Das Projekt "Biological Decontamination of Heavy Metal Polluted Soils Using Hyperaccumulator Plants: Influencing the Uptake of Heavy Metals in the Root Zone" wird/wurde ausgeführt durch: Eidgenössische Technische Hochschule Zürich, Institut für Terrestrische Ökologie, Fachbereich Bodenschutz.Remediation of heavy-metal polluted agricultural soils requires gentle methods, i.e. methods by which the fertility of the soil is fully restored. This means that harsh methods such as the extraction of metals by strong acids or soil washing are not applicable as they do not only remove the pollutants, but also destroy the physical and chemical basis of soil fertility, e.g. soil structure and cation exchange sites. As soil cleaning by metal harvesting through accumulator plants had shown to be a promising, but not yet sufficiently effective technique for the gentle remediation of heavy metal contaminated soils, we investigated possibilities to increase the efficiency of phytoextraction by enhancing the phytoavailability of the metals cadmium, zinc and copper for various metal-polluted agricultural soils of Switzerland. We focussed on two innovative approaches. In the first approach we evaluated the possibility to enhance metal phytoavailability by the addition of elemental sulphur to the soil. The other approach started out from the completely innovative idea to exploit natural siderophores as agents to enhance metal availability. Elemental sulphur application was very effective in solubilizing Zn and Cd in calcareous soil and even more in acidic soil. Unfortunately, however, the effect on plant uptake was much weaker than on the solubility of the metals in the soil. Still, metal uptake in plants grown on calcareous soil under field conditions was increased up a factor of 8. Additional field trials performed at other locations in Switzerland showed that the conditions at Dornach were particularly difficult for phytoremediation. At the current state-of-the-art, clean-up of metal-polluted soils by phytoextraction would require still several decades also the other investigated sites, however. The siderophore studies were performed with model systems consisting of soil mineral suspensions, addressing the lack of a fundamental study of the interactions between siderophore, metals and soil constituents. Desferrioxamine B (DFOB) was used as a model siderophore. For comparison, analogous experiments were performed with citrate and NTA. The results show that the effect of such ligands can be mobilizing as well as immobilizing, depending on soil conditions. While the effects in the model system could be under-stood in terms of chemical speciation modelling, it was found that they did not fully explain the effects observed with field soil samples, suggesting that the model system did not fully represent the dominant features of the real soil. However, the experiments opened up new perspectives for the use of siderophores worth to be further investigated.
Das Projekt "Entwicklung und Validierung pflanzenbasierter Dekontaminationsverfahren fuer Industriestandorte und Ruestungsaltlasten" wird/wurde gefördert durch: Freie Hansestadt Bremen - Der Senator für Umwelt, Bau und Verkehr. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Bremen, Zentrum für Umweltforschung und Umwelttechnologie, Abteilung 2 Angewandte Botanik,Physiologische Pflanzenanatomie.Waehrend Reinigungsverfahren fuer Boeden aus hochkontaminierten Kernbereichen vergleichsweise weit entwickelt sind (thermische Bodenreinigung, Bodenwaschverfahren, mikrobiologische Mietenverfahren), stehen Verfahren fuer grossflaechige Umgebungsareale bisher kaum zur Verfuegung. In dem geplanten Projekt geht es um die Entwicklung und Validierung pflanzenbasierter Dekontaminationsverfahren, die eine kostenguenstige Behandlung industrieller Altstandorte und Ruestungsaltlasten erlauben. Die pflanzenbasierten Sanierungstechniken funktionieren in einem komplexen System unter Beteiligung von Wirtspflanzen im Zusammenwirken mit Partnern (Mykorrhiza-Pilze, Streuzersetzer, Weissfaeulepilze, mikrobielle Rhizosphaerenorganismen). Die Validierung soll durch chemisch-analytische und biologische Methoden (Biomonitoring) erfolgen. Das Vorhaben steht in engem Zusammenhang mit einem Projekt zur Erprobung eines pflanzenbasierten Dekontaminationsverfahrens auf der Altlast 'Werk Tanne'/Clausthal-Zellerfeld. Die Arbeitsergebnisse sollen zugleich die Grundlage zur Einwerbung weiterer Drittmittel (5 Forschungsrahmenprogramm der EU, nationale Fonds, Firmenkooperation) schaffen. Bodenkundliche Begleitforschung im Projekt 1: Erprobung eines pflanzenbasierten Verfahrens auf einer Rüstungsaltlast (Sprengwerk 'Tanne bei Clausthal-Zellerfeld) im Rahmen eines Feldversuches.
