Du lernst für: Studiengang Technischer Umweltschutz: Umwelttechnisches Praktikum
Thema: UTP
- ! [1] Umwelttechnisches Praktikum - Skript (2002)
- ? Wozu dient eine Analyse? (2)
- Nachweis der Existenz oder der Konzentration eines (Schad-)Stoffes
- ? Wie sind Umweltproben im allgemeinen beschaffen?
- Sie sind heterogen in Zusammensetzung und Aufbau.
- ? Umweltproben sind heterogen in Zusammensetzung und Aufbau. Worauf wirkt sich das aus? (3 x allg. bla)
- Beprobung, Aufarbeitung, Bewertung
- ? Welches Merkmal haben die spektrometrischen Methoden gemeinsam?
- die Wechselwirkung zwischen Materie und Energie (in Form von Licht)
- ? Was verstehen wir im weitesten Sinne unter Licht?
- das gesamte Spektrum der elektromagnetischen Strahlung vom Mikrowellenbereich bis zur Röntgenstrahlung
- ? Worin unterscheiden sich Photometrie und Atomabsorptionsspektrometrie (AAS) in bezug auf die Lichtquelle?
- Bei der Photometrie wird als Lichtquelle ein Kontinuumstrahler eingesetzt, bei der AAS eine elementspezifische Lampe, die ein Linienspektrum aussendet.
- ? Wieviel Hausmüll und hausmüllähnliche Siedlungsabfälle fallen jährlich in Deutschland an? [Stand 1999?]
- rund 30 Millionen Tonnen Hausmüll und hausmüllähnliche Siedlungsabfälle
- ? Wieviele Siedlungsabfalldeponien gibt es derzeit [1999?] in Deutschland?
- rund 350 Siedlungsabfalldeponien
- ? Wieviel Prozent des Hausmülls und hausmüllähnlicher Siedlungsabfälle landen auf Deponien, wieviel werden verbrannt? [Stand 1999?]
- Mehr als 60% landen auf Deponien, mehr als 30% werden verbrannt.
- ? Wofür steht die Abkürzung BMU?
- Sie steht für das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit.
- ? Wann legte das BMU ein Eckpunktepapier vor, das neben den thermischen Verfahren auch hochwertige mechanisch-biologische Verfahren zuläßt?
- Im August 1999 legte das BMU dieses Eckpunktepapier vor, sechs Jahre nach Erlass der TASi.
- ? Welche Art der Vorbehandlung wird durch das Eckpunktepapier des BMU von 1999 neben den thermischen Verfahren noch zugelassen?
- Neben den thermischen werden auch hochwertige mechanisch-biologische Verfahren zugelassen.
- ? Wofür steht die Abkürzung UBA?
- Sie steht für das Umweltbundesamt.
- ? Worauf basierte das Eckpunktepapier des BMU vom August 1999?
- Es basierte auf einem Prüfbericht des Umweltbundesamtes.
- ? Unter welchen Voraussetzungen schätzt das Umweltbundesamt in ihrem Prüfbericht von 1999 die Ablagerung mechanisch-biologisch behandelter Abfälle als ökologisch vertretbar und als Stand der Technik ein?
- unter der Voraussetzung einer hochwertigen mechanisch-biologischen Behandlung
- ? Was versteht das Umweltbundesamt unter einer hochwertigen mechanisch-biologischen Behandlung?
- Als hochwertig wird die Behandlung dann angesehen, wenn die mechanisch-biologischen Behandlungsanlagen Emissionsgrenzwerte einhalten, die denen der 17. BImSchV für Verbrennungsanlagen entsprechen und wenn die heizwertreiche Fraktion ausgesondert und energetisch verwertet wird.
- ? Wie ergibt sich die Endvergrößerung eines Mikroskopes und wozu wurde Immersionsöl benutzt?
