Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Gewässerkunde durchgeführt. Inhaltlich ist TransRisk in die drei wissenschaftliche Arbeitspakete Risikocharakterisierung, Risikomanagement und Risikokommunikation unterteilt. Das Arbeitspaket Risikocharakterisierung setzt sich aus einem multidisziplinären Projektteam von Umweltchemikern, Mikrobiologen sowie Öko- und Humantoxikologen zusammen. Ziel ist es die Belastung des Wassers mit anthropogenen Spurenstoffen und Krankheitserregern zu erfassen und zu bewerten. Das Risiko von chemischen und mikrobiologischen Belastungen für Mensch um Umwelt wird in der Modellregion Donauried bei Ulm untersucht, wobei die Zu- und Abläufe von Kläranlagen, Oberflächen- sowie Grundwässer und Trinkwässer analysiert werden. Im Arbeitspaket Risikomanagement stehen neue Reinigungsverfahren und Verfahrenskombinationen zur Entfernung ökotoxikologisch relevanter Spurenstoffe im Vordergrund. Wichtig ist, dass die prozessbedingte Bildung von Transformationsprodukten vermieden bzw. minimiert wird. Die technischen Ansätze beinhalten Kombinationen mit Biofiltern, Aktivkohlefiltern und der Membranbioreaktor-Technologie. Darüber hinaus sollen Verfahrensparameter, wie z.B. Ozonkonzentration und Rücklaufverhältnis, unter prozesstechnischen und wirtschaftlichen Gesichtspunkten optimiert werden. Ein weiterer Ansatz ist die Entwicklung eines kostengünstigen biologischen Verfahrens zur Entfernung von Spurenstoffen mittels Eisenbakterien, dass in bestehende Kläranlagen integriert werden soll. Im Arbeitspaket Risikokommunikation liegt der Schwerpunkt auf der zielgruppengerechten Kommunikation der ermittelten Risiken. Das Wissen über anthropogene Spurenstoffe und die davon ausgehenden Risiken sollen hierzu in einer zielgruppenspezifischen Sprache übermittelt werden. So werden projektbegleitend Bildungskonzepte erarbeitet, die der Aus- und Weiterbildung von Akteuren im technischen Umweltschutz dienen. Eine weitere Ebene betrifft die Lehrenden in der Berufs- und Allgemeinbildung. Dazu ist geplant, Lehr- und Lernmaterial zu erstellen, um die Thematik bereits in die Ausbildung zu integrieren. Die Fachwelt, aber auch die Bürger sollen derart aufgeklärt werden und für die Thematik sensibilisiert werden, dass sie durch einen bewussten Umgang mit diesen Stoffen deren Eintrag vermindern bzw. sogar ganz vermeiden. Im Verbundprojekt stehen die Projektpartner in regelmäßigem Austausch mit Vertretern der lokalen Behörden, der Kläranlagenbetreiber sowie Experten aus der Wasserwirtschaft. Innerhalb dieser sog. Stakeholder-Gruppe werden potenzielle Maßnahmen zur Risikominimierung diskutiert und mit den Betroffenen sowie den Entscheidungsträgern der Region Donauried priorisiert.
