Die Hydrolyse ist ein entscheidender Prozess für den Abbau vieler wasserlöslicher Substanzen in der Umwelt. Hydrolysestudien mit neuen Substanzen werden derzeit in Reinstwasser durchgeführt. Es besteht die Möglichkeit, dass in natürlichen Gewässern vorkommende (natürliche oder künstliche) Partikel einen Einfluss auf die Hydrolyse von Spurenstoffen haben. Um dies zu testen, wurde in dieser Studie der hydrolytische Abbau von drei Substanzen in reinem Wasser sowie in Anwesenheit von Mikroplastikfasern, Sediment und Huminsäuren untersucht. Bei den ausgewählten Substanzen handelte es sich um das Fungizid Trifloxystrobin (TFX), das Benzodiazepin Oxazepam sowie um (Methoxycarbonylmethyl)triphenylphosphonium-(MCM-TPP-)bromid, ein Zwischenprodukt bei der Synthese von Alkenen. Im Fall von TFX konnte kein Einfluss der Störstoffe auf die Hydrolyse nachgewiesen werden. Auch mit Oxazepam wurde kein signifikanter Einfluss beobachtet, obwohl die Anwesenheit von Sediment und Huminsäuren zu einem leichten, aber nicht signifikanten, Anstieg der Halbwertszeit führte. Im Fall von MCM-TPP führte die Zugabe von Sediment als auch von Huminsäuren zu einer geringen, aber signifikanten Verlangsamung des Abbaus, während Mikroplastikfasern keinen Einfluss auf die Hydrolysegeschwindigkeit hatten. Die in natürlichen Gewässern vorkommende Sediment-Partikel und Huminstoffe können zu einer reduzierten Hydrolyserate bestimmter Spurenstoffe führen. Dies ist vermutlich für sorbierende kationische Verbindungen besonders wahrscheinlich. Dieser Effekt ist allerdings relativ klein im Vergleich zum Einfluss anderer Parameter wie der Änderung von pH-Wert und Temperatur. Auf Grundlage dieser Ergebnisse ergibt sich nicht die Notwendigkeit, die Berücksichtigung verschiedener Störstoffe bei der Bewertung von Chemikalien zu fordern. Allerdings wäre es sinnvoll, zusätzlich zur Konzentration der Ausgangsverbindung auch immer die Konzentration der wichtigsten Hydroly-seprodukte zu bestimmen, um geschlossene Massenbilanzen zu erhalten. Quelle: Forschungsbericht
The enhancing effect on mechanical properties of boehmite (y-AlOOH)nanoparticles (BNP) in epoxy-based nanocomposites on the macroscopic scaleencouraged recent research to investigate the micro- and nanoscopic proper-ties. Several studies presented different aspects relatable to an alteration of theepoxy polymer network formation by the BNP with need for further experi-ments to identify the mode of action. With FTIR-spectroscopic methods thisstudy identifies interactions of the BNP with the epoxy polymer matrix duringthe curing process as well as in the cured nanocomposite. The data reveals thatnot the BNP themselves, but the water released from them strongly influencesthe curing process by hydrolysis of the anhydride hardener or protonation ofthe amine accelerator. The changes of the curing processes are discussed indetail. The changes of the curing processes enable new explanation for thechanged material properties by BNP discussed in recent research like alowered glass transition temperature region (Tg) and an interphase formation. © Authors
Förderprogramm für energieeffiziente Abwasseranlagen zieht Bilanz Der Energieverbrauch der biologischen Stufe konnte mit der Förderung des Umweltinnovationsprogramms (UIP) auf unter 10 Kilowattstunden pro Einwohner und Jahr reduziert werden. Im Jahr 2010 wurde im Umweltinnovationsprogramm (UIP) der Förderschwerpunkt „Energieeffiziente Abwasseranlagen“ gestartet. Gefördert wurden Projekte, die mit innovativen Techniken und Verfahrenskombinationen die Abwasserbehandlung energie- und ressourceneffizient gestalten. Nun trafen sich Fördernehmer und Fachwelt zu einem Abschlussworkshop, um die Projekte vorzustellen. Am 3. und 4. November 2016 luden Umweltbundesamt ( UBA ), KfW -Bank und das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit ( BMUB ) im Bundespresseamt in Berlin zum Abschlussworkshop „Energieeffiziente Abwasseranlagen (EAA)“ ein. Hintergrund der Initiierung des