Das Projekt "Eintraege biologisch schwer abbaubarer Komplexbildner in die Gewaesser" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ESWE-Institut für Wasserforschung und Wassertechnologie durchgeführt. Komplexbildner sind Stoffe, die Kationen (z.B. Schwermetalle und Haertebildner) binden und dadurch i.d.R. die Mobilitaet dieser Stoffe in aquatischen Systemen erhoehen. Sowohl die Komplexbildner als auch die gebundenen Schwermetalle werden durch die erhoehte Mobilitaet in Klaeranlagen nicht mehr zurueckgehalten und sind potentiell trinkwassergaengig. Zudem kann es durch Komplexbildner zu einer Remobilisierung von Schwermetallen aus Gewaessersedimenten kommen. Der am weitesten verbreitete, synthetische Komplexbildner mit einem europaweiten Absatz von ca. 30000 Tonnen (1995) ist EDTA (Ethylendiamintetraacetat). In der 'EDTA-Erklaerung' von 1991 haben sich verschiedene Ministerien und Verbaende dazu verpflichtet den Eintrag von EDTA in die deutschen Gewaesser um 50 Prozent zu reduzieren. Dieses Ziel wurde 1997 noch nicht erreicht (nur ca. 33 Prozent Reduktion). Es wurde zusaetzlich deutlich, dass inzwischen eine Reihe weiterer schwer abbaubarer Komplexbildner in grossen Mengen zum Einsatz kommen. Ziel des Vorhabens ist es, ueber die Herstellung, Anwendung und Verbreitung von biologisch schwer abbaubaren Komplexbildnern in bezug auf die aquatische Umwelt Informationen zusammenzutragen und auszuwerten. Bisher wurden im Nachgang zur 'EDTA-Erklaerung' von 1991 lediglich Informationen zu EDTA von den betroffenen Verbaenden zur Verfuegung gestellt. Fuer die ebenfalls als schwer abbaubar einzustufenden Komplexbildner DTPA, PDTA, HEDTA, HEIDA, organische Phosphonsaeuren u.a. liegen bisher keine Angaben ueber die in Deutschland produzierten Mengen, die von bzw. nach Deutschland exportierten/importierten Mengen, deren Anwendungsgebiete und deren Verbleib in der Umwelt (Gewaesser) vor. Die Ergebnisse aus dem Vorhaben sollen die derzeit in Vorbereitung befindliche 'EDTA-Folgeerklaerung' (Erklaerung zur Reduzierung von EDTA und anderen biologisch schwer abbaubaren Komplexbildnern in Oberflaechgewaessern; die von BMU, VCI, IHO, Photoverbaende, BGW, DVGW, u.a. unterzeichnet werden soll) unterstuetzen und als Datenbasis fuer die angestrebten Reduzierungsmassnahmen dienen. Im Rahmen dieses Vorhabens ist vorgesehen, dass durch Recherchen bei den Herstellern und Vertreibern der genannten Komplexbildner die gewuenschten Informationen erhalten werden. Fuer die gewaesserrelevanten Anwendungsgebiete von schwer abbaubaren Komplexbildnern sollen mit Hilfe von spezifischen Emissionsfaktoren die Eintraege in die Gewaesser abgeschaetzt werden. Bisher ermittelte Konzentrationen dieser Komplexbildner in den Gewaessern, die nur sehr vereinzelt vorliegen, sollen die ermittelten Emissionsfaktoren abstuetzen. Darueber hinaus sind auch weitere Messungen von schwer abbaubaren Komplexbildnern in Oberflaechengewaessern vorgesehen.
