Institut f?r Hygiene und Umwelt

Gew?sserg?te Weitere Ger?te aus BFWS-Systemen

Weitere Ger?te aus BFWS-Systemen

In biologischen Fr?hwarnsystemen werden, neben den in Hamburg eingesetzten Ger?ten, an anderen Standorten auch Systeme mit anderen Organismen eingesetzt. Dazu z?hlen Ger?te wie?...

Bakterientoximeter

Bakterientoximeter

Einige Organismen wie auch das Leuchtbakterium Vibrio fischeri (fr?her Photobacterium phosphoreum) sind in der Lage, einen Teil der durch die Stoffwechselreaktionen freiwerdende Energie als Licht zu emittieren. Der Leuchtbakterientest mit Vibrio fischeri nach DIN 38412 Teil 34 ist ein etabliertes Verfahren zur Untersuchung von Wasserproben auf toxische Wirkungen und wird auch als Screeningtest herangezogen.

Der ?Regensburger Leuchtbakterientest? ist ein automatisierter Leuchtbakterientest. Er beruht auf der Hemmung der bakteriellen Biolumineszenz durch Schadstoffe. Leuchtbakterien des Stammes Vibrio fischeri (P. phosphoreum) NRRL B-11177 werden den Wasserproben zugesetzt. Die Lumineszenz wird vor und nach Beendigung der vorgegebenen Einwirkzeit gemessen. Die Differenz zeigt die Hemmwirkung an. Eine Hemmung ?ber 20 Prozent wird als toxische Wirkung angesehen. Neben der Biolumineszenz werden auch Wachstum, Atmung und andere Stoffwechselfunktionen erfasst.

Das Ger?t ist f?r den unbeaufsichtigten Dauerbetrieb ?ber eine Woche in Gew?sserg?temessstationen und f?r die ?berwachung von Kl?ranlagen konzipiert.

Fischtoximeter

Fischtoximeter

Bei der Untersuchung der subletalen (chronischen) toxischen Wirkung auf Fische k?nnen unter anderem Verhaltens?nderungen bei den Testfischen, z.B. Goldorfen (Leuciscus idus melanotus) oder Zebrab?rblingen (Brachydanio rerio) als Anzeichen von toxischen Effekten aufgefasst werden. Dies sind neben dem Fressverhalten vor allem Ver?nderungen des Schwimmverhaltens.

Die Verhaltensmesssysteme des Fischtoximeter der Firma bbe und BehavioQuant? (Firma Metacom) werten Videobilder aus und erm?glicht so das Verhalten der Fische zu analysieren.

Goldorfen

Das bbe-Fischtoximeter basiert bei der Aus- und Bewertung des Schwimmverhaltens nach Prinzip und Technik des bbe-Daphnientoximeters. Das hei?t, das Verhalten der Testtiere wird unter anderem mittels der Parameter Mittlere Geschwindigkeit, Geschwindigkeitsverteilung, Schwimmh?he, Fraktale Dimension und Anzahl bewegungsf?higer Tiere erfasst und klassifiziert. Analog zum Alarmindex werden die Daten der einzelnen Messparameter durch verschiedene Auff?lligkeitstest ?berpr?ft und diese Ergebnisse zu einem ger?teinternen ?Toxindex? zusammengefasst.?

Beim Fischtoximeter BehavioQuant?? wird das Flusswasser mit einer Durchflussrate von ca. 5L/min durch zwei Messaquarien geleitet. Die Fische werden mit je einer Videokamera pro Messaquarium ?ber einen Spiegel, der im 45-Grad-Winkel vor den Becken angebracht ist, kontinuierlich im 15-Minuten-Rhythmus f?r jeweils 2 Minuten beobachtet. Die Kameras sind ?ber einen Multiplexer gekoppelt, der insgesamt 16 Videokameras verwalten kann. Das fortlaufende Videosignal wird digitalisiert und in einem PC mit einer systemeigenen Software ausgewertet. Die aktuelle Messung wird jeweils mit den Messungen der vorangegangenen 2 Stunden statistisch verglichen und hinsichtlich eines Gew?sseralarms bewertet.

Muscheltoximeter

Der Einfluss von Schadstoffen auf Muscheln kann anhand von ?nderungen im Schalenbewegungsmuster erkannt werden. Die Erfassung dieser Verhaltens?nderung und damit eine schnelle Indikation toxisch wirkender Schadstoffe in Gew?ssern erfolgt mit Hilfe eines Mess- und Auswertesystems. F?r dieses Effektmonitoring mit dem Muschelmonitor werden lebende Muscheln, zum Beispiel Dreikantmuscheln (Dreissena polymorpha), in einem kontinuierlich mit Flusswasser durchstr?mten Becken eingesetzt.

