s/biochemischer-abbau/Biochemischer Abbau/gi
Die Identifizierung persistenter (P), bioakkumulierender (B) und toxischer(T) Stoffe unter der EU-Chemikalienverordnung REACH (Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals) wurde für die Bewertung neutraler, organischer Chemikalien entwickelt. Jedoch können organische Chemikalien unter Umweltbedingungen ionisiert vorliegen, was eine Veränderung ihres Abbauverhaltens in der Umwelt bewirkt. Ziel dieses Projekts war die Untersuchung der Verteilung und des Abbaus anionischer und kationischer organischer Chemikalien im Vergleich zu nicht-ionischen Chemikalien in Sediment und Oberflächenwasser. Mit Hilfe der gewonnenen Daten soll das Bewertungskonzept hinsichtlich der Persistenz ionischer und ionisierbarer Stoffe verbessert werden. Als Modellsubstanzen dienten drei radioaktiv markierte organische Chemikalien: 4-n-Dodecylbenzolsulfonsäure Natriumsalz (DS-, anionisch), 4-n-Dodecylphenol (DP, neutral) und 4-n-Dodecylbenzyltrimethylammoniumchlorid (DA+, kationisch). Mit diesen Substanzen wurden Simulationsstudien nach den OECD Richtlinien 308 (Aerobic and Anaerobic Transformation in Aquatic Sediment Systems) und 309 (Aerobic Mineralization in Surface Water - Simulation Biodegradation Test) durchgeführt. Ziel der Simulationsstudie nach OECD 308 war, das Verhaltens von 14C-DS-, 14C-DP and 14C-DA+ in einem Wasser-Sediment-System über eine Inkubationszeit von 120 Tagen zu untersuchen. Das Sediment wurde sequenziell mit unterschiedlichen Lösungsmitteln (wässrige CaCl2-Lösung, Methanol und Acetonitril) extrahiert. Für 14C-DA+ wurde zusätzlich eine Soxhlet-Extraktion mit Methanol durchgeführt. Nach einer Inkubationszeit von 120 Tagen wurden von 14C-DS- und 14CDP 68 % bzw. 63 % der applizierten Radioaktivität (AR) mineralisiert. Der mineralisierte Anteil von 14C-DA+ betrug 6 % AR. Anhand der Mineralisationsraten und den Anteilen der Modellsubstanzen im CaCl2-Extrakt wurde die direkte Bioverfügbarkeit ermittelt. Diese nahm wie folgt ab: 14C-DS- > 14C-DP > 14C-DA+. Die höchste Menge an nicht-extrahierbaren Rückständen (NER) nach 120 Tagen wurde für 14C-DA+ beobachtet (33 % AR), gefolgt von 14C-DS- (19 % AR) und 14C-DP (14 % AR). Die Berechnung der Halbwertszeit (DT50) erfolgte sowohl für das Gesamtsystem als auch für das Sediment (DT50,sed) und die Wasserphase getrennt (DT50,w). Im Gesamtsystem nahm die DT50 wie folgt ab: 14C-DA+ (162 Tage) >14C-DS- (22 Tage) > 14C-DP (14 Tage). DT50,sed betrug für 14C-DA+ 267 Tage, für 14C-DP 24 Tage und für 14C-DS- 22 Tage. Deutlich geringere Halbwertszeiten (< 1 Tag) aller Modellsubstanzen wurden für die Wasserphase ermittelt. Das Verhalten der Modellsubstanzen in Oberflächenwasser wurde anhand von Simulationsstudien nach OECD 309 untersucht. Zur Untersuchung des Abbaus von 14C-DS- und 14C-DP wurden zunächst Vorversuche als pelagische Tests (nur Oberflächenwasser) und suspendierte Sedimenttests (Oberflächenwasser mit Zugabe von suspendiertem Sediment) durchgeführt. Hinsichtlich des biologischen Abbaus der Testsubstanzen konnte kein wesentlicher Unterschied zwischen beiden Testdesigns festgestellt werden: Im pelagischen Test betrug die Mineralisation von 14C-DS- bis zu 51 % AR, im suspendierten Sedimenttest wurden an Versuchsende (nach 60 Tagen) bis zu 56 % AR mineralisiert. Die mineralisierten Anteile von 14CDP betrugen im pelagischen Test bis zu 56 % AR und im suspendierten Sedimenttest bis zu 60 % AR nach 60 Tagen. Hauptversuche zum Abbau von 14C-DS-, 14C-DP und 14C-DA+ wurden als suspendierter Sedimenttestunter Verwendung verschiedener Testkonzentrationen (10 (mikro)g/l und 100 (mikro)g/l) durchgeführt. Zusätzlich wurde der abiotische Abbau der Modellsubstanzen unter sterilen Bedingungen untersucht. Unter nicht-sterilen Bedingungen wurden nach 62 Tagen (10 (mikro)g/l) bzw. 60 Tagen (100 (mikro)g/l) 75 % AR (14C-DS-) und 69 % AR (14C-DP) bzw. 63 % AR (14C-DS-) und 58 % AR (14C-DP) mineralisiert. Die Mineralisation von 14C-DA+ lag bei beiden Testkonzentrationen bei 7 % AR. Unter sterilen Bedingungen war die Mineralisation vernachlässigbar (< 0,1 % AR). Nach 60 Tagen wurden die höchsten Mengen an NER für 14C-DP beobachtet (21 % AR), gefolgt von 14C-DA+ (14 % AR) und 14C-DS- (9 % AR). Unter sterilen Bedingungen wurden deutlich geringere NER Mengen von 14C-DS-, 14C-DP und 14C-DA+ gebildet (0,1 %, 0,6 % und 5,5 % AR). Die Halbwertszeiten nahmen bei einer Testkonzentration von 10 (mikro)g/l wie folgt ab: 14C-DA+ (26 Tage) > 14C-DP (2 Tage) > 14C-DS- (1 Tag). Bei einer Testkonzentration von 100 (mikro)g/l betrug die DT50 von 14C-DA+ 13 Tage, von 14C-DP und 14C-DS jeweils 1 Tag. Unter Verwendung unterschiedlich geladener Modellsubstanzen, die ansonsten eine hohe strukturelle Ähnlichkeit besitzen, konnte gezeigt werden, dass eine positive Ladung im Vergleich zu ungeladenen Substanzen einen negativen Einfluss auf den Abbau organischer Chemikalien im Wasser-Sediment-System und Oberflächenwasser hat. Im Vergleich zu ungeladenen Stoffen beeinflusst eine negative Ladung den Abbau jedoch positiv. Aufgrund der geringeren Abbaubarkeit weisen positiv geladene Substanzen höhere Halbwertszeiten auf als negativ geladene oder neutrale Substanzen und sind deutlich persistenter als diese. Im Hinblick auf die Persistenzbewertung ionischer und ionisierbarer Stoffe empfehlen wir die Verwendung der DT50 des gesamten Wasser-Sediment-Systems als Bewertungsgrundlage sowohl für ionische als auch für neutrale organische Chemikalien. Des Weiteren sollte der pelagische Test nach OECD 309 als Standardtest Anwendung finden, da er eine ähnlich hohe Abbauleistung wie der Test unter Zugabe von suspendiertem Sediment aufweist, jedoch das Potential zur Bildung von NER begrenzt. Quelle: Forschungsbericht
Plant protection products, human and veterinary pharmaceuticals, biocides and other chemicals can reach surface waters during their life cycles, by direct or diffuse entry routes or because they are in completely removed during waste water treatment. These chemicals may have harmful consequences for environmental organisms and also constitute a risk for raw water contamination for drinking water production. It is therefore crucial to assess persistence of chemicals in laboratory experiments. To characterize persistence in surface waters two test guidelines are relevant: OECD Test Guideline 308 ("Aerobic and Anaerobic Transformation in Aquatic Sediment Systems"), which aims to derive information on biotransformation at a water-sediment interface, and OECD Test Guideline 309 ("Aerobic mineralization in surface water - Simulation biodegradation test"), which measures biotransformation in a pelagic water body. The aim of the project was to be better able to separate characterizing biotransformation from the process of sorption. For this purpose, modified test designs and alternative evaluation of kinetic data were explored. Veröffentlicht in Texte | 06/2023.
The threat posed to drinking water resources by persistent and mobile substances has been recognized for decades. However, for many contaminants, some of which have been detected in drinking water resources for decades, there is still no conclusive assessment of their intrinsic biodegradability in the aquatic environment by the responsible companies. The recommendations are intended to make it easier for a wide range of users, such as water utility laboratories and government agencies with established analytical facilities, to perform a "cold" degradation test in accordance with OECD TG 309 for substances found in their own water resources. Veröffentlicht in Texte | 175/2024.
