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 "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 "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)
Das Projekt "Das Verhalten von Arzneimittelrückständen im Wasserkreislauf Berlins (Dissertation)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Technischen Umweltschutz durchgeführt. In der Zeit von Juni 2000 bis Juni 2002 wurde ein umfassendes Monitoringprogramm zum Verbleib von Arzneimittelrückständen im Berliner Wasserkreislauf durchgeführt. In diesem Zusammenhang wurden viermal jährlich 15 Messstellen im Berliner Oberflächenwasser sowie die Reinwässer aller Berliner Wasserwerke und die geklärten Abwässer der Berliner Klärwerke beprobt und auf Arzneimittelrückstände und andere organische Stoffe analysiert. Ziel dieser Untersuchungen war es, das Verhalten von ausgewählten Arzneimitteln im aquatischen System Berlins zu studieren. Hierbei war es wichtig, diese Beprobungen wiederholt über einen längeren Zeitraum durchzuführen, um jahreszeitliche Schwankungen erfassen zu können. Ein weiteres Ziel war die Berechnung der Frachten von Arzneimittelrückständen in den verschiedenen Kompartimenten des Berliner Wasserkreislaufs. Durch eine parallele Probenahme sollten die Zusammenhänge der Mengen von Arzneimittelrückständen in den Klärwerksabläufen, deren Einflüsse auf die Oberflächengewässer und, wenn vorhanden, auf die Wasserwerke dargestellt werden. Aus den berechneten Frachten sollte eine Bilanzierung erfolgen, die die Höhe des Eintrags von Arzneimittelrückständen in die aquatische Umwelt durch das urbane System Berlin aufzeigt. Die Auswahl der untersuchten Substanzen erfolgte zum einen nach den jährlichen Verbrauchsmengen. Zum anderen wurden in dem Monitoringprogramm Arzneimittelrückstände erfasst, die bereits in Umweltproben nachgewiesen wurden oder bei denen bekannt war, dass sie über Altlasten in das Berliner Gewässersystem gelangen. Weiterhin wurden einige polare Herbizid- und Insektizidrückstände sowie der Metabolit eines Korrosionsschutzmittels analysiert. Der Hauptteil der untersuchten Arzneimittel gehörte der Gruppe der nicht-steroidalen Analgetika/ Antiphlogistika an. Des weiteren wurden Antiepileptika, Blutlipidsenker, Psychopharmaka sowie Vasodilatatoren (durchblutungsfördernde Mittel) untersucht. Die Analytik erfolgte durch Anwendung von zwei Multimethoden, in denen die Analyten nach Festphasenanreicherung und Derivatisierung mit PFBBr bzw. MTBSTFA mittels GC/MS identifiziert und quantifiziert wurden.
Das Projekt "Gutachten Bewertung des Umweltrisikos von Ibuprofen auf Fische" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Wildlife International Ltd., Ecotoxicology & Analytical Testing Services durchgeführt. Das Ziel dieses Projektes ist die Durchführung eines validen Fish Early Life Stage Testes nach OECD 210 inklusive Analytik. Der aus diesem Test ermittelte Wert soll dann für die Umweltrisikobewertung von Ibuprofen benutzt werden. Aufgrund des zu erwartenden, niedrigeren NOEC-Wertes sind belastbare und im regulatorischen Kontext benutzbare Ergebnisse notwendig.