Umweltverschmutzung: Ökologische Aspekte Und Biologische Behandlung

ISBN-13: 9783642646249 / Niemiecki / Miękka / 2011 / 344 str.

David Hardman; Sharron McEldowney; Stephen Waite

Opis

Das Buch fuhrt zunachst die Hauptverursacher bzw. -emittenten von Schadstoffen auf, analysiert die grossen Stoffgruppen und erlautert im Anschluss daran, welcher Stellenwert biotechnologischen Verfahren beim Abbau dieser Stoffe zukommt und wie diese im Einzelfall aussehen.

Spis treści

Prinzipien und Perspektiven.- 1 Umwelt und Umweltverschmutzung.- Metallverhüttung als Beispiel für Verunreinigung aus punktförmigen Quellen.- Diffuse Sehadstoffquellen.- Ökologische Überlegungen.- Umweltschutzgesetze.- Integrierte Verschmutzungskontrolle und nationale Agenturen.- USA.- Großbritannien.- Konzepte zur Erstellung von Einleitungsgrenzwerten.- Großbritannien.- Vereinigte Staaten.- Internationale Gesetze und Umweltschutz.- Literatur.- Weiterführende Literatur.- 2 Beurteilung des Verbleibens von Schadstoffen in der Umwelt und deren möglicher Auswirkungen.- Voraussagen zum Umweltschicksal von Schadstoffen.- Qualitative Voraussagen.- Quantitative Voraussagen.- Biologische Modelle.- Verhältnis zwischen Einwirkung und der von einem Organismus angereicherten Schadstoffmenge.- Anwendungen von Biokonzentrations- und Akkumulationsfaktoren.- Biomagnifikation.- Die Auswirkungen akkumulierter Schadstoffe auf einzelne Organismen.- Auswirkungen auf der Ebene des Ökosystems.- Literatur.- Weiterführende Literatur.- 3 Behandlungsverfahren.- Traditionelle Ansätze zur Sehadstoffeindämmung.- Deponierung.- Verbrennung.- Andere Technologien.- Bewertung der Optionen für ein Abfallmanagement.- Biologische Behandlungsstrategien zur Eindämmung von Verunreinigungen.- Literatur.- Weiterführende Literatur.- 4 Die Auswahl von Biokatalysatoren und ihre genetische Modifikation.- Strategien zur Anreicherung und Durchmusterung.- Entwurf von Anreicherungsverfahren entsprechend den Umweltquellen.- Mikrobiologische Anreicherungs- und Selektionsverfahren.- In Situ-Anreicherung vor Isolation.- Labormäßige Mikrokosmen und Bodensäulen.- Labormäßige Flüssigkulturverfahren.- Genetische Ansätze zur Isolation von Biokatalysatoren für biologische Umweltverfahren.- Genetisch hergestellte Mikroben.- Einsatz von GEM bei der Behandlung toxischer Umweltchemikalien.- Natürliche oder genetisch manipulierte Biokatalysatoren zur Eindämmung von Verunreinigungen.- Weiterführende Literatur.- Organische Schadstoffe.- 5 Der Kohlenstoffkreislauf und xenobiontische Verbindungen.- Einbringung exogener organischer Materialien in die Umwelt.- Die Rolle natürlicher Mikrobengemeinschaften.- Das Schicksal organischer xenobiontischer Verbindungen in der Umwelt.- Biologischer Abbau.- Organische Halogen Verbindungen in der natürlichen Umwelt.- Literatur.- Weiterführende Literatur.- 6 Biologischer Abbau organischer Verbindungen.- Biologischer Abbau xenobiotischer Verbindungen.- Die Biochemie der Aufspaltung der Kohlenstoff-Halogen-Bindung.- Mikrobielle Dehalogenasen.- Oxygenoly tische Dehalogenierung.- Reduktive Dehalogenierung.- Hydrolytische Dehalogenierung.- Abbau von Haloalkoholen.- Ligninasen.- Biochemie der Entgiftung organischer Quecksilberverbindungen.- Ausnutzung der biochemischen Vielseitigkeit von Mikroorganismen.- Literatur.- 7 Der Einsatz von Biotechnologien bei der Behandlung von organischen Stoffen.- Biotechnologien zur Verhinderung von Umweltverschmutzung durch giftige organische Verbindungen.- Behandlung kommunaler Abwässer.- Biotechnologien zur Beseitigung von Umweltverschmutzungen durch toxische organische Verbindungen.- Bodenbehandlung.- Grundwasserrehabilitation.- Luftbehandlung.- Literatur.- Weiterführende Literatur.- Nitrat- und Phosphatverunreinigungen.- 8 Stickstoff und Phosphor in der Umwelt.- Das Umweltverhalten von Stickstoff und Phosphor.- Umweltbedenken.- Eutrophierung.- Nitrat und Trinkwasserversorgung.- Methämoglobinämie (Blausucht).- Krebs.- Quellen und Belastungen.- Abwasser.- Landwirtschaftliche Zufuhren.- Verluste aus Weideflächen.- Verluste aus Ackersystemen.- Relative Bedeutung von Stickstoff- und Phosphatquellen.- Literatur.- Weiterführende Literatur.- 9 Beseitigung von Nitrat durch Mikroben.- Einführung.- Mikrobielle Entfernung von Nitrat aus Abfällen und Grundwasser: Biokatalysatoren und Mechanismen.- Denitrifizierung und denitrifizierende Bakterien.- Reaktionen und Enzymsysteme.- Chemolithotrophe Denitrifizierer.- Dissimilatorische Nitratreduktion.- Einflußfaktoren bei der Denitrifizierung.- Sauerstoff.