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Rückstände aus der Trinkwasseraufbereitung

Rückstände aus der Trinkwasseraufbereitung Rückstände von bestimmten Verfahren der Aufbereitung von Grundwasser zu Trinkwasserzwecken können gegenüber dem natürlichen Hintergrund von Böden erhöhte Radionuklidgehalte aufweisen. Beim Umgang mit diesen Rückständen können unter ungünstigen Umständen Beschäftigte (innerhalb des Wasserwerks, aber auch im Zuge der Verwertung beziehungsweise Beseitigung) einer erhöhten Strahlung ausgesetzt sein. Der Artikel beschreibt die Entstehung dieser Rückstände und zeigt auf, welche Expositionspfade zu einer erhöhten Strahlenexposition für Beschäftigte führen können. Natürliche Radionuklide im Rohwasser Rückstandsarten bei der Wasseraufbereitung Beseitigung oder Verwertung Rechtlicher Rahmen Expositionspfade und Expositionsszenarien Literatur Natürliche Radionuklide im Rohwasser Radionuklide der natürlichen Zerfallsreihen von Uran -238, Uran -235 und Thorium-232 sind in allen Gesteinen in Spuren anzutreffen. Wenn Rohwasser mit diesen Gesteinen in Kontakt kommt, lösen sich Radionuklide zu einem kleinen Teil aus dem Gestein heraus und gelangen in das Grundwasser. Die Aktivitätskonzentration hängt entscheidend von der Gesteinsart und deren chemischer Zusammensetzung ab. Die Studie Strahlenexposition durch natürliche Radionuklide im Trinkwasser in der Bundesrepublik Deutschland des Bundesamtes für Strahlenschutz ( BfS ) bestätigte dies. Die Tabelle zeigt einen Auszug der Ergebnisse: Medianwerte (Med) und Maximalwerte (Max) der Aktivitätskonzentrationen häufig vorkommender natürlicher Radionuklide im Rohwasser in Millibecquerel pro Liter, abhängig von der Gesteinsart der wasserführenden Grundwasserschicht ( Strahlenexposition durch natürliche Radionuklide im Trinkwasser in der Bundesrepublik Deutschland ) Gesteinsart U -238 Ra -226 Pb -210 Po -210 Ra -228 Med Max Med Max Med Max Med Max Med Max Basalt <0,74 5,7 1,0 2,8 1,9 20 0,99 5,6 <0,81 5,4 Gneis <0,74 15 2,2 7,0 7,8 29 1,8 8,3 4,3 7,8 Granit 1,2 53 12 98 9,5 70 2,0 19 11 29 Kalkstein 6,0 210 5,9 160 3,2 23 1,3 18 5,4 110 Sand 3,6 120 7,1 36 2,1 18 1,3 19 6,7 46 Schiefer 1,1 97 2,6 27 2,1 19 1,8 9,4 3,7 26 Sandstein 17 590 12 380 3,6 31 2,9 630 9,3 210 sonstiges Gestein 2,5 620 8,0 300 4,1 270 2,0 410 7,5 130 Die Aktivitätskonzentration der Radionuklide im Rohwasser ist zudem abhängig von dem Redox-Potential , dem pH-Wert im Rohwasser und der Löslichkeit der Radionuklide . nach oben Rückstandsarten bei der Wasseraufbereitung Um die Vorgaben der Trinkwasserverordnung einzuhalten, müssen Rohwässer gegebenenfalls zu Trinkwasserqualität aufbereitet werden. Zur Entfernung von Störstoffen wendet man je nach chemischer Zusammensetzung des Wassers unterschiedliche Verfahren zur Wasseraufbereitung an. Die dabei anfallenden Rückstände sind nach einer Definition [1] des Deutschen Vereins des Gas- und Wasserfaches (DVGW) hauptsächlich eisenhaltige Schlämme, kalkhaltige Schlämme, Flockungsschlämme, Aktivkohle und Siebgut. Weitere Rückstände können beim Austausch von Filtermaterial (zum Beispiel Filtersand/Filterkies) oder speziellen Absorberharzen sowie beim Anlagenrückbau (zum Beispiel Rohre mit Ablagerungen) anfallen. Bisher wurden bei der Trinkwasseraufbereitung Radionuklide normalerweise nicht gezielt entfernt. Trotzdem können sich diese in einem Teil der Rückstände über das natürliche Niveau von Böden und Gesteinen hinaus anreichern. Im Oberflächenwasser ist die Konzentration natürlicher Radionuklide geringer als im Grundwasser; deshalb sind vor allem bei der Aufbereitung von Grundwasser Rückstände mit erhöhten Radionuklidgehalten zu erwarten. Medianwerte (Med) und Maximalwerte (Max) der Aktivitätskonzentrationen häufig vorkommender natürlicher Radionuklide im Oberflächenwasser und im Grundwasser in Millibecquerel pro Liter ( Strahlenexposition durch natürliche Radionuklide im Trinkwasser in der Bundesrepublik Deutschland ) Wasserart U -238 Ra -226 Pb -210 Po-210 Ra -228 Med Max Med Max Med Max Med Max Med Max Grundwasser 5,4 620 8,4 380 2,7 82 1,6 630 7,8 210 Oberflächen-Wasser 1,3 39 4,3 32 2,2 29 1,6 19 4,2 42 Bisher