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Refinement of the P assessment of ionisable substances: Distribution and degradation of anionic, neutral and cationic organic chemicals in water-sediment systems

Die Identifizierung persistenter (P), bioakkumulierender (B) und toxischer(T) Stoffe unter der EU-Chemikalienverordnung REACH (Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals) wurde für die Bewertung neutraler, organischer Chemikalien entwickelt. Jedoch können organische Chemikalien unter Umweltbedingungen ionisiert vorliegen, was eine Veränderung ihres Abbauverhaltens in der Umwelt bewirkt. Ziel dieses Projekts war die Untersuchung der Verteilung und des Abbaus anionischer und kationischer organischer Chemikalien im Vergleich zu nicht-ionischen Chemikalien in Sediment und Oberflächenwasser. Mit Hilfe der gewonnenen Daten soll das Bewertungskonzept hinsichtlich der Persistenz ionischer und ionisierbarer Stoffe verbessert werden. Als Modellsubstanzen dienten drei radioaktiv markierte organische Chemikalien: 4-n-Dodecylbenzolsulfonsäure Natriumsalz (DS-, anionisch), 4-n-Dodecylphenol (DP, neutral) und 4-n-Dodecylbenzyltrimethylammoniumchlorid (DA+, kationisch). Mit diesen Substanzen wurden Simulationsstudien nach den OECD Richtlinien 308 (Aerobic and Anaerobic Transformation in Aquatic Sediment Systems) und 309 (Aerobic Mineralization in Surface Water - Simulation Biodegradation Test) durchgeführt. Ziel der Simulationsstudie nach OECD 308 war, das Verhaltens von 14C-DS-, 14C-DP and 14C-DA+ in einem Wasser-Sediment-System über eine Inkubationszeit von 120 Tagen zu untersuchen. Das Sediment wurde sequenziell mit unterschiedlichen Lösungsmitteln (wässrige CaCl2-Lösung, Methanol und Acetonitril) extrahiert. Für 14C-DA+ wurde zusätzlich eine Soxhlet-Extraktion mit Methanol durchgeführt. Nach einer Inkubationszeit von 120 Tagen wurden von 14C-DS- und 14CDP 68 % bzw. 63 % der applizierten Radioaktivität (AR) mineralisiert. Der mineralisierte Anteil von 14C-DA+ betrug 6 % AR. Anhand der Mineralisationsraten und den Anteilen der Modellsubstanzen im CaCl2-Extrakt wurde die direkte Bioverfügbarkeit ermittelt. Diese nahm wie folgt ab: 14C-DS- > 14C-DP > 14C-DA+. Die höchste Menge an nicht-extrahierbaren Rückständen (NER) nach 120 Tagen wurde für 14C-DA+ beobachtet (33 % AR), gefolgt von 14C-DS- (19 % AR) und 14C-DP (14 % AR). Die Berechnung der Halbwertszeit (DT50) erfolgte sowohl für das Gesamtsystem als auch für das Sediment (DT50,sed) und die Wasserphase getrennt (DT50,w). Im Gesamtsystem nahm die DT50 wie folgt ab: 14C-DA+ (162 Tage) >14C-DS- (22 Tage) > 14C-DP (14 Tage). DT50,sed betrug für 14C-DA+ 267 Tage, für 14C-DP 24 Tage und für 14C-DS- 22 Tage. Deutlich geringere Halbwertszeiten (< 1 Tag) aller Modellsubstanzen wurden für die Wasserphase ermittelt. Das Verhalten der Modellsubstanzen in Oberflächenwasser wurde anhand von Simulationsstudien nach OECD 309 untersucht. Zur Untersuchung des