Das Projekt "Vorkommen von Pharmaka und Hormonen in Grund-, Oberflächengewässern und Böden in Baden-Württemberg" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DVGW Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches e.V. - Technisch-wissenschaftlicher Verein - Technologiezentrum Wasser (TZW) durchgeführt. Ziel des durchgeführten Projekts war es, umfassende und aussagekräftige Daten zum Vorkommen von Arzneimittelwirkstoffen und hormonell wirksamen Verbindungen in Grundwässern, Oberflächenwässern sowie in Böden in Baden-Württemberg zu erhalten. Zunächst wurden Analysenverfahren entwickelt und optimiert, durch die 74 Einzelstoffe (63 Arzneimittelwirkstoffe und 11 hormonell wirksame Verbindungen) in Grund- und Oberflächenwässern bis zu Konzentrationen von wenigen ng/L erfasst werden konnten. Zur Untersuchung des Vorkommens der Stoffe in Grundwässern in Baden-Württemberg wurden mehr als 180 Proben aus 105 Grundwassermessstellen entnommen und analysiert. Die Ergebnisse zeigen, dass eine Reihe von Grundwasserproben Arzneimittel oder hormonell wirksame Verbindungen enthalten. Die Konzentrationen der nachgewiesenen Verbindungen lagen zwischen 10 ng/L und über 1 my /L. Eine detaillierte Betrachtung der Grundwassermessstellen und ihrer Einzugsgebiete ergab, dass für viele Messstellen ein direkter Zusammenhang zwischen den Arzneimittelbefunden im Grundwasser und einer Abwasserbeeinflussung im Einzugsgebiet besteht. Zur Untersuchung der Fließgewässerbelastung in Baden-Württemberg mit Arzneimitteln und hormonell wirksamen Verbindungen wurden darüber hinaus an insgesamt sechs Messstellen regelmäßig Proben entnommen. Dabei zeigte sich, dass alle untersuchten Gewässer eine Vielzahl von Arzneimittelwirkstoffen enthielten, wobei die Konzentrationen zwischen 10 ng/L und über 1 my g/L lagen und sehr gut mit dem Abwasseranteil des jeweiligen Gewässers korrelierten. Am häufigsten wurden in den untersuchten Fließgewässern - wie bereits in den Grundwässern - Metoprolol, Sotalol, Carbamazepin, Diclofenac, Sulfamethoxazol, Dehydrato-Erythromycin, die iodierten Röntgenkontrastmittel Iopamidol, Iomeprol und Amidotrizoesäure sowie Bisphenol A gefunden.
Das Projekt "Einsatz von granulierter Aktivkohle auf dem Klärwerk 'Obere Lutter' zur Reduktion von Mikroschadstoffen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Abwasserverband Obere-Lutter durchgeführt. Mit der intensiven anthropogenen Nutzung des Wasserdargebots ergeben sich parallel zu den Wasser-kreisläufen ausgeprägte Stoffströme von Mikroverunreinigungen. Diese sog. Spurenstoffe sind aus unter-schiedlichen Gründen (ökotoxische Wirkung, Wasserwerksrelevanz, Trinkwasserrelevanz) Anlass zur Besorg-nis. Daher hat das MKULNV des Landes NRW u. a. dieses gut einjährige Projekt gefördert, um mit der Spurenstoffadsorption an granulierter Aktivkohle im Festbett eine für die Abwassertechnik neue Technolo-gie im groß- und kleintechnischen Maßstab auf dem kommunalen Klärwerk des Abwasserverbandes 'Obere Lutter' zu testen. Diesem fließt ein hoher Anteil stark belasteter Industriewässer sowie ein Krankenhaus-abwasser zu. Es besitzt zudem eine Verfahrensstufe zur Flockungsfiltration, von der einzelne Filterkammern einfach zu Festbettadsorbern umgerüstet werden konnten. Gegenüber anderen Technologien hat dies den Vorteil, dass eliminierte und in der Aktivkohle gespeicherte Spurenstoffe mit dem Ausbau der Aktivkohle aus einem Adsorber ohne die Bildung von Metaboliten aus allen zukünftigen Stoffkreisläufen entfernt werden. Ermöglicht wird dies durch die thermische Nachbehandlung der Aktivkohle (Reaktivierung) inklusive Hochtemperaturbehandlung des dabei anfallenden Gases und dessen Reinigung. Folgende Projektergebnisse wurden erzielt: Mit Filtrationsgeschwindigkeiten