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 Ziel verfolgt die Probenahme?
- Es soll eine repräsentative Probe gewonnen werden.
- ? Wann wird eine Probe als repräsentativ bezeichnet?
- ... wenn ihre Zusammensetzung der Zusammensetzung der Grundgesamtheit (d.h. des gesamten beprobten Bodenstückes, des gesamten Fließgewässers) entspricht
- ? Mit Zunahme der Heterogenität des zu beprobenden Materials wird die Probenahme ... (leichter oder schwieriger)?
- Die Probenahme wird natürlich schwieriger.
- ? Nenne ein Beispiel für eine schwierige Probenahme!
- feste inhomogene Abfallstoffe
- ? Welchem Zweck dient der Probenahmeplan?
- Zweck eines Probenahmeplans ist, die Anzahl der Stichproben so weit wie möglich zu verringern, wobei das Ziel einer repräsentativen Probe nicht verloren gehen darf.
- ? Wie heisst die Probe, die sich aus der Vereinigung mehrerer Stichproben ergibt?
- Durchschnittsprobe
- ? Wo wird die Wasserprobe entnommen?
- unterhalb der Gewässeroberfläche
- ? Warum wird die Probe unterhalb der Gewässeroberfläche entnommen?
- "... da sich aufschwimmende Stoffe nicht volumengerecht miterfassen lassen."
- ? Die Probenahme gestaltet sich unterschiedlich, je nach ...
- Gewässertyp: stehende Gewässer oder Fließgewässer
- ? Was weisen stehende Gewässer im Sommer auf?
- Eine Temperaturschichtung
- ? Was muss bei stehenden Gewässern aufgenommen werden?
- An mehreren Stellen muss ein Tiefenprofil aufgenommen werden.
- ? Was muss bei Fließgewässern im Gegensatz zu stehenden Gewässern aufgenommen werden?
- Es muss ein Querschnitt aufgenommen werden (z.B. wegen Abwasserfahnen), während bei stehenden Gewässern ein Tiefenprofil aufgenommen wird.
- ? Wodurch kann eine repräsentative Probenahme erschwert werden? (5)
- Durch Abwasserfahnen, Rückströmungen, Wellenschlag, Totzonen, das Abschöpfen selbst
- ? Wodurch wird die Repräsentativität der Probe negativ beeinflusst?
- Durch räumliche Inhomogenitäten
- ? In welcher Form liegen Schadstoffe in der Luft vor? (3)
- In Form von Gasen, Dämpfen oder als feste Partikel
- ? Was versteht man unter Aufschluss?
- Chemische Umsetzung, bei der die interessierenden Elemente oder Verbindungen in eine lösliche Form überführt werden
- ? Wozu müssen die zu untersuchenden festen Stoffe "aufgeschlossen" werden?
- Um sie von der Matrix (yeah, Matrix reloaded! :-) zu trennen
- ? In welcher Form muss die Probe für nasschemische Analysen i.A. vorliegen?
- als Lösung
- ? Was ist Kalibrierung?
- Mess- und Analysegeräte der instrumentellen Analytik liefern Messsignale. Diese müssen mit Konzentrationen, Gehalten oder Stoffmengen in Zusammenhang gebracht werden, was dann die Kalibrierung darstellt.
- ? Wie kalibriert man Analysenmethode?
- In der Regel durch das Ansetzen und Messen von Standardlösungen bestimmter Konzentrationen. Eine weitere Möglichkeit ist die Standardaddition, bei der der zu untersuchenden Probelösung Standardlösungen mit bekannter Konzentration zugesetzt werden.
- ? Was ist der Vorteil der Standardaddition?
- Probe und Standard befinden sich in derselben Lösung. Besonders Matrixeffekte können damit weitgehend ausgeglichen werden.
- ? Wie heißt der Zusammenhang zwischen Messsignal und Standardkonzentration?
- Kalibrierfunktion.
- ? Wie sieht die Kalibrierfunktion im Idealfall aus?
- Linear.
