Im Abwasser befindliche Schadstoffe können sich während des Klärprozesses im Wasserwerk im Klärschlamm anreichern. In diesem Fall muss der Klärschlamm als Giftmüll angesehen und auf entsprechenden Halden entsorgt, bzw. durch Verbrennung unschädlich gemacht werden. Die Mechanismen, die der Sorption von Schadstoffen zugrunde liegen, variieren in Abhängigkeit ihrer physikalisch-chemischen Eigenschaften, wobei sowohl polare als auch unpolare Stoffe im Schlamm angereichert werden können. Durch die Entwicklung eines Schadstoff-Monitorings von Abwasserkanälen können Eintragsquellen oberhalb des Klärwerks lokalisiert werden, um einer Verseuchung des Klärschlamms vorzubeugen. Ein häufig in Klärschlamm anzutreffender Schadstoff ist Phenanthren, ein polyzyklischer aromatischer Kohlenwasserstoff (PAK), der in dieser Arbeit als Referenzstoff eingesetzt wurde. Mikrobielle Biofilme sind in der Lage, Schadstoffe aus ihrer wässrigen Umgebung zu absorbieren und aufzuspeichern. Durch die Beprobung von Abwasserbiofilmen ließen sich so Schadstoffe entlang des Kanalsystems detektieren. Neben ihrer Rolle als Schadstoffsenke können Biofilme die aufgenommenen Stoffe wieder abgeben, fungieren damit also auch als Schadstoffquelle. Die Zeit, die zwischen Aufnahme und Abgabe der Stoffe vergeht, wird als das „Gedächtnis“ des Biofilms bezeichnet. Um ein systematisches Monitoring von PAKs im Abwasser zu entwickeln, ist es erforderlich, das Biofilm-Gedächtnis am Beispiel von Phenanthren zu ermitteln. Dazu wurden in dieser Arbeit Polysaccharid-Gele eingesetzt, die als Modell-Matrix für reale Biofilme fungierten. Es wurde bereits gezeigt, dass Polysaccharid-Gele, sowohl in Reinform als auch mit Bakterien angereichert, mit Biofilmen vergleichbare Eigenschaften im Hinblick auf die Diffusion organischer Stoffe aufweisen. In dieser Arbeit wurden die Sorptionspartitionierung und die Desorptionskinetik von Phenanthren in Polysaccharid-Gelen mit einem Wassergehalt von 98% (v/v) untersucht. Die Diffusionskoeffizienten von Phenanthren in Gel lagen bei 5 bis 6 × 10-6 cm2 s-1, vergleichbar mit der Diffusivität von Phenanthren in reinem Wasser (7 × 10-6¬ cm2 s-1). Außerdem wurde die Partitionierungskoeffizienten von Phenanthren zwischen Gel- und Wasserphase gemessen. Der Partitionierungskoeffizient des organischen Kohlenstoffs (KOC) und der Gel-Wasser-Phase (Kgw), sowie der Verteilungskoeffizient (Kd) wurden in Absorptions- und Desorptionsexperimenten bestimmt. Das Gedächtnis einer Gel-Schicht (1 cm × 3,5 cm × 0,1 cm) bestehend aus Agar (1,5%, w/v) und Gellan (0,5%, w/v) wurde berechnet und unter einem kontinuierlichen Fluss aus deionisiertem Wasser experimentell bestimmt. Die Arbeit diskutiert das Gedächtnis eines Polysaccharid-Gels für Phenanthren mit einer Länge von 2 Stunden. Ferner wurde nach Möglichkeiten gesucht, Phenanthren in Abwässern in situ fluoreszenzspektroskopisch zu detektieren. Dazu wurde ein Probennahmesystem zur passiven Akkumulierung von Schadstoffen (PAD) entworfen und hergestellt, und mit Polydimethylsiloxan (PDMS) als Sorptionsmittel bestückt. PDMS-Öl ist hydrophob und eignet sich als Matrix für die fluoreszenzspektroskopische Bestimmung darin enthaltener Substanzen, wie z.B. Phenanthren. Der Apparat wurde mit Hilfe tragbarer Messgeräte und optischer Fibern zum qualitativen Nachweis von Phenanthren in kontaminiertem deionisierten Wasser und Oberflächenwasser eingesetzt. Die erhaltenen Fluoreszenzspektren wurden mit im Labor erzeugten Ergebnissen verglichen. Anschließend wurde eine neue, optimierte Version des PADs für zukünftige Experimente entwickelt. Unter Berücksichtigung des Fick’schen Gesetzes zur Diffusion und Daten aus der Literatur konnte die Sorptionskinetik von Phenanthren in PDMS unter hohem Praxisbezug simuliert werden. So führte eine 30-stündige Exposition des PADs gegenüber eines kontinuierliches Flusses kontaminierten Wassers zu einer Phenanthren-Konzentration im PDMS-Öl von 9.400 mg l-1. Der Simulation zugrunde liegen ein KPDMS-Wasser-Wert von 10.000 (Sprunger et al., 2007) und eine Diffusivität von Phenanthren in PDMS von 1 × 10-6¬ cm2 s-1. (DiFilippo & Egahouse, 2010). Sinkt die Phenanthren-Konzentration im Flusswasser auf 0, so tritt der Simulation zufolge bei einer Temperatur von 20-30 °C für einige Wochen keine Desorption auf. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass diese Arbeit erste Einblicke in die Bestimmung des Biofilm-Gedächtnisses für Phenanthren in wässrigen Systemen erbracht hat. Die Sorptions-Parameter und die Desorptionskinetik von Phenanthren aus Polysaccharid-Gelen wurden unter Fließbedingungen ermittelt. Der Massenübergang von Molekülen im Biofilm ist hauptsächlich über deren Diffusion in der wässrigen Phase reguliert. Daher hängt das Biofilm-Gedächtnis für Schadstoffe von den physikalisch-chemischen Eigenschaften des jeweiligen Schadstoffes selbst ab. Unpolare und hydrophobe Verbindungen könnten Eigenschaften aufweisen, die eine langzeitige Anreicherung in Polysaccharid-Matrizen oder Abwasser-Biofilmen verhindern. Die Entwicklung eines effektiven Ansatzes für das PAK-Monitoring in Abwasser mit Hilfe von Probennahmesystemen basiert auf dem Gedächtnis des dabei verwendeten Sorbens. Ein effektives Probennahmesystem sollte lange Rückhaltezeiten aufweisen. Hier wurde PDMS als alternatives Material zu Abwasserbiofilmen verwendet, um PAKs im Abwasser zu detektieren. Die vorgestellten Experimente zeigten das hohe Potenzial dieses Materials für die Konstruktion von Probennahmesystemen für in situ fluoreszenzmikroskopische Messungen.