zwischen vf = 2 und 10 m/h der Adsorber und einer Betttiefe von 2,5 m wurde eine gute CSB- und TOC-Elimination von anfänglich 80 bis 90 Prozent und im Mittel von etwa 45 Prozent erzielt. Die Adsorberlaufzeit bei vf = 10 m/h betrug 3 Monate; bei vf = 2 m/h werden 14 bis 15 Monate erwartet (Adsorber läuft Ende 2011 noch). Nahezu alle untersuchten Spurenstoffe wurden in den ersten Betriebswochen bis unter die Nachweisgrenze eliminiert; Ausnahmen ware: NTA, EDTA, DTPA, Sulfolan und Gadolinium. Bei vf = 10 m/h wurde je nach Spurenstoff eine mittlere Elimination zwischen 0 Prozent und 95 Prozent erzielt. Gegen Laufzeitende findet aber für viele Spurenstoffe immer noch eine Adsorption statt (Metoprolol, Diclofenac, Naproxen, Benzafibrat, Carbamazepin, Iopamidol, Gadolinium, Benzotriazole, Sulfolan, TMDD) oder die Beladung stagniert auf hohem Niveau (NTA, Ibuprofen, Amidotrizoesäure). Nur bei den größeren Komplexbildnern EDTA und DTPA führt die Stoffkonkurrenz zu Desorptionseffekten, so dass adsorbiertes EDTA wieder vollständig in das Filtrat verdrängt wird. Für die Gruppe der Benzotriazole wurde im Mittel der gesamten Laufzeit mit 95 Prozent Elimination die besten Ergebnisse erzielt. Für TMDD konnte eine maximale Aktivkohlebeladung von über 3 kg TMDD je Tonne Aktivkohle realisiert werden. Mit vf = 2 m/h (Großfilter mit 100 t Aktivkohle) zeigen nur wenige Spurenstoffe nach etwa 8 Monaten Filterlaufzeit eine Tendenz zum Filterdurchbruch. Versuche mit periodischer Betriebsweise (nur an Wochentagen mit industriellen Abwässern) verlängert sich die Standzeit rechnerisch um den Faktor 7/5. In den Versuchen zei
Das Projekt "Überprüfen der Praxistauglichkeit des NSAID in vitro Assays für das Biomonitoring von Schmerzmittelaktivitäten in Gewässern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Steinbeis Innovation gGmbH - Steinbeis-Innovationszentrum Zellkulturtechnik (SIZ) durchgeführt. Zielstellung/fachliche Begründung: Das Vorhaben soll die Praxistauglichkeit eines neuen Testsystems für das Effektbiomonitoring von Schmerzmitteln überprüfen. Die biologische Wirkung von nichtsteroidalen Schmerzmitteln (NSAIDs), die wie Diclofenac die Cyclooxygenase-1 (Cox-1) hemmen, kann mit einem neu entwickelten wirkbasierten in vitro Testsystems (NSAID in vitro - Assay) sehr spezifisch quantifiziert werden. Die UFOPLAN-Vorläuferprojekte (FKZ 3713 63 4102/ 3715 63 4120) haben gezeigt, dass der neu entwickelte NSAID in vitro - Assay sehr gut funktioniert und auch sensitiv und robust genug ist, um NSAID-Aktivitäten in gereinigtem Abwasser nachzuweisen. Eine Überprüfung der Handhabbarkeit und Zuverlässigkeit unter Praxisbedingungen, d.h. mit unterschiedlich belastetem Oberflächenwasser steht bisher allerdings noch aus. Dies soll jetzt in einem Validierungsschritt überprüft werden. Hierbei soll zunächst an wenigen Proben die Aufbereitungsmethode optimiert werden und anschließend die Diclofenac-Aktivität von etwa 100 Oberflächenwasserproben vorzugsweise von Probenahmestellen zum Monitoring der Stoffe der Beobachtungsliste (Watch List) aus verschiedenen EU-Ländern quantitativ bestimmt werden. Die Oberflächenwasserproben werden parallel auch analytisch (LC-MS/MS) auf bekannte NSAIDs untersucht. Der Vergleich der Ergebnisse des in vitro-Assays mit analytisch bestimmten Konzentrationen bekannter NSAIDs ermöglicht eine Einschätzung des Risikos der Unterschätzung einer Umweltbelastung auf Basis ausschließlicher chemischer Analytik. EAWAG Schweiz und UBA koordinieren die Bereitstellung von geeigneten Oberflächenwasserproben im Rahmen der Zusammenarbeit innerhalb der WG Chemicals der EU Kommission zur Umsetzung der Wasserrahmenrichtlinie. Output: Effizientes Monitoring-Tool für die NSAID Arzneimittelgruppe für regulatorische Zwecke.