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 "Entwicklung biokinetischer Modelle zur Beschreibung der Wirkung von DTPA im Hinblick auf die Diagnostik und Therapie bei Inkorporationen von Plutonium und anderen Transuranen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Karlsruhe GmbH in der Helmholtz-Gemeinschaft, Hauptabteilung Sicherheit durchgeführt. Durch die Gabe des Chelatbildners DTPA (als Zink- oder Calcium Ditripentat) kann die Ausscheidung von aufgenommenem Plutonium und Transuranen beschleunigt und damit die Folgedosis reduziert werden. Eine Abschätzung der Strahlenexposition und Bewertung des Therapieerfolges ist mit den bestehenden biokinetischen Modellen für den Transuranstoffwechsel nicht mehr möglich. Die Daten der im Forschungszentrum Karlsruhe durchgeführten Dekorporationstherapien mit DTPA wurden in einer Datenbank zusammengetragen. Zwei Ansätze für die Modellierung wurden verfolgt. Empirische Beschreibungen (in Form von Summen aus Exponentialtermen) der Ausscheidungskurven wurden verwendet. Diese Gleichungen wurden durch zusätzliche Terme zur Beschreibung der DTPA-Wirkung erweitert, und ein Programm zur Anwendung dieses Modells wurde entwickelt. Damit wurde ein Werkzeug zur Bewertung des Therapieerfolges geschaffen. Basierend auf Untersuchungen der Physiologie und Biochemie der Dekorporation und den im Forschungszentrum vorhandenen Erfahrungen wurden Kompartimentmodelle für den ungestörten Pu-Stoffwechsel modifiziert und ergänzt, um die (ausscheidungsintensivierende) Wirkung des DTPA im Rahmen eines biokinetischen Modells beschreiben zu können. In Zusammenarbeit mit internationalen Experten wurde ein Ansatz, der die chemische Reaktion von Plutonium und DTPA explizit berücksichtigt, entwickelt und in ersten Testmodellen umgesetzt.
Das Projekt "Bewertung, Untersuchung und Verminderung von Emissionen ausgewählter, die Gewässerbeschaffenheit beeinträchtigender Abwasserinhaltsstoffe im Freistaat Sachsen - Quantitativer Stofffluss: Arbeitsprogramm Vollzugsunterstützung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ECOTEC - Institut für chemisch-technische und ökonomische Forschung und Beratung durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist es, eine quantitative und landesweite Kennzeichnung der wichtigsten Quellen der vier relevanten Komplexbildner EDTA, NTA, DTPA und PDTA zu erstellen. Aufbauend auf den Ergebnissen der Vorstudie und Parallelergebnissen aus anderen Regionen wurden dazu jeweils rund 100 Konzentrationsmessungen bei Kläranlagen und Betrieben schwerpunktorientiert durchgeführt. Diese Messergebnisse wurden anschließend frachtbezogen bewertet und anhand von Stoffflussbetrachtungen überprüft. Dazu wurden Konsistenzanalysen der Stoffflüsse zwischen Einleitern, Kläranlagen und Vorflutern durchgeführt. Sie sind eine weiterreichende Vorgehensweise, die eine zusätzliche Fundierung der Ergebnisse und zugleich die Ergebnisdarstellung nach Hauptflussgebieten ermöglicht. Diese Darstellungsweise zeigt flächendeckend für das Landesgebiet erstmals Größenordnungen für die Komplexbildnerströme von den Einleitern über die Kläranlagen bis zu den jeweiligen Vorflutern und orientiert sich damit zugleich an den Zuständigkeiten der betroffenen Fachbehörden. Der mittlere sachsenspezifische Jahresabfluss der für Sachsen definierten 6 Hauptflussgebiete (Weiße Elster, Mulden, Elbe, Schwarze Elster, Spree, Lausitzer Neiße) beträgt rund 149 m3/s (MQ für 2000). Insgesamt wird damit aus diesen 6 Hauptflussgebieten eine EDTA-Fracht von etwa 21 t/a (arithmetischer Mittelwert; Mengenangaben jeweils berechnet auf 100 v.H. Säure) in die Vorfluter emittiert, wobei die drei Hauptflussgebiete Elbe, Mulden und Weiße Elster dominieren (zusammen etwa 85 v.H.). Als Industriebeitrag kann dabei eine Menge von etwa 13 t/a EDTA-Fracht abgeschätzt werden. Als Summe der sechs Hauptflussgebiete kann für NTA eine in die Gewässer emittierte Fracht von durchschnittlich 9 t/a angegeben werden, die sich durch die hohe Abbaurate von NTA an den Grenzen Sachsens aber nur noch zum Teil wiederfinden lässt. An DTPA werden zwischen 1-1,5 t/a DTPA in die Gewässer eingetragen und nur eine kleine Menge von rund kleiner 0,1 t/a PDTA wird in Sachsen in die Vorfluter emittiert.