- ? Was stellen die einzelnen Komponenten einer linearen Kalibrierfunktion der Form E=m*c+b dar?
- E: Messsignal (z.B. Extinktion bei AAS und Photometrie), c: Konzentration der gesuchten Substanz, m: Steigung der Kalibriergerade, b: Achsenabschnitt auf der y-Achse (bei Netto-Messwerten, d.h. abzüglich des Nullwertes, sollte die Gerade durch den Ursprung gehen. b ergibt sich aus Messungenauigkeiten, hat aber in der Regel nur mathematische Bedeutung)
- ? Was ist lineare Regression?
- Ein statistisches Verfahren, mit dem man durch eine Wolke von Punkten, die mehr oder weniger einer linearen Beziehung gehorchen, eine Ausgleichsgerade legen kann.
- ? Wie ist das Optimalitätskriterium der linearen Regression festgelegt?
- Die Summe der Quadrate der lotrechten Abstände zwischen Punkt und Gerade soll minimal werden.
- ? Was stellt der Korrelationskoeffizient r der linearen Regression dar?
- Er ist ein Maß, wie gut sich die Punktwolke durch eine Gerade darstellen läßt. Je näher r bei 1 (bzw. bei -1 für negative Steigung der Geraden) liegt, desto besser kann der Zusammenhang zwischen x und y durch eine lineare Beziehung beschrieben werden.
- ? Was sind die zwei wichtigen Systeme zur Charakterisierung von Böden?
- Böden werden nach Bodentypen (Entwicklungsstand) und Bodenarten (Korngrößenverteilung) eingeteilt.
- ? Was wird zur Bestimmung des Bodentyps herangezogen?
- Der Profilaufbau, d.h. die für den Boden charakteristische Bodenhorizontkonstellation.
- ? Was sind Bodenhorizonte?
- Zur Bodenoberfläche annähernd parallel verlaufende und einheitlich ausgebildete Bereiche des Bodens.
- ? Wie lautet die Bezeichnung und die Bedeutung der einzelnen Haupthorizonte?
- O: organischer Horizont, A: oberster mineralischer, mit organischer Substanz vermischter Horizont ("Oberboden"), B: mineralischer Horizont unter A ("Unterboden"), mit verändertem Mineralbstand durch Einlagerungn aus Oberboden und/oder Verwitterung, C: Ausgangsgestein für den Boden ("Untergrund"), G: Mineralhorizont im Grundwasserbereich
- ? Welcher Anteil des Bodens wird bei der Einteilung der Bodenarten betrachtet und wie nennt man den Rest?
- Bei der Einteilung nach Korngrößenverteilung betrachtet man lediglich den Feinbodenanteil (=Fraktion mit Korndurchmesser < 2mm), der übrige Boden wird als Grobboden oder Bodenskelett bezeichnet.
- ? Wie erfolgt die Benennung der Bodenart?
- Nach der Korngröße mit dem überwiegenden Anteil. Meist sind mehrere Fraktionen vertreten, deshalb wird die Bezeichnung noch um eine weitere Fraktion erweitert. (z.B. sandiger Schluffboden)
- ? Wie werden die Bodenfraktionen im Labor bestimmt?
- Mittels Siebanalyse.
- ? Wie heißen die Korngrößenfraktionen des Bodens?
- Fein-, Mittel- und Grobton (0-0,2µm), Fein-, Mittel- und Grobschluff (2-63µm), Fein-, Mittel- und Grobsand (0,063-2mm)
- ? Wofür spielt die Bodenart eine wichtige Rolle?
- Für den Wasser- und Lufthaushalt des Bodens (Porengröße) und für das Adsorptionsvermögen des Bodens (für Nähr- und Schadstoffe).
- ? Wie verhalten sich die Kornzahl und die Oberfläche bei gleichem Gesamtvolumen, wenn die Korngröße abnimmt?
- Sie nehmen stark zu. (Oberfläche ~ 1/Radius)
- ? Was ist unbedingt bei der Beurteilung von Bodenbelastungen durch Schadstoffe zu beachten?
