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News Februar 2003

KLASSIFIZIERUNG DER WASSERGÜTE DURCH BIOPHOTONIK

Wir verfügen über drei Verfahren zur Analyse wesentlicher Eigenschaften des Wassers. Diese Verfahren beruhen auf der Möglichkeit, einzelne Photonen (in Single-Counting-Technik) zu registrieren und zum Nachweis geringster Unterschiede in der "Qualität" von Flüssigkeiten zu nutzen. Die Verfahren sind patentiert (US 5,421,344; DE 30 40 855 A1; EP 0 430 150 B1; DE 44 01 169 A1; DE 195 38 768 A1) und für mindestens weitere zehn Jahre vor der Nachahmung geschützt. Die Verfahren sind ergänzende Methoden zu gewöhnlichen Inhaltsstoffanalysen. Die geben Aufschluß über physikalische, physiologische und biologische Eigenschaften des Wassers. Sie greifen an verschiedenen Stellen der Wasserqualität an:

  1. Elektrolumineszenz zur Messung des Rekombinationsleuchtens definiert stimulierter Mikroströme in den Wasserproben.
  2. Bio-Indikation durch verzögerte Lumineszenz und Biophotonenemission definiert angeregter einzelliger Algen im Überlebenstest in den Wasserproben.
  3. Bio-Indikation durch verzögerte Lumineszenz und Biophotonenemission definierter Getreideproben im Vitalitätstest nach Aufzucht auf geeigneten Proben der zu prüfenden Wässer.

Zu (1) In die Flüssigkeit werden zwei Elektroden getaucht, an die eine bestimmte Spannung gelegt wird. Es fließt ein bestimmter Strom, dessen Ladungsträger selbstverständlich auch stets rekombinieren und beim Übergang von Anregungs-in die Grundzustände jeweils ein Photon emittieren. Die Sensibilität der Single-Counting-Technik gestattet die Beobachtung der einzelnen Ladungsträger in der Flüssigkeit durch dieses Rekombinationsleuchten. Dieser Effekt ist so empfindlich von allen Eigenschaften der Flüssigkeit abhängig, daß objektivierbar und gut reproduzierbar

Die Methode wurde zum Beispiel in 1) beschrieben. Abb.1 zeigt das Beispiel dreier Wässer: (1) Gewöhnliches Leitungswasser, (2) "Quell"-Wasser, durch Filterung aus Leitungswasser gewonnen, und (3) Wasser aus einer natürlichen, mineralstoffarmen Quelle.

Abb. 1: Elektrolumineszenz von (1) gewöhnlichem Leitungswasser, (2) auf Quellwasserqualität gefiltertem Wasser und (3) natürlichem Quellwasser.

Die Ergebnisse zeigen, daß das gewöhnliche Leitungswasser infolge inhaltsstofflicher Verschmutzung die höchste Leitfähigkeit - und damit die höchste Aktivität elektrolumineszenten Rekombinationsleuchtens aufweist. Der Schadstoffgehalt wird durch die Filterung drastisch reduziert, ohne allerdings die qualitativ hochwertige Ionen-Armut der natürlichen Quelle zu erreichen.

Die Charakteristik des Rekombinationsleuchten zeigt, daß die Inhaltsstoffe von (2) und (3) unterschiedlich sind, und daß das Quellwasser (3) aus dieser Sicht die "beste" Qualität hat, sofern die Ionen-Armut im Wasser und ihre Inaktivität nützlich sind.

Zu (2) Einzellige Algen (Acetabularia acetabulum) können in Süßwasser nicht überleben. Sie reagieren in ihrer Überlebenskurve im Bestreben, ihre Überlebenspotenziale optimal zu nutzen, höchst empfindlich auf geringste Qualitätsunterschiede in der Flüssigkeit. Mithilfe der verzögerten Lumineszenz kann die Überlebenskurve mit großer Präzision während des gesamten Vorgangs zu jedem Zeitpunkt beobachtet werden. Unterschiedliche Wässer beeinflussen diese Kurve unterschiedlich und können deshalb auf sehr geringe Verschiedenheiten in ihrer Auswirkung auf das Überlebenspotenzial von Acetabularien untersucht werden. Mit dieser Methode gelingt es beispielsweise, noch Atrazin in einer Konzentration von 10-12 nachzuweisen.

