StSP Chemikalienbewertung: Einfluss der Kl\u00e4rschlammvorbehandlung auf die Bioverf\u00fcgbarkeit von Silber<\/p>\n
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Silber-Nanomaterialien (Ag-NM) werden zunehmend mehr als Bakterizid in Verbraucherprodukten eingesetzt, damit wird die Wahrscheinlichkeit des Umwelteintrags erh\u00f6ht. Der Kl\u00e4rschlammpfad gilt als bedeutend, da die Ag-NM ausgewaschen werden und in der Kl\u00e4ranlage an Kl\u00e4rschlamm (KS) sorbieren. Dieser wird aufgrund hoher N\u00e4hrstoffgehalte in vielen Bundesl\u00e4ndern als D\u00fcnger in der Landwirtschaft eingesetzt. Der KS durchl\u00e4uft, bevor er in diese terrestrischen \u00d6kosysteme gelangt, verschiedene Aufbereitungsschritte zur Stabilisierung oder Hygienisierung. Erste Versuche deuten darauf hin, dass die Bioverf\u00fcgbarkeit durch die Aufbereitung durch Faulung reduziert wird.
Ziel dieser Promotion ist es, den Einfluss verschiedener Kl\u00e4rschlammaufbereitung auf die Bioverf\u00fcgbarkeit von nanopartikul\u00e4rem Silber zu untersuchen. Dabei sollen Ver\u00e4nderung der Bodenmikroflora durch die Wirkung von Ag-NM \u00fcber funktionelle und molekularbiologische Methoden erfasst werden. Die Aussagen sollen auf weitere Nanomaterialien \u00fcbertragen werden.
In einem dreigliedrigen Ansatz wurde bislang in zwei Versuchen mit Laborkl\u00e4ranlagen Kl\u00e4rschlamm \u00fcber den Zulauf kontinuierlich mit Ag-NM versetzt und anschlie\u00dfend mit vier praxisrelevanten Verfahren (aerobe Behandlung, Hygienisierung durch Kalkung und Pasteurisierung, Kl\u00e4rschlammfaulung) aufbereitet, bevor die KS in Boden eingebracht wurden. In Langzeitversuchen wurden \u00fcber 140 Tage verschiedene Stoffums\u00e4tze mit unterschiedlichen funktionellen Methoden untersucht. Dar\u00fcber hinaus wurde in zwei Batchversuchen und einer Kl\u00e4ranlagensimulation der Einfluss des Sulfatgehaltes auf die Sulfidisierung von Ag-NM betrachtet. Untersucht wurden die B\u00f6den auf Beeintr\u00e4chtigungen der Nitrifikationsleistung.
Bei Einlaufkonzentrationen bis zu 1 mg\/L zeigten sich keine Effekte auf die Abbaufunktionen in den Kl\u00e4ranlagen. Abgesehen vom Stickstoffumsatz der potentiellen Ammoniumoxidation wiesen die Testsysteme in den Langzeitversuchen keine signifikanten Effekte auf. Die ansteigenden Werte der potentiellen Ammoniumoxidation mit Hemmungen von \u00fcber 70 % an Tag 140 zeigten, dass die Bioverf\u00fcgbarkeit der Silbernanomaterialien zunahm. Besonders in den gefaulten Varianten wurden im Vorfeld keine Effekte erwartet, da von einer Sulfidisierung der Ag-NM unter anaeroben Bedingungen ausgegangen wurde. Eine zu geringe verf\u00fcgbare Schwefelmenge \u00fcber das synthetische Abwasser wurde als Ursache in Betracht gezogen. Um diese Hypothese zu pr\u00fcfen wurden zwei Batchversuche mit unterschiedlichen Sulfatzugaben durchgef\u00fchrt. Sowohl in der aeroben als auch in der gefaulten Behandlung zeigten sich die Nitrifikanten fast vollst\u00e4ndig gehemmt. Um einen Einfluss des weniger realit\u00e4tsnahen Testsystems auszuschlie\u00dfen wurde der Versuch \u00fcber eine Kl\u00e4ranlagensimulation wiederholt. Bei TEM-EDX-Untersuchungen zeigten sich die Ag-NM im Kl\u00e4rschlamm unabh\u00e4ngig von Sulfatzugabe und Aufbereitungsvariante sulfidisiert, dennoch waren die Nitrifikanten in dem Langzeitversuch bis zu 90 % gegen\u00fcber der Kontrolle gehemmt, was daf\u00fcr spricht, dass die Ag-NM trotz Sulfidisierung bioverf\u00fcgbar werden oder bleiben. Dies k\u00f6nnte in der schlechten Kristallinit\u00e4t der Ag2S-NM begr\u00fcndet sein. Um den Fragen nachzugehen, ob die hohen Ag-NM-Konzentrationen in der Laborkl\u00e4ranlage eine schlechte Kristallinit\u00e4t bedingen sowie ob auch hochkristallines Ag2S und gut l\u00f6sliches AgNo3 Effekte hervorrufen sollen zwei abschlie\u00dfende Versuche durchgef\u00fchrt werden.<\/p>\n
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Fachbereich Geowissenschaften
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