Abbautests der OECD 301/310 -Reihe werden derzeit zur Prüfung der leichten biologischen Abbaubarkeit und zur Identifizierung potenziell persistenter Stoffe verwendet. Das Projekt zielte darauf ab, Empfehlungen für die Weiterentwicklung und Standardisierung dieser Tests zu geben und das Wissen über die Anwendung sogenannter "enhanced" Ready-Tests (eRBT) zu verbessern, bei denen eine längere Testdauer bis zu 60 d und größere Behältervolumina zulässig sind. Es wurde eine Umfrage unter europäischen Laboren durchgeführt, um deren Erfahrungen mit Tests zur leichten biologischen Abbaubarkeit zu ermitteln. Die Ergebnisse wurden im April 2019 auf einem internationalen Workshop mit Expertinnen und Experten diskutiert. Darüber hinaus wurde ein praktisches Testprogramm mit fünf Substanzen in 4 Versuchsreihen bei unterschiedlichen Randbedingungen durchgeführt. Dabei wurden Ibuprofen und 4-Fluorphenol als nicht persistent angesehen, während die Ergebnisse für Piperonylbutoxid nicht eindeutig waren ("potenziell P"). Octadecyl 3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)-propionat erreichte in keiner Versuchsreihe den 60 % Schwellenwert und ist somit ebenfalls "potenziell P". Für Cis-13-Docosenonamid (Erucamid) zeigen die Ergebnisse einiger Tests, dass die Substanz als nicht persistent anzusehen ist. Es bleiben jedoch einige Zweifel bestehen, da eine große Variabilität zwischen Replikaten beobachtet wurde. Die Erfahrung aus dem Untersuchungsprogramm führte zu Vorschlägen bezüglich des Testdesigns, der Bewertung und der Interpretation von eRBTs, die als Ausgangspunkt für weitere Anleitungen verwendet werden könnten. Die Auswirkungen der vorgeschlagenen Empfehlungen für die Persistenzbewertung unter REACH werden diskutiert. Quelle: Forschungsbericht
The threat posed to drinking water resources by persistent and mobile substances has been recognized for decades. However, for many contaminants, some of which have been detected in drinking water resources for decades, there is still no conclusive assessment of their intrinsic biodegradability in the aquatic environment by the responsible companies. The recommendations are intended to make it easier for a wide range of users, such as water utility laboratories and government agencies with established analytical facilities, to perform a "cold" degradation test in accordance with OECD TG 309 for substances found in their own water resources.
Die Zertifizierung von Lasuren, Vorlacken und Decklacken durch den Blauen Engel erfolgt derzeit durch Beurteilung der Zusammensetzung ihrer Formulierung oder durch Verwendung eines Emissionstests (nach DIN EN 16402). Aufgrund des Wassergehalts dieser Produkte müssen Konservierungsmittel hinzugefügt werden, um das Produkt vor dem Abbau durch Mikroorganismen zu schützen und damit seine Haltbarkeit während der Lagerung im Gebinde zu verlängern. Das Hauptziel dieses Forschungsprojekts war es zu bestimmen, ob der in einem früheren Projekt (FKZ: 3715373040) überarbeitete Gebrauchstauglichkeitstest ("Biotest") zur Feststellung der Wirksamkeit von Bioziden zur Gebindekonservierung in weißer Innenraumwandfarbe auch für andere Beschichtungsmaterialien für Innenräume wie Lasuren, Vorlacke und Decklacke verwendet werden kann. Es wurden gealterte (bei 40˚C) und nicht gealterte Produkte untersucht. Die Studie zeigte, dass es Unterschiede in der Empfindlichkeit der verschiedenen Beschichtungen gegenüber den verwendeten Mikroorganismen gab. Die Ergebnisse sind detailliert im Bericht wiedergegeben, ebenso wie drei Richtlinienformulierungen für die verschiedenen Produktarten, die nach Rücksprache mit Vertretern der beteiligten Branchen definiert wurden. Ein weiteres Ziel war es festzustellen, ob konservierungsmittelfreie, weiße Innenwandfarben, die im Heimwerkerbaumarkt erhältlich sind, frei von mikrobiologischer Kontamination sind. Aufgrund der Entscheidung des Umweltbundesamtes (Dezember 2018), Konservierungsmittel in Wandfarben mit dem Blauen Engel nicht zuzulassen, haben gekennzeichnete, konservierungsmittelfreie, weiße Innenraumwandfarben zunehmend an Bedeutung gewonnen. Erste Untersuchungen zur Besiedlung von konservierungsmittelfreien Farben wurden mit zwei alkaliphilen Bakteriengattungen durchgeführt, die aus einer konservierungsmittelfreien Farbe isoliert worden waren. Quelle: Forschungsbericht
In transformation tests with organic substances in soil non-extractable residues (NER) are formed which remain there as residues. Some can be released again into the environment in the long-term and should be considered in the persistent assessment. Besides substances properties and soil characteristics the proportion of NER strongly depends on the extraction procedure. Within the European authorisation procedures, there is no precise and generally applicable definition of how NERs are to be determined and characterised.In this project a widely applicable standardised extraction procedure for the determination of non-extractable residues was developed to improve the comparability of NER data. Further extraction methods for the characterisation of reversibly bound residues such as EDTA extraction and silylation are discussed.The report is aimed at regulators, industry and experts from science and research.