Förderschwerpunkts EAA war, den hohen Energiebedarf der Abwasserbehandlung deutlich zu reduzieren und den größten Energieverbraucher einer Kommune bestenfalls in einen Energielieferanten umzuwandeln. Alle Abwasserbehandlungsanlagen in Deutschland verbrauchen etwa 4.200 Gigawattstunden pro Jahr und sind damit für durchschnittlich 20 Prozent des Gesamtstrombedarfs einer Kommune verantwortlich. Relevanz hat der Förderschwerpunkt auch für den Klimaschutzplan 2050 der Bundesregierung (Minderung der Treibhausgasemissionen um 80 bis 95 Prozent bis zum Jahr 2050 im Vergleich zum Jahr 1990) und für das Aktionsprogramm Klimaschutz 2020 der Bundesregierung (Begrenzung des weltweiten Temperaturanstiegs auf 1,5 Grad Celsius). Hier werden die Potenziale der Wasserentsorgungswirtschaft hinsichtlich Effizienzsteigerung und Klärgasgewinnung auf Kläranlagen explizit angesprochen. Der Förderschwerpunkt im UIP wurde ausgeschrieben, um gezielt innovative Techniken und Verfahrenskombinationen zu fördern, die zur Reduzierung des Energiebedarfs von Kläranlagen und/oder zur Energiegewinnung bei der Abwasserbehandlung beitragen können. Die Vorhaben sollten Potenziale aufzeigen und demonstrative Ideen in die großtechnische Praxis bringen. Vom Förderschwerpunkt EAA wurde erwartet, dass dieser ein hohes Demonstrations- und Multiplikationspotenzial liefert und Erfolgreiches auch auf andere Anlagen übertragen wird. Aus über 20 Bewerbungen konnten 11 Projekte ausgewählt und umgesetzt werden. Die meisten der geförderten Vorhaben sind abgeschlossen oder befinden sich in einem einjährigen Messprogramm, das der Erfolgskontrolle dient. Somit konnten die Vorhaben auf dem Workshop abschließend präsentiert und den über 60 Teilnehmerinnen und Teilnehmern zur Diskussion gestellt werden Die Projekte umfassen vielfältige Maßnahmen. Gefördert wurden zum Beispiel die interaktive energetische Optimierung der Steuerungs- und Betriebsführung von Kläranlagen, die energetische Optimierung einer Membrankläranlage, die Installation von Adsorptions-Belebungs- und Demonstrationsverfahren, der Bau einer Hochlastfaulung mit Nachvergärung, der Bau einer thermischen Hydrolyse, die Umrüstung auf eine ressourceneffiziente Klärschlammbehandlung einschließlich der Phosphorrückgewinnung mittels Magnesium-Ammonium-Phosphat-Fällung sowie die Nutzung von Abwasserwärme im Kanalnetz. Des Weiteren wurden auf dem Workshop Ideen zur Kläranlage der Zukunft sowie die aktuellen Entwicklungen im Energierecht diskutiert. Diese Themen stehen im engen Zusammenhang mit der Energieeffizienz und -gewinnung bei der Abwasserbehandlung, denn die Regelungen des Energierechtes, zum Beispiel das Erneuerbare Energien-Gesetz (EEG), haben großen Einfluss auf die Planung von Baumaßnahmen und die Betriebsweise von Kläranlagen. Abrundend wurde eine Fördermaßnahme des Bundesministeriums für Bildung und Forschung ( BMBF ) im Bereich der Wasserforschung vorgestellt: „Zukunftsfähige Technologien und Konzepte für eine energieeffiziente und ressourcenschonende Wasserwirtschaft – ERWAS“. Aus den Forschungsprojekten im Rahmen von ERWAS könnten sich neue Demonstrationsprojekte im Rahmen des UIP ergeben. Der Workshop hat dem Förderschwerpunkt EAA insgesamt einen runden Abschluss gegeben, wobei auch klar wurde, dass es bei der Abwasserbehandlung in punkto Energieeffizienz und -gewinnung weitergehen muss. Die Veranstalter – UBA, BMUB und KfW-Bank – müssen nun überlegen, wie weitere Impulse gegeben werden können. In den kommenden Jahren wird sich zeigen, inwieweit der Modellcharakter der Vorhaben übertragbar ist, ob die Innovationen auch anderswo umgesetzt werden konnten und ob die Senkung des Energiebedarfs von Kläranlagen zu Emissionsminderungen und damit zum Erreichen von Deutschlands Klimazielen beitragen kann. Unabhängig vom Förderschwerpunkt EAA steht das Umweltinnovationsprogramm des BMUB weiterhin offen für Innovationsprojekte. Anträge auch im Bereich der energie- und ressourceneffizienten Kläranlagen können jederzeit gestellt werden.
