Zur Spurenstoffelimination aus dem Abwasser beginnen zur Zeit einige Bundesländer mit der Einführung einer 4. Reinigungsstufe auf Kläranlagen. Die dabei gängigen adsorptiven (Aktivkohle), oxidativen, osmotischen sowie bestrahlenden Verfahren können bisher nicht alle Spurenstoffe gleichermaßen gut eliminieren. Mit dem Spurenstoffsurvey soll mittels einer quantitativen und qualitativen Analyse von Spurenstoffströmen in abwassertechnischen Anlagen eine Übersicht über die wichtigsten Spurenstoffe und deren Entfernungsmöglichkeiten aus dem Abwassersystem erstellt werden. Dabei soll das Eliminationspotenzial gängiger technischer Verfahren der 4. Reinigungsstufe zur Bestimmung des Abbaugrades dieser Stoffauswahl ermittelt werden. Ebenso sollen der Stand der Technik und Stand der Wissenschaft dazu ermittelt werden. Um stoffbezogen qualitative und quantitative Erkenntnisse zur Eliminierbarkeit zu gewinnen, sollen vergleichende Analysen von Teilstrombehandlungen vorgenommen werden. Das Forschungsinteresse gilt auch der Untersuchung kausaler Beziehungen zwischen molekularen Eigenschaften von Stoffen und deren Eliminierbarkeit in Kläranlagen. Im Ergebnis soll die Zweckmäßigkeit der betrachteten nachgeschalteten Maßnahmen anhand von Effektivität, Effizienz und technischer Machbarkeit bewertet werden.
Fuer die Bestimmung von Spurenelementen in natuerlichen Waessern und in silikatischen Proben werden folgende Analysenverfahren eingesetzt: Neutronenaktivierung, Roentgenfluoreszenz und Atomabsorption. Fuer die Bestimmung von Spurenelementen in natuerlichen Waessern (einschliesslich Meerwasser) werden verschiedene Methoden der Voranreicherung verwendet (Gefriertrocknung, Adsorption an Aktivkohle und Zusatz von Komplexbildnern, chelatbildende Austauscher). Die energiedispersive Roentgenfluoreszenzanalyse wird mit Roehrenanregung (Sekundaergets) und mit Radionuklidanregung durchgefuehrt; silikatische Proben werden als Pulverschuettenproben gemessen, die Ergebnisse werden nach einem in Darmstadt entwickelten Verfahren ausgewertet. Ein wichtiges Teilgebiet der Spurenelementchemie in natuerlichen Waessern, das in Darmstadt bearbeitet wird, ist die Bestimmung des chemischen Zustandes der Spurenelemente in natuerlichen Waessern, ihre Konzentration in Schwebstoffen sowie die Untersuchung der Austauschvorgaenge von Spurenelementen zwischen Loesung, Schwebstoffen und Sedimenten.
Nordrhein-Westfalen nimmt beim Thema PFAS eine bundes- und europaweite Vorreiterrolle ein. Seit dem ersten großen Umweltskandal 2005/2006 im Sauerland hat das Landesamt für Natur, Umwelt und Klima (LANUK) konsequent daran gearbeitet, PFAS-Belastungen systematisch zu erfassen und zu bewerten. Die intensive und flächendeckende Messstrategie ist der Schlüssel: Je mehr und gezielter gemessen wird, desto mehr kann auch gefunden und verstanden werden – das bedeutet jedoch nicht, dass NRW stärker belastet ist als andere Regionen, sondern dass durch das sehr dichte Messnetz und die analytische Expertise mehr Wissen aufgebaut wurde. „Die Entdeckung der PFAS-Belastung in Brilon-Scharfenberg war der Startpunkt für ein integriertes, medienübergreifendes Überwachungsprogramm der Gewässerqualität.“ betonte LANUK-Präsidentin Elke Reichert heute (Freitag, 27. Juni 2025) auf der Jahrespressekonferenz ihrer Behörde in Duisburg. „Die Konsequenzen von PFAS für Mensch und Umwelt waren bis dahin nicht bekannt. Dass wir heute die Risiken dieser Stoffgruppe bewerten können, ist das Ergebnis jahrzehntelanger analytischer, wissenschaftlicher und regulatorischer Pionierarbeit.