Every day, manifold synthetic organic chemicals enter the water cycle via sewage systems and end up in surface waters via discharge from wastewater treatment plants. Advances in analytical instrumentation led to the discovery of pollutants of emerging concern (e.g. pharmaceuticals, personal care products, illicit drugs), many of which are inherently polar and mobile in the aquatic environment. Since their removal in wastewater and water treatment is often incomplete, these compounds, but also their transformation products, have a significant potential to accumulate in the water cycle, especially if they are persistent and widely emitted. Elucidation of their environmental fate and the development of suitable analytical methods are therefore of critical importance. Fate studies have proven an essential role of sediments in the elimination of organic pollutants in lotic waters. In particular, the biodegradation of polar organic pollutants in the water-saturated sediments below the stream bed and in the adjacent stream banks, collectively referred to as hyporheic zones, is assumed to contribute significantly to the self-purification of natural waters. [...]

Täglich gelangen unterschiedlichste synthetische organische Chemikalien durch Abwassersysteme in den Wasserkreislauf und über das behandelte Abwasser von Kläranlagen in Oberflächengewässer. Fortschritte in der instrumentellen Analytik führten zur Entdeckung neuer umweltrelevanter Schadstoffklassen, sogenannter «emerging contaminants» (z. B. Pharmazeutika und Körperpflegeprodukte), die oftmals polar und dadurch mobil in der aquatischen Umwelt sind. In der Trinkwasseraufbereitung und Abwasserbehandlung werden sie häufig nur unvollständig eliminiert, und haben dadurch ein erhöhtes Potential, sich im Wasserkreislauf, zusammen mit ihren Transformationsprodukten, anzureichern. Dies gilt insbesondere, wenn sie nicht nur polar, sondern auch persistent sind und vielerorts emittiert werden. Aus diesen Gründen ist es wichtig, den Verbleib dieser Stoffe in der Umwelt zu untersuchen, und die hierfür notwendigen instrumentellen Analysemethoden zu entwickeln. Umweltstudien konnten eine wesentliche Rolle von Sedimenten beim Abbau organischer Schadstoffe in Fliessgewässern aufweisen. Besonders der biologische Abbau polarer organischer Schadstoffe in wassergesättigten Sedimenten unterhalb des Flussbetts und in der angrenzenden Flussbank, den sogenannten «hyporheischen Zonen», sollen zur Selbstreinigung natürlicher Gewässer beitragen. In der vorliegenden Doktorarbeit wurden Vorkommen, Verbleib und biologischer Abbau einer Vielzahl organischer Schadstoffe in hyporheischen Zonen untersucht. Hierfür wurden unterschiedliche Ansätze verfolgt. Zum einen wurden organische Schadstoffe vom Oberflächenwasser eines urbanen Flusses in das darunterliegende Sediment verfolgt, zum anderen wurden die Einflüsse von hyporheischem Austausch und bakterieller Diversität auf den Abbau von Schadstoffen in rezirkulierenden Wasser-Sediment Rinnensystemen untersucht. In diesem Zusammenhang wurden eine geeignete Methode zur passiven Probenahme und zwei neue Analysemethoden entwickelt, validiert und teilweise im Feld oder in den Rinnensystemen angewandt. [...]