Anordnung der Muscheln im Messbecken

In Abh?ngigkeit von der Art und Konzentration des Schadstoffes zeigen die Muscheln ein ge?ndertes Schalenbewegungsmuster. Durch die Wirkung eines Schadstoffes ?ffnen und schlie?en die Muscheln ihre Schalen deutlich h?ufiger als in der Zeit davor. Einige Muscheln schlie?en f?r kurze Zeit ihre Schalen ganz. Mit dem Muscheltoximeter werden ?nderungen im Muster der Schalenbewegungen erfasst und ausgewertet.

Zur Aufdeckung subletaler Effekte werden beim ?Mosselmonitor" der Firma Delta Consult drei Auswertekriterien in ihrem zeitlichen Verlauf bewertet. F?r die Alarmgebung ist es erforderlich, dass gen?gend Muscheln nahezu gleichzeitig eine ?hnliche Verhaltens?nderung gegen?ber dem vorhergehenden Schalenbewegungsmuster aufweisen.

Das Muscheltoximeter

Auff?lligkeits-Kriterien im ?Mosselmonitor?

"Ansteigende Schalenbewegungsaktivit?t": Aufgrund eines Schadstoffeintrages ?ffnet und schlie?t eine Muschel ihre Schale h?ufiger als es dem normalen Verhaltensmuster entspricht.

"Schalen geschlossen": Eine Muschel ist in der Lage ihre Schale vollst?ndig zu schlie?en, um sich vor ?u?eren Einfl?ssen zu sch?tzen.

"Abnehmende Schalen?ffnungsweite": Der durchschnittliche Wert der Schalen?ffnungsweite einer einzelnen Muschel nimmt, ?ber einen l?ngeren Zeitraum betrachtet, aufgrund eines Schadstoffeintrages ab. Hierbei kann es sich einerseits um eine stetige Reduzierung, andererseits um einen sich neu einstellenden, mittleren Wert w?hrend hoher Schalenbewegungsaktivit?t handeln.

Die Schalen?ffnungsweite einer Muschel wird mit speziellen Sensoren ermittelt. Das Sensorsystem besteht - f?r jede Muschel separat - aus zwei Koaxialkabeln, an deren Enden je eine kleine wasserdicht verschlossene Spule angebracht ist.

Flie?t ein hochfrequenter Strom durch eine der Spulen, so bildet sich um diese Spule ein Magnetfeld, dessen Feldst?rke radial abnimmt. In der zweiten Spule wird in Abh?ngigkeit von der vorhandenen Magnetfeldst?rke eine Spannung induziert. Die Gr??e des Spannungssignals steht im reziproken Verh?ltnis zum Abstand der beiden Spulen und ist somit ein Ma? f?r den Abstand der beiden Schalenh?lften zueinander.

Als ein typischer Wasserfiltrierer eignet sich die Dreikantmuschel auch als Indikatororganismus f?r das Akkumulationsmonitoring (Erfassung der Bioakkumulation von Schadstoffen), da sie folgende Eigenschaften wie Standorttreue, ganzj?hriges Vorhandensein von adulten und juvenilen Tieren, gutes Akkumulationsverm?gen und hohe Schadstofftoleranz aufweist.

Elektron- Daphnientoximeter

Im Elektron Daphnientestger?t? dient die ?nderung der Schwimmaktivit?t von Daphnia magna Straus als Testkriterium.

Elektron-Daphnientoximeter ?Im Durchflusssystem wird die Schwimmaktivit?t der Daphnien mit Hilfe von Lichtschranken registriert. Sobald Ver?nderungen in der Qualit?t des Testwassers auftreten, reagieren die Tiere mit Abweichungen ihres Schwimmverhaltens. Sie schwimmen langsamer oder reagieren mit gesteigerten Aktivit?ten. Das Testger?t besteht im wesentlichen aus zwei Testkammern mit einem Selbstansaugenden Pumpensystem. Mit optischen Sensoren werden die Verhaltens?nderungen in einem bestimmten Messzyklus gemessen und als Impulse elektronisch ausgewertet. Der Parameter "Impulse pro 10 Minuten-Messzyklus" beider Messkammern wird automatisch an einen Computer gesendet.

Elektron-Daphnientoximeter

Die signifikante Abweichung des Impulsverlaufs vom Normalverhalten wird als Alarm gewertet. Au?erdem wird bei Unterschreiten eines definierten statischen Alarmwertes ein Alarm ausgel?st. Nach l?ngerem parallelem Einsatz mit den Daphnientoximetern der neueren Generation, der Firma bbe, wurden diese Ger?te in Hamburg Anfang 2000 stillgelegt.