Das Projekt "Von der Theorie zur Wirklichkeit - Überprüfen geeigneter Organismen und angepasster Testsysteme für das Biomonitoring von Arzneimitteln - Teil III: Methodenvalidierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Tübingen, Institut für Evolution und Ökologie, Abteilung Physiologische Ökologie der Tiere durchgeführt. Ausgangslage: Basis des Folgevorhabens ist ein zweigeteiltes Vorgängerprojekt (FKZ 3713 63 410), welches in Teil I anhand einer Literaturstudie geeignete Methoden, Organismen und relevanten Wirkstoffe für ein Biomonitoring von Arzneimitteln ermittelte. In Teil II (Laufzeit 2014-2016) werden darauf aufbauend anhand von zwei Fallbeispielen zellbasierte Methoden entwickelt, deren Wirksamkeit mit Ergebnissen aus Labor- und Freilandversuchen abgeglichen werden sollen. Die Ergebnisse der Fallstudien liegen im März 2016 vor. Im Anschluss sollen die entwickelten Biomonitoring-Methoden in die (regulatorische) Praxis überführt werden. Voraussetzung dafür ist deren vorherige Validierung.Zielstellung: Für zwei umweltrelevante Arzneimittelwirkstoffgruppen (nichtsteroidale Schmerzmittel z.B. Diclofenac und Beta-Blocker z.B. Metoprolol) sollen die im F+E Vorhaben Biomonitoring II entwickelten zellbasierten Monitoringmethoden weiter geprüft und bezüglich ihrer Funktionalität und Eignung für die Anwendung in Gewässern validiert werden. Ziel des Projektes ist es, eine robuste praxistaugliche Methode zur Verfügung zu stellen, die nicht nur das Vorhandensein der Arzneimittel in der Umwelt, sondern auch die durch diese Arzneimittel verursachten Effekte (Effektpotential) in Organismen wie z.B. Fischen nachweist. Dazu ist es notwendig, folgende zusätzliche Fragestellungen experimentell zu klären:- Welche Rolle spielen Kombinationseffekte (mehre AZM) im Labor und unter Freilandbedingungen?- Welchen Einfluss haben Matrixeffekte (Effekte von Bestandteilen der Umweltprobe) auf das zellbasierte System?Außerdem sollen beispielhaft realitätsnahe Untersuchungen in Fließrinnen durchgeführt werden, um die Kausalkette zwischen Labor- und Freilandeffekten zu schließen.
Das Projekt "Vorkommen von ausgewählten Arzneimittelwirkstoffen und hormonellen Substanzen in der Ruhr und deren Verhalten bei einer natürlichen Trinkwassergewinnung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Wasserforschung GmbH durchgeführt. Veranlassung: Das Vorkommen von Arzneimitteln und endokrin (hormonell) wirksamen Schadstoffen in der aquatischen Umwelt gelangte durch Presseveröffentlichungen verstärkt in das Verbraucherinteresse. Die Befunde bei den in Deutschland durchgeführten Analysen konnten auf den Eintragspfad dieser Wirkstoffe bzw. deren Metabolite über Kläranlagen in das Oberflächenwasser zurückgeführt werden. Bei der Nutzung von Flusswasser zur Trinkwasseraufbereitung liegt aus diesem Grund ein erhöhtes Interesse der Wasserversorgungsunternehmen am Verhalten dieser umweltrelevanten Stoffe. Mit den Untersuchungsprojekten sollte das Ausmaß einer möglichen Hormon- und Arzneimittelbelastung der Ruhr, die Reinigungsleistung der künstlichen Grundwasseranreicherung und mögliche Einflüsse von Entsäuerung und Desinfektion auf diese Stoffgruppen untersucht werden. Als relevante Einzelsubstanzen wurden 10 Pharmaka (Schmerz- und Rheumamittel, Lipidsenker) und 18 Hormone (Androgene, Gestagene und Östrogene) ausgewählt und in den Laboratorien von DEW und IfW untersucht. Analytik