- Energiequellen: Kohlenstoff und anorganische Verbindungen.- Temperatur und pH.- Inhibitoren.- Aufbereitungs verfahren.- Verfahren zur Denitrifizierung von Abwässern.- Konventionelle Behandlung.- Bakterielle Adsorption und Einfangung.- Bodenaufbereitungssysteme.- Bakterielle Gemeinschaften und Denitrifizierung.- Denitrifizierung von Trinkwasser.- Denitrifizierung von Grundwasser in situ.- Literatur.- Weiterführende Literatur.- 10 Makrophytensysteme zur Entfernung von Nitrat und Phosphat.- Einführung.- Konzepte und Verfahren zur Entfernung von Schadstoffen.- Akkumulation von Schadstoffen durch Pflanzen.- Durch Bakterien unterstützte Zersetzung.- Organischer Kohlenstoff.- Stickstoff.- Physikalisch-chemische Prozesse.- Phosphat.- Pathogene Keime.- Planung und Betrieb künstlicher Feuchtgebiete.- Auswahl der Pflanzenart.- Substrat.- Beetgröße.- Art, Aufgabemenge und Verteilung des Abwassers.- Vorbehandlung.- Belastung und Verteilung des Abwassers.- Nachfolgender Betrieb.- Bewertung künstlicher Schilfbeete.- Literatur.- Weiterführende Literatur.- Schwefel- und Stickstoffoxide.- 11 Der Einfluß von Schwefel und Stickoxiden auf die Umwelt.- Chemie des sauren Regens.- Quellen.- Reaktionen von Pflanzen auf SO2 und Nox.- Ansatzpunkte für Schädigungen.- Auswirkungen von SO2 auf das Wachstum von Pflanzen.- Saure Niederschläge, Bodenversauerung und Reaktionen zwischen Pflanzen und Boden.- Waldschäden.- Versauerung von Oberflächenwässern.- Literatur.- Weiterführende Literatur.- 12 Entschwefelung von Kohle und Öl.- Zusammensetzung und Aufbau von Kohlen.- Zusammensetzung und Aufbau von Ölen.- Mikrobielle Entfernung von anorganischem Schwefel aus Kohlen und Ölen: Organismen und Mechanismen.- Mechanismen der anorganischen Schwefeloxidation durch Thiobazillus.- Chemolithotrophe Bakterien und die Oxidation des anorganischen Schwefels.- Heterotrophe Bakterien und die Oxidation des anorganischen Schwefels.- Entfernung organischen Schwefels durch Mikroben aus Kohle und Öl.- Aerobe Entfernung organischen Schwefels.- Anaerobe Entfernung organischen Schwefels.- Allgemeine Überlegungen zur Entfernung organischen Schwefels durch Mikroben.- Einflußfaktoren bei der Entfernung von anorganischem Schwefel aus Kohle.- Kohleart, Schlammdichte und Teilchengröße.- Umwelt und Nährstoffbedingungen.- Einflußfaktoren bei der Entfernung des organischen Schwefels aus Kohle und Öl.- Verfügbare Reaktionsflächen.- Umwelt- und Nährstoffbedingungen.- Entschwefelungsverfahren.- Literatur.- Weiterführende Literatur.- Metall- und Radionuklidverunreinigungen.- 13 Verbleib und Auswirkungen von Metallen und Radionukliden in der Umwelt.- Definitionen.- Umweltchemie.- Klassifizierung der metallischen Elemente.- Periodensystem.- Metallkationen vom Typ A oder B.- Wechselwirkungen zwischen Metallen und Teilchen.- Bildung von Kohlenstoffkomplexen.- Metalle in der Atmosphäre.- Metalle im Wasser.- Akkumuherte Elemente.- Recyclierte Elemente.- Eingefangene Elemente.- Metalle und ihre Mobilität in Böden.- Toxizität der Metalle.- Kreisläufe und Quellen der Metalle in der Umwelt.- Literatur.- Weiterführende Literatur.- 14 Biologische Behandlung von Metallen und Radionukliden.- Einführung.- Fällung von Schwermetallen und Radionukliden.- Biologische Umbildungen von Schwermetallen und Radionukliden.- Oxidierende Reaktoren.- Reduzierende Reaktionen.- Alkylierungsreaktionen.- Intrazelluläre Akkumulatoren.- Extrazelluläre Akkumulation.- Akkumulation durch Biopolymere.- Polysaccharidbiopolymere.- Polyphenolische Biopolymere.- Metallbindende Proteine.- Bindung durch Exoprodukte.- Literatur.- Weiterführende Literatur.- 15 Biotechnologien zur Entfernung und Rückgewinnung von Metallen und Radionukliden.- Biologische Verfahren auf nicht-lebender Basis zur Aufbereitung metallhaltiger Abwässer.- Prozeßtechnologien: Biosorbentien aus Mikroben und Algen.- Die Wirksamkeit nicht lebendiger mikrobieller Biosorbentien.- Prozeßtechnologie: Biopolymere und Sorption durch Exoprodukte.- Lebende biologische Verfahren zur Abtrennung von Metallen aus Abwässern..- Projektierte lebende Mikrobensysteme.- Immobilisierte wachsende oder ruhende Zellen.- Biologische Abwasserbehandlung.- Künstliche und natürliche Ökosysteme.- Literatur.- Weiterführende Literatur.- 16 Ausblick.

Blurb

Das Buch führt zunächst die Hauptverursacher bzw. -emittenten von Schadstoffen auf, analysiert die großen Stoffgruppen und erläutert im Anschluß daran, welcher Stellenwert biotechnologischen Verfahren beim Abbau dieser Stoffe zukommt und wie diese im Einzelfall aussehen.