“ Bis heute wurden in NRW an über 500 verschiedenen Messpunkten PFAS-Proben genommen. Die Messstellen liegen in 360 berichtspflichtigen Gewässerabschnitten, die sich wiederum auf mehr als 230 Gewässer im Land NRW verteilen. Im Rahmen des Monitorings zur Wasserrahmenrichtlinie werden an 46 Überblicksmessstellen bis zu 13 mal pro Jahr Wasserproben genommen. Alle weiteren Messstellen werden in einem dreijährigen Turnus beprobt. Hinzu kommen Grundwassermessungen und Probenahmen aus den Abläufen von Kläranlagen. Die Zahl der jährlichen Einzelanalysen in den LANUK-Laboren auf PFAS-Substanzen in den verschiedenen Wassermedien ist seit Beginn der Untersuchungen stetig angestiegen. Zuletzt waren es im Jahr 2024 fast 20.000. „Insgesamt sehen wir eine sinkende Belastung unserer Gewässer mit einzelnen PFAS-Verbindungen“, erklärte Dr. Friederike Vietoris, Leiterin der Abteilung Wasserwirtschaft und Gewässerschutz im LANUK. „Allerdings werden wir durch mehr Messungen an immer mehr Stellen und Auswertungen immer mehr Stoffen finden. Die Zahl der PFAS-Fundstellen in NRW nimmt daher tendenziell immer weiter zu. Dies ist nicht zu verwechseln mit einer überdurchschnittlichen Belastung, die ist nicht höher als in anderen Teilen Deutschlands. Sie ist das Ergebnis unserer konsequenten und flächendeckenden Messstrategie.“ An der Ruhr konnte beispielsweise die Belastung seit dem Jahr 2006 stetig gesenkt werden. Aktuell werden hier an den Messstationen Fröndenberg und Mülheim Kahlenberg bei der PFAS-Verbindung „PFOS“ noch ein durchschnittlicher Jahreswert von etwa 3 Nanogramm pro Liter (ng/L) gemessen. Der Ausgangswert lag in den Jahren 2006 und 2007 zwischen 20 und 30 ng/L. Die in NRW angestrebte Umweltqualitätsnorm von 0,65 ng/L wird allerdings hier noch nicht erreicht. Eine vergleichbare Situation zeigt sich in NRW am Rhein. Am Eingang des Rheins nach NRW in Bad Honnef und am Ausgang in Kleve Bimmen werden aktuell im Jahresschnitt 2,5 ng/L PFOS gemessen. Fürs Trinkwasser gilt ab dem 12. Januar 2026 erstmals ein bundesweit verbindlicher Grenzwert: Für die Summe von 20 PFAS-Verbindungen sind dann 100 ng/L erlaubt. Der 20er Summenwert wurde im Jahr 2023 an 643 Proben überprüft. Überschreitungen dieses zukünftigen Grenzwertes wurden dabei nicht festgestellt. „Unser Ziel ist – auch aus Vorsorgegesichtspunkten - bereits in den Trinkwasserressourcen, also im Grund-und im Oberflächenwasser die Belastung stark zu reduzieren.“, betonte Dr. Vietoris. „Es ist zu erwarten, dass neben den Grenzwerten fürs Trinkwasser weitere verbindliche Umweltqualitätsnorm für Oberflächengewässer und für das Grundwasser eingeführt wird. Die intensive Messstrategie des LANUK verschafft uns hier einen Vorsprung – wir können schon jetzt abschätzen, wo Handlungsbedarf besteht und gezielt Maßnahmen einzuleiten sind, um die neuen Anforderungen der EU in der gesamten Wasserphase einzuhalten.“ „Wir wissen heute, dass PFAS in der Umwelt ubiquitär vorkommen“, so das Fazit von LANUK-Präsidentin Elke Reichert. „Dennoch sind wir hier in NRW durch unsere konsequente Messstrategie, die Entwicklung neuer Analyseverfahren und die enge Zusammenarbeit mit Wissenschaft, Behörden und Ministerien bestens aufgestellt. Wir als LANUK werden damit unseren Teil dazu beitragen, die Anforderungen an den Schutz von Mensch und Umwelt bestmöglich zu erfüllen.