Das Projekt "Einsatz umweltverträglicher Substanzen bei der Papierherstellung zur Adsorption bzw. Komplexierung von Störstoffen und zur Reduzierung biologisch schwer abbaubarer Hilfsmittel" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Papiertechnische Stiftung München durchgeführt. Zielsetzung des Forschungsvorhabens ist es, unter Sicherung der Wirtschaftlichkeit der Gesamtprozesse die aus dem Einsatz biologisch schwer oder nicht abbaubarer Chemikalien bei der Faserstoffbleiche bzw. bei der Bekämpfung von Harzen und anderen hydrophoben Störstoffen resultierenden Umweltbelastungen zu verringern oder zu vermeiden. Im Mittelpunkt des Projektes sollte die Erarbeitung und die Bewertung neuer Maßnahmen zur Substitution der synthetischen Komplexbildner DTPA und ETPA durch umweltverträglichere Prozesshilfsmittel bei der oxidativen Holzstoffbleiche sowie bei der Bekämpfung von Harz und sonstigen hydrophoben Stoffen stehen. Die Untersuchungen ergaben, dass sich Störstoffe durch den Einsatz von kationischem Talkum, kationischem Kaolin sowie sauer modifizierten Bentoniten an der Oberfläche der Mineralien adsorbieren und mit dem Papier austragen lassen und somit zu einer Störstoffentlastung im System führen. Dadurch werden Parameter, wie Laufeigenschaften der Papiermaschine, Effektivität von kationischen Additiven, Füllstofferhöhung ohne Festigkeitsverlust sowie die Papierqualität positiv beeinflusst. Als indirekte Harzbekämpfungsmassnahme bietet sich der Einsatz von Komplexbildnern an, die dabei Metallionen binden, und somit die Agglomerierung der Harzteilchen verhindern. Die Untersuchungen zeigten, dass die Wirkung von Komplexbildnern durch Kombination mit Dispergiermittel (wie z.B. Polyasparaginsäure) verbessert werden. Die Bleichversuche zeigten, dass biologisch abbaubare Komplexbildner vom Typ Gluconat, Citrat, Iminodibernsteinsäuresalze oder Polyasparaginsäuresalze allein kein Substitut für DTPA sind. In Kombination mit einem anorganischen Ionenaustauscher auf Basis von modifiziertem Bentonit konnte sich der Weißgrad deutlich verbessert werden. Mit anderen Komplexbildnern auf Basis von Phosphonat und ihren Derivaten sind bei entsprechender Anwendung annähernd die gleichen Bleichergebnisse erzielbar.