The environmental fate of tire and road wear particles (TRWPs) receives increasing attention due to the per capita emission volumes of 0.2-5.5 kg/(cap year) and recent reports on the environmental hazard of TRWP constituents. It is expected that aging impacts TRWPs fate in the environment but detailed knowledge is quite limited, yet. Making use of information on tire aging, the available knowledge on environmental aging processes such as thermooxidation, photooxidation, ozonolysis, shear stress, biodegradation and leaching is reviewed here. Experimental techniques to simulate aging are addressed as are analytical techniques to determine aging induced changes of TRWPs, covering physical and chemical properties. The suitability of various tire wear test materials is discussed. Findings and methods from tire aging can be partially applied to study aging of TRWPs in the environment. There is a complex interplay between aging processes in the environment that needs to be considered in future aging studies. In addition to existing basic qualitative understanding of the aging processes, quantitative understanding of TRWP aging is largely lacking. Aging in the environment needs to consider the TRWPs as well as chemicals released. Next steps for filling the gaps in knowledge on aging of TRWPs in the environment are elaborated. © 2021 The Authors
Powdered activated carbon (PAC) for organic micro-pollutant (OMP) removal can be applied effectively on wastewater treatment plant (WWTP) effluents by using recirculation schemes, accumulating the PAC in the system. This technique is complex because several factors are unknown: (i) the PAC concentration in the system, (ii) specific and average contact times of PAC particles, and (iii) PAC particle loadings with target compounds/competing water constituents. Thus, performance projections (e.g. in the lab) are very challenging. We sampled large-scale PAC plants with PAC sludge recirculation on eight different WWTPs. The PAC plant-induced OMP removals were notably different, even when considering PAC concentrations in proportion to background organic sum parameters. The variability is likely caused by differing PAC products, varying water composition, differently effective plant/recirculation operation, and variable biodegradation. Plant PAC samples and parts of the PAC plant influent samples were used in laboratory tests, applying multiples (0.5, 1, 2, 4) of the respective large-scale "fresh" PAC doses, and several fixed contact times (0.5, 1, 2, 4, 48 h). The aim was to empirically identify suitable combinations of lab PAC dose (as multiples of the plant PAC dose) and contact time, which represent the PAC plant performances in removing OMPs (for specific OMPs at single locations, and for averages of different OMPs at all locations). E.g., for five well adsorbing, little biodegradable OMPs, plant performances can be projected by using a lab PAC dose of twice the respective full-scale PAC dose and 4 h lab contact time (standard deviation of 13 %-points). © 2018 Elsevier Ltd. All rights reserved.
The removal of trace organic chemicals (TOrCs) from treated wastewater and impacted surface water through managed aquifer recharge (MAR) has been extensively studied under a variety of water quality and operating conditions and at various experimental scales. The primary mechanism thought to dictate removal over the long term is biodegradation by microorganisms present in the system. This review of removal percentages observed in biologically active filtration systems reported in the peer-reviewed literature may serve as the basis to identify future indicators for persistence, as well as variable and efficient removal in MAR systems. A noticeable variation in reported removal percentages (standard deviation above 30%) was observed for 24 of the 49 most commonly studied TOrCs. Such variations suggest a rather inconsistent capacity of biologically active filter systems to remove these TOrCs. Therefore, operational parameters such as the change in dissolved organic carbon ((Delta)DOC) during treatment, hydraulic retention time (HRT), filter material, and redox conditions were correlated to the associated TOrC removal percentages to determine whether a data-based relationship could be elucidated. Interestingly, 11 out of the 24 compounds demonstrated increased removal with increasing (Delta)DOC concentrations. Furthermore, 10 compounds exhibited a positive correlation with HRT. Based on the evaluated data, a minimum HRT of 0.5-1 day is recommended for removal of most compounds. © 2021 Elsevier Ltd.
| Origin | Count |
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