Im Rahmen der 20. Mitgliederversammlung des Zentrums für Wasser- und Umweltforschung (ZWU) an der Universität Duisburg-Essen, die  am 1. Juli online stattfand, wurden die diesjährigen Gewinner:innen der Young Scientist Awards ausgezeichnet. Prof. Martina Flörke, Professorin für Ingenieurhydrologie und Wasserwirtschaft an der Ruhruniversität Bochum, und Dr. Christoph Donner, technischer Geschäftsführer der Harzwasserwerke, hielten die Laudationes für die Autor:innen von jeweils drei herausragenden Masterarbeiten und Dissertationen.

Neben Prof. Flörke und Dr. Donner gehörten Prof. Dr.-Ing. Thomas Grünewald (Ruhrverband), Prof. Dr.-Ing Burkhard Teichgräber (Emschergenossenschaft und Lippeverband) und der ZWU-Vorstand dem Auswahlgremium für die YSA an.

Prämierte Masterarbeiten

Einfluss von Umweltstress auf Biodiversität in Fließgewässern

Den ersten Platz bei den Masterstudent:innen erreichte Dominik Buchner, Lehramtsstudent für das Fach Biologie, für seine Arbeit “Quantifizierung mitochondrieller Genkopien in Fließgewässer-Makroinvertebraten unter Umweltstress”, die er bei der Arbeitsgruppe Aquatische Ökosystemforschung (Prof. Dr. Florian Leese) der UDE durchführte. In der Masterarbeit widmete sich Herr Buchner der Quantifizierung von DNA-Metabarcoding-Daten für das Monitoring von Veränderungen der Biodiversität im Fließgewässer. Das DNA-Metacarcoding ist eine nicht-invasive Methode, um Artidentitäten mit hoher taxonomischer Auflösung in einer Umweltprobe zu erfassen. Bisher gelingt es jedoch nicht, verlässliche Daten über die Häufigkeit oder die Biomasse der identifizierten Arten zu erzeugen, eine wichtige Voraussetzung für das behördliche Monitoring. Hier leistet die Arbeit einen wichtigen Beitrag, da wichtige Grundannahmen zur Bestimmung der Biomasse mittels DNA-Metabarcoding untersucht und bestätigt werden konnten.

Vorkommen antibiotikaresistenter Bakterien in einem Freizeitgewässer

Tom Leonard Stach, Masterstudent im Fach “Water Science”, wurde für seine Masterarbeit “Vorkommen antibiotikaresistenter gram-negativer Bakterien in Sedimenten und epilethischen Biofilmen eines Freizeitgewässers”, die er am NRW-Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz (LANUV) unter Betreuung von Dr. Jost Wingender aus der Arbeitsgruppe Aquatische Mikrobiologie durchführt hat, mit dem zweiten Preis geehrt.

Die Masterarbeit beschäftigt sich mit mikrobiologische Risikofaktoren, wie beispielsweise antibiotikaresistente Bakterien und Antibiotikaresistenzgenen, in Badegewässern. Dazu wurden in Freilandversuchen an einem offiziellen Badegewässer an der Ruhr über einen Zeitraum von vier Monaten während der Badesaison Sediment- und Biofilmproben entnommen. Zusätzlich wurde eine neue Probenahmestrategie zur Biofilmerzeugung vor Ort entwickelt und evaluiert.

Dabei zeigte sich ein vereinzeltes Vorkommen von antibiotikaresistenten medizinisch relevanten Bakterien sowie von Antibiotikaresistenzgenen in den Sedimenten und Biofilmen, die somit gelegentlich als Reservoir dienen. Bei einer Resuspendierung beim Baden kann unter den gegebenen Bedingungen der vorliegenden Arbeit für gefährdete (vulnerable) Personen von einem als gering einzuschätzendes Risiko ausgegangen werden. Diese Arbeit weist darauf hin, dass unter diesem Aspekt weitergehende Untersuchungen zur Bewertung des Einflusses von Sedimenten und Biofilmen für die Badegewässerqualität zu empfehlen sind.

Detektion nichtkulitivierter Mikroorganismen

Sophie Anja Simon erhielt den dritten Preis für ihre Arbeit “Detection of uncultivated microorganisms vie Nanopore Sequencing”. Im Rahmen dieser Arbeit hat Frau Simon eine Live-Sequencing-Methode entwickelt, die die Diversität und Dynamik mikrobieller Gemeinschaften untersucht. Insgesamt stellt die Studie einen einfachen Arbeitsablauf für die schnelle Identifizierung von Bakterien vor, einschließlich einer Lebend/Tot-Differenzierung. Gleichzeitig wird die Bearbeitungszeit von der Probenahme bis zum Ergebnis auf 24 Stunden reduziert.