- V=V_Objektiv * V_Okular, Immersionsöl hat eine höhere Brechzahl als Luft -> Vergrößerung der numerischen Apertur -> Vergrößerung des Sehwinkels
- ? Warum werden gefärbte Objekte nicht im Phasenkontrast mikroskopiert?
- Bei der Phasenkontrastmikroskopie wird eine Änderung der Phase, die bei Durchtritt von Licht durch Materie immer auftritt, in eine Amplitudendifferenz umgewandelt. Diese können wir dann wahrnehmen. Der Phasenkontrast schluckt jedoch sehr viel Licht, so dass gefärbte Objekte evtl. nicht mehr wahrgenommen werden können.
- ? Wie groß ist eine durchschnittliche Bakterien- und eine Hefezelle?
- Bakterienzelle: 1 µm, Hefezelle: 5 µm (im Durchmesser)
- ? Welche Nährstoffe werden von den Mikroorganismen benötigt?
- Cohns, Peter mag keinen Kaffee: COHNS P Mg K CaFe
- ? Nennen Sie zwei organische Kohlenstoffquellen für Bakterien!
- Zucker (Glucose, Saccharose), ggf. komplexe C-Quellen wie Hefeextrakt, Fleischextrakt
- ? Nennen Sie zwei Stickstoffquellen für Bakterien!
- Ammonium (NH4+), Nitrit (NO2-), Nitrat (NO3-), ggf. Harnstoff, Soja
- ? Für welche Zellbestandteile der Mikroorganismen wird C, N, P benötigt?
- [C: für alles, P: DNA, N: Proteine, DNA]
- ? Nennen Sie drei Beispiele für Zusatzfaktoren, die das Wachstum sehr anspruchsvoller Mikroorganismen verbessern!
- wachstumsfördernde Stoffe (Suppline), z.B. Vitamine, Aminosäuren, Purine, evtl. auch spezielle Wachstumsbedingungen (pH, osmotischer Druck)
- ? Was versteht man unter einem synthetischen bzw. unter einem komplexen Nährboden?
- synthetisch: Nährboden enthält nur chemisch exakt definierte Verbindungen (wird angesetzt), komplexe Nährmedien entalten Stoffe unbekannter oder nicht genau reproduzierbarer Zusammensetzung
- ? Was ist Agar und wozu dient er, welchen Eigenschaften verdankt Agar seine weite Verbreitung als Verfestigungsmittel für Nährböden?
- ein vielfach vernetztes Polysaccharid aus Rotalgen, welches bei 100°C schmilzt und bis zur Abkühltemperatur von zirka 45°C flüssig bleibt. Agar ist ein Geliermittel, Vorteil gegenüber Gelatine: wird von wenigen Mikroorganismen abgebaut
- ? Was ist Pepton und wozu wird es verwendet?
- Komplexmedium, wird gewonnen durch enzymatische Spaltung proteinhaltiger Produkte - [Wozu verwendet?]
- ? Nennen Sie die physikochemischen Bedingungen, die das Wachstum von Mikroorganismen beeinflussen können (4)!
- Temperatur, pH, osmotischer Druck, Sauerstoff
- ? Welche Vorteile hat ein Vereinzelungsausstrich?
- einfache Durchführung, Trennung von Mischkulturen, Herstellung von Reinkulturen
- ? Was ist eine Reinkultur und wie kann man sie herstellen?
- Eine Reinkultur ist aus einzelner Zelle entstanden, sie enthält nur Bakterien derselben Art. Herstellung mit 13-Strich-Methode, ggf. nach selektiver Anreicherung auf Selektiv-Nährmedium
- ? Woraus besteht Zahnbelag?
- aus organischer Matrix, in der Bakterien eingebettet sind, z.B. Milchsäurebakterien, gram-negative Stäbchen
- ? Welche Grundformen lassen sich bei Bakterienzellen unterscheiden und in welchen Zellverbänden können sie auftreten?
