Impacts of Porous Pavements on Soil Environment and Street Tree Growth

This presentation will showcase the complete results of a two-year experimental study into the relative effects of porous and impervious pavement on urban soils and trees. The study contrasts a factorial combination of pavement types and profile designs in order to comprehensively understand the effects of porous pavement in urban environments. The objective was to determine whether porous pavements would prove beneficial to planted trees in hardscape settings. Key results to be presented include the effect of pavement type and design on root abundance, diameter, and biomass, as well as stem height, diameter, and biomass. The response of these tree growth factors will be linked with the measured impact of pavements on soil moisture, aeration, pH, and nutrient availability. Though some of these results have previously been presented and published, this presentation will, for the first time, combine all aspects of the study and, in doing so, challenge the perceived benefits of porous paving

Nachweis von PAK-metabolisierenden Mikroorganismen durch kulturelle und molekularbiologische Verfahren

Zielsetzung der Arbeit war der Nachweis von PAK-abbauenden Mikroorganismen in Umweltproben mittels klassischer mikrobiologischer Arbeitstechniken und molekular-biologischer Methoden. Durch selektive Anreicherung wurden Bakterien mit der Fähigkeit Polyzyklische Aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) abzubauen, in aquatischen und terrestrischen Umweltproben nachgewiesen. Unabhängig von der Belastung der Standorte mit PAK wurden aus allen untersuchten Habitaten Bakterien isoliert, die mit Naphthalin oder Phenanthren als alleiniger Kohlenstoff- und Energiequelle wachsen konnten. Die 23 isolierten PAK-abbauenden Bakterien konnten als Mitglieder der Gattungen Sphingomonas, Acidovorax, Comamonas, Pseudomonas, Rhodococcus und Paenibacillus identifiziert werden und waren somit den alpha-, beta- und gamma-Subklassen der Proteobakterien und den Entwicklungslinien der grampositiven Bakterien mit hohem und niedrigem GC-Gehalt der DNA zuzuordnen. Die größte Gruppe bildeten mit 10 der 23 Isolate Vertreter der Gattung Pseudomonas, die alle Naphthalin metabolisierten. Die Quantifizierung des Naphthalin-Abbaus mittels gaschromatographischer Verfahren zeigte, daß in Flüssigmedium vorhandenes kristallines Naphthalin (0,05%, w/v) von den meisten Stämmen nach nur zwei Tagen Kultivierungsdauer vollständig metabolisiert wurde. Die getesteten Rhodococcus Isolate bauten Naphthalin wesentlich langsamer ab, als die verschiedenen Isolate, die den Proteobakterien zugeordnet wurden. Der dreikernige Aromat Phenanthren wurde von den getesteten Bakterienstämmen langsamer abgebaut als Naphthalin. Innerhalb von fünf Tagen wurde die Phenanthrenmenge im Medium auf 40-60% der Ausgangsmenge reduziert. Die Untersuchung des Naphthalinabbaus durch Zellen, die zuvor in Naphthalin-haltigem Medium bzw. in Vollmedium vorkultiviert worden waren, ergab, daß die Enzyme für den Abbau von Naphthalin in Abwesenheit eines Induktors nicht exprimiert wurden. Ebenso zeigte sich, daß Zellen, die in Medium mit Naphthalin oder Phenanthren kultiviert wurden, wesentlich höhere Catechol 2,3-Dioxygenase (C23O)-Aktivitäten aufwiesen als in Voll-medium gewachsene Zellen. Zum Nachweis von PAK-Abbauern auf molekulargenetischer Ebene wurden, basierend auf bekannten Sequenzen, PCR-Primer und Oligonukleotidsonden für codierende Abschnitte der C23O entwickelt, und, in Kombination mit Primern und Oligonukleotidsonden, zur Detektion der initialen PAK-Dioxygenase (entwickelt von R. Moser, TU-Berlin), eingesetzt. Mit den entworfenen Primern und Sonden konnten die C23O-Sequenzabschnitte bei allen PAK-abbauenden Referenzstämmen und Isolaten, die der Gattung Pseudomonas und Sphingomonas zugehörten, spezifisch detektiert werden. Durch die Anwendung spezifischer Primer und Sonden konnten dabei die Gene der C23O für Vertreter der Pseudomonaden und Sphingomonaden getrennt voneinander erfaßt werden. Sequenzanalysen der erhaltenen PCR-Amplifikate zeigten, daß die C23O-Gene innerhalb der Gattungen Pseudomonas bzw. Sphingomonas mit über 75% Sequenzähnlichkeit sehr gut konserviert sind. Dagegen waren Sequenzen der katabolischen Gene der PAK-abbauenden Comamonas-, Acidovorax- oder Rhodococcus-Vertreter offensichtlich zu verschieden, verglichen mit den Pseudomonas- und Sphingomonas-Sequenzen, um sie mittels der entwickelten Primer und Sonden detektieren zu können. Die Diversität der C23O zeigte sich auch bei der spezifischen enzymatischen Aktivität, die im Bereich von 0,1 bis 650 mU mg-1 Protein variierte. Dabei wurde die höchste spezifische Aktivität für verschiedene Pseudomonas-Stämme nachgewiesen. Die entwickelten Primer wurden auf ihre Anwendbarkeit getestet, PAK-abbauende Bakterien in Umweltproben kultivierungsunabhängig zu detektieren. Verschiedene DNA-Isolierungsmethoden und Techniken zur Aufreinigung der isolierten DNA wurden getestet und variiert. Bei der DNA-Isolierung aus Belebtschlammproben wurden Substanzen coextrahiert, die stark hemmenden Einfluß auf die PCR hatten. Die weitere Aufreinigung der DNA führte zu starken Verlusten der ursprünglichen DNA-Mengen und damit zu einer Reduzierung der zu detektierenden Zielsequenzen. Die extrahierte und gereinigte DNA aus unterschiedlichen Belebtschlammproben wurde in der PCR zur Detektion von initiale Dioxygenase- und C23O-codierenden Genabschnitten eingesetzt. Während codierende Bereiche der initialen Dioxygenase in der Belebtschlammprobe der Kläranlage Gießen mit den entwickelten Primern nachgewiesen werden konnten (R. Moser, TU-Berlin), wurden bei der Verwendung der C23O-spezifischen Primer keine PCR-Amplifikate erhalten. Offensichtlich lag die Zahl der C23O-Zielsequenzen in den untersuchten Umweltpoben unterhalb des Detektionslimits. In der extrahierten DNA aus anderen Belebtschlammproben konnten C23O-codierende Abschnitte detektiert werden. Die erhaltenen PCR-Amplifikate waren aber in allen Fällen sehr schwach. Die Ergebnisse zeigen, daß zur Detektion von katabolischen Genen, die in geringen Konzentrationen in Umweltproben vorliegen, spezielle Methoden zur Aufreinigung der DNA-Rohextrakte etabliert werden müssen

The Influence of Dormitory Architecture On Resident Behavior

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