sind bei Rückständen aus der Aufbereitung von Grundwasser zu Trinkwasser erhöhte Radionuklidgehalte in Eisenschlämmen und Kalkschlämmen aus der Entsäuerung sowie in Austauschharzen, Aktivkohle und Filterkiesen aus der Enteisenung/Entmanganung bekannt. Bei Thermalwasserquellen wurde zudem von radionuklidhaltigen Inkrustationen berichtet . In den vor allem bei der Aufbereitung von Oberflächenwasser anfallenden Flockungsschlämmen und im Siebgut sind keine erhöhten Radionuklidgehalte zu erwarten. Der DVGW hat mit dem Arbeitsblatt W256 [2] Hinweise und Hintergrundinformationen zu Vorkommen, Verwertung und Entsorgung von radionuklidhaltigen Rückständen in der Wasserversorgung veröffentlicht. nach oben Beseitigung oder Verwertung Nach dem Kreislaufwirtschaftsgesetz ist die Verwertung gegenüber einer Beseitigung vorzuziehen. Allerdings entfällt bei einer Gefahr für Mensch und Umwelt der Vorrang zur Verwertung. Von den oben aufgeführten Rückständen können Eisenschlämme, Kalkschlämme aus der Entsäuerung und Filterkiese grundsätzlich wiederverwertet werden. Der DVGW empfiehlt in seinem Merkblatt W221-3 [1] für diese Rückstände verschiedene Verwertungsmöglichkeiten: Eisenschlämme werden in der Umwelttechnik verwendet, um den Gehalt an Schwefelwasserstoff und Phosphat zu senken. Außerdem kommen sie in der Ziegelindustrie und in der Zementindustrie sowie bei der Herstellung von Pflanzgranulat als Sekundärrohstoff zum Einsatz. In der Vergangenheit wurden etwa 35 Prozent der Eisenschlämme deponiert; aus abfallrechtlichen Gründen wird dieser Anteil in Zukunft voraussichtlich sinken. Kalkschlämme aus der Entsäuerung werden zur Verbesserung ("Melioration") des pH-Wertes im Boden in der Land- und Forstwirtschaft ausgebracht. Die Verwertung dieser Rückstände - etwa bei der Herstellung von Kalk und Zement oder zur Herstellung künstlicher Bodensubstrate – ist denkbar. Da Filterkiese aus der Enteisenung und Entmanganung über mehrere Jahre bis Jahrzehnte im Wasserwerk im Einsatz bleiben, fallen diese nur selten als Rückstand bei den Wasserversorgern an. Deshalb haben sich für diese Rückstände keine festen Entsorgungswege durchgesetzt. Von Einzelfällen ist bekannt, dass die Kiese zur Inbetriebnahme neuer Filteranlage in anderen Wasserwerken oder im Straßenbau eingesetzt werden. Zudem könnten sie im Landschafts- und Wegebau verwertet werden. Informationen zur Menge der verwerteten oder deponierten Rückstände sind nicht veröffentlicht und liegen auch dem DVGW nicht vor. Für Ablagerungen ist bisher keine Verwertungsoption bekannt, während Aktivkohle und Absorberharze aufgrund des hohen Kohlenstoffanteils grundsätzlich thermisch verwertbar sind. nach oben Rechtlicher Rahmen Anfang 2014 veröffentlichte die Europäische Atomgemeinschaft ( EURATOM ) europäische Grundnormen zum Strahlenschutz . Darin werden Rückstände aus Grundwasserfilteranlagen als ein relevanter Industriezweig eingestuft. Die EURATOM -Mitgliedsländer sind verpflichtet, diese Regelungen in nationales Recht umzusetzen. Strahlenschutzgesetz und Strahlenschutzverordnung In Deutschland erfolgte dies im Jahr 2017 mit dem Strahlenschutzgesetz . Ergänzend hierzu wurde die Strahlenschutzverordnung im Jahr 2018 überarbeitet. Beide gesetzlichen Regelungen sind seit dem 31.12.2018 in Kraft. In der Anlage 1 zum Strahlenschutzgesetz werden Filterkiese, Filtersande und Kornaktivkohle erstmals in der Liste der zu berücksichtigenden Rückstände mit aufgeführt und unterliegen somit den Regelungen des Strahlenschutzgesetzes. Weitere Vorgaben Sofern Rückstände aus Wasserwerken in Bauprodukten wiederverwertet werden, sind zudem die Vorgaben der europäischen Empfehlung zur natürlichen Radioaktivität in Baumaterialien einzuhalten, nach der von handelsüblichen Baustoffen keine erhöhte Strahlenexposition für die Bevölkerung ausgehen sollte. Im Strahlenschutzgesetz sind auch Regelungen für Bauprodukte niedergelegt, die ebenfalls zum 31.12.2018 in Kraft traten. Weiterhin ist zu prüfen, ob die geplante Verwertung oder Beseitigung abfallrechtlich zulässig sind. Insbesondere bei einer Verwertung im Landschaftsbau oder im Straßenbau sind die Anforderungen an die stoffliche