Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Der Herbizideinsatz in der Landwirtschaft f\u00fchrt zu einer Kontamination von B\u00f6den, Gew\u00e4ssern und Trinkwasservorr\u00e4ten. Nur wenn eine \u00fcberm\u00e4\u00dfige Herbizidbelastung rechtzeitig erkannt wird, k\u00f6nnen geeignete Gegen- oder Schutzma\u00dfnahmen rechtzeitig eingeleitet werden.
\nZiel des Projekts war die Entwicklung eines Biosensor-Systems, das es sowohl im Labor als auch vor Ort (z.B. direkt an einem Gew\u00e4sser) erm\u00f6glichen soll, innerhalb von 5 Minuten festzustellen, ob eine Kontamination mit Herbiziden vom Diuron-\/Atrazin-Typ vorliegt. Dieses Biosensor-System wird es Wasserwerken, Umweltbeh\u00f6rden, Feuerwehren, Landwirten und Wissenschaftlern erlauben, schnelle, in der Handhabung einfache und preiswerte Screening-Tests durchzuf\u00fchren.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDas Biosensor-System besteht aus zwei Komponenten: I. Das Einweg-Sensormaterial (stabilisierte Photosystem II-Protein-Partikel) und II. einem transportablen, Mikroprozessorgesteuerten Ger\u00e4t zur Messung und Analyse der Chlorophyll-a-Fluoreszenz.
\nI. Es wurden Entwicklungsarbeiten und umfangreiche Tests (ca. 3000 Messungen) zur Sensitivit\u00e4t und Spezifit\u00e4t des Sensormaterials durchgef\u00fchrt. Lager- und Me\u00dfpuffersystem wurden in Hinblick auf Lagerstabilit\u00e4t und Matrixeffekte (speziell pH- und Salzgehalt des Testwassers) getestet (ca. 2500 Messungen). Entwicklungsarbeiten wurden durchgef\u00fchrt, um den Herstellungsproze\u00df zu optimieren (und zu standardisieren) und die Verpackung derart zu gestalten, da\u00df eine Fehlbedienung ausgeschlossen werden kann. Ferner wurden Praxistests durchgef\u00fchrt, um zu \u00fcberpr\u00fcfen, ob Sensitivit\u00e4t, Spezifit\u00e4t und insbesondere die Handhabung den Anforderungen potentieller Anwender entsprechen.
\nII. Ein \u00e4u\u00dferst sensitives, transportables und Mikroprozessorgesteuertes Me\u00dfger\u00e4t, welches zu einem akzeptablen Preis hergestellt werden kann, wurde entwickelt. Neben der Anwenderfreundlichkeit der Elektronik stand der Komfort der Applikationsmechanik im Zentrum der Entwicklungsarbeiten.
\nDie Arbeiten zu I. wurden in erster Linie am Fachbereich Biologie der Universit\u00e4t Marburg durchgef\u00fchrt, w\u00e4hrend die Arbeiten zu II. schwerpunktm\u00e4\u00dfig in den Elektroniklaboren der Firma bbe Moldaenke in Kiel ausgef\u00fchrt wurden.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Im Rahmen dieser Arbeiten konnten (auf der Basis von mehr als 6000 Einzelmessungen) die M\u00f6glichkeiten und prinzipiellen Grenzen des gew\u00e4hlten Ansatzes zur schnellen Detektion von Herbiziden ermittelt werden. <\/p>\n
Es ist gelungen, den Herbizidschnelltest zu einem vermarktungsf\u00e4higen Produkt zu entwickeln, welches in bezug auf Handhabungskomfort und Kosten (pro Test) den Zielvorgaben entspricht. Probleme im Zusammenhang mit der Lichtsensitivit\u00e4t des Sensormaterials und der anorganischen Matrixeffekte (pH und Salzgehalt der Wasserprobe) konnten weitgehend gel\u00f6st werden, indem in der zweiten H\u00e4lfte des F\u00f6rderzeitraums der \u00dcbergang von Sensorfolien zu Sensorsuspensionen vollzogen wurde. <\/p>\n