Planfeststellungsverfahren zur Stilllegung des Endlagers für radioaktive Abfälle Morsleben Verfahrensunterlage Titel:Modellierung der Gasentwicklung im Endlager für radioaktive Abfälle Morsleben (ERAM) Autor:Poppei, J., Suter, D., Niemeyer, M. & Wilhelm, S. Erscheinungsjahr:2002 Unterlagen-Nr.:P 151 Revision:00 Unterlagenteil: Colenco-Bericht 4651/76 Modellierung der Gasentwicklung im Endlager für Radioaktive Abfälle Morsleben (ERAM) -2- Zusammenfassung Die Gasentwicklung im Endlager für radioaktive Abfälle Morsleben (ERAM) wurde mit Hilfe des Rechenprogrammes GASGEN modelliert. Das Modell erlaubt die Prognose der zeitli- chen Gasentwicklung durch mikrobielle Prozesse und anaerobe Metallkorrosion. Der mikro- bielle Abbau der organischen Abfallbestandteile wird durch die Teilprozesse Denitrifikation, Sulfatreduktion, Fermentation und Methanogenese dargestellt. Es wird dabei zwischen der leicht abbaubaren Zellulose und schwer abbaubaren Materialien, wie z.B. Kunststoffen, un- terschieden. Die Gasentwicklung durch anaerobe Metallkorrosion wird vor allem durch das Eisen im Abfall bedingt. Die Inventars im ERAM, welche die gesamte Gasmenge bestimmen, sind mit Unsicherheiten behaftet. Auch die Geschwindigkeitskonstanten der verschiedenen Reaktionen hängen von vielen Faktoren ab und sind darum variabel. Um diese Variabilität abzudecken, erlaubt GASGEN eine probabilistische Modellierung der Gasentwicklung. Die Gasentwicklung in den verschiedenen Einlagerungsbereichen läuft prinzipiell ähnlich ab. Die anfänglich gebildeten Gasvolumen reflektieren die Bandbreiten der verschiedenen Pro- zesse und deren Kopplungen. Im Laufe der Zeit nehmen die Inventare der gasbildenden Abfallbestandteile ab und die Gasbildungsraten gehen zurück. Nach etwa 1 Mio. Jahren ist die Gasbildung weitgehend abgeschlossen. Das gesamte Gasvolumen wird durch Wasser- stoff dominiert, gefolgt von Methan und Stickstoff. Kohlendioxid bleibt nur wenig in der Gas- phase, da es durch Portlandit gebunden und durch die Methanogenese mikrobiell verarbeitet wird. Die Ergebnisse der probabilistischen Berechnungen gestatten eine statistische Interpretation der Ergebnisse. Auf Basis der Bandbreiten der Gesamtgasbildungsraten lassen sich mit Hilfe von vier voneinander unabhängigen Parametern potentielle Verläufe der Gasproduktion ge- nerieren. Als Kennwerte der Gasbildung dienen •die Bandbreiten der Gasbildungsraten zu repräsentativ frühen Zeiten, •die Bandbreiten der Gasbildungsraten zu repräsentativ späten Zeiten, • die Bandbreite der Gesamtgasmenge nach Abschluss der Gasproduktion und • der Anteil des Inventars an den Gasbildungsprozessen. Die auf diese Weise parametrisierten Gasproduktionsprozesse beschreiben den gesamten Variablenraum der Gasproduktion, der auf der Basis probabilistischer Ansätze mit feldspezi- fischen Inventarverteilungen berechnet wurde. Colenco-Bericht 4651/76 Modellierung der Gasentwicklung im Endlager für Radioaktive Abfälle Morsleben (ERAM) -3- Inhaltsverzeichnis Zusammenfassung 1 Einleitung 2 Grundlagen 2.1 Metallkorrosion 2.2 Mikrowelle Abbauprozesse....... 2.2.1 Hydrolyse 2.2.2 Denitrifikation 2.2.3 Sulfatreduktion 2.2.4 Fermentation.. 2.2.5 Methanogenese 2.3 Ausfällungsreaktionen 2.3.1 Carbonatfällung (Carbonatisierung).... 2.3.2 Schwefelwasserstoff 3 Modell GASGEN 3.1 Modellkonzept 3.2 Mikrowelle Prozesse 3.3 Korrosion 3.4 Ausfällungsreaktionen und Methanogenese 4 Probabilistisches Modell 5 Stoffinventare und Modellparameter 5.1 Stoffinventare 5.2 Modellparameter ' 5.2.1 Metallkorrosion 5.2.2 Mikrowelle Prozesse 5.3 Verteilungsfunktionen und Korrelationen 5.4 Regelparameter 5.4.1 Edukt-Regler 5.4.2 Inhibitions-Regler 6 Resultate 7 Ableitung der Gasbildungsraten für die Sicherheitsanalyse 7.1 Parametrisierung der Gasbildungsraten 7.2 Berücksichtigung der Wahrscheinlichkeitsverteilung der Gasbildungsparameter 8 Referenzen Anhang A Anhang B Gesamtblattzahl: 2 ....4 4 ....4 5 5 5 6 6 7 7 7 8 9 9 9 10 10 12 13 13 17 18 18 20 21 22 22 25 31 31 35 40 52