- Kugel (coccus), Stäbchen, kommaförmig (vibrio), spiralförmig (spirillum) - Verbände von coccus: diplo-, strepto-, staphylo-, Sarcinen, Platten, ansonsten mycelähnliche Geflechte
- ? Für welche Untersuchungen eignen sich Versuche mit Kontaktkulturen (Abklatschplatten)?
- Untersuchung von Oberflächen (z.B. Türklinke), wie gut wirkt ein Desinfektionsmittel?
- ? Was unterscheidet Übersichtsfärbungen von Differentialfärbungen?
- Übersichtsfärbung: alle Bakterien werden gleichartig angefärbt, dient nur Kontraststeigerung, z.B. Safranin- und Methylenblaufärbung - Differentialfärbung: neben allg. Konstraststeigerung auch Färbung bestimmter Zellbestandteile, z.B. Zellwände, Nukleinsäuren, Reservestoffeinlagerungen -> Identifizierung möglich, Bsp: Gramfärbung
- ? Was unterscheidet gram-positive von gram-negativen Bakterien?
- gram+: 30 bis 40 Schichten Murein, gram-: eine Mureinschicht
- ? Nennen Sie die einzelnen Schritte der Gramfärbung! (5)
- 1. Hitzefixierung, 2. Kristallviolettbad, 3. Kaliumiodidzugabe, 4. Lösung mit Ethanol, 5. Gegenfärbung mit Safranin
- ? Was ist Murein und wo kommt es vor?
- besteht aus Aminosäuren und Aminozuckern, bildet das Stützskelett der Zellwand
- ? Welche Morphologie und welches Gramverhalten zeigen a) Pseudomonas putida, b) Staphylococcus aureus, c) Streptococcus spec., d) Bacillus subtilis, e) E. coli?
- a) Pseudomonas putida: gram-negatives Stäbchen, b) Staphylococcus aureus: gram-positiv (coccus immer!), traubenförmig, c) Streptococcus spec.: gram-positive Kette, d) Bacillus subtilis: gram-positives Stäbchen, Sporenbildner e) E. coli: gram-negatives Stäbchen
- ? Welche Methoden zur Bestimmung der Bakterienzahl kennen Sie?
- Gesamtzellzahl: Coulter-Counter (Leitfähigkeitsänderung einer Elektrolytlösung bei Durchgang einer Zelle durch enge Öffnung, Zählkammer (definiertes Volumen, mikroskopische Auszählung, nur für Zellzahlen größer 1 Mio Zellen pro ml, Membranfiltermethode (Filtration, Färben des Filters, mikroskopische Auszählung, für Zellzahlen kleiner 1 Mio pro ml), Lebendzellzahl: KBE (Kochscher Plattenguss, Ausstrich-/Oberflächenverfahren, Membranfilter), Titerverfahren, MPN
- ? Was ist die Gesamtzellzahl und was ist die Lebendzellzahl?
- Gesamtzellzahl: alle Zellen, auch tote und beschädigte, Lebendzellzahl: vermehrungsfähige Zellen (können auf Nährböden Kolonien und in Lösungen Suspensionen bilden)
- ? Was verstehen Sie unter einem Titer?
- Das in ml ausgedrückte kleinste Probevolumen, in dem Wachstum oder Stoffwechselleistungen von Mikrorganismen noch nachweisbar sind.
- ? Warum läßt sich durch die Bestimmung der Lebendzellzahl nur ein geringer Anteil der tatsächlich vorhandenen MO erfassen?
- Selektive Bedingungen (aerob, anaerob, Nährstoffangebot, Licht, Salzgehalt, usw.)
- ? Ein Fruchtsaft ist durch bakterielle Kontamination stark getrübt. Sie wollen die Lebendzellzahl je ml messen. In welchen zwei Schritten geht man prinzipiell vor?
- 1. Verdünnen, 2. Lebendzellzahlbestimmung (KBE, Titer, MPN, usw.)
- ? Was bedeutet Sterilität und welche Sterilisationsverfahren gibt es?