- Der natürliche Gehalt dieser Stoffe im Boden, z.B. sind fast alle toxischen Schwermetalle auch in natürlichen Böden vorhanden.
- ? Was ist die "source and sink"-Funktion von Böden und welche Unterscheidung wird deshalb bezüglich einer Schadstoffmenge getroffen?
- Sie dienen einerseits als Auffangbecken für die meisten nicht abbaubaren Stoffe, stellen jedoch gleichzeitig den Übergang dieser Stoffe in die Nahrungskette und ins Grundwasser dar. Man unterscheidet deshalb zwischen Gesamtgehalt und ökologisch wirksamer Menge.
- ? Was ist die Mobilität eines Schwermetalls und was folgt daraus für die Probenahme?
- Mobilität ist die Verlagerung in tiefere Bodenschichten, deshalb ist ein Tiefenprofil bei der Probenahme wichtig.
- ? Welcher Faktor ist beim Übergang in die Nahrungskette neben der Schwermetallmobilität sehr bedeutend?
- Die Pflanzenart. (Bsp.: Cadmiumanreicherung in Spinat und Sellerie)
- ? Was sind Beispiele für Gleichgewichte und Reaktionen denen Schwermetalle im Boden unterliegen?
- Immissionen (Schlämme, Niederschläge), Aufnahme durch Pflanzen, Verwitterung aus primären Mineralien, Oberflächenadsorption, Oxidation und Reduktion, mikrobielle Festlegung
- ? Welche Bodeneigenschaften beeinflussen die Schwermetallaufnahme durch Pflanzen?
- pH-Wert, Kationenaustauschkapazität, Gehalt an organischem Material, Gehalt an Eisen und Aluminium, Redoxpotential des Bodens.
- ? Wie können sich Bodeneigenschaften verändern?
- z.B. sauren Regen (pH-Absenkung), mikrobiellen Abbau organischer Substanzen, Absinken des Redoxpotentials nach starken Regenfällen...
- ? Welche Metalle bezeichnet man als Schwermetalle?
- Metalle mit einer Dichte oberhalb von 5g/cm³.
- ? Was sind Beispiele für Schwermetalle?
- Blei, Kupfer, Nickel, Cadmium, Zink, Quecksilber, Chrom, Arsen, Thallium, Plutonium.
- ? Wovon ist potentielle Schadstoffgefahr von Schwermetallen abhängig?
- Von Art der Verbindung, der Dosis und der Dauer der Einwirkung.
- ? Was sind Beispiele für Schwermetallquellen?
- geologisch bedingte Vorkommen (Erzbergbau), Altlasten im Boden, Industrie und Gewerbe (Emissionen, Abfall, Abwasser), Kfz-Verkehr (Emissionen), Landwirtschaft (Agrochemikalien), Abfallwirtschaft (MVA, Deponie, Kompost), Wasserwirtschaft (Klärschlamm, Baggergut, Überschwemmungen, Trinkwasserrohrleitungen).
- ? Wozu können Schwermetallanreicherungen und -kontaminationen führen?
- Potenzierung über die Nahrunskette, phytotoxische Gehalte in Pflanzen, Anreicherung in pflanzlichen und tierischen Geweben, Gesundheitsschäden nach langjähriger Einwirkung.
- ? Was ist für die Erstellung einens Probenahmeplans in Bezug auf Schwermetalle zu beachten?
- Die individuellen Belastungspfade der Schwermetalle, die von deren Verwenden und Umweltverhalten abhängen.
- ? Woher stammen Bleiemissionen?
- Kfz-Verkehr (vor Benzin/Blei-Gesetz bei 70%), Bleihütten und bleiverarbeitenden Betrieben.
- ? Wie verhält sich Blei im Vergleich zu anderen Schwermetallen?
- Immobil, ca. 80% der gesamten Bleibelastung befindet sich in den obersten 20 cm des Bodens.
- ? Ist Zink ein Umweltschadstoff?
