Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Untersuchung und Beurteilung des Verbleibs organischer Phosphons\u00e4uren in biologischen Abwasserbehandlungsanlagen. Die Beurteilung der Elimationsleistung von Kl\u00e4ranlagen dient als Datengrundlage f\u00fcr eine weitergehende Expositionsanalyse und kann so zu einer genaueren Prognose der Umweltkonzentration von Phosphonaten beitragen.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie Durchf\u00fchrung des Forschungsvorhabens gliederte sich in zwei Teilabschnitte. Nach Auswahl der Phosphons\u00e4uren (ATMP, EDTMP, DTPMP, HDTMP, HEDP, PBTC) aufgrund ihres Einsatzbereiches und der quantitativen Einsatzmengen in Deutschland folgte zun\u00e4chst die Entwicklung einer leistungsf\u00e4higen Analytik, welche dazu dienen sollte, umweltrelevante Konzentrationen der ausgew\u00e4hlten Phosphons\u00e4uren in verschiedenen Matrices erfa\u00dfbar zu machen.
\nDaran schlossen sich Untersuchungen zu Verhalten und Abbaubarkeit in biologischen Kl\u00e4ranlagen an. In einem Laborprogramm wurden f\u00fcr die untersuchten Phosphons\u00e4uren untereinander vergleichbare Daten erarbeitet, die als Grundlage f\u00fcr eine differenzierte Betrachtung des Eliminationsverhaltens innerhalb der Stoffgruppe dienen. Hierbei sind die durchgef\u00fchrten Untersuchungen so gegliedert, da\u00df zun\u00e4chst grunds\u00e4tzliche Fragen zu den Mechanismen der Elimination beantwortet werden und im folgenden Untersuchungsmethoden eingesetzt werden, die aufgrund der realit\u00e4tsnahen Bedingungen R\u00fcckschl\u00fcsse auf das tats\u00e4chliche Verhalten der Phosphons\u00e4uren in der Kl\u00e4ranlage erlauben. Im Freilandprogramm sollte schlie\u00dflich einerseits die Anwendbarkeit der entwickelten Analytik gezeigt werden sowie andererseits eine Bilanzierung der Phosphons\u00e4ureabnahme im Kl\u00e4ranlagenproze\u00df unter besonderer Ber\u00fccksichtigung der Abwasserteilstr\u00f6me erfolgen.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Entwicklung der Analytik: Im Rahmen der Entwicklung der Analytik konnten Nachweisgrenzen (ohne Anreicherung) f\u00fcr ATMP von 3 mg\/l, f\u00fcr alle \u00fcbrigen Phosphons\u00e4uren von 5 mg\/l erreicht werden. Diese liegen \u00fcber der angenommenen im Kl\u00e4ranlagenzulauf anzutreffenden Konzentration von ca. 1 mg\/l. In der Matrix nat\u00fcrlicher Oberfl\u00e4chengew\u00e4sser ist mit Konzentrationen <100 \u00b5g\/l zu rechnen. Grunds\u00e4tzliche Probleme ergaben sich einerseits durch die komplexen Matrices der W\u00e4sser der unterschiedlichen Proze\u00dfaufbereitungsstufen und andererseits durch die notwendigen Aufkonzentrierungsschritte der Anreicherung.\nLaborprogramm - Abiotische Elimination: Alle untersuchten Phosphons\u00e4uren mit Ausnahme von PBTC adsorbieren rasch und innerhalb der gegebenen analytischen Nachweisgrenzen vollst\u00e4ndig an die Kl\u00e4rschlammoberfl\u00e4che. PBTC verblieb mit 50% der Ausgangskonzentration in der w\u00e4ssrigen Phase.\nLaborprogramm - Biotische Elimination - Zahn-Wellens-Test: Im Zahn-Wellens-Test wurde keine der untersuchten Phosphons\u00e4uren vollst\u00e4ndig abgebaut. Die Eliminationsraten im Test zeigten eine Spannbreite von 11% (DTPMP) bis 86% (ATMP). Eine Reduktion der Einzelsubstanzkonzentration bei gleichbleibender DOC-Konzentration spricht f\u00fcr eine Metabolitbildung. HDTMP, HEDP und PBTC wurden im Zahn-Wellens-Test nicht abgebaut.