“ Nach den ersten auffälligen Werten im Rhein im Jahr 2005, konnte die Quelle der Belastung bis in die Ruhr in der Gemeinde Brilon-Scharfenberg im Hochsauerlandkreis zurückverfolgt werden. Im Jahr 2006 startete das LANUK ein umfassendes Monitoring- und Untersuchungsprogramm, das bis heute kontinuierlich weiterentwickelt wird. Ziel war es von Anfang an, die Verbreitung, Quellen und Ausbreitungswege von PFAS systematisch zu erfassen und zu bewerten. Bereits 2007 wurden erste Analyseverfahren für zehn PFAS-Substanzen entwickelt – heute können rund 50 Einzelsubstanzen differenziert nachgewiesen werden. Damit wurden aus NRW heraus die wissenschaftlichen Grundlagen für Grenzwerte und effektive Maßnahmen entwickelt – nicht nur für NRW, sondern für ganz Deutschland und in der EU. Das LANUK-Gewässer- und Abwassermonitoring bildet somit die Grundlage für Maßnahmen zur Reduzierung von PFAS-Einträgen in die Umwelt. Dazu gehört beispielsweise die Behandlung von Abwasser mit Aktivkohle, das Verbot der Klärschlammausbringung und die Sanierung von Altlasten. Auch spezielle Fragestellungen, wie die Untersuchung von Löschwasser nach Brandereignissen, wurden und werden bearbeitet. 2006–2008: Ab 2007: Ab 2010: Seit 2015: Heute: Seit 2006 untersucht das LANUK: PFAS (per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen) umfassen mehrere Tausend synthetische Verbindungen. Sie wurden entwickelt, um extrem beständig zu sein – gegen Hitze, Wasser, Öl, Schmutz. Diese Eigenschaften machten sie attraktiv für viele industrielle und alltägliche Anwendungen: Feuerlöschmittel, Galvanik, Beschichtungen, Outdoor-Produkte oder Lebensmittelverpackungen. Doch genau diese „Unzerstörbarkeit“ macht PFAS in der Umwelt und im menschlichen Körper gefährlich: Sie bauen sich nicht ab, reichern sich an und gelten als toxisch – manche sogar krebserregend oder hormonell wirksam. Nach aktuellem Wissenstand besteht gibt es mehr als 10.000 unterschiedliche PFAS-Verbindungen. Weitere Informationen sind zu finden beim LANUK unter https://www.lanuk.nrw.de/themen/themenuebergreifende-aufgaben/gefahrstoffe/pfas Ausführliche Antworten auf häufig gestellte Fragen sind zu finden beim Umweltbundesamt unter https://www.umweltbundesamt.de/faq-0 zurück
Die bei der Begasung von Getreide in einer Muehle entstehenden unkontrollierten hochgiftigen Methylbromid-Emissionen werden vollstaendig vermieden und das eingesetzte Insektizid zurueckgewonnen und wiederverwertet. Hierzu ist folgende Verfahrenstechnik vorgesehen. Das eingesetzte Giftgas wird vor der Begasung auf einem Adsorberspeicher (Aktivkohle) gebunden und erst mit der zu begasenden Raumluft aus dem Adsorptionsmittel ausgetrieben und in die Muehle geleitet. Nach erfolgter Begasung wird durch umgekehrte Regelung von Temperatur und Druck die mit Schadstoff beladene Raumluft wieder durch das Adsorptionsmittel geleitet, wobei das Giftgas an der Aktivkohle adsorbiert wird. Mittels eines Hochleistungsgeblaeses mit Drosselventil wird ein fuer die Adsorption guenstiger Unterdruck von etwa 0,5 bar und ein fuer die Begasung (Desorption) entsprechender Unterdruck erzeugt. Durch mehrere Absperrhaehne koennen Adsorption und Desorption im Gegenstrom zueinander gefuehrt werden. Das Giftgas wird im Adsorber gespeichert und steht mit einer fahrbaren Anlage fuer eine weitere Nutzung zur Verfuegung. Durch Verringerung des Raumvolumens mittels eines aufblasbaren Verdraengungskoerpers kann der Begasungsaufwand zB bei geometrisch regelmaessig gestalteten leeren Siloraeumen deutlich gesenkt werden. Durch Anpassen der Stufenzahl der Adsorberspeicher an das Begasungsvolumen wird erreicht, dass die Adsorber immer mit annaehernd gleichen spezifischen Bedingungen arbeiten. Die Entsorgung kann durch diese mobile Anlage aeusserst wirtschaftlich durchgefuehrt werden.