- Erst in sehr großen Dosen. Zink ist jedoch phytotoxisch und schädlich für Bodenorganismen, Phytoplankton, Zooplankton und Fische.
- ? Warum wird im UTP Zink statt Blei analysiert?
- Zink ist erst in sehr großem Dosen ein Umweltschadstoff, das Aufschluss- und Analyseverfahren ist für Zink das gleiche wie für die meisten anderen Schwermetalle, Zinkabfälle können leichter und billiger entsorgt werden.
- ? Wo kann man Richt- und Grenzwerte für Zinkgehalte von Böden finden?
- In der Klärschlammverordnung, im Bundesbodenschutzgesetz.
- ? 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
- ? In welchem Wellenlängebereich werden durch sichtbares und ultraviolettes Licht die Valenzelektronen der Moleküle angeregt?
- im Bereich zwischen 200 nm und 800 nm
- ? Was wird im Wellenlängebereich zwischen 200 nm und 800 nm angeregt?
- die Valenzelektronen der Moleküle
- ? Wie verhalten sich Energie und Wellenlänge zueinander?
- Die Energie ist umgekehrt proportional zur Wellenlänge (und umgekehrt :-)
- ? Ordne die Bereiche Sichtbares Licht, Mikrowellen, Röntgenstrahlen, Ultraviolett, Radiowellen, Gammastrahlen und Infrarot nach steigender Energie!
- Radiowellen - Mikrowellen - Infrarot - Sichtbares Licht - Ultraviolett - Röntgenstrahlen - Gammastrahlen
- ! Hier könnte man evtl. noch weitere Fragen zu den unterschiedlichen Bereichen elektromagnetischer Strahlung stellen (Abb. 3.1 im Skript)...
- ? Was bedeutet Lichtabsorption?
- Lichtabsorption bedeutet Energieaufnahme durch Materie.
- ? Unter welcher Voraussetzung kann die Energie des Lichtes von Materie aufgenommen werden?
- Die Energie des Lichtes muss genau mit der Energiedifferenz zwischen dem Ausgangszustand und einem möglichen angeregten Zustand (des Atoms, Moleküls oder Elektrons) übereinstimmen.
- ? Auf welche verschiedenen Arten kann die Energieaufnahme von Molekülen erfolgen? (4)
- Molekülrotationen, Molekülschwingungen, Anregung von Valenzelektronen, Anregung von "inneren" Elektronen
- ? Strahlung welchen Energiebereichs versetzt Moleküle in Rotation?
- Strahlung des Mikrowellenbereichs (Deshalb also dreht sich der Teller in der Mikrowelle :-)
- ? Strahlung welchen Energiebereichs versetzt Molekülteile in Schwingung zueinander?
- Strahlung des Infrarotbereichs (Schwingungen kann ich also noch nicht "sehen" :-)
- ? Strahlung welchen Energiebereichs bringt Valenzelektronen aus Atomen oder Molekülen auf ein höheres Energieniveau?
- Strahlung im sichtbaren Bereich und Ultraviolettstrahlung
- ? Was versteht man unter Valenzelektronen?
- Elektronen der äußeren, energieärmeren Orbitale von Atomen oder Molekülen
- ? Welche Strahlung bringt Elektronen der inneren, energiereicheren Orbitale auf ein höheres Energieniveau?
- die Röntgenstrahlung
- ? Sind die inneren Orbitale eines Atoms oder Moleküls energieärmer oder energiereicher als die äußeren Orbitale?
- Die inneren Orbitale sind energiereicher als die äußeren. [Eigentlich doch merkwürdig, habe ich nicht in der vierten Etage mehr Energie als im Erdgeschoss? Wenn ich aus der vierten springe, bin ich matsch, dazu braucht es viel Energie...]
- ? Wir senden das Licht einer Lichtquelle, die ein kontinuierliches Spektrum aussendet, durch Natriumdampf, fächern es anschliessend auf und projizieren es auf einen Schirm. Was können wir im resultierenden Spektrum beobachten?
- Im Spektrum treten einige scharf begrenzte, schwarze Linien auf.