Verwertung von mineralischen Reststoffen/Abfällen der Bund/Länder-Arbeitsgemeinschaft Abfall (LAGA) zum Auslaugverhalten von mineralischen Reststoffen zu berücksichtigen. Für den Transport von Materialien muss das Europäische Übereinkommen über die internationale Beförderung gefährlicher Güter auf der Straße (ADR) eingehalten werden. nach oben Expositionspfade und Expositionsszenarien Je nach Menge, Radionuklidgehalt im Rückstand und Entsorgungsvariante können Beschäftigte - in Wasserwerken oder bei Entsorgungs- beziehungsweise Verwertungsfirmen - beim Umgang mit Rückständen aus Wasserwerken einer erhöhten Strahlenexposition ausgesetzt sein. Ob tatsächlich eine erheblich erhöhte Strahlenexposition (mehr als einem Millisievert pro Jahr zusätzlich zur natürlichen Umweltradioaktivität) für Beschäftigte zu befürchten ist, lässt sich anhand einer Dosisabschätzung ermitteln. Bei einer Dosisabschätzung sollten die Situationen Aufenthalt der Beschäftigten in Räumen, in denen Rückstände lagern, Umgang mit den Rückständen bei Lagerung, Verwertung, Transport oder Beseitigung und Wartung beziehungsweise Reinigung von Betriebsanlagen betrachtet werden. Aus Sicht des Strahlenschutzes sind dabei die Expositionspfade äußere Gammastrahlung , Inhalation von Staub und Inhalation von Radon und Radonzerfallsprodukten zu berücksichtigen. Weiterhin können bei einer Deponierung oder einer Verwertung im Straßenbau und vor allem im Landschaftsbau Radionuklide aus den Rückständen mit dem Sickerwasser freigesetzt und ins Grundwasser eingetragen werden. Für die Allgemeinbevölkerung ergibt sich bei einer Nutzung dieses Grundwassers unter Umständen ein zusätzlicher Expositionspfad. Die Verwendung beeinträchtigten Grundwassers aus einem Privatbrunnen zu Trinkwasserzwecken oder zur Beregnung ist daher bei einer Dosisabschätzung zwingend zu berücksichtigen. Abschätzung der Strahlenexposition für Beschäftige in Wasserwerken, bei Entsorgungsbetrieben und bei Verwertern In verschiedenen Studien wurde für den Umgang mit Eisen-, Mangan- und Kalkschlämmen die Strahlenexposition für Beschäftige in Wasserwerken, bei Entsorgungsbetrieben und bei Verwertern abgeschätzt ("Ermittlung von Arbeitsfeldern mit erhöhter Exposition durch natürliche Radionuklide und überwachungsbedürftige Rückstände – Rückstände aus der Trinkwasseraufbereitung, Teil I und Teil II "). Im Ergebnis ist selbst unter ungünstigen Annahmen eine Überschreitung des Dosisrichtwerts für die Bevölkerung von einem Millisievert pro Jahr nicht zu befürchten. Aus den bisher veröffentlichten Aktivitätsgehalten zu Aktivkohle und Inkrustation aus Wasserwerken ist ebenfalls keine erhöhte Strahlenexposition für die Bevölkerung abzuleiten. Bei der Entsorgung oder Verwertung von Filterkiesen aus der Manganentferung/Eisenentfernung sowie von hochbeladenen Austauschharzen, die bei der gezielten Entfernung von Uran entstehen, kann eine Überschreitung des Dosisrichtwertes nach bisherigem Kenntnisstand unter ungünstigen Umständen nicht gänzlich ausgeschlossen werden. In diesen Fällen wird eine Einzelfallbetrachtung empfohlen. Sollte nach dieser Prüfung der Dosisrichtwert tatsächlich überschritten sein, ist in diesen Fällen zu klären, welche Maßnahmen zur Dosisminderung mit vertretbarem Aufwand eingeführt werden können. Hierzu zählen beispielsweise das Tragen persönlicher Schutzausrüstung oder die Suche nach alternativen Entsorgungswegen. Berechnungsvorschriften Das BfS erstellt aktuell Berechnungsvorschriften, mit denen sich die effektive Dosis für Beschäftigte und Personen der Bevölkerung aufgrund einer Exposition durch NORM -Stoffe abschätzen lässt (Berechnungsgrundlagen NORM ). Bis zur Fertigstellung dieser Berechnungsvorschrift bietet das BfS Empfehlungen für eine vereinfachte Abschätzung der Strahlenexposition für Beschäftigte und Personen der Bevölkerung an. nach oben Literatur [1] DVGW (2014): Rückstände und Nebenprodukte aus Wasseraufbereitungsanlagen; Teil 3: Vermeidung, Vermarktung und Verwertung. DVGW -Arbeitsblatt W221-3 [2] DVGW (2020): Radionuklidhaltige Rückstände aus der Aufbereitung von Grundwasser – Bewertung und Entsorgung. DVGW -Arbeitsblatt W256 Stand: 27.07.2026

