Projekt

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Tracking biotransformation of hexachlorocyclohexane isomers by compound specific isotope analysis

Titel Englisch Tracking biotransformation of hexachlorocyclohexane isomers by compound specific isotope analysis
Gesuchsteller/in Kohler Hans-Peter
Nummer 153534
Förderungsinstrument Projektförderung (Abt. I-III)
Forschungseinrichtung Eawag
Hochschule Eidg. Anstalt für Wasserversorgung, Abwasserreinigung und Gewässerschutz - EAWAG
Hauptdisziplin Andere Gebiete der Umweltwissenschaften
Beginn/Ende 01.07.2014 - 30.06.2018
Bewilligter Betrag 279'696.00
Alle Daten anzeigen

Alle Disziplinen (3)

Disziplin
Andere Gebiete der Umweltwissenschaften
Experimentelle Mikrobiologie
Biochemie

Keywords (5)

Hexachlorocyclohexane (HCH); Compound-specific isotope analysis (CSIA); Biotransformation; Haloalkane dehalogenase (LinB); Dehydrochlorinase (LinA)

Lay Summary (Deutsch)

Lead
Lindan (gamma-Hexachlorcyclohexan) ist ein Organochlorpestizid, das als Schädlingsbekämpfungsmittel früher in der Schweiz produziert und eingesetzt wurde. Bei der Produktion sind unerwünschte Nebenprodukte angefallen, welche oft unsachgemäss entsorgt wurden und darum heute noch immer grosse Umweltprobleme darstellen. In diesem Projekt untersuchen wir die Biotransformation von Lindan und verwandten Verbindungen mit isotopischen Methoden, um einen Beitrag zur Risikoabschätzung verunreinigter Standorte zu leisten.
Lay summary

Einzelstoffisotopenanaylse ist eine neuartige analytische Methode, mit welcher Isotopenverhältnisse natürlich vorkommender Isotopen in Umweltchemikalien bestimmt werden können. Diese Information kann gebraucht werden, um potentielle Schadstoffquellen zu ermitteln und das Ausmass biologischer Abbauvorgänge zu bestimmen.

 

In diesem Projekt wenden wir die Methode der Einzelstoffisotopenanaylse an, um mikrobielle Transformationsreaktionen von Lindan und dessen Isomeren zu untersuchen. Dazu werden wir eine neue Methode zur Bestimmung von Chlorisotopen entwickeln. Diese Methode werden wir zuerst auf enzymatische Umsetzungen von Lindan und dessen Isomeren anwenden, um die für spätere Feldversuche nötigen Grundlagen zu erarbeiten.

 

Das Projekt befasst sich einerseits mit Grundlagenforschung bei der Methodenentwicklung zur Messung von Chlorisotopenverhältnisse in chlororganischen Schadstoffen und der Enzymatik des Lindanabbaus. Andererseits, planen wir die erarbeitete Methode im Feld anzuwenden, um den Abbau von Lindan in verunreinigten Standorten nachzuweisen und zu quantifizieren.

 

Direktlink auf Lay Summary Letzte Aktualisierung: 26.09.2014

Verantw. Gesuchsteller/in und weitere Gesuchstellende

Mitarbeitende

Name Institut

Zusammenarbeit

Gruppe / Person Land
Formen der Zusammenarbeit
Dr. Agnieszka Dybala-Defratyka / Lodz University of Technology Polen (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Publikation
Prof. Rup Lal / University of Dehli Indien (Asien)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Publikation
- Austausch von Mitarbeitern