Zur Bestimmung der gewählten Arzneimittel und Hormone in wässrigen Proben wurde die C18-Festphasenextraktion (SPE) mit anschließender Derivatisierung (Methylierung oder Silylierung) und Detektion mittels GC/MS durchgeführt. Aufgrund der unterschiedlichen Strukturen der untersuchten Stoffe erfolgte eine getrennte Aufbereitung und Analyse für Arzneimittel und Hormone. Insgesamt wurden ca. 145 Proben von Oberflächen-, Grund- und Trinkwasser auf mögliche Arzneimittelspuren untersucht. Für die Hormone wurden stichprobenartig ca. 23 Proben an ausgewählten Probenahmestellen, die den Prozess der künstlichen Grundwasseranreicherung vom Oberflächenwasser bis hin zum Trinkwasser im Pumpwerk charakterisieren, analysiert. Ergebnisse: Aus den Untersuchungen zum Vorkommen von ausgewählten Arzneimittelwirkstoffen und Hormonen im Ruhrwasser und bei der Trinkwasseraufbereitung mittels künstlicher Grundwasseranreicherung lassen sich folgende Ergebnisse zusammenfassen: lediglich im Oberflächenwasser der Ruhr sowie einigen abwasserbeeinflussten Ruhrzuläufen konnten vereinzelt die Wirkstoffe Clofibrinsäure, Ibuprofen, Diclofenac und Bezafibrat in Konzentrationen zwischen 0.05 bis maximal 0.35 g/L nachgewiesen werden. Für die Stoffgruppe der Hormone konnte hier lediglich das natürlich vorkommende Phytohormon-Sitosterol im Ruhrwasser und im Vorfiltrat ermittelt werden. In den ebenfalls untersuchten Grund- und Trinkwasserproben konnten keine Positivbefunde für Arzneimittel oder auch Hormone bestimmt werden. Die im Oberflächenwasser detektierten Wirkstoffe werden im Zuge der Vorfiltration über Kiesfilter bereits deutlich vermindert und konnten nach der Langsamsandfiltration im aufbereiteten Grundwasser nicht mehr nachgewiesen werden. Eine Abbildung zeigt exemplarisch die Ergebnisse von 3 Stichprobenuntersuchungen im typischen Verlauf der künstlichen Grundwasseranreicherung vom Oberflächenwasser bis hin zum aufbereiteten Trinkwasser.
Das Projekt "Toxikologische Untersuchungen zur Biokonzentration von Humanpharmaka und ihren Effekten auf das Immunsystem in Bachforellen (Salmo trutta f. fario)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Konstanz, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Sektion, Fachbereich Biologie, Sonderforschungsbereich 248 'Stoffhaushalt des Bodensees' durchgeführt. In den letzten Jahren häufen sich Meldungen, wonach die Verschmutzung von Gewässern einen negativen Einfluss auf den Gesundheitszustand von Fischen hat. In diesem Zusammenhang rücken Effekte von Xenobiotika auf das Immunsystem aquatischer Organismen in den Mittelpunkt des Interesses. So wurden bereits Humanpharmaka in den Bodenseezuflüssen Argen (wenig belastet) und Schussen (stark belastet) gefunden. Von diesen Human- oder Veterinärpharmaka sind z.T. immunmodulatorische Effekte in Säugetieren bekannt, so daß zumindest ein Potential für eine immunmodulatorische Wirkung beim Fisch vorhanden ist. Zielsetzung des beantragten Projektes ist es, für ausgewählte Humanpharmaka (Carbamazepin, Diclofenac, Erythromycin, Cyclophosphamid) in Expositionsversuchen die toxikologischen Parameter wie Aufnahme, Verteilung und Exkretion in Bachforellen (Salmo trutta f. fario) zu bestimmen. In weiteren Expositionsversuchen sollen die immunmodulatorischen Eigenschaften dieser Substanzen auf Immunparameter (Blutbild, Expression von Oberflächenmarkern, Genexpression) der Bachforellen untersucht werden.