\nLaborprogramm - Biotische Elimination - Laborkl\u00e4ranlage: Unter Bedingungen von N\u00e4hrstoff\u00fcberschu\u00df erwiesen sich die untersuchten Phosphons\u00e4uren als schwer eliminierbar\nLaborprogramm - Biotische Elimination - Anaerobversuche: Alle untersuchten Phosphons\u00e4uren zeigten kein Resorptionsverhalten unter anaeroben Bedingungen. Ebenso wie bei den Adsorptionsversuchen unter Bel\u00fcftung adsorbierten fast alle Phosphons\u00e4uren innerhalb von Stunden. Wiederum erwies sich PBTC als dasjenige Phosphonat, das innerhalb der Versuchsdauer noch mit 70% der Ausgangskonzentration im Filtrat nachweisbar war.\nDie Grenzen, die bis dato der Entwickung einer leistungsf\u00e4higen Einzelstoffanalytik gesetzt sind, erm\u00f6glichten es nicht, die Reduktion der Phosphons\u00e4urefracht eines Kl\u00e4ranlagenzulaufs bis zum Ablauf zu verfolgen und so differenzierte Aussagen \u00fcber physikochemische Vorg\u00e4nge innerhalb der einzelnen Proze\u00dfstufen zu treffen. Ebenso war ein Abgleich zwischen Freilanduntersuchungen und den Ergebnissen der Laboruntersuchungen nicht m\u00f6glich.\nDie Ergebnisse der vorliegenden Untersuchungen sprechen f\u00fcr eine untergeordnete Bedeutung des biologischen Abbaus bei der Elimination von Phosphons\u00e4uren. Diese wiederum ist ein wesentliches Kriterium f\u00fcr die Umweltvertr\u00e4glichkeit einer Substanz anthropogenen Ursprungs. Auf Grundlage der Untersuchungen an der Laborkl\u00e4ranlage und im Zahn-Wellens-Test sind die Phosphons\u00e4uren als schwer abbaubar einzustufen. Da auf Grundlage der entwickelten Analytik nicht quantifiziert werden kann, inwieweit durch hydrolytische, photolytische und radikalische Abbauprozesse sowohl in der Kl\u00e4ranlage als auch im Freiland zu Metaboliten bzw. g\u00e4nzlich umgesetzt werden, mu\u00df bei den untersuchten Phosphons\u00e4uren davon ausgegangen werden, da\u00df es sich um eine Substanzklasse handelt, deren Umweltgef\u00e4hrdungspotential zum jetzigen Zeitpunkt nicht umfassend beurteilt werden kann.\n\n\n\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation\n\nI. K\u00f6nen, A. Greif, J.K. Reichert, O. Huschens, Organophosphons\u00e4uren in der aquatischen Umwelt, Bedeutung - Umweltrelevanz - Analytik in: Materialien des Landesumweltamtes NRW (Hrsg.), 19. Aachener Werkstattgespr\u00e4ch 1995 (in Vorbereitung)\n\n\nFazit\n\nBez\u00fcglich ihres Abbau- und vor allem ihres Adsorptionsverhaltens zeigen die untersuchten Phosphons\u00e4uren ein jeweils substanzspezifisch unterschiedliches Verhalten. F\u00fcr alle Phosphons\u00e4uren ist jedoch davon auszugehen, da\u00df unter kl\u00e4ranlagenrelevanten Bedingungen Adsorptionsprozesse diejenigen sind, die f\u00fcr die Elimination die gr\u00f6\u00dfte Bedeutung besitzen. Es handelt sich bei den festgestellten Eliminationsprozessen also um eine Verlagerung aus dem w\u00e4ssrigen Medium in eine gebundene Form, die so wiederum z.B. \u00fcber die landschaftliche Verwertung in das Umweltmedium Boden eingebracht wird. Welche Konsequenzen ein derartiger Eintrag von Phosphons\u00e4uren in die Umwelt hat, ist nicht abzusehen.\n<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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