Wolkentröpfchenanzahlkonzentration aus mit Atmosphärenmodellierung verbesserten Satellitenbeobachtungen für die Analyse von Aerosol-Wolken-Wechselwirkungen

Aerosol-Wolken-Wechselwirkungen führen zu einem effektiven Strahlungsantrieb, der eine der wesentlichen Unsicherheiten im Verständnis und der Interpretation des beobachteten Klimawandels darstellt. Globale Beobachtungen sind nötig, um die relevanten Prozesse besser zu quantifizieren, aber ein wesentlicher Parameter – die Wolkentröpfchenanzahlkonzentration (cloud droplet number concentration, CDNC, Nd) – ist nicht aus operationellen Produkten verfügbar. Auf Basis von substantiellen Vorarbeiten wird CDNC4aci auf verlässliche Satellitenprodukte für Nd hinarbeiten und hier auf einer engen Modell – Daten-Kombination aufbauen: seit Neuem verfügbare wolkenauflösende Simulationen instruieren die Weiterentwicklung der Satellitenprodukte, und umgekehrt werden die Daten genutzt, um das Verständnis und die Bestimmung der Aerosol-Wolken-Wechselwirkungen im Modell und in statistischer Analyse zu verbessern. Konkret wird das Modell Beobachtungen aus verschiedenen Winkel und der Polarisierung für bessere Nd-Produkte nutzen, dazu in den Ableitungsalgorithmen aus dem Modell synthetisierte vertikale Wolkenprofile für unterschiedene Wolkenregime implementieren, eingehend Produktfehler quantifizieren und korrigieren, und statistisch Aerosol-Wolken-Prozesse analysieren. Das Projekt wird in den Datenprodukten enthaltenen Informationen mit Hilfe von Modellsensitivitätsstudien bewerten, Modell und Daten mit Hilfe von Vorwärtsoperatoren kompatibel machen, und Aerosol-Wolken-Wechselwirkungen im globalen Klimamodell untersuchen, nachdem dieses mit Hilfe der neuen Daten evaluiert wurde. Diese Analysen zielen auf eine zwischen Daten und revidiertem Model konsistente und schlüssige Quantifizierung des Aerosol-Wolken-Strahlungsantrieb ab.