Das Projekt "Wirksamkeit und Kosteneffizienz von produktbezogenen und nachgeschalteten Maßnahmen zur Verminderung des Eintrages von Mikroschadstoffen in die Gewässer" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung durchgeführt. Für viele Mikroschadstoffe, wie z.B. Haushaltchemikalien, Einsatzstoffe in KMUs, Arzneimittel oder Biozide stellt der Eintrag über das kommunale Abwassersystem (Einleitung, Mischwasserabschläge und je nach Anwendungsfall auch Regenwassereinleitungen) den dominierenden Eintragspfad in die Gewässer da. In diesem Vorhaben sollen an wichtigen Vertretern, die bereits teilweise als prioritäre Stoffe der Wasserrahmenrichtlinie geregelt wurden oder geregelt werden sollen (z.B. Diuron oder Diclofenac) das exemplarische Zusammenwirken, die Wirksamkeit und Kosteneffizienz von Stoffregulierungen und nachgeschalteten Maßnahmen (gezielte Eliminierungsstufen in der kommunalen Abwasserbehandlung, Verbesserung der Misch- und Regenwasserbehandlung) untersucht werden. Ziel ist es, geeignete Kombinationen von Maßnahmen und ihre Randbedingungen vorzuschlagen, die sich durch eine hohe Kosteneffizienz auszeichnen. Diese Maßnahmenkombinationen sollen einer Wirkungsabschätzung zugänglich und somit gut in den Planungsprozess der Wasserrahmenrichtlinie integrierbar sein.
Das Projekt "Betriebsoptimierung von Retentionsbodenfiltern im Mischsystem" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institut für Siedlungswasserwirtschaft durchgeführt. Retentionsbodenfilteranlagen (RBF) sind ein wichtiger Baustein der weitergehenden Behandlung von entlastetem Mischwasser vor Einleitung in ein Gewässer. 2010 gab es in Nordrhein-Westfalen 105 RBF zur Behandlung von entlastetem Mischwasser. Weitere Anlagen befinden sich in Bau und in Planung. Ein Merkmal beim Betrieb der Anlagen ist die unregelmäßige Zulaufbeschickung. Je nach Wetterlage und Entwicklungsstand im Einzugsgebiet können sich sehr lange Einstauphasen, aber auch sehr lange Trockenphasen im Retentionsbodenfilter ergeben. Erfahrungen aus der Praxis haben gezeigt, dass zahlreiche Anlagen aufgrund ungünstiger Betriebsverhältnisse die erwarteten Reinigungsleistungen nicht immer in vollem Umfang erreichen. In diesem Forschungsprojekt sollte die Reinigungsleistung von Retentionsbodenfiltern in Abhängigkeit von betrieblichen Rahmenbedingungen bewertet werden. Diese sind z.B. die Dauer von Trocken- oder Einstauphasen. Außerdem wurden erste Untersuchungen über die Reduzierung von Spurenstoffen auf großtechnischen Retentionsbodenfilteranlagen durchgeführt. Aus den gewonnenen Erkenntnissen können Hinweise für die Bemessung, die Gestaltung und den Betrieb von Retentionsbodenfiltern entwickelt werden. Der Erftverband betreibt 22 Retentionsbodenfilteranlagen, die alle mit einer messtechnischen quantitativen Überwachung hinsichtlich Einstau-, Entlastungs- und Ablaufverhalten ausgerüstet sind. Im Zuge des Projektes wurde das vorhandene Betriebsdatenmaterial der Anlagen des Erftverbandes ausgewertet. Für die Belastungszustände gering belastet (Trockenfallen), optimal ausgelastet (Bemessungsansatz) und stark belastet (lange Einstauphasen) wurde je eine repräsentative Anlage ausgewählt, die intensiv beprobt wurde. Da es während der einjährigen Beprobungsphase nur zu wenigen Niederschlagsereignissen kam, konnten weniger Proben als erwartet gewonnen werden. Trotzdem konnte die hohe Wirksamkeit von Retentionsbodenfiltern beim Rückhalt von abfiltrierbaren Stoffen bestätigt werden. Die Ergebnisse zeigen, dass Retentionsbodenfilter auch geeignet sind, einige der hier betrachteten Spurenstoffe zurückzuhalten. Da die Filter die Belastung mit Diclofenac, Bisphenol A und Metroprolol im Schnitt um fast 75Prozent reduzierten, sind weitere Untersuchungen zu Reduktionsprozessen in Retentionsbodenfiltern sinnvoll. Hier sollten sich mit Versuchen im Labormaßstab Ergebnisse von höherer Genauigkeit erreichen lassen.