Das Projekt "Abtrennung kontaminierter Feinkornanteile durch Flotation (SFB 188)" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Technische Universität Hamburg-Harburg, Arbeitsbereich Verfahrenstechnik I.Aufgabe: Kontaminierte Boeden werden seit einigen Jahren bereits im grosstechnischen Massstab mit Bodenwaschverfahren behandelt. Die Reinigungswirkung dieser physikalisch-chemischen Sanierungstechnik beruht einerseits auf der Entfernung der Kontaminationen von den Oberflaechen grobkoerniger Partikeln, andererseits auf der Abtrennung der im allgemeinen stark kontaminierten Feinkornfraktion. Bei allen derzeit verfuegbaren Bodenwaschverfahren muss die abgetrennte Feinkornfraktion deponiert oder thermisch behandelt werden, so dass eine nassmechanische Reinigung von Boeden mit hohem Feinkornanteil nicht mehr sinnvoll ist. Um in Zukunft auch stark feinkornhaltige Boeden mit Bodenwaschverfahren behandeln zu koennen, ist eine weitere Aufbereitung der abgetrennten Feinkornfraktion notwendig. Loesung: Mit Hilfe der Flotation soll versucht werden, aus der anfallenden Feinkornfraktion eine schadstoffarme, wiederverwendbare Fraktion abzutrennen. Gleichzeitig sollen die Schadstoffe in einer mengenmaessig geringen Bodenfraktion aufkonzentriert werden. Durch Variationen der Betriebsbedingungen soll die Trennschaerfe des Prozesses optimiert werden.
Das Projekt "Mikrobielle Sanierung von belasteten Boeden" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Forschung und Technologie. Es wird/wurde ausgeführt durch: Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik.Das Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung eines kombinierten Verfahrens zur Dekontamination PAK-belasteter Boeden. Das biologische Verfahren soll dabei ein Bodenwaschverfahren ergaenzen. Die Hauptprobleme der Bodenwaschverfahren liegen nach dem derzeitigen Stand der Technik in der aufwendigen Klassierungstechnik und dem hochkontaminierten Feinkornanteil, der als Sondermuell entsorgt werden muss. Die limitierenden Faktoren fuer den PAK-Abbau sind die Solubilisierungsgeschwindigkeit und die Desorption der PAK von den Feinpartikeln. Als Loesungsansatz wurde hier ein Verfahrenskonzept erarbeitet, das die Bodenwaesche mit weniger aufwendiger Klassierungstechnik, eine Fluessig/Fluessig-Extraktion und den biologischen Abbau der aufkonzentrierten PAK in einem Mehrphasensystem in Airlift-Reaktoren vorsieht. Neben grundlegenden Untersuchungen zur Extraktion, zur Desorption und zum biologischen Abbau werden vor allem Prozessfuehrung, Mess- und Regeltechnik und Konstruktion einer mobilen Versuchsanlage erarbeitet. In der Versuchsanlage sollen bei laufenden Sanierungsprojekten Prozesswasser-Teilstroeme aus Bodenwaschanlagen behandelt werden, um die Praxisrelevanz des Verfahrens zu testen.
Das Projekt "Mechanische Aufbereitung schwermetallkontaminierter Boeden (SFB 188)" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Technische Universität Hamburg-Harburg, Arbeitsbereich Verfahrenstechnik I.Aufgabe: Die Grundprinzip von Waschverfahren zur Sanierung kontaminierter Boeden besteht darin, dass durch Eintrag mechanischer Energie Agglomerate aufgeschlossen und die Schadstoffe im Feinkornmaterial aufkonzentriert werden, welches anschliessend durch Klassierverfahren abgetrennt wird. Die Einsetzbarkeit ist oft dadurch begrenzt, dass die abzutrennende Feinkornfraktion einen zu grossen Massenanteil ausmacht. Speziell bei schwermetallkontaminierten Boeden ist zudem die Uebertragung der Schadstoffe in die Feinfraktion oft nur unzureichend moeglich. Die besonderen Anforderungen an Bodenwaschverfahren zur Reinigung schwermetallbelasteter Boeden ohne chemische Extraktionsmittel sind bisher kaum untersucht. Loesung: Fuer verschiedene reale schwermetallkontaminierte Boeden soll die Wirkung des Energieeintrags hinsichtlich der Schadstoffumlagerung in Abhaengigkeit von Boden- und Schadstoffeigenschaften einerseits, von Art und Hoehe des Energieeintrags (Hochdruckwasserstrahl, Attrition) andererseits untersucht werden. Verschiedene Aufbereitungsverfahren sollen auf ihre Eignung zur weiteren Reinigung der bei der Waesche anfallenden Fraktionen untersucht werden. Gegenstand der Untersuchungen sind Aufstrom- und Schwingherdsortierung, Hydrozyklonierung und die Feststoffflotation. Es sollen Kriterien herausgearbeitet werden, nach denen in Anpassung an den jeweiligen Schadensfall die sinnvolle Verschaltung der Einzelverfahren zu erfolgen hat.