Planfeststellungsverfahren zur Stilllegung des Endlagers für radioaktive Abfälle Morsleben Verfahrensunterlage Titel:Modellierung der Gasentwicklung im Endlager für radioaktive Abfälle Morsleben (ERAM) Autor:Poppei, J., Suter, D., Niemeyer, M. & Wilhelm, S. Erscheinungsjahr:2002 Unterlagen-Nr.:P 151 Revision:00 Unterlagenteil: Colenco-Bericht 4651/76 Modellierung der Gasentwicklung im Endlager für Radioaktive Abfälle Morsleben (ERAM) -2- Zusammenfassung Die Gasentwicklung im Endlager für radioaktive Abfälle Morsleben (ERAM) wurde mit Hilfe des Rechenprogrammes GASGEN modelliert. Das Modell erlaubt die Prognose der zeitli- chen Gasentwicklung durch mikrobielle Prozesse und anaerobe Metallkorrosion. Der mikro- bielle Abbau der organischen Abfallbestandteile wird durch die Teilprozesse Denitrifikation, Sulfatreduktion, Fermentation und Methanogenese dargestellt. Es wird dabei zwischen der leicht abbaubaren Zellulose und schwer abbaubaren Materialien, wie z.B. Kunststoffen, un- terschieden. Die Gasentwicklung durch anaerobe Metallkorrosion wird vor allem durch das Eisen im Abfall bedingt. Die Inventars im ERAM, welche die gesamte Gasmenge bestimmen, sind mit Unsicherheiten behaftet. Auch die Geschwindigkeitskonstanten der verschiedenen Reaktionen hängen von vielen Faktoren ab und sind darum variabel. Um diese Variabilität abzudecken, erlaubt GASGEN eine probabilistische Modellierung der Gasentwicklung. Die Gasentwicklung in den verschiedenen Einlagerungsbereichen läuft prinzipiell ähnlich ab. Die anfänglich gebildeten Gasvolumen reflektieren die Bandbreiten der verschiedenen Pro- zesse und deren Kopplungen. Im Laufe der Zeit nehmen die Inventare der gasbildenden Abfallbestandteile ab und die Gasbildungsraten gehen zurück. Nach etwa 1 Mio. Jahren ist die Gasbildung weitgehend abgeschlossen. Das gesamte Gasvolumen wird durch Wasser- stoff dominiert, gefolgt von Methan und Stickstoff. Kohlendioxid bleibt nur wenig in der Gas- phase, da es durch Portlandit gebunden und durch die Methanogenese mikrobiell verarbeitet wird. Die Ergebnisse der probabilistischen Berechnungen gestatten eine statistische Interpretation der Ergebnisse. Auf Basis der Bandbreiten der Gesamtgasbildungsraten lassen sich mit Hilfe von vier voneinander unabhängigen Parametern potentielle Verläufe der Gasproduktion ge- nerieren. Als Kennwerte der Gasbildung dienen •die Bandbreiten der Gasbildungsraten zu repräsentativ frühen Zeiten, •die Bandbreiten der Gasbildungsraten zu repräsentativ späten Zeiten, • die Bandbreite der Gesamtgasmenge nach Abschluss der Gasproduktion und • der Anteil des Inventars an den Gasbildungsprozessen. Die auf diese Weise parametrisierten Gasproduktionsprozesse beschreiben den gesamten Variablenraum der Gasproduktion, der auf der Basis probabilistischer Ansätze mit feldspezi- fischen Inventarverteilungen berechnet wurde. Colenco-Bericht 4651/76 Modellierung der Gasentwicklung im Endlager für Radioaktive Abfälle Morsleben (ERAM) -3- Inhaltsverzeichnis Zusammenfassung 1 Einleitung 2 Grundlagen 2.1 Metallkorrosion 2.2 Mikrowelle Abbauprozesse....... 2.2.1 Hydrolyse 2.2.2 Denitrifikation 2.2.3 Sulfatreduktion 2.2.4 Fermentation.. 2.2.5 Methanogenese 2.3 Ausfällungsreaktionen 2.3.1 Carbonatfällung (Carbonatisierung).... 2.3.2 Schwefelwasserstoff 3 Modell GASGEN 3.1 Modellkonzept 3.2 Mikrowelle Prozesse 3.3 Korrosion 3.4 Ausfällungsreaktionen und Methanogenese 4 Probabilistisches Modell 5 Stoffinventare und Modellparameter 5.1 Stoffinventare 5.2 Modellparameter ' 5.2.1 Metallkorrosion 5.2.2 Mikrowelle Prozesse 5.3 Verteilungsfunktionen und Korrelationen 5.4 Regelparameter 5.4.1 Edukt-Regler 5.4.2 Inhibitions-Regler 6 Resultate 7 Ableitung der Gasbildungsraten für die Sicherheitsanalyse 7.1 Parametrisierung der Gasbildungsraten 7.2 Berücksichtigung der Wahrscheinlichkeitsverteilung der Gasbildungsparameter 8 Referenzen Anhang A Anhang B Gesamtblattzahl: 2 ....4 4 ....4 5 5 5 6 6 7 7 7 8 9 9 9 10 10 12 13 13 17 18 18 20 21 22 22 25 31 31 35 40 52