Abbaus von 14C-DS- und 14C-DP wurden zunächst Vorversuche als pelagische Tests (nur Oberflächenwasser) und suspendierte Sedimenttests (Oberflächenwasser mit Zugabe von suspendiertem Sediment) durchgeführt. Hinsichtlich des biologischen Abbaus der Testsubstanzen konnte kein wesentlicher Unterschied zwischen beiden Testdesigns festgestellt werden: Im pelagischen Test betrug die Mineralisation von 14C-DS- bis zu 51 % AR, im suspendierten Sedimenttest wurden an Versuchsende (nach 60 Tagen) bis zu 56 % AR mineralisiert. Die mineralisierten Anteile von 14CDP betrugen im pelagischen Test bis zu 56 % AR und im suspendierten Sedimenttest bis zu 60 % AR nach 60 Tagen. Hauptversuche zum Abbau von 14C-DS-, 14C-DP und 14C-DA+ wurden als suspendierter Sedimenttestunter Verwendung verschiedener Testkonzentrationen (10 (mikro)g/l und 100 (mikro)g/l) durchgeführt. Zusätzlich wurde der abiotische Abbau der Modellsubstanzen unter sterilen Bedingungen untersucht. Unter nicht-sterilen Bedingungen wurden nach 62 Tagen (10 (mikro)g/l) bzw. 60 Tagen (100 (mikro)g/l) 75 % AR (14C-DS-) und 69 % AR (14C-DP) bzw. 63 % AR (14C-DS-) und 58 % AR (14C-DP) mineralisiert. Die Mineralisation von 14C-DA+ lag bei beiden Testkonzentrationen bei 7 % AR. Unter sterilen Bedingungen war die Mineralisation vernachlässigbar (< 0,1 % AR). Nach 60 Tagen wurden die höchsten Mengen an NER für 14C-DP beobachtet (21 % AR), gefolgt von 14C-DA+ (14 % AR) und 14C-DS- (9 % AR). Unter sterilen Bedingungen wurden deutlich geringere NER Mengen von 14C-DS-, 14C-DP und 14C-DA+ gebildet (0,1 %, 0,6 % und 5,5 % AR). Die Halbwertszeiten nahmen bei einer Testkonzentration von 10 (mikro)g/l wie folgt ab: 14C-DA+ (26 Tage) > 14C-DP (2 Tage) > 14C-DS- (1 Tag). Bei einer Testkonzentration von 100 (mikro)g/l betrug die DT50 von 14C-DA+ 13 Tage, von 14C-DP und 14C-DS jeweils 1 Tag. Unter Verwendung unterschiedlich geladener Modellsubstanzen, die ansonsten eine hohe strukturelle Ähnlichkeit besitzen, konnte gezeigt werden, dass eine positive Ladung im Vergleich zu ungeladenen Substanzen einen negativen Einfluss auf den Abbau organischer Chemikalien im Wasser-Sediment-System und Oberflächenwasser hat. Im Vergleich zu ungeladenen Stoffen beeinflusst eine negative Ladung den Abbau jedoch positiv. Aufgrund der geringeren Abbaubarkeit weisen positiv geladene Substanzen höhere Halbwertszeiten auf als negativ geladene oder neutrale Substanzen und sind deutlich persistenter als diese. Im Hinblick auf die Persistenzbewertung ionischer und ionisierbarer Stoffe empfehlen wir die Verwendung der DT50 des gesamten Wasser-Sediment-Systems als Bewertungsgrundlage sowohl für ionische als auch für neutrale organische Chemikalien. Des Weiteren sollte der pelagische Test nach OECD 309 als Standardtest Anwendung finden, da er eine ähnlich hohe Abbauleistung wie der Test unter Zugabe von suspendiertem Sediment aufweist, jedoch das Potential zur Bildung von NER begrenzt. Quelle: Forschungsbericht

