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BfS-Unterlage zu: "Modellierung der Gasentwicklung im Endlager für radioaktive Abfälle Morsleben (ERAM)" (PDF, nicht barrierefrei)

Planfeststellungsverfahren zur Stilllegung des Endlagers für radioaktive Abfälle Morsleben Verfahrensunterlage Titel:Modellierung der Gasentwicklung im Endlager für radioaktive Abfälle Morsleben (ERAM) Autor:Poppei, J., Suter, D., Niemeyer, M. & Wilhelm, S. Erscheinungsjahr:2002 Unterlagen-Nr.:P 151 Revision:00 Unterlagenteil: Colenco-Bericht 4651/76 Modellierung der Gasentwicklung im Endlager für Radioaktive Abfälle Morsleben (ERAM) -2- Zusammenfassung Die Gasentwicklung im Endlager für radioaktive Abfälle Morsleben (ERAM) wurde mit Hilfe des Rechenprogrammes GASGEN modelliert. Das Modell erlaubt die Prognose der zeitli- chen Gasentwicklung durch mikrobielle Prozesse und anaerobe Metallkorrosion. Der mikro- bielle Abbau der organischen Abfallbestandteile wird durch die Teilprozesse Denitrifikation, Sulfatreduktion, Fermentation und Methanogenese dargestellt. Es wird dabei zwischen der leicht abbaubaren Zellulose und schwer abbaubaren Materialien, wie z.B. Kunststoffen, un- terschieden. Die Gasentwicklung durch anaerobe