Wissenschaftliche Veranstaltungen

Aktiver Beitrag

Titel Art des Beitrags Titel des Artikels oder Beitrages Datum Ort Beteiligte Personen
Interfaces against pollution - IAP Poster Assessing the biotransformation of hexachlorocyclohexane-isomers by compound-specific isotope analysis 10.06.2018 La Grande Motte, Frankreich Hofstetter Thomas; Kohler Hans-Peter; Schilling Iris;
IBP PhD congress (Zürich) Poster Carbon and hydrogen kinetic isotope effects of enzymatic transformation reactions of hexachlorocyclohexane 06.04.2018 Zürich, Schweiz Schilling Iris; Kohler Hans-Peter; Hofstetter Thomas;
Isotopes 2017 Poster Tracking biotransformation of hexachlorocyclohexanes by compound-specific isotope analysis 09.07.2017 Monte Verita, Schweiz Kohler Hans-Peter; Hofstetter Thomas; Schilling Iris;
IBP PhD congress (Zürich) Poster Tracking biotransformation of hexachlorocyclohexanes by compound-specific isotope analysis 21.04.2017 Zürich, Schweiz Hofstetter Thomas; Kohler Hans-Peter; Schilling Iris;
SCS Fall Meeting 2016 Poster Tracking biotransformation of hexachlorocyclohexanes by compound-specific isotope analysis 15.09.2016 Zürich, Schweiz Kohler Hans-Peter; Hofstetter Thomas; Schilling Iris;
SGM (Schweizerisch Mikrobiologische Gesellschaft) Annual assembly (Bern) Vortrag im Rahmen einer Tagung Tracking biotransformation of hexachlorocyclohexanes by compound-specific isotope analysis 14.06.2016 Bern, Schweiz Schilling Iris; Hofstetter Thomas; Kohler Hans-Peter;
SGM (Schweizerisch Mikrobiologische Gesellschaft) Annual assembly (Bern) Poster Tracking biotransformation of hexachlorocyclohexanes by compound-specific isotope analysis 01.04.2016 Bern, Schweiz Kohler Hans-Peter; Hofstetter Thomas; Schilling Iris;
IBP PhD congress (Zürich) Poster Tracking biotransformation of hexachlorocyclohexanes by compound-specific isotope analysis 01.04.2016 Zürich, Schweiz Kohler Hans-Peter; Schilling Iris; Hofstetter Thomas;
Jahrestagung der Arbeitsgemeinschaft Stabile Isotope (ASI) Poster Tracking biotransformation of hexachlorocyclohexanes by compound-specific isotope analysis28 28.09.2015 Heidelberg, Deutschland Hofstetter Thomas; Schilling Iris; Kohler Hans-Peter;
Bi-annual Isotopes Conference Poster Tracking biotransformation of hexachlorocyclohexanes by compound-specific isotope analysis 21.06.2015 Jerusalem, Israel Hofstetter Thomas; Schilling Iris; Kohler Hans-Peter;
SGM (Schweizerisch Mikrobiologische Gesellschaft) Annual assembly (Lugano) Poster Tracking biotransformation of hexachlorocyclohexanes by compound-specific isotope analysis 28.05.2015 Lugano, Schweiz Schilling Iris; Hofstetter Thomas; Kohler Hans-Peter;
IBP PhD congress (Zürich) Poster Tracking biotransformation of hexachlorocyclohexanes by compound-specific isotope analysis 10.04.2015 Zürich, Schweiz Hofstetter Thomas; Schilling Iris; Kohler Hans-Peter;


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Abstract

gamma-Hexachlorocyclohexane (gamma-HCH) is an organochlorine pesticide that was extensively used during the last century as an insecticide for the control of agricultural pests and vector borne diseases. It was mainly used in two ways. First, as a technical mixture mainly containing the five isomers alpha-HCH (60-70%), beta-HCH (5-12%), gamma-HCH (10-12%), delta-HCH (6-10%) and epsilon-HCH (2-3%) and later as lindane (gamma-HCH, 99%). In-discriminate agricultural application of technical HCH and inadequate disposal of isomeric waste from lindane production led to widespread contamination of agricultural soils and production landfills with these HCH isomers. It has been estimated that between 1.7 and 4.8 million tons of HCH residuals is still present worldwide. These numbers illustrate that the environmental burden of HCH wastes still consti-tutes an immense environmental problem and consequentially, various HCH isomers were recently add-ed to the list of persistent organic pollutants regulated under the Stockholm convention.Biodegradation and bioremediation are paramount processes to destroy HCH isomers in the en-vironment and several studies have shown that bioaugmentation and biostimulation approaches have a promising potential for remediating low-level HCH-contaminations in agricultural environments. However, there are open questions to be answered with regard to the fate of the various HCH isomers, the mechanisms governing HCH isomer turnover, and in particular the methodology for assessing success of HCH-turnover in environmental settings, before such bioremediation approaches can be unconditionally promoted for use in large scale field applications. In this context, compound-specific isotope analysis (CSIA) offers unique opportunities to assess both the extent and the pathways of HCH biotransformation.In this project, we will address these research questions by developing and applying CSIA meth-ods for Cl- and C-isotope analysis of HCH isomers. To this end, we will extend current analytical methods for Cl isotope analysis and apply them to elucidate the unknown kinetic isotope effects associated with HCH biotransformation under oxic conditions. The fundamental understanding of the enzymatic dehy-drochlorination and nucleophilic substitution reactions will enable us to evaluate isotope fractionation in HCH isomers and their transformation products to assess the extent and predominant pathways of deg-radation. With this information, we finally plan to assess the extent of HCH degradation in soil samples from contaminated sites.
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