Ueberpruefung der Abbauleistung von Standardboeden nach Zusatz von Parathion-aethyl (FC-D-3782)

Das Projekt "Ueberpruefung der Abbauleistung von Standardboeden nach Zusatz von Parathion-aethyl (FC-D-3782)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Biologische Bundesanstalt für Land- und Forstwirtschaft durchgeführt. Im Laborversuch wurde neuen Chargen von Standardboeden 1 mg/kg Parathion-aethyl zugesetzt. - Probenahme 0, 7, 14, 28 und 56 Tage nach Zusatz. - Untersuchung auf Rueckstaende im Labor. - Vergleich zu frueher erhaltenen Werten.

Teilprojekt 5

Das Projekt "Teilprojekt 5" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Dr. Born - Dr. Ermel GmbH - Büro IPU - Dresden durchgeführt. Entwicklung eines technischen Systems um anthropogene Spurenstoffe durch photokatalytische Oxidation in Kombination mit Ozon (im folgendem photokatalytische Ozonierung genannt) aus Abwasser zu entfernen. Ein Großteil von Pharmazeutika gelangt unverändert oder in Form von Metaboliten über den Urin in das Abwasser. Es ist somit sinnvoll ein geeignetes und anwendbares System zu entwickeln um eine weitergehende Abwasserreinigung zu gewährleisten. Die bisher eingesetzten Verfahren sind aus verschiedenen Gründen zu hinterfragen. Die am häufigsten angewendeten Prozesse zur Entfernung von Spurenstoffen aus kommunalem Abwasser sind die Ozonierung und das PAK- Pulveraktivkohle Verfahren (Abegglen, Siegrist, 2012). Diese Verfahren haben erhebliche Defizite in Bezug auf die Elimination relevanter Spurenstoffe aus dem Abwasser. Um einen sicheren und zuverlässigen Abbau von relevanten Spurenstoffen aus dem Abwasser zu gewährleisten, soll in diesem Projekt ein Verfahren zur Anwendung gebracht werden, bei dem Ozonierung und Photokatalyse eingesetzt werden. Die photokatalytische Ozonierung ist aufgrund verschiedener Synergieeffekte eine attraktive Alternative gegenüber den bereits erprobten Verfahren. Ziel dieses Vorhabens ist es ein technisches System auf Grundlage der photokatalytischen Ozonierung zu entwickeln und zu verbessern. Dabei werden insbesondere die Abbauleistung und der Energieverbrauch Schwerpunkte der Forschung, damit die Technik zum Produkt entwickelt werden kann.

Teilprojekt 2

Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Materialforschungs- und -prüfanstalt an der Bauhaus-Universität Weimar durchgeführt. Ziel des beantragten Projektes, ist die Entwicklung eines technischen Systems um anthropogene Spurenstoffe durch photokatalytische Oxidation in Kombination mit Ozon (im folgendem photokatalytische Ozonierung genannt) aus dem Abwasser zu entfernen. Ziel dieses Vorhabens ist es ein technisches System auf Grundlage der photokatalytischen Ozonierung zu entwickeln und zu verbessern. Dabei werden insbesondere die Abbauleistung und der Energieverbrauch Schwerpunkte der Forschung, damit die Technik zum Produkt entwickelt werden kann.

Entwicklung eines Hydro-Pflanzen-Klaersystems (HPKS)

Das Projekt "Entwicklung eines Hydro-Pflanzen-Klaersystems (HPKS)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Vechta, Institut für Naturschutz und Umweltbildung, Lehrgebiet Biologie durchgeführt. Das Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines 'Hydro-Pflanzen-Klärsystems' (HPKS), mit dem die Abbauleistung und Nährstoffelimination im Vergleich zu herkömmlichen Pflanzenklärsystemen wesentlich verbessert werden kann. Dieses Ziel soll dadurch erreicht werden, dass die die wesentlichen Nachteile bestehender Systeme (nachlassende hydraulische Wasserleitfähigkeit und Verschlammung des Bodens sowie geringe Steuerungsmöglichkeiten der Anlage) vermieden werden. Darüber hinaus hat sich in vorangegangenen Studien gezeigt, dass der notwendige Flächenbedarf durch den Einsatz eines 'bodenlosen Systems' erheblich geringer ausfallen kann. Der erste Arbeitschritt ist der Bau einer HPKS-Versuchsanlage für vier Personen. Die Anlage besteht aus einem ersten Teich (Hydrokultur), einem vertikalen Pflanzenfilter und einem zweiten Teich sowie aus einem variabel handhabbaren Rückführsystem. Alle wesentlichen Parameter werden über eine Wetterstation und einen mobilen Messkoffer direkt an der Anlage als auch im Labor geprüft. Bei den Untersuchung geht es vor allem um eine Verbesserung der - Elimination der organischen Stoffe in dem ersten Teich, - Nitrifikation und Phosphorelimination in dem Pflanzenfilter, - Denitrifikation in dem ersten und zweiten Teich. In der ersten Phase des Projektes, die bis zum Frühjahr 1997 dauern wird, werden erste Ergebnisse gesammelt und ausgewertet. Auf der Basis der gewonnenen Erkenntnisse soll die Anlage dann optimiert werden. Die zweite Phase geht dann bis Juli 1998. Bau der Versuchsanlage sowie die Pflege und den Betrieb übernimmt die Firma Josef Bruns GmbH, Bahlen. Für den wissenschaftlichen Teil des Projektes ist die Hochschule in Vechta verantwortlich. Das 'Hydro-Pflanzen-Klärsystem' soll eine umweltfreundliche und Weiterentwicklung für herkömmliche Pflanzenkläranlagen sein, es soll sich aber auch als Alternative zu anderen Kleinkläranlagen etablieren.

