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\u00c3\u00b6ht. Der Kl\u00c3\u00a4rschlammpfad gilt als bedeutend, da die Ag-NM ausgewaschen werden und in der Kl\u00c3\u00a4ranlage an Kl\u00c3\u00a4rschlamm (KS) sorbieren. Dieser wird aufgrund hoher N\u00c3\u00a4hrstoffgehalte in vielen Bundesl\u00c3\u00a4ndern als D\u00c3\u00bcnger in der Landwirtschaft eingesetzt. Der KS durchl\u00c3\u00a4uft, bevor er in diese terrestrischen \u00c3\u2013kosysteme gelangt, verschiedene Aufbereitungsschritte zur Stabilisierung oder Hygienisierung. Erste Versuche deuten darauf hin, dass die Bioverf\u00c3\u00bcgbarkeit durch die Aufbereitung durch Faulung reduziert wird.
Ziel dieser Promotion ist es, den Einfluss verschiedener Kl\u00c3\u00a4rschlammaufbereitung auf die Bioverf\u00c3\u00bcgbarkeit von nanopartikul\u00c3\u00a4rem Silber zu untersuchen. Dabei sollen Ver\u00c3\u00a4nderung der Bodenmikroflora durch die Wirkung von Ag-NM \u00c3\u00bcber funktionelle und molekularbiologische Methoden erfasst werden. Die Aussagen sollen auf weitere Nanomaterialien \u00c3\u00bcbertragen werden.
In einem dreigliedrigen Ansatz wurde bislang in zwei Versuchen mit Laborkl\u00c3\u00a4ranlagen Kl\u00c3\u00a4rschlamm \u00c3\u00bcber den Zulauf kontinuierlich mit Ag-NM versetzt und anschlie\u00c3\u0178end mit vier praxisrelevanten Verfahren (aerobe Behandlung, Hygienisierung durch Kalkung und Pasteurisierung, Kl\u00c3\u00a4rschlammfaulung) aufbereitet, bevor die KS in Boden eingebracht wurden. In Langzeitversuchen wurden \u00c3\u00bcber 140 Tage verschiedene Stoffums\u00c3\u00a4tze mit unterschiedlichen funktionellen Methoden untersucht. Dar\u00c3\u00bcber hinaus wurde in zwei Batchversuchen und einer Kl\u00c3\u00a4ranlagensimulation der Einfluss des Sulfatgehaltes auf die Sulfidisierung von Ag-NM betrachtet. Untersucht wurden die B\u00c3\u00b6den auf Beeintr\u00c3\u00a4chtigungen der Nitrifikationsleistung.
Bei Einlaufkonzentrationen bis zu 1 mg\/L zeigten sich keine Effekte auf die Abbaufunktionen in den Kl\u00c3\u00a4ranlagen. 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 \u00c3\u00bcber 70 % an Tag 140 zeigten, dass die Bioverf\u00c3\u00bcgbarkeit 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\u00c3\u00bcgbare Schwefelmenge \u00c3\u00bcber das synthetische Abwasser wurde als Ursache in Betracht gezogen. Um diese Hypothese zu pr\u00c3\u00bcfen wurden zwei Batchversuche mit unterschiedlichen Sulfatzugaben durchgef\u00c3\u00bchrt. Sowohl in der aeroben als auch in der gefaulten Behandlung zeigten sich die Nitrifikanten fast vollst\u00c3\u00a4ndig gehemmt. Um einen Einfluss des weniger realit\u00c3\u00a4tsnahen Testsystems auszuschlie\u00c3\u0178en wurde der Versuch \u00c3\u00bcber eine Kl\u00c3\u00a4ranlagensimulation wiederholt. Bei TEM-EDX-Untersuchungen zeigten sich die Ag-NM im Kl\u00c3\u00a4rschlamm unabh\u00c3\u00a4ngig von Sulfatzugabe und Aufbereitungsvariante sulfidisiert, dennoch waren die Nitrifikanten in dem Langzeitversuch bis zu 90 % gegen\u00c3\u00bcber der Kontrolle gehemmt, was daf\u00c3\u00bcr spricht, dass die Ag-NM trotz Sulfidisierung bioverf\u00c3\u00bcgbar werden oder bleiben. Dies k\u00c3\u00b6nnte in der schlechten Kristallinit\u00c3\u00a4t der Ag2S-NM begr\u00c3\u00bcndet sein. Um den Fragen nachzugehen, ob die hohen Ag-NM-Konzentrationen in der Laborkl\u00c3\u00a4ranlage eine schlechte Kristallinit\u00c3\u00a4t bedingen sowie ob auch hochkristallines Ag2S und gut l\u00c3\u00b6sliches AgNo3 Effekte hervorrufen sollen zwei abschlie\u00c3\u0178ende Versuche durchgef\u00c3\u00bchrt werden.<\/p>\n
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