Zirkuläre, nachhaltige technische Textilien aus Polypropylen (PP) für den Transportbereich, TP: Nachpolymerisation des recycelten Polypropylen

Weiterentwicklung eines (teil-)autonomen Multiplattform-Fahrzeugs für die drohnengestützte Exploration und robotergesteuerte Anwendungen in der Rohstoffgewinnung in rauem Umfeld, Teilvorhaben 4: Monitoring

Marine Dateninfrastruktur Deutschland (MDI-DE)

Die Marine Dateninfrastruktur Deutschland (MDI-DE) hat das Ziel, Daten und Informationen aus dem Küsteningenieurwesen, dem Küstengewässerschutz, dem Meeresumweltschutz und dem Meeresnaturschutz über ein gemeinsames Internetportal nachzuweisen. Mithilfe von Metadaten und Webservices werden die Suche nach Daten und deren Nutzung unterstützt. Dabei baut MDI-DE synoptische Verzeichnisse mariner Datenbestände mit einer einheitlichen fachlichen Datengrundlage auf. Damit steht ein qualitätsgesichertes Informationsangebot zur deutschen Küstenzone von Nord- und Ostsee sowie den angrenzenden Meeresgebieten zur Verfügung. Dieser standardisierte Zugang zu Fachdaten entlastet die Partnerdienststellen von Dienstleistungs-Routinearbeiten bei der Bedienung von Nutzeranfragen, Maßnahmenplanung und unterstützt die Interoperabilität. Die MDI-DE ist als operationelles Verfahren für den dauerhaften Einsatz der integrativen Datenbereitstellung und Aufbereitung konzipiert. Die Entwicklung und Implementierung internetbasierter integrierter multidisziplinärer Werkzeuge ermöglicht die gezielte Datenrecherche und die Erfüllung bestehender Informationspflichten. Mit den standardisierten Metadaten zur Dokumentation und den zugehörigen OGC-konformen Webservices zur Nutzung mariner Daten erleichtert MDI-DE wesentlich die Erfüllung der gesetzlichen Anforderungen von INSPIRE und anderer EG-Richtlinien. Die dort geforderten Informationsflüsse werden von der MDI-DE-Informationsinfrastruktur optimal unterstützt. Dadurch hilft MDI-DE den Behörden in der Küstenzone bei der Erfüllung ihrer Berichtspflichten für EU-Rahmenrichtlinien wie MSRL und INSPIRE.