Ueberpruefung der Abbauleistung von Standardboeden nach Zusatz von Parathion, Methabenzthiazuron und Alachlor (FC-D-3284-3484)

Das Projekt "Ueberpruefung der Abbauleistung von Standardboeden nach Zusatz von Parathion, Methabenzthiazuron und Alachlor (FC-D-3284-3484)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Biologische Bundesanstalt für Land- und Forstwirtschaft durchgeführt. Im Laborversuch wurde neuen Chargen von Standardboeden 2 mg/kg Parathion, Methabenzthiazuron bzw. Alachlor zugesetzt - Probenahme 0, 7, 14, 28 und 56 Tage nach Zusatz - Untersuchung auf Rueckstaende im Labor - Vergleich zu frueher erhaltenen Werten.

Teilprojekt 4

Das Projekt "Teilprojekt 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Lynatox GmbH durchgeführt. Ziel des beantragten Projektes ist die Entwicklung eines technischen Systems um anthropogene Spurenstoffe durch photokatalytische Oxidation in Kombination mit Ozon aus dem Abwasser zu entfernen. Da sich die verschiedenen Analysemethoden in den letzten Jahrzehnten immer weiter verbessert haben, konnten viele Spurenstoffe erstmals im Wasserkreislauf nachgewiesen werden. Dazu gehören verschiedene Industriechemikalien, Biozide, Inhaltsstoff von Kosmetika und Reinigungsmittel. Um einen sicheren und zuverlässigen Abbau von relevanten Spurenstoffen aus dem Abwasser zu gewährleisten, soll in diesem Projekt ein Verfahren zur Anwendungsreife gebracht werden, bei dem Ozonierung und Photokatalyse zusammen eingesetzt werden. Die photokatalytische Ozonierung ist aufgrund verschiedener Synergieeffekte eine attraktive Alternative gegenüber bereits erprobter Verfahren. Im Rahmen dieses Projekts werden insbesondere die Abbauleistung und der Energieverbrauch Schwerpunkt der Forschung, damit die Technik zu einem wirtschaftlichen und breit anwendbaren Produkt entwickelt werden kann.

Teilprojekt 3

Das Projekt "Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ANSEROS Klaus Nonnenmacher GmbH durchgeführt. Ziel des beantragten Projektes ist die Entwicklung eines technischen Systems um anthropogene Spurenstoffe durch photokatalytische Oxidation in Kombination mit Ozon aus dem Abwasser zu entfernen. Da sich die verschiedenen Analysemethoden in den letzten Jahrzehnten immer weiter verbessert haben, konnten viele Spurenstoffe erstmals im Wasserkreislauf nachgewiesen werden. Dazu gehören verschiedene Industriechemikalien, Biozide, Inhaltsstoff von Kosmetika und Reinigungsmittel. Um einen sicheren und zuverlässigen Abbau von relevanten Spurenstoffen aus dem Abwasser zu gewährleisten, soll in diesem Projekt ein Verfahren zur Anwendungsreife gebracht werden, bei dem Ozonierung und Photokatalyse zusammen eingesetzt werden. Die photokatalytische Ozonierung ist aufgrund verschiedener Synergieeffekte eine attraktive Alternative gegenüber bereits erprobter Verfahren. Im Rahmen dieses Projekts werden insbesondere die Abbauleistung und der Energieverbrauch Schwerpunkt der Forschung, damit die Technik zu einem wirtschaftlichen und breit anwendbaren Produkt entwickelt werden kann.