Planfeststellungsverfahren zur Stilllegung des Endlagers für radioaktive Abfälle Morsleben Verfahrensunterlage Titel:Modellierung der Gasentwicklung im Endlager für radioaktive Abfälle Morsleben (ERAM) Autor:Poppei, J., Suter, D., Niemeyer, M. & Wilhelm, S. Erscheinungsjahr:2002 Unterlagen-Nr.:P 151 Revision:00 Unterlagenteil: Colenco-Bericht 4651/76 Modellierung der Gasentwicklung im Endlager für Radioaktive Abfälle Morsleben (ERAM) -2- Zusammenfassung Die Gasentwicklung im Endlager für radioaktive Abfälle Morsleben (ERAM) wurde mit Hilfe des Rechenprogrammes GASGEN modelliert. Das Modell erlaubt die Prognose der zeitli- chen Gasentwicklung durch mikrobielle Prozesse und anaerobe Metallkorrosion. Der mikro- bielle Abbau der organischen Abfallbestandteile wird durch die Teilprozesse Denitrifikation, Sulfatreduktion, Fermentation und Methanogenese dargestellt. Es wird dabei zwischen der leicht abbaubaren Zellulose und schwer abbaubaren Materialien, wie z.B. Kunststoffen, un- terschieden. Die Gasentwicklung durch anaerobe Metallkorrosion wird vor allem durch das Eisen im Abfall bedingt. Die Inventars im ERAM, welche die gesamte Gasmenge bestimmen, sind mit Unsicherheiten behaftet. Auch die Geschwindigkeitskonstanten der verschiedenen Reaktionen hängen von vielen Faktoren ab und sind darum variabel. Um diese Variabilität abzudecken, erlaubt GASGEN eine probabilistische Modellierung der Gasentwicklung. Die Gasentwicklung in den verschiedenen Einlagerungsbereichen läuft prinzipiell ähnlich ab. Die anfänglich gebildeten Gasvolumen reflektieren die Bandbreiten der verschiedenen Pro- zesse und deren Kopplungen. Im Laufe der Zeit nehmen die Inventare der gasbildenden Abfallbestandteile ab und die Gasbildungsraten gehen zurück. Nach etwa 1 Mio. Jahren ist die Gasbildung weitgehend abgeschlossen. Das gesamte Gasvolumen wird durch Wasser- stoff dominiert, gefolgt von Methan und Stickstoff. Kohlendioxid bleibt nur wenig in der Gas- phase, da es durch Portlandit gebunden und durch die Methanogenese mikrobiell verarbeitet wird. Die Ergebnisse der probabilistischen Berechnungen gestatten eine statistische Interpretation der Ergebnisse. Auf Basis der Bandbreiten der Gesamtgasbildungsraten lassen sich mit Hilfe von vier voneinander unabhängigen Parametern potentielle Verläufe der Gasproduktion ge- nerieren. Als Kennwerte der Gasbildung dienen •die Bandbreiten der Gasbildungsraten zu repräsentativ frühen Zeiten, •die Bandbreiten der Gasbildungsraten zu repräsentativ späten Zeiten, • die Bandbreite der Gesamtgasmenge nach Abschluss der Gasproduktion und • der Anteil des Inventars an den Gasbildungsprozessen. Die auf diese Weise parametrisierten Gasproduktionsprozesse beschreiben den gesamten Variablenraum der Gasproduktion, der auf der Basis probabilistischer Ansätze mit feldspezi- fischen Inventarverteilungen berechnet wurde. Colenco-Bericht 4651/76 Modellierung der Gasentwicklung im Endlager für Radioaktive Abfälle Morsleben (ERAM) -3- Inhaltsverzeichnis Zusammenfassung 1 Einleitung 2 Grundlagen 2.1 Metallkorrosion 2.2 Mikrowelle Abbauprozesse....... 2.2.1 Hydrolyse 2.2.2 Denitrifikation 2.2.3 Sulfatreduktion 2.2.4 Fermentation.. 2.2.5 Methanogenese 2.3 Ausfällungsreaktionen 2.3.1 Carbonatfällung (Carbonatisierung).... 