Reaktionen in Metalloberflaechen

Alle unedlen Gebrauchsmetalle, wie Aluminium, Eisen und Zirkon, bilden bei der Reaktion mit Gasen oder waessrigen Medien mehr oder minder festhaftende Grenzschichten, welche den Angriff der korrodierenden Agenzien stark hemmen. Die Herabsetzung der Reaktionsgeschwindigkeit haengt von einer Reihe von Faktoren ab: Temperatur, Dicke und Haftung der Schicht, Diffusionsgeschwindigkeit der Agenzien, z.B. des Sauerstoffs, und der Metallkationen, etc. Die Haftung der Schicht und die Beweglichkeit der Reaktionspartner haengt wesentlich von der Konzentration von Fremdelementen in dem Matrixmetall und in der Schicht ab. Sowohl dieser Einfluss als auch die Abhaengigkeit des Konzentrationsverhaeltnisses der Fremdelemente in der Schicht und der Matrix von den Reaktionsbedingungen soll untersucht werden. Neben der allgemeinen, leicht erkennbaren technischen Bedeutung sind diese Arbeiten auch fuer die Wiederaufbereitung von Kernbrennstoffen von erheblichem Interesse. Wasserstoff bewirkt in vielen Metallen eine Versproedung, welche zu erhoehter Anfaelligkeit des Probestueckes gegen Korrosion und Bruch fuehrt. Generell sind zwei Wege fuer die Aufnahme des Wasserstoffs offen: a) Zersetzung von Wasser an der Oberflaeche und anschliessende Diffusion des Wasserstoffs durch die schuetzende Oxidschicht, b) Zersetzung des Wassers und Aufnahme des Wasserstoffs unmittelbar an der Metalloberflaeche, welche in Ritzen oder nicht festhaftenden Teilen der Schicht fuer einen direkten Kontakt mit der Loesung zugaenglich ist. Beide Wege sollen untersucht werden.

Zerlegung von Elektroschrott-Altprodukten mittels Hochdruckwasserstrahlschneiden

Der Wirkungsgrad und die katalytische Beeinflussung des elektro-chemischen Abbaus von Gift- und Schmutzstoffen in Wasser

Ausbeute-Bestimmung bei der Abwasser-(Abluft)-Reinigung und Trinkwassersterilisation durch anodische Oxidation.

Weiterentwicklung der Verfahrens-, Apparate- und Anlagentechnik fuer Hochdruckumkehrosmosesysteme

Die Erweiterung der Druckbestaendigkeit von Umkehrosmosemodulen bis zu 350 bar incl. der damit verbundenen Fragen der Verfahrens-, Apparate- und Anlagentechnik werden in diesem Vorschungsvorhaben bearbeitet. Neben der konstruktiven Ausfuehrung des Moduls steht die Beschreibung des Stofftransportes durch die Membran sowie die Anpassung der Anlagenkonfiguration an die hohen Druecke und Konzentrationen im Vordergrund. Gleichzeitig wird die Einsetzbarkeit der Hochdruckumkehrosmose ausserhalb der Deponiesickerwasseraufbereitung untersucht. In der jetzigen Entwicklungsstufe kann die Hochdruckumkehrosmose bis 200 bar als ausgereift betrachtet werden.

Effects of diversity on plant ecophysiological and biogeochemical processes in experimental grassland communities

This project research will focus on plant functional diversity and its implications for carbon, nutrient and water cycling by varying plant species richness. Interactions of plant ecophysiology, but also community ecology with ecosystem processes, and processes at the transition between the biosphere and the pedosphere will be studied. This study has the following objectives: (1) to quantify the effect of changing plant biodiversity on ecophysiological and biogeochemical processes, such as net carbon, nitrogen and cation sequestration in above-ground plant biomass as well as gaseous soil CO2 and NO losses in experimental grassland communities, (2) to investigate the underlying ecophysiological mechanisms that produce plant biodiversity effects, (3)to test the redundancy of different plant species within a functional group, (4) to compare ecophysiological responses of individual plant species to responses of grassland communities to varying environmental conditions, and (5) to determine the relationship between inter-annual variability of those ecosystem processes and plant biodiversity.

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