- ? Womit zerlegt man Licht in sein Spektrum?
- Prima, mit einem Prisma.
- ? Wir bringen ein Gas zum Glühen [Wie macht man das eigentlich?], zerlegen das ausgesandte Licht mit einem Prisma und projizieren es auf einen Schirm. Was können wir beobachten?
- Ein Linienspektrum, das genau dort Linien aufweist, wo ein kontinuierliches Spektrum - würde es durch das gleiche Gas gesandt - schwarze Linien aufwies.
- ? Welcher Art sind die Absorptions- und Emissionsspektren von Atomen?
- Atomspektren sind Linienspektren.
- ? Wie sehen Molekülspektren im Vergleich zu Atomspektren aus?
- Molekülspektren weisen im Gegensatz zu den scharfen Linien von Atomspektren breite Absorptionsbanden auf.
- ? Wie können Atome außer durch Lichtenergie noch angeregt werden? (2)
- durch elektrische oder thermische Energie
- ? Warum beobachtet man mehrere Linien und nicht nur eine?
- weil es mehrere angeregte Zustände gibt und Übergänge zwischen Grundzustand und angeregten Zuständen sowie zwischen verschiedenen angeregten Zuständen untereinander möglich sind.
- ? Die diskreten Energieniveaus bei Atomen gehen bei Molekülen in ... über
- Energiebänder
- ? Warum gehen die bei Atomen diskreten Energieniveaus bei Molekülen in Energiebänder über?
- weil in Molekülen mehr Elektronen und mehr Atome beteiligt sind.
- ? Was passiert mit den Energiebändern von Molekülen im gasförmigen Zustand unter hohem Druck?
- Die Energiebänder werden breiter (Druck- oder Stoßverbreiterung).
- ? Wie groß ist der Bereich, auf den sich Absorptionsbanden von Molekülen im flüssigen Zustand ausdehnen?
- 50 bis 100 nm und noch größer
- ? Warum sind die Absorptionsbanden von Molekülen im flüssigen Zustand breiter als die von gasförmigen Molekülen?
- weil es im flüssigen Zustand mehr Stöße zwischen den Molekülen gibt
- ? Kann es zur Überlappung mehrerer Molekül-Absorptionsbanden kommen?
- Ja.
- ? Worin unterscheiden sich Molekülspektren von Atomspektren grundlegend?
- Molekülspektren weisen besonders in Flüssigkeiten breite Absorptionsbanden auf (kontinuierliches oder Bandenspektrum). Atomspektren sind hingegen Linienspektren.
- ! Die Stahlung (sichtbares Licht, UV-Strahlung) einer definierten Wellenlänge wird abgeschwächt.
- ? Wovon ist die Schwächung der Lichtintensität abhängig?
- von der Konzentration des gelösten Stoffes
- ? Wie lautet die Differentialgleichung, die die Abschwächung der Intensität I mit der Dicke dx der durchlaufenden Schicht in Abhängigkeit von der Konzentration c des absorbierenden Stoffes angibt?
- dI/I = [-] alpha * c * dx, alpha ist ein geräteabhängiger Proportionalitätsfaktor. [Soll alpha positiv sein, so muss in der Gleichung m.E. das Minuszeichen stehen, da es sich um eine Intensitätsabnahme handelt und dI somit negativ ist.]
- ? Wie lautet die Funktion I = f(I_0, alpha, c, d)?
- I = I_0 * exp( - alpha * c * d)
- ? Wie groß ist die Transmission, wenn die Extinktion 1 beträgt?
- Die Transmission beträgt dann 10%, denn E = lg(I_0/I) = lg(1/Transmission) <=> 1/Transmission = 10^E <=> Transmission = 1/10^E = 1/10^1 = 1/10 = 0,1 = 10%
- ? Wie groß ist die Extinktion, wenn die Transmission 0 ist?
- Die Extinktion ist dann unendlich groß [bzw. gar nicht definiert, weil der Kehrwert der Transmission dann nicht definiert ist]
- ? Was haben wir im Praktikum mit der AAS bestimmt?