Veranlassung Es fehlen schnelle und vor allem feldtaugliche Methoden zur Detektion von PFAS in der Umwelt, um so zeitnah Maßnahmen zur Minderung von PFAS-Kontaminationen durchzuführen oder den Erfolg von Minderungsmaßnahmen zu beurteilen. Entsprechende Methoden können ebenso helfen, die Prozesssteuerung einer Abwasserbehandlung zur Entfernung von PFAS z. B. durch eine Aktivkohlebehandlung zu optimieren. Das Projekt PFASense hat sich zum Ziel gesetzt, eine solche Methode zu entwickeln. Hierzu werden Elektroden hergestellt, die a) entweder für eine spezifische Detektion perflourierter Verbindungen oberflächenmodifiziert sind und b) biologische Effekte, die durch perflourierte Verbindungen hervorgerufen werden können, mit mikrobiellen Bioreportern elektrochemisch erfassen. Mit den individuellen Signalen der einzelnen Elektroden wird eine KI trainiert und auf diese Weise ein Sensor-Array zur sensitiven Detektion der großen Stoffgruppe der perfluorierten Verbindungen in Umweltproben entwickelt. Ziele - a. Design und Herstellung von molekular geprägten Membranen zur Anreicherung spezifischer PFAS. - b. Design und Herstellung elektrochemischer, bakterieller Biosensoren zur Detektion biologischer Effekte, die durch PFAS hervorgerufen werden. - c. Design und Herstellung elektrochemischer, hefebasierter Biosensoren zur Detektion einer Veränderung der Thyroid-Signalkaskade durch PFAS. - d. Design und Herstellung eines intelligenten elektrochemischen Sensors für die direkte chemische Detektion von PFAS mittels KI-gestützter Datenauswertung. - e. Konstruktion eines mikrofluiden multi-Sensor-Arrays unter Nutzung der in a. bis d. entwickelten Komponenten. - f. Validierung und Eignungstestung des entwickelten Sensor-Arrays mittels Einzelsubstanzen, Substanzmischungen sowie dotierten und undotierten Realproben mit einem Fokus auf industriellen Abwässern. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung einer innovativen technologischen Lösung für die folgende Fragestellung: Wie kann man zeitnah Informationen über die Qualität von z. B. Abwässern erhalten, ohne auf verzögert zur Verfügung stehende, analytische Informationen aus einem Labor angewiesen zu sein? Dieser Bedarf an zeitnahen Informationen für eine Bewertung von Abwasser und Wasserproben kann perspektivisch mittels eines bio-elektrochemischen Sensorarrays gedeckt werden, der im Rahmen des Projekts für den Nachweis von Per- und Polyfluoralkylsubstanzen (PFAS) entwickelt wird. PFAS werden in zahlreichen Produkten verwendet, darunter wässrige filmbildende Schäume für die Brandbekämpfung, antihaftbeschichtetes Kochgeschirr, Lebensmittelverpackungen, wasserabweisende Stoffe, medizinische Geräte, Kunststoffe und Lederprodukte. PFAS werden jedoch mit verschiedenen, toxikologisch relevanten Effekten in Verbindung gebracht, wie mit veränderten Immun- und Schilddrüsenfunktionen, Leber- und Nierenerkrankungen, Lipid- und Insulinstörungen, Fortpflanzungs- und Entwicklungsstörungen oder auch der Krebsentstehung. Als unmittelbare Folge dieser Gesundheitsrisiken hat die Europäische Kommission einen Vorschlag zur Überarbeitung der Liste der prioritären Stoffe in Oberflächengewässern angenommen, unter denen 24 Verbindungen zur Gruppe der PFAS gehören.
Die gegenwaertig in der Gasnarkose eingesetzten Narkotika Halothan, Enfluran und Isofluran sind FCKW's, die groesstenteils ohne Umsetzung in die Atmosphaere freigesetzt werden. Durch Aktivkohlefilter lassen sich diese Gase absorbieren. In einer Vorstudie konnten wir zeigen, dass die adsorbierten Narkotika ohne chemische Umsetzung wieder thermisch desorbiert werden koennen. Ziel ist nun die Weiterentwicklung des Verfahrens und Anwendung in der Routine.
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