2.3.2 Schwefelwasserstoff 3 Modell GASGEN 3.1 Modellkonzept 3.2 Mikrowelle Prozesse 3.3 Korrosion 3.4 Ausfällungsreaktionen und Methanogenese 4 Probabilistisches Modell 5 Stoffinventare und Modellparameter 5.1 Stoffinventare 5.2 Modellparameter ' 5.2.1 Metallkorrosion 5.2.2 Mikrowelle Prozesse 5.3 Verteilungsfunktionen und Korrelationen 5.4 Regelparameter 5.4.1 Edukt-Regler 5.4.2 Inhibitions-Regler 6 Resultate 7 Ableitung der Gasbildungsraten für die Sicherheitsanalyse 7.1 Parametrisierung der Gasbildungsraten 7.2 Berücksichtigung der Wahrscheinlichkeitsverteilung der Gasbildungsparameter 8 Referenzen Anhang A Anhang B Gesamtblattzahl: 2 ....4 4 ....4 5 5 5 6 6 7 7 7 8 9 9 9 10 10 12 13 13 17 18 18 20 21 22 22 25 31 31 35 40 52
Endbericht Analytische Methoden, Konzentrationen und Persistenz ausgewählter Pharmazeutika gegen die Coronavirusinfektion Covid-19 in niedersächsischen Oberflächengewässern Dr. Wolf-Ulrich Palm†, Dr. Mario Schaffer‡, Prof. Dr. Klaus Kümmerer† † Leuphana Universität Lüneburg, Institut für Nachhaltige Chemie und Umweltchemie Universitätsallee 1, 21335 Lüneburg ‡ NLWKN – Betriebsstelle Hannover-Hildesheim, Aufgabenbereich: Oberirdische Gewässer An der Scharlake 39, 31135 Hildesheim Version vom 14. November 2024 Antragsteller: Leuphana Universität Lüneburg, Fakultät Nachhaltigkeitswissenschaften Institut für Nachhaltige Chemie Anschrift:Universitätsallee 1, 21335 Lüneburg Tel.:04131-677 2893 E-Mail:wolf-ulrich.palm@leuphana.de klaus.kuemmerer@leuphana.de Laufzeit: 1.5.2022 - 29.02.2024 Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung ............................................................................................................................. 3 1.1 Untersuchungen in den Teilprojekten und Ziele im Projekt ...................................... 3 2 Experimentelle Methoden ................................................................................................... 8 2.1 Analytik ...................................................................................................................... 8 2.2 Auswertesoftware ....................................................................................................... 8 2.3 Laboruntersuchungen zur Photolyse und Hydrolyse ................................................. 9 2.3.1 Photolyse ................................................................................................................ 9 2.3.2 Hydrolyse ............................................................................................................... 9 2.4 Realproben ............................................................................................................... 10 3 Ergebnisse .......................................................................................................................... 11 3.1 Quantenausbeuten und Photolyse............................................................................. 11 3.2 Hydrolysen ............................................................................................................... 12 3.3 Abbau im Belebtschlamm ........................................................................................ 15 3.4 Untersuchungen in Realproben ................................................................................ 18 3.4.1 Konzentrationen in Kläranlagen........................................................................... 18 3.4.2 Konzentrationen in Oberflächengewässern .......................................................... 21 4 Schlußfolgerungen ............................................................................................................. 22 Literatur .................................................................................................................................. 