Prämierte Dissertationen

Entfernung von Quecksilber aus Abluftströmen

Den ersten Platz bei den YSA für hervorragende Dissertationen belegte Dr.-Ing. Jonas Moritz Ambrosy für seine Doktorarbeit zum Thema “Adsorption von elementarem Quecksilber aus diskontinuierlichen Abluftströmen”, die er in der Arbeitsgruppe Thermische Verfahrenstechnik an der UDE (Prof. Dr.-Ing. Dieter Bathen) verfasst hat.

Der komplexe Adsorptionsprozess von Quecksilber an kommerziellen Aktivkohlen in Festbettadsorbern wurde in dieser Arbeit systematisch untersucht, um den Prozess auf molekularer Ebene mechanistisch zu verstehen und quantitativ zu beschreiben. Die Arbeit konzentrierte sich hier in erster Linie auf kleinere Anlagen (wie z.B. Krematorien), deren Abluftströme hohe Konzentrationsschwankungen aufweisen. Dazu wurde eine Versuchsanlage zur chemisorptiven Quecksilberabscheidung mit 6 ausgewählten Aktivkohlen eingesetzt, um auch die Verfahrenstechnik weiter zu optimieren und gegenläufige Mechanismen wie Desorption in Zeiten niedriger Beaufschlagung zu untersuchen. Hieraus entwickelte sich der Vorschlag für einen Mehrschichtadsorber.

Schadstoffeinträge durch Mischwasserentlastungen

Dr. Gerhard Scherzinger hat am Lehrstuhl für Aquatische Ökologie der UDE unter prof. Dr. Bernd Sures zum Thema “Combined sewer overflows: contamination an toxicity of downstream located sediments” promoviert. Seine Arbeit, die mit dem zweiten Preis geehrt wurde, befasste sich mit der ökotoxikologischen Bedeutung von Schadstoffeinträgen durch Mischwasserentlastungen. Hierzu untersuchte er den Schadstoffeintrag in die Fließgewässer unterhalb von drei unterschiedlich konstruierten Regenrückhaltesystemen im Emschereinzugsgebiet. Um die Auswirkungen von Mischwasserentlastungen auf die Sedimente zu bewerten, hat er einen kombinierten Ansatz aus Schadstoffidentifizierung und Schadstoffquantifizierung sowie Toxizitätstests angewandt. Basierend auf den erarbeiteten Ergebnissen leitet Herr Schertzinger mögliche Maßnahmen wie z.B. den Bau von Retentionsstrecken vor der Zuführung des Wassers in das eigentliche Gewässer ab. er den Schadstoffeintrag in die Fließgewässer unterhalb von drei unterschiedlich konstruierten Regenrückhaltesystemen im Emschereinzugsgebiet. Um die Auswirkungen von Mischwasserentlastungen auf die Sedimente zu bewerten, hat er einen kombinierten Ansatz aus Schadstoffidentifizierung und Schadstoffquantifizierung sowie Toxizitätstests angewandt. Basierend auf den erarbeiteten Ergebnissen leitet Herr Schertzinger mögliche Maßnahmen wie z.B. den Bau von Retentionsstrecken vor der Zuführung des Wassers in das eigentliche Gewässer ab.

Etablierung des DNA-Metabarcoding zur Bestimmung des Gewässerzustands

Den dritten Preis erhielt Dr. Vera Maria Alida Zizka für ihre Arbeit  “Development and validation of DNA metabarcoding for stream macroinvertebrate community assessment”. Frau Zizka hat ihre Dissertation  Arbeitsgruppe Aquatische Ökosystemforschung von Prof. Leese angefertigt. Mit der Arbeit wurde eine Brücke von der Grundlagenforschung zur Anwendung des DNA-Barcoding im Rahmen eines größeren BMBF-Projekts zur Anwendung als Routineeinsatz geschaffen. Mit der Nutzung von Konservierungsethanol als Fixierungsmittel konnte ein überzeugender Ansatz zur simultanen Erfassung von Individuen in einer Sammelprobe systematisch weiterentwickelt werden. Auch die jahreszeitliche Dynamik und Einflüsse auf die Ergebnisse der Makrozoobenthos-Untersuchungen konnten zur Etablierung des DNA-Metabarcodings systematisch verbessert werden, um den Gewässerzustand zuverlässig zu bestimmen. Hervorzuheben sind außerdem die neuen Informationen über die innerartliche genetische Diversität des Makrozoobenthos von Fließgewässern.