Das Projekt "Visualizierung der Wurzel - Wasseraufnahmeprozesse mit der erstmaligen Kombination von Kernspinresonanz- und Neutronentomographie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Potsdam, Institut für Umweltwissenschaften und Geographie, Arbeitsgruppe Wasser- und Stofftransport in Landschaften durchgeführt. Der Boden in direkter Nähe zur Wurzel, auch als Rhizosphäre bezeichnet, wird stark durch biochemische Wurzelaktivität und assoziierte Mikroorganismen modifiziert. Seit kurzem ist bekannt, dass sie trotz ihrer geringen räumlichen Ausdehnung auch in der Bodenhydraulik eine wichtige Rolle spielt, und den Wasserfluss zwischen (bulk) Boden und Wurzel kontrolliert. Am geeignetsten für eine nicht-invasive Untersuchung von Wasserdynamik, Wasserfluss und Stofftransport ist eine Kombination von Magnetresonanztomographie (MRT)und Neutronentomographie (NT). Der Vorteil besteht in der Komplementarität der Methoden: NT bildet primär die Protonendichte ab, die i. w. dem gesamten Wassergehalt entspricht, und kann dabei Änderungen und räumliche Muster mit hoher Auflösung detektieren. Darüber hinaus spiegeln die NMR Relaxationszeiten die Wechselwirkung zwischen Fluid und Matrix wider und sollen daher zur Klassifizierung von freiem, immobilem und gebundenem Wasser im Boden beitragen. In diesem Projekt werden beide Methoden erstmalig zur hochauflösenden 3D-Visualisierung des Systems Wurzel-Rhizosphäre-Boden kombiniert und angewendet. Um einen möglichst direkten Vergleich und gemeinsamen Einsatz der beiden Methoden zu ermöglichen, soll zusätzlich zu einem konventionellen Hochfeld-MRT Gerät vor Ort in der Neutronenhalle ein neuartiges, portables MRT Gerät eingesetzt werden. Als wichtiges Ergebnis für Lupine und Mais in Sand bzw. lehmigem Sand zielen wir im ersten Projektteil auf die räumliche Charakterisierung von Wurzel, Rhizosphäre und umgebendem Boden durch Wassergehalt und Wasserdynamik ab. Aus dem Vergleich von MRT, NT und Modellkomponenten erwarten wir eine Klassifizierung des Wassers bezüglich seiner Verfügbarkeit für die Wurzelaufnahme zu erreichen. Nach den stationären Bedingungen sollen im 2. Projektteil dynamische Prozesse mit Hilfe von gelöstem Gd-DTPA und von D2O unter Austrocknungs-Wiederbewässerungszyklen visualisiert werden. Beide dienen als spezielle MRT und NT sichtbare konservative Tracer. Aus Messung der Aufnahmeraten durch verschiedene Kompartimente können somit auch Rückschlüsse auf Leitfähigkeitsunterschiede erzielt werden.
Das Projekt "Physiologie basierte Biokinetik von radioaktiven Substanzen und Therapeutika zu deren Dekorporation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Nukleare Entsorgung (INE) durchgeführt. *Für dosimetrische Abschätzungen im Strahlenschutz wird der Verlauf von radioaktiven Substanzen von der Aufnahme in den Körper bis zur Ausscheidung mathematisch in biokinetischen Modellen beschrieben. Physiologie basierte biokinetische Modelle gehen von den Abläufen im Körper aus und geben diese gewichtet wieder. Sie ähneln pharmakokinetischen Ansätzen, die sich aus den Kinetiken der Teilprozesse Resorption, Verteilung und Eliminierung eines Arzneimittels im Körper zusammensetzen. Im physiologisch basierten biokinetischen Modell werden wesentliche stoffliche Interaktionen, z.B. zwischen inkorporiertem Plutonium, dem zu seiner Dekorporation therapeutisch eingesetzten Komplexbildner DTPA sowie körpereigenen Substanzen identifiziert, bewertet und von der Aufnahme in den Körper bis zur Ausscheidung modelliert. Bei diesen Ansätzen ergeben sich die Transferraten von einem Körperkompartiment in ein anderes aus den chemischen, physikalischen und physiologischen Eigenschaften der beteiligten Moleküle und deren Umgebung. Mit physiologischem Wissen können wichtige Kompartimente des Körpers und die darin stattfindenden Reaktionen in Anlehnung an bereits vorhandene biokinetische Modelle, z.B. für Plutonium und DTPA optimiert werden. Dabei sollen die Reaktionen von Plutonium und DTPA im Körper, z.B. in den Geweben und Zellen, im Detail ermittelt, bewertet und physiologisch modelliert werden, um so vorhandene biokinetische Modelle realitätsnah für dosimetrische und therapeutische Zwecke zu optimieren.
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| Boden | 6 |
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