24 Zusammenfassung Im Zeitraum Mai 2022 – Februar 2024 wurden abiotische Abbaureaktionen der potentiell gegen Covid- 19 verwendbaren Pharmazeutika Adamantanamin, Ambrisentan, Apixaban, Azelastin, Imipramin, Molnupiravir, Nirmatrelvir, Remdesivir, Ritonavir und Rivaroxaban und deren Konzentration im Zu- und Ablauf und im Belebtbecken von fünf niedersächsischen Kläranlagen und im Oberflächengewässer der Wietze und Zuflüssen untersucht. Die Analytik erfolgte über LC-MS/MS, wobei für alle zehn Analyten auch isotopenmarkierte Verbindungen als interne Standards verwendet wurden. Generell ist die Photolyse und die abiotische Hydrolyse am pH=7 in Umweltproben für alle untersuchten Verbindungen ein langsamer Abbauweg mit Halbwertszeiten im Bereich von Wochen bis Jahren. Die Verbindungen Azelastin, Imipramin, Molnupiravir, Remdesivir und Ritonavir sollten jedoch im Bereich typischer Aufenthaltszeiten im Belebtschlammwasser einer Kläranlage eliminiert werden. Ein Eintrag dieser Verbindungen in den Vorfluter ist demnach als gering anzusehen. Für Apixaban wurden die höchsten Konzentrationen im Bereich um 1000 ng/L im Zulauf der Kläranlagen gefunden. Im Zulauf (Ablauf) wurde Adamantanamin in 90 (95) %, Apixaban in 100 (100) %, Azelastin in 33 (5) %, Nirmatrelvir in 62 (61) %, Ritonavir in 52 (9) % und Rivaroxaban in 100 (100) % der Proben oberhalb der Bestimmungsgrenze gefunden. Übereinstimmend mit diesen Ergebnissen aus einer vorherigen Studie wurden Adamantanamin, Apixaban und Rivaroxaban mit maximalen Konzentrationen im Bereich von 50 – 100 ng/L in den Oberflächengewässerproben der Wietze und der Hengstbeeke gefunden. 2 1 Einleitung Auf dem weltweiten Höhepunkt der Corona-Epidemie in den Jahren 2020 – 2022 wurde intensiv der Einsatz von Medikamenten gegen die Coronavirusinfektion Covid-19 (Coronavirus-Desease, erstmals 2019 aufgetreten [1]) erforscht und diskutiert. Dabei wurden (und werden) zum Teil schon verwendete und damit als Medikamente zugelassene sowie auch völlig neue, bisher noch nicht auf dem Markt vorhandene Verbindungen untersucht [1]. Unabhängig dieses aktuellen Anwendungsgebietes sind viele gegen Covid-19 angedachte Medikamente (eine Ausnahme ist z.B. das schon Ende der 1950er Jahre zugelassene Antidepressivum Imipramin) neue, strukturell komplizierte chemische Verbindungen mit z.B. höchst anspruchsvoller Stereochemie. Dies zeigt sich auch in aktuellen Daten zur Zulassung. So wurden z.B. Ambrisentan oder Rivaroxaban (siehe auch Tabelle 1) im Jahr 2008 zugelassen, eine Verbindung wie Remdesivir in der EU erst 2020 [2]. Entsprechend dieser hohen Aktualität und den damit verbundenen neuen Verbindungen sind naturgemäß wenig Informationen vorhanden zu den chemischen Eigenschaften und im Besonderen zum Verhalten und dem Konzentrationsniveau in Umweltmedien. Im Projekt sollten die Quellen und Senken und die Konzentrationsniveaus in niedersächsischen Gewässern typischer, ab 2020 diskutierter potentieller Wirkstoffe gegen Covid-19 untersucht werden. Eine Zusammenstellung der pharmazeutischen Industrie [1] wurde als Ausgangspunkt gewählt, die Verbindungen wurden, mit Ausnahme von Adamantanamin, Apixaban und Rivaroxaban in Gänze bisher in niedersächsischen Gewässern nicht untersucht, und die Auswahl der Verbindungen sollte darüber hinaus mit den folgenden Randbedingungen verknüpft sein: Referenzsubstanzen sollten in Reinstform kommerziell vorhanden sein. Es sollten isotopenmarkierte Standards der zu untersuchenden Verbindungen kommerziell vorhanden sein. Aufgrund der Struktur sollten die gewählten Verbindungen potentiell in der LC-MS/MS analysiert werden können. Aufgrund dieser Randbedingungen wurden die in Tabelle 1 zusammengestellten Verbindungen ausgewählt und untersucht. 1.1 Untersuchungen in den Teilprojekten und Ziele im Projekt Das Projekt kann in Teilprojekte unterteilt werden, die den Abbau und die Konzentration in wässrigen Proben umfassen: Entwicklung der Analysemethoden in den Labor- und Realproben Messung der Quantenausbeuten und daraus Beurteilung der Photolyse durch die Berechnung der Halbwertszeiten für alle vier Jahreszeiten 3