Teilprojekt 1

Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Weimar, Bauhaus-Institut für zukunftsweisende Infrastruktursysteme, Professur für Siedlungswasserwirtschaft durchgeführt. Ziel des beantragten Projektes ist die Entwicklung eines technischen Systems um anthropogene Spurenstoffe durch photokatalytische Oxidation in Kombination mit Ozon aus dem Abwasser zu entfernen. Da sich die verschiedenen Analysemethoden in den letzten Jahrzehnten immer weiter verbessert haben, konnten viele Spurenstoffe erstmals im Wasserkreislauf nachgewiesen werden. Dazu gehören verschiedene Industriechemikalien, Biozide, Inhaltsstoff von Kosmetika und Reinigungsmittel. Um einen sicheren und zuverlässigen Abbau von relevanten Spurenstoffen aus dem Abwasser zu gewährleisten, soll in diesem Projekt ein Verfahren zur Anwendungsreife gebracht werden, bei dem Ozonierung und Photokatalyse zusammen eingesetzt werden. Die photokatalytische Ozonierung ist aufgrund verschiedener Synergieeffekte eine attraktive Alternative gegenüber bereits erprobter Verfahren. Im Rahmen dieses Projekts werden insbesondere die Abbauleistung und der Energieverbrauch Schwerpunkt der Forschung, damit die Technik zu einem wirtschaftlichen und breit anwendbaren Produkt entwickelt werden kann.

Erweiterung Steinbruch Fa. Rudolf Schebler Schotterwerk-GmbH, Birkenfeld

Die Firma Rudolf Schebler Schotterwerk GmbH, Birkenfeld betreibt auf dem Grundstück Fl.Nr. 2251 u.a. der Gemarkung Karbach einen Steinbruch zur Gewinnung von Splitt und Schotter mit gleichzeitiger Rekultivierung bzw. Auffüllung der abgebauten Flächen mit Fremd- und Eigenmaterial. Diese Vorhaben wurden immissionsschutzrechtlich mit Bescheiden des Landratsamtes vom 11.08.2000 und 03.02.2012 genehmigt. Der Steinbruch soll laut Antrag der Fa. Rudolf Schebler Schotterwerk GmbH vom 26.09.2019 erweitert werden. Die bisher genehmigte Fläche des Steinbruchs beträgt 28,23 ha und soll um 11,906 ha erwei-tert werden, was einem Abbauvolumen von 7.670.000 m³ entspricht. Die geplante Erweite-rung wird in zwei Bereiche unterteilt. Im Nordwesten soll der Steinbruch um die Flurnummern (Fl.Nrn.) 2283-2286 erweitert werden, welche eine Fläche von 0,761 ha umfassen. Der zweite Bereich erstreckt sich von Nord- nach Südosten über die Fl.Nrn. 2316-2329 mit einer Fläche von 11,145 ha. Durch die Erweiterung des Steinbruches bleibt die Abbaukapazität jedoch un-verändert. Diese beträgt ca. 225.000 cbm. pro Jahr. Vom gesamten Abbauvolumen werden 1.498.000 m³ Oberboden als Auffüllmaterial zur Re-kultivierung verwendet. Zur Gewinnung des Materials werden zwei bis drei Sprengungen im Monat durchgeführt. Die Abbauzone reicht in das ungestörte Grundwasserspiegelniveau. Im Tiefenbereich des Steinbruchs wird eine Wasserhaltung betrieben. Die anfallenden Wassermengen sind gering. Deren Ableitung erfolgt über eine Leitung in den Karbach.

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