Andererseits jedoch haben die Arbeiten zur Sensitivit\u00e4t des Testsystems eindeutig ergeben, da\u00df f\u00fcr eine Reihe von Herbiziden die in der Praxis erreichbare Nachweisschwelle deutlich oberhalb der EG-Grenzwerte liegt. F\u00fcr Anwender, die unmittelbar \u00dcberschreitungen der EG-Grenzwerte im Trinkwasser nachweisen wollen (z. B. Test von Leitungswasser, kleineren Trinkwasserbrunnen und im Handel erh\u00e4ltlichen Mineralwassers), ist das Testsystem somit kaum noch von Interesse. Hieraus folgt leider, da\u00df der potentielle Kundenkreis kleiner ist, als noch vor kurzem von uns erwartet worden war. Nur f\u00fcr Anwender, die mit Herbizidkonzentrationen oberhalb der EG-Grenzwerte konfrontiert werden, ist der Herbizidschnelltest von Interesse. Herbizidkonzentrationen deutlich oberhalb der EG-Grenzwerte k\u00f6nnen in Oberfl\u00e4chengew\u00e4ssern eine Rolle spielen, die gar nicht oder erst nach Verd\u00fcnnung und Aufreinigung als Trinkwasser dienen. Der potentielle Kundenkreis reduziert sich somit (in erster Linie) auf einzelne Wasserversorger, die Oberfl\u00e4chengew\u00e4sser zur Trinkwasserentnahme nutzen, sowie die Beh\u00f6rden, die aktiv die Gew\u00e4sserqualit\u00e4t \u00fcberwachen. Durch \u00d6ffentlichkeitsarbeit und erste Marketingma\u00dfnahmen konnte Interesse bei verschiedenen potentiellen K\u00e4ufern geweckt werden. Entsprechende Anstrengungen sollen fortgesetzt werden. <\/p>\n
Die Untersuchungen zur Sensitivit\u00e4t und Spezifit\u00e4t des Tests haben ergeben, da\u00df in h\u00f6heren Konzentrationen zahlreiche organische Substanzen detektierbar werden. Hieraus k\u00f6nnen sich zus\u00e4tzliche Anwendungen im Bereich der Gew\u00e4sser\u00fcberwachung und somit ein deutlich vergr\u00f6\u00dferter Kundenkreis er-geben. Wir beabsichtigen, in dieser Richtung weitere Forschungs- und Entwicklungsarbeiten durchzuf\u00fchren. <\/p>\n
Wegen des (gegen\u00fcber unseren urspr\u00fcnglichen Erwartungen) verringerten Kreises potentieller Kunden und des relativ hohen Marketing- und Betreuungsaufwands ist es zum jetzigen Zeitpunkt noch unklar, ob sich der Herbizidschnelltest zu einem \u00f6konomisch wirklich erfolgreichen Produkt der Firma bbe Moldaenke entwickeln kann.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Biotechnica 1997 und 1999 (in Zusammenarbeit mit der Bundesstiftung Umwelt), diverse Messen und Fachtagungen, Artikel im Geospektrum und in den VDI-Nachrichten, Vortr\u00e4ge und Informationsgespr\u00e4che mit potentiellen Anwendern, Internetseiten und Informationsbrosch\u00fcre<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die gew\u00e4hlte Form der Zusammenarbeit zwischen einem universit\u00e4ren Forschungslabors, der Firma bbe Moldaenke und der Bundesstiftung Umwelt hat sich bew\u00e4hrt. Praktisch alle Forschungs- und Entwicklungsarbeiten konnten wie geplant durchgef\u00fchrt werden. <\/p>\n
Es konnte ermittelt werden, wo die M\u00f6glichkeiten und Grenzen des gew\u00e4hlten biotechnologischen An-satzes zur Detektion von Herbizidkontaminationen liegen. <\/p>\n
Der Herbizidschnelltest wurde bis zur Marktreife entwickelt. <\/p>\n
Da die Nachweisgrenze f\u00fcr eine Reihe von Herbiziden oberhalb der EG-Grenzwerte liegt (leider), ist es zum jetzigen Zeitpunkt noch unklar, ob sich das Testsystem zu einem wirklich erfolgreichen Produkt der Firma bbe Moldaenke entwickeln wird.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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