- Den Zinkgehalt in der Bodenprobe.
- ? 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.
- ? Nenne außer der AAS weitere Methoden der Schwermetallanalytik! (6)
- 1. Photometrie, 2. ICP: Inductivly coupled plasma, 3. ICP-MS: Inductivly coupled Plasma mit MS-Kopplung, 4. Polarographie, 5. Inversvoltametrie, 6. Röntgenfluoreszenzspektrometrie (RFA)
- ? Welche zwei Phasen gibt es in der Chromatographie?
- Die stationäre Phase, mit der die in der mobilen Phase (Laufmittel,Elutionsmittel,Fließmittel) gelösten Probenbestandteile in Wechselwirkung treten (zurückgehalten, retardiert werden).
- ? Welche Kombinationen von Aggregatzuständen der stationären und der mobilen Phase gibt es in der Chromatographie?
- Die stationäre Phase kann flüssig oder fest sein, die mobile gasförmig oder flüssig. Es gibt daher die Flüssigkeits-Gas-, die Festkörper-Gas-, die Flüssig-flüssig- und die Festkörper-flüssig-Chromatographie.
- ? Was bewirkt die Trennung in der Chromatographie?
- Die unterschiedliche Ausbildung von Gleichgewichten verschiedener Stoffe.
- ? Was ist das theoretische Trennstufenmodell der Chromatographie?
- Abgeleitet von der fraktionierten Destillation beschreibt es die Anzahl der Gleichgewichtseinstellung entlang einer Trennstrecke. Eine Gleichgewichtseinstellung entspricht einer Trennstufe (einem Trennboden). Je höher die Zahl der Trennstufen ist, desto besser ist die Trennleistung.
- ? Was ist Retention?
- Die Wechselwirkung der Probenbestandteile mit der stationären Phase = "Zurückbehalten".
- ? Welche Gleichgewichte und Trenneffekte der Chromatographie gibt es?
- Adsorptionsgleichgewicht (GGW zwischen mobiler Phase und Oberfläche der festen stat. Phase), Verteilungsggw. (beruht auf unterschiedliche Löslichkeit eines Stoffes in zwei flüssigen Phasen -> Flüssig-Flüssig-Chr.), Verdampfungsggw. (GGW zwischen in stat. Phase gelöstem und in der Dampfphase enthaltenem Stoff), Siebeffekte (Trennung nach Molekülgröße), Ionenaustausch, selektive Bindungen ("Schlüssel-Schloss").
- ? 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.
- ? Wann wurde die TA Siedlungsabfall (TASi) erlassen?
- 1993
- ? Um welche Art von Rechtsvorschrift handelt es sich bei der TASi?
- Die TASi ist eine Verwaltungsvorschrift des Bundes.
- ? Welches Ziel ist in der TASi formuliert?
- Ziel ist, eine "umweltverträgliche Behandlung und Ablagerung der nichtverwertbaren Abfälle sicherzustellen. [...] Die Ablagerung soll so erfolgen, dass die Entsorgungsprobleme von heute nicht auf künftige Generationen verlagert werden."
- ? Eine Hauptforderung der TASi ist, ...
- ... dass spätestens ab dem Jahr 2005 nur noch vorbehandelte Abfälle abgelagert werden dürfen.
- ? Ab wann gilt die Anforderung der TASi, dass nur noch vorbehandelte Abfälle abgelagert werden dürfen?
- Eigentlich gilt dies schon heute, es sind jedoch Ausnahmeregelungen bis zum Jahr 2005 möglich [, die wohl für alle Deponien gelten].
- ! Die TASi legt Grenzwerte fest, die der Abfall einhalten muss, um abgelagert werden zu dürfen.
- ? Wie lassen sich die Grenzwerte der TASi erreichen?
- Die Grenzwerte der TASi lassen sich nur mit einer thermischen Vorbehandlung, nicht mit einer mechanisch-biologischen Vorbehandlug erreichen.
- ? 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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