegradability is a desired key characteristic of chemicals. In the Closed Bottle Test (CBT), the ready biodegradability of organic substances is tested. To determine the degradation rate of a chemical in the CBT the oxygen consumption within a 28-day period is measured. So far a Clark electrode has been used as standard method to detect the oxygen concentration. However, this method is time-consuming, laborious and led to frequent fluctuations of the test results, which limited their validity. Due to these shortcomings, an optical system that enables contact-free measuring of the oxygen concentration in a closed bottle, based on dynamic luminescence quenching, was examined and the test results were compared to those obtained with the electrochemical technique. At first, a basic standard for the handling of the new instrument in the laboratory was developed. Then possible influencing factors, reliability, comparability and reproducibility of the test results were investigated by running the CBTs in parallel with the electrode and optode (from Greek: optical path) method. The findings proved the new optode method to be unambiguously superior to the electrode technique. The frequency of fluctuations of the test results and time and effort necessary for the test run could considerably be reduced. Above all, the degradation kinetics of the test substances could be followed for the first time in the CBT by easily increasing the measuring points without much additional effort.


SWD-Schlagwörter: Biologischer Abbau , Elektrochemische Sauerstoffmessung , Sauerstoffelektrode , Optode , Chemikalie , Arzneimittel , Lumineszenzlöschung , Photolumin
Freie Schlagwörter (deutsch): Abbautest , Closed Bottle Test , Sauerstoffmessung
Freie Schlagwörter (englisch): biodegradability , Clark electrode , Closed Bottle Test , oxygen measuring , luminescence quenching , optode
Institut: Inst. für Umweltmedizin und Krankenhaushygiene
Fakultät: Medizinische Fakultät / Universitätsklinikum
DDC-Sachgruppe: Medizin und Gesundheit
Dokumentart: Dissertation
Erstgutachter: Kümmerer, Klaus (Prof. Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 10.08.2010
Erstellungsjahr: 2011
Publikationsdatum: 24.03.2011
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