- steril: frei von vermehrungsfähigen MO und Sporen, Verfahren: Sterilisation mit feuchter Hitze, mit trockener Hitze, Filtration, Sterilisation mit energiereicher Strahlung (UV), Sterilisation mit chemischen Mitteln
- ? Was ist der Unterschied zwischen Sterilisation und Desinfektion?
- Sterilisation: Keimfreiheit, Desinfektion: Verringerung der Keimzahl auf Wert, der keine Infektion auslöst
- ? Beschreiben Sie gebräuchliche Desinfektionsverfahren und -mittel!
- physikalische Verfahren, thermische Verfahren, UV-Bestrahlung, chemische Verfahren
- ? Welche Ernährungstypen unterscheidet man bei MO, wie sind sie charakterisiert?
- Energiequelle: photo-/chemotroph, Elektronendonator: litho-/organotroph, C-Quelle: auto-/heterotroph, Elektronenakzeptor: Atmung (O2), anaerobe Atmung (z.B. Nitrat, Sulfat, Schwefel, CO2, Fe3+), Gärung
- ? Erklären Sie das Prinzip der Anreicherungskultur und nennen Sie ein Beispiel!
- Milieubedingungen, Wachstumsbedingungen einer Mischpopulation so einstellen, dass der gesuchte Organismus Vorteile hat und die anderen möglichst gehemmt werden, z.B. Clostridienanreicherung (Erde in Kartoffel unter Luftabschluss im Dunkeln), Denitrifikantenanreicherung (Luftabschluss, Dunkelheit, org. C-Quelle, Nitrat)
- ? Warum wird bei der Herstellung der dezimalen Verdünnungsreihe für das Titerverfahren 0,9%ige NaCl-Lösung verwendet?
- Osmotischer Druck würde wegen Gradient des Salzgehalts zwischen Zellinnerem und Lösung zu hoch werden, aqua dest. würde in Zelle eindringen und diese ggf. zum Platzen bringen
- ? Wie lassen sich sporenbildende Bakterien selektiv anreichern?
- Abtöten vegetativer Zellen durch Erhitzen
- ? Welche Bakterien gehören zu den Sporenbildnern, wie sind sie charakterisiert und wo kommen sie vor?
- Clostridium (gram-positiv, streng anaerob, peritrich begeißelt, kommen im Boden vor), Bacillus (gram-positiv, aerob, kommen im Boden vor)
- ? Nennen Sie drei besondere Eigenschaften von Endosporen!
- thermoresistent, weitgehend wasserfrei -> trockenresistent, gegen chemische Einflüsse resistent, strahlenresistent
- ? Wie lassen sich Endosporen im Mikroskop erkennen?
- stark lichtbrechend wegen geringem Wassergehalt, spezielle Färbetechniken
- ? Wann und wie werden bakterielle Endosporen gebildet?
- bei ungünstigen Lebensbedingungen (Stress), z.B. Substratmangel, hohe [oder niedrige] Temperatur, Trockenheit
- ? Wie verhalten sich die Clostridien gegenüber freiem Sauerstoff?
- Sie sterben ab, die Sporen [noch schnell gebildet?] überleben
- ? Wie lassen sich Clostridien anreichern? Woran erkennt man eine erfolgreiche Anreicherung?
- anaerob, im Dunkeln, mit org. C-Quelle - Anreicherung erkennt man an Gasbildung? ...
- ? Wie sind die nitrifizierenden Bakterien charakterisiert, welchem Ernährungstyp lassen sie sich zuordnen, welches sind die Hauptvertreter dieser Gruppe und wo kommen sie vor?
- Ernährungstyp: chemolithoautotroph, wichtigste Vertreter: Nitrosomonas (NH4+ -> NO2-), Nitrobakter (NO2- -> NO3-), Vorkommen: Boden, Klärschlamm
- ? Welche Bedeutung hat die Nitrifikation für die Landwirtschaft?