Das Projekt "Entwicklung eines elektrochemisch-mikrobiologischen Verfahrens zur Eliminierung von Arzneimittelrückständen bei der Abwasserbehandlung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DECHEMA Forschungsinstitut Stiftung bürgerlichen Rechts durchgeführt. Projektziel Der steigende Verbrauch von Human- und Tier-Arzneimitteln führt zu einer wachsenden Belastung sanitärer Abwässer durch Arzneimittel-Rückstände Da Arzneimittel in kommunalen Klärwerken nicht vollständig abgebaut werden, ist eine zusätzliche chemische oder physikalische Abwasserbehandlung notwendig. Verschiedene Methoden der Abwasserbehandlung wurden in den letzten Jahren untersucht. Eine Alternative zur Chlorung stellt die elektrochemische Abwasserbehandlung mit bordotierten Diamant-Elektroden (BDD) dar. Vielversprechend ist auch der Einsatz. von Aktivkohle zur Adsorption der Arzneimittelrückstände. In diesem Projekt wurde ein zweistufiger Prozess entwickelt, der diese Methoden kombiniert. Im ersten Schritt werden die Arzneimittelrückstände an Aktivkohle adsorbiert und dadurch aufkonzentriert. Im zweiten Schritt wird die Aktivkohle durch elektrochemische Polarisation regeneriert, wodurch die Arzneimittel desorbiert werden. An einer BDD-Elektrode werden die Substanzen dann abgebaut. Die Vorteile in diesem zweistufigen Prozess sind höhere Abbau-Raten der Arzneimittelrückstände und die Regenerierung der Aktivkohle. Eine technische Zelle, die Adsorption und elektrochemische Regenerierung verbindet, wurde entwickelt. Ergebnisse: Die Arzneimittel Ibuprofen, Carbamazepin, Sulfamethoxazol, Diclofenac und Diatrizoat wurden als Leitsubstanzen stellvertretend für ihre Substanzklassen ausgewählt. Carbamazepin, Sulfamethoxazol und Diatrizoat sind biologisch nicht abbaubar, Diclofenac ist nur teilweise abbaubar. Das gut abbaubare Ibuprofen dient hier als Referenz-Substanz. Alle fünf Substanzen sind durch HPLC- und UV/Vis-Analytik nachweisbar und können mit beiden Methoden quantifiziert werden. Zu Beginn wurde das elektrochemische Verhalten der Arzneimittel untersucht und elektrochemische Parameter bestimmt. Anhand von cyclovoltammetrischen Messungen konnte vorab gezeigt werden, dass die Substanzen an verschiedenen Elektrodenmaterialien (platiniertem Titan, Glaskohlenstoff und BDD) elektrochemisch aktiv sind. Abbau und Produktbildung konnte bei allen Substanzen spektroelektrochemisch gezeigt werden. Der Abbau findet bei positiven Potentialen statt, wobei die Höhe des Potentials einen Einfluss auf die Abbauwege hat. Am Beispiel von Carbamazepin konnte je nach anliegendem Potential Produktbildung oder Mineralisierung beobachtet werden. Das Röntgenkontrastmittel Diatrizoat wird sowohl bei positivem, als auch bei negativem Potential umgesetzt. Verschiedene Elektrodenmaterialien wurden verwendet. Bei schwer abbaubaren Substanzen wird deutlich, dass BDD-Elektroden für einen schnellen und vollständigen Abbau unverzichtbar sind. Das iodierte Röntgenkontrastmittel Diatrizoat weist einen interessanten Abbau-Mechanismus auf, der eingehend mit verschiedenen Methoden untersucht wurde. Es wurde festgestellt, dass an diesem Molekül eine reduktive Abspaltung der Iod-Atome stattfindet. Diese Deiodierung erfolgt stufenweise. (Text gekürzt)
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