Das Projekt "Weiterentwicklung der Hydrotrenntechnik fuer Bodenwaschverfahren" wird/wurde gefördert durch: Schauenburg-Stiftung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Erlangen-Nürnberg, Institut für Verfahrenstechnik, Lehrstuhl für Umweltverfahrenstechnik und Recycling.Gegenstand des Projektes sind Untersuchungen zur Trennfunktion bei der Hydrozyklonklassierung. Seit einigen Jahren wird der aus der Verfahrenstechnik altbewaehrte Hydrozyklon auch in der Umweltverfahrenstechnik zur Aufbereitung von kontaminierten Boeden und Schlaemmen eingesetzt. Der Hydrozyklon dient zur Abtrennung der hochkontaminierten Feinstfraktion. Nachteilig beim Hydrozykloneinsatz wirkt sich der Umstand aus, dass die Vorausberechnung des Trennvorganges noch nicht ausreichend moeglich ist. Speziell die physikalischen Vorgaenge bei der Abtrennung der feinsten Korngroessen, die in der Regel die hoechste Kontamination tragen, sind aufgrund der komplexen Vorgaenge in der Hydrozyklonstroemung noch nicht genau aufgeklaert. Erste Untersuchungen ergaben, dass eine moegliche Abhaengigkeit besteht zwischen dem Austrag an Feinstkorn und der Korngroessenverteilung in der Aufgabe. In diesem Zusammenhang sind auch weiterfuehrende Untersuchungen zum Sedimentationsverhalten im Zentrifugalfeld geplant. Ziel dieser Untersuchungen soll eine verbesserte Vorausberechnung der Hydrozyklontrennung sein sowie moeglicherweise eine verbesserte Abscheidung im Feinstkornbereich.
Das Projekt "Reinigung stark Kohlenwasserstoff-kontaminierter Boden-Feinanteile in einem Hochleistungsbioreaktor" wird/wurde ausgeführt durch: Linde GmbH.Unter den Verfahren zur mikrobiellen Sanierung von MKW (Mineraloelkohlenwasserstoff) und PAK-(Polyzyklische Aromatische Kohlenwasserstoffe) kontaminierten Boeden haben sich in den letzten Jahren die verschiedenen Varianten der Mietentechnik etabliert. Diese stossen jedoch zunehmend an ihre Grenzen, wenn die kontaminierte Matrix eine oder mehrere der folgenden Merkmale aufweist: - Unzureichende hydraulische Durchlaessigkeit. - Hohe Persistenz des Schadstoffspektrums bezueglich des mikrobiellen Abbaus. - Starke Adsorption der Schadstoffe an die Bodenpartikel, dh mangelnde 'Bioverfuegbarkeit'. - Hohe Schadstoffkonzentrationen bei relativ kleinem Gesamtvolumen, sowie hohe Toxizitaet und hohes Umweltgefaehrdungspotential. Als Loesung bietet sich die Integration eines submersen Bioreaktors mit hoher Raum-Zeit Abbauleistung in ein Nassklassierungsverfahren (Bodenwaschverfahren) an. In diesem Reaktor wird dann nur noch das, im Vergleich zum Ausgangsmaterial, stark verkleinerte Volumen des hochbelasteten Boden-Feinanteils (Reststoffs) aus dem Bodenwaschverfahren behandelt. Bei der Linde AG, Werksgruppe Verfahrenstechnik und Anlagenbau wurde ein Airlift-Bioreaktor fuer Suspensionen von Bodenfeinanteilen im Technikumsmassstab entwickelt. Die hierin durchgefuehrten Untersuchungen zum Abbau von Mineraloelkohlenwasserstoffen und PAK aus realen Schadensfaellen umfassen neben dem fluiddynamischen und verfahrenstechnischen Verhalten auch Versuche zum Stoffuebergang (Bioverfuegbarkeit), zur Steuerung der Biozoenose, sowie zur Prozessstrategie. Bei den bisher durchgefuehrten Versuchen wurde ein besonderer Schwerpunkt auf die Steigerung der volumenspezifischen Abbaulei...
