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Untersuchungen zur Biodegradation von Testosteron im Oberflächenwasser

Poltrock, Heike - Freie Universität Berlin (2011)

Zahlreiche dokumentierte Störungen der Reproduktion und Geschlechtsentwicklung bei Menschen und Tieren, insbesondere bei solchen, die im Wasser leben, werden dem Einfluss hormonell wirksamer Substanzen in der Umwelt zugeschrieben. So genannte endokrine Disruptoren können von Menschen und Tieren aufgenommen werden und deren hormonelles Gleichgewicht stören. Neben verschiedenen Chemikalien, für die eine hormonelle Wirkung bekannt ist, nehmen endogene und synthetische Steroidhormone, die von Mensch und Tier ausgeschieden werden, aufgrund ihrer hohen Wirksamkeit eine besondere Stellung ein. Sie gelangen direkt, mit den Abwässern oder über das Verbringen von Gülle, Mist und Klärschlamm auf landwirtschaftliche Flächen in Oberflächengewässer, Böden und Grundwässer.

In der vorliegenden Arbeit wurde untersucht, ob Testosteron im Flusswasser durch darin lebende Mikroorganismen abgebaut wird, ob aus dem verwendeten Flusswasser isolierte Bakterien in der Lage sind, Testosteron allein abzubauen und wie schnell Testosteron im Vergleich zu den Geschlechtshormonen Progesteron und Östron abgebaut wird. Zum Nachweis des vermuteten biologisch-enzymatischen Abbaus wurde einer Wasserprobe aus der Spree Testosteron zugefügt und 28 bzw. 6 Tage bei 5 °C und bei 20 °C gelagert, wobei regelmäßig Proben entnommen und deren Konzentrationen mit einem Enzymimmunoassay bestimmt wurden. Als Kontrolle wurden sterilisiertes Flusswasser und Aqua bidest. mit Testosteron inkubiert. Die Fähigkeit verschiedener Bakterienspezies Testosteron solitär abzubauen wurde über 28 Tage bei 20 °C geprüft.
Abschließend wurden Testosteron, Östron und Progesteron gemeinsam in einer Flusswasserprobe bei 5 °C inkubiert, um die Abbaugeschwindigkeiten bis zum 28. Tag direkt miteinander vergleichen zu können.
Die Untersuchungen ergaben folgende Ergebnisse:

1. Testosteron wird im Flusswasser durch darin lebende Mikroorganismen abgebaut. Bei 20 °C war am 2. Tag ein Minimum von < 5 pg/10 μl erreicht, nachdem bereits nach einem Tag der Großteil abgebaut war. Bei 5 °C verringerte sich die Testosteronkonzentration bis zum Nachmittag des 1. Tages bzw. bis zum Morgen des 2. Tages nur gering. Bis zum Nachmittag des 2. bzw. Morgen des 3. Tages fiel sie dann schnell auf ein Minimum ab.
2. In sterilisiertem Flusswasser erfolgte ebenfalls ein Absinken der Testosteronkonzentration. Am 28. Tag waren bei der 5 °C-Lagerung zwischen Zusammenfassung 79 47,18 % und 65,72 % und bei der 20 °C-Lagerung zwischen 1,38 % und 27,44 % des Ausgangsgehaltes nachweisbar.
3. Ebenso erfolgte in Aqua bidest. bei 20 °C ein Rückgang der Testosteronkonzentration bis zum 14. Tag um 10 - 20 %. Der Konzentrationsabfall ist geringer als der in sterilisiertem Flusswasser bei 20 °C.
4. Bei der Inkubation von Testosteron mit den Bakterienspezies Alcaligenes faecalis, Aeromonas sobria und Citrobacter freundii erfolgte bis zum Ende des Versuchs eine Abnahme der Testosteronkonzentration. Die Charakteristik des Testosteronabfalls ist dabei vergleichbar mit der Abnahme der Testosteronkonzentration in sterilisiertem Flusswasser. Daraus wird gefolgert, dass die hier verwendeten Bakterienspezies nicht in der Lage sind, Testosteron allein abzubauen.
5. Der Abbau von Testosteron im Flusswasser erfolgt bei 5 °C deutlich schneller als der Abbau von Östron und von Progesteron. Minimale Testosteronkonzentrationen waren am 3. und am 5. Tag erreicht. Die Östronkonzentration fiel zwischen dem 11. und 28. Tag und die Progesteronkonzentration ab dem 13. Tag auf minimale Werte.
6. Das Gefährdungspotential durch Testosteron im Flusswasser ist eher gering einzuschätzen, da aufgrund der hier festgestellten relativ schnellen Abbauraten eine dauerhafte Persistenz von Testosteron in der Wassersäule unwahrscheinlich ist.

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