Polyurethane foam supports immobilization of Mortierella isabellina ATCC 38063, a zygomycete that hydroxylates and thereby detoxifies resin acids found in certain pulp mill effluents. The fungus becomes entrapped as it threads growing mycelia through the open foam matrix. The tenacity of binding and the amount of biomass bound depend on initial spore numbers and nutrient concentration. Optimal dehydroabietic acid transformation occurs with early-stationary-phase foam-bound mycelia suspended in buffer at pH 6.5 to 8.5 with aeration >0.1 liter liter −1 min −1 and near a temperature maximum of 33°C. Neither a greater number of similarly loaded foam cubes nor a greater surface area for similar amounts of biomass increased transformation rates. Compared to free mycelial cultures, foam presence retards growth and decreases the rate of precursor transformation but does not alter the nature of the metabolites formed from dehydroabietic acid, abietic acid, or isopimaric acid. Diffusional barriers or binding of substrates in an inaccessible manner may cause the observed inhibitions. Overall, foam immobilization stabilizes enzymic activity and is a facile laboratory process with scaleup potential.
The aim of the present study was to explore the capabilities of the combination of 1H NMR (proton nuclear magnetic resonance) mixture analysis and HPLC-SPE-NMR/TOF-MS (high-performance liquid chromatography coupled to solid-phase extraction and nuclear magnetic resonance and time-of-flight mass spectrometry) for the characterization of xenobiotic contaminants in groundwater samples. As an example, solid-phase extracts of two groundwater samples taken from a former ammunition destruction site in Switzerland were investigated. 1H NMR spectra of postcolumn SPE enriched compounds, together with accurate mass measurements, allowed the structural elucidation of unknowns. This untargeted approach allowed us to identify expected residues of explosives such as 2,4,6-trinitrotoluene (2,4,6-TNT), Hexogen (RDX) and Octogen (HMX), degradation products of TNT (1,3,5-trinitrobenzene (1,3,5-TNB), 2-amino-4,6-dinitrotoluene (2-A-4,6-DNT), 3,5-dinitrophenol (3,5-DNP), 3,5-dinitroaniline (3,5-DNA), 2,6-dinitroanthranite, and 2-Hydroxy-4,6-dinitrobenzonitrile), benzoic acid, Bisphenol A (a known endocrine disruptor compound), and some toxicologically relevant additives for propelling charges: Centralite I (1,3-diethyl-1,3-diphenylurea), DPU (N,N-diphenylurethane), N,N-diphenylcarbamate (Acardite II), and N-methyl-N-phenylurethane. To our knowledge, this is the first report of the presence of these additives in environmental samples. Extraction recoveries for Centralite I and DPU have been determined. Contaminants identified by our techniques were quantified based on HPLC-UV (HPLC-ultraviolet detection) and 1H NMR mixture analysis. The concentrations of the contaminants ranged between 0.1 and 48 microg/L assuming 100% recovery for the SPE step.
Im Abwasser ist eine grosse Anzahl von Schadstoffen anthropogener Herkunft zu finden. Nach ihrer Verwendung gelangen sie mit dem verbrauchten Wasser aus privaten Haushalten sowie aus Industrie und Gewerbe oder via atmospharische Deposition mit dem Abfluss von befestigten Flachen in die Kanalisation. In den Klaranlagen werden lipophile Verbindungen weitgehend an die Feststoffe adsorbiert. Deshalb enthalt Klarschlamm eine Vielzahl von Schadstoffen und ist eine geeignete Matrix zur Beobachtung von Emissionen. UV Filter (Methylbenzylidencampher, 4-MBC; Octylmethoxycinnamat, OMC; Octocrylen, OC; Octyltriazon, OT), Biozide (Carbendazim, Diuron, Irgarol 1051®, Octhilinon, Permethrin, Tributylzinn, TBT; Triphenylzinn, TPT), synthetische Duftstoffe (polyzyklische Moschus-Verbindungen: HHCB, AHTN, ADBI, AHDI, ATII und der Metabolit HHCB–Lakton) sowie polybromierte Flammschutzmittel (polybromierte Diphenylether, PBDE) wurden im Klarschlamm von 17 eingehend beschriebenen Beobachtungsstandorten (Klaranlage und dazu gehoriges Einzugsgebiet) eines Beobachtungsnetzes in der Schweiz untersucht. Die mittleren Gehalte im stabilisierten Klarschlamm lagen in der Grossenordnung von 10 μg/kg TS (Trockensubstanz) fur 4-MBC, OC, OT, HHCB, AHTN sowie HHCB-Lakton und im Bereich von ca. 10 bis 100 μg/kg TS fur OMC, ADBI, AHDI, ATII, Carbendazim, Diuron, Irgarol 1051®, Permethrin, TBT, TPT und PBDE. Die spezifischen Frachten (Fracht pro angeschlossenen Einwohner) im Klarschlamm in verschiedenen Typen von Beobachtungsstandorten zeigten, dass UV Filter teilweise aus privaten Haushalten stammen. Die atmospharische Deposition und industrielle Aktivitaten sind weitere Quellen. Fur Biozide und PBDE besteht eine von den privaten Haushalten verursachte Hintergrundbelastung. Die atmospharische Deposition ist jedoch die Hauptquelle. Polyzyklische Moschus-Verbindungen werden fast ausschliesslich von den privaten Haushalten freigesetzt.