Die Methode wurde zum Beispiel in 2) beschrieben. Abb.2 zeigt das Beispiel der drei Wässer (1,2 und 3) aus Abb. 1.

Auch dieses Ergebnis läßt sich interpretieren. Algen benötigen bestimmte Ionen zum Überleben, soweit sie keinen toxischen Einfluß ausüben. In Süßwasser sterben Acetabularia ab. Im Leitungswasser (blaue Kurve) sterben sie, wie die aus der verzögerten Lumineszenz ermittelten Überlebenskurven zeigen, am schnellsten ab, da die gelösten Schadstoffe neben dem Mineralmangel noch zusätzliche toxische Effekte auslösen. Durch die Filterung auf Quellwasserqualität wird der toxische Effekt stark vermindert. Die Algen zeigen deshalb hier (grüne Kurve) die beste Überlebensfähigkeit, da sie überdies nicht unter akutem Mangel an notwendigen Ionen leiden. Das ist aber andrerseits genau die Ursache des Zelltods im Fall der natürlichen Quelle, die für Salzwasserbewohner extrem mineralstoffarm ist. Nach dem Verbrauch, insbesondere nach dem durch die Ionenarmut des Quellwassers bedingten osmotischen Entzug lebensnotwendiger Ionen des Intrazellulärraums der Algen tritt nach kurzer Zeit rascher Zelltod in eben dem natürlichen Quellwasser ein. Dies muß kein negativer Effekt sein, sondern kann sogar als erwünschte Unterscheidung zu stark ionen-haltigen Wässern betrachtet werden, soweit sie nicht infolge des Inhalts hochwertiger Ionen als Mineralwässer gesundheitlich nützen..

Zu (3) Im Gegensatz zum Test auf lebensfeindliche Einflüsse nach (2) wird ein Test auf vitalisierende Einflüsse eingesetzt, der unter definierten Bedingungen die Wasserproben als Anregung zu optimaler Keimung und Qualitätsentwicklung bestimmter, vollständig keimfähiger Getreideproben verwendet. Unmittelbar nach dem Beginn des Keimprozesses werden die Keime mit Hilfe der Biophotonenmessung auf ihre biologische Qualität überprüft. Die Flüssigkeit, die die beste Keimqualität produziert, ist in diesem Sinne als das qualitativ hochwertigste Wasser einzustufen.

Die Methode wurde zum Beispiel in 3) beschrieben. Abb. 3 zeigt das Beispiel der drei Wässer (1,2, und 3) aus den Abbildungen 1. und 2.

Mit dieser Methode zeigt sich für diese drei Wässer am deutlichsten die "biologische" Qualitätsreihenfolge. Erneut schneidet das Leitungswasser am schlechtesten ab. Die Keimlinge, die auf diesem Wasser wachsen, weisen die deutlich schlechteste Qualität aus, während die Keimlinge auf dem gleichen Kulturboden, der mit dem natürlichen Quellwasser getränkt ist, die weitaus beste Qualität entwickeln. Dazwischen liegt die Qualität der Keimlinge auf dem zu Quellwasserqualität gefiltertem Leitungswasser.

Die Tests werden pro Probe mit jeweils drei Einzelproben durchgeführt, um die notwendige statistische Signifikanz zu erzielen. Pro Probe - als für jeweils drei unabhängige Einzelmessungen - belaufen sich die Kosten für

  1. die Elektrolumineszenz-Messung 100 Euro,
  2. den Acetabularia-Test 200 Euro,
  3. den Vitalitätstest 200 Euro.

Für jeden Test gibt es ein ausführliches Protokoll mit der Beschreibung der Messungen, den Original-Meßdaten, der statistischen Auswertung und der Interpretation der Ergebnisse.

Literatur:

  1. J.J.Chang and F.A.Popp: Electroluminescence and Its Applications. In: Biophotons (J.J.Chang, J.Fisch and F.A.Popp, eds.), Kluwer Academic Publishers, Dordrecht-Boston-London 1998, pp. 201-215.
  2. J:J:Etienne and F.A.Popp: Low-level luminescence of Acetabularia acetabulum as a tool for evaluating innocuity and efficiency of cosmetic ingredients. 17th IFSCC International Congress, Yokohama, 1992.
  3. Y.Yan: Biophotonenemission von Gerstensamen (Hordeum vulgare L.), Dissertation, Universität Mainz, Fachbereich Biologie, 2002.