Das Projekt "Sanierungskonzept fuer Kokereistandorte - Machbarkeitsuntersuchung fuer die Konzeption eines Sanierungssystems fuer Kokereistandorte am Beispiel des Standortes Germania 1/4 (Dortmund)" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Forschung und Technologie. Es wird/wurde ausgeführt durch: Stadt Dortmund, Umweltamt.Es wurde eine Grundlage zur systematischen Weiterentwicklung von Beprobungs-, Analyse- und Sanierungskonzepten fuer Kokerei- und Gaswerksstandorte sowie Branchen, die vergleichbare Kontaminationen verursachen, erarbeitet. Die verfahrenstechnische Analyse der Produktionsverfahren ermoeglichte eine Auflistung kokereispezifischer Stoffe und Kontaminationsquellen, auf deren Grundlage Belastungspfade und Sanierungsanforderungen ermittelt wurden. Danach kommen zur Bodenbehandlung thermische Verfahren und Bodenwaschverfahren in Frage.
Das Projekt "Verfahrenstechnische Charakterisierung und mechanische Aufbereitung kontaminierter Boeden" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Technische Universität Hamburg-Harburg, Arbeitsbereich Verfahrenstechnik I.An der Technischen Universitaet Hamburg-Harburg werden im Rahmen des von der Deutschen Forschungsgemeinschaft eingerichteten Sonderforschungsbereiches 188 'Reinigung kontaminierter Boeden' die Grundlagen von Sanierungsverfahren untersucht. Im vorliegenden Vorhaben wird die Anwendbarkeit und Wirkungsweise von Waschverfahren in Abhaengigkeit von den Bodeneigenschaften untersucht, wobei im ersten Schritt die Untersuchungen auf Mineraloelkontaminationen beschraenkt sind. Anhand der Bestimmung von Korngroessenverteilung und korngroessenabhaengiger Schadstoffverteilung werden Kriterien zur Auswahl geeigneter Sanierungsverfahren entwickelt. Die Grundlagen von Bodenwaschverfahren werden am Beispiel der Waesche kontaminierter Boeden mit einem Hochdruckwasserstrahl untersucht. Zur Abtrennung des Schadstoffkonzentrates werden Verfahren aus der Feststoffaufbereitung (Siebung, Aufstromklassierung, Hydrozyklonklassieung, Flotation) erprobt.
Das Projekt "The biological decontamination of soils polluted by heavy metals using hyper-accumulators: the influence of heavy metal intake in the root area" wird/wurde gefördert durch: Schweizerischer Nationalfonds zur Förderung der Wissenschaftlichen Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETHZ), Institut für Terrestrische Ökologie ITOE.Remediation of heavy-metal polluted agricultural soils requires gentle methods, i.e. methods by which the fertility of the soil is fully restored. This means that harsh methods such extraction of metal pollutants by strong acids or soil washing are not applicable as they do not only remove the pollutants, but also destroy the physical and chemical basis of soil fertility, e.g. soil structure and cation exchangers, as well. Soil cleaning by methal harvesting through accumulator plants is a promising technique for the gentle remediation of heavy metal contaminated soils. Up to now one major problem of this technique has been however the comparatively low productivity of candidate accumulator plants under field conditions. In this project we investigate possibilities to improve the efficiency of this method by enhancing the availability of the pollutants for the roots of the accumulator plants, i.e. by applying mobilizing additives such as chelator agents or by optimizing root growth through classical agricultural techniques such as soil preparation, fertilization and harvesting regimes. Leading Questions: Can metal-accumulating plants be used to clean-up heavy-metal polluted calcareous soils for agricultural or similar re-use?
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