In folgenden, unter dem Projekttyp subsumierten Anlagen werden konventionelle oder regenerative Kraft- und Brennstoffe erzeugt: in Brikettieranlagen: Briketts aus Kohle oder allgemein brennbarem Material; in Kokereien: Koks aus Kohle; in Mineralöl- und Erdgasraffinerien: flüssige und gasförmige Treibstoffe, Heizöl sowie Erdgas für Gaskraftwerke; in Gaswerken: Heizgas aus Kohle, Koks, Kohlenwasserstoffen oder Biomasse; in Anlagen zur Kohlevergasung und -verflüssigung: gasförmige und flüssige Kohlenwasserstoffe als Kraftstoffe und Heizöl; in Ölmühlen: Pflanzenöl aus Ölsaaten; in Biodieselanlagen: Biodiesel aus Ölen und Fetten; in Pyrolyseanlagen: Kohlenwasserstoffe, z. B. Synthesegas als Kraftstoffe sowie Biokohle aus Biomasse; in Anlagen zur hydrothermalen Karbonisierung: Biokohle aus Biomasse und Synthesegas; in Anlagen zur Hydrolyse: Grünzucker und Ethanol aus pflanzlicher Biomasse; in Pelletieranlagen: Holzpellets; in Biogasanlagen/Fermentations- und Vergärungsanlagen: Biogas (Methan, Ethanol) aus Biomasse; in Bioraffinerien: Biokraftstoffe, Strom und Wärme aus nachwachsenden Rohstoffen; in (wenig verbreiteten) Anlagen zur Wasserstoffgewinnung, z. B. aus dem Methan des Erdgases, aus Alkoholen oder durch Vergasung von Biomasse mit Wasserdampf. Zu den möglichen anlagebedingten Vorhabensbestandteilen zählen z. B. die Infrastruktur zur Anlieferung, Beschickung, Tanklager, Bunker, Gruben, Silos, Kugelgasbehälter, Rohrleitungen (in manchen Anlagen mehrere 100 km oberirdische Leitungen), Förder- und Verteilsysteme, Zerkleinerungsmühlen, Koksbrecher und -mahlanlagen, Störstoffabtrennung, Reifebehälter bei der Pelletierung, Kohle- und Entstaubungsanlagen, Öfen, Reaktoren, Fermenter, Kolonnen, Gas-Trennapparaturen, Kondensationsanlagen für Gas, Wäscher, Abscheider, Trockner, Kühler, Kühltürme, Wärmeüberträger, Verdampfer, Mischstationen, Pressengebäude bei der Brikettierung, Komprimierung in Druckbehältern, Einrichtungen zur Konditionierung, Konfektionierung, Verpackung und Verladung, Schornsteine, Anlagen zur Abfackelung, Abgasaufbereitung, betriebseigenes Kraftwerk und Heizwerk, bei regenerativen Energierohstoffen ggf. ein Blockheizkraftwerk, Wasserwerk, Abwasserbehandlung, Abfallentsorgung, Prozessleitsysteme, Verwaltung, Wirtschaftsgebäude, Werkstätten, Labor, Werksfeuerwehr u. a. Zu den möglichen baubedingten Vorhabensbestandteilen zählen u. a. Baustelle bzw. Baufeld, Materiallagerplätze, Erdentnahmestellen, Bodendeponien, Maschinenabstellplätze, Baumaschinen und Baubetrieb, Baustellenverkehr und Baustellenbeleuchtung. Der Betrieb der Anlagen umfasst v. a. die Herstellung der Energierohstoffe/-produkte sowie innerbetriebliche und Zulieferverkehre. Hiermit sind insbesondere stoffliche Emissionen (Nähr- und Schadstoffe über Luft- oder Wasserpfad) verbunden, außerdem treten akustische und optische Störwirkungen sowie ggf. Barriere- oder Fallenwirkungen / Individuenverluste auf.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 525 |
| Land | 2 |
| Wissenschaft | 2 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 519 |
| Text | 5 |
| unbekannt | 5 |
| License | Count |
|---|---|
| geschlossen | 7 |
| offen | 521 |
| unbekannt | 1 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 503 |
| Englisch | 66 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 333 |
| Webseite | 196 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 384 |
| Lebewesen & Lebensräume | 431 |
| Luft | 217 |
| Mensch & Umwelt | 529 |
| Wasser | 261 |
| Weitere | 525 |