- Ammonium wird als Dünger ausgebracht, die Pflanzen können diese reduzierte Form des Stickstoffs besser einbauen als z.B. Nitrat. Die Bakterien oxidieren das Ammonium zu Nitrat, welches im Ggs. zu Ammonium sehr gut wasserlöslich ist und damit aus dem Boden ausgewaschen wird -> Grundwassergefährdung, Überdüngung zum Ausgleich dieses Effekts
- ? Welche Bedeutung hat die Nitrifikation in der Abwasserreinigung?
- Vorstufe der Denitrifikation zur N-Elimination -> Reduzierung des Eutrophierungspotentials
- ? Wie lässt sich Nitrosomonas selektiv anreichern?
- Ammonium, aerob, kein Licht, keine C-Quelle (weil autotroph), leicht sauer [Nitrobacter stirbt ab?]
- ? Woran erkennt man das Wachstum von Nitrosomonas?
- Nitrit entsteht
- ? Was verstehen Sie unter Denitrifikation?
- Umwandlung von Nitrat (NO3-) zu molekularem Stickstoff (N2), entspricht der Nitratatmung (chemoorganoheterotroph)
- ? Sind Denitrifikanten aerob, anaerob oder fakultativ anaerob?
- Sie sind fakultativ anaerob.
- ? Brauchen Denitrifikanten org. C-Quellen zum Wachstum?
- ja
- ? Nennen Sie Anreicherungsbedingungen für Denitrifikanten!
- anaerob, Nitrat, im Dunkeln, org. C-Quelle
- ? Welche Bedetung hat die Denitrifikation in der Abwasserreinigung?
- Eliminierung des Stickstoffs durch Überführung in N2, Abbau org. Substanz
- ? Was versteht man unter Antibiotika?
- Substanzen biologischer Herkunft, die das Wachstum von Bakterien hemmen oder die Bakterien abtöten, sind schon in geringen Konzentrationen wirksam
- ? Nennen Sie einige wichtige Antibiotika! Zu welchen Gruppen gehören deren Produzenten?
- Penicillin (Penicillium), Ampicillin, Produzenten gehören oft zu Pilzen
- ? Wie unterscheiden sich bakteriostatische und bakterizide Wirkungen von Substanzen?
- bakteriostatisch: hemmend, bakterizid: abtötend
- ? Wie lässt sich die Wirksamkeit eines Antibiotikums quantitativ bestimmen?
- Agar-Diffusionstest, Hemmhof ausmessen
- ? Beschreiben Sie Wirkungsmechanismen einiger Antibiotika!
- Sie wirken auf die Zellstruktur oder den Energiestoffwechsel, die Biosynthese
- ? Nennen Sie in Stichworten vier Sammelmöglichkeiten für MO in der Luft!
- Sedimentation, Filtration, Impaktion, Impingementverfahren
- ? Wodurch sind MO in der Luft vor UV-Strahlung geschützt?
- durch Pigmente (z.B. Karotinoide), dicke Mureinschicht (gram-positiv besser geschützt als gram-negativ), Schutz durch Staub
- ? Nennen Sie Herkunft und Arten von MO im Freien und in Räumen!
- draußen: Boden, Tiere, drinnen: Mensch (Hautpartikel)
- ? Welche Faktoren beeinflussen die Konzentration von MO in der Außenluft?
- Jahreszeit, Standort -> UV-Strahlung, Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Wind, Luftverschmutzung
- ? Wie kann man die Korngrößenverteilung von Partikeln, die MO-behaftet sind, feststellen?
- mit dem Anderson-Impaktor
- ? Welche Konzentrationen von MO erwarten Sie in einem Innenraum (z.B. Praktikumssaal) [MO/m³]?
- 500 bis 5000 MO pro m³
- ? Welche Mikroorganismen herrschen in der Luftflora vor?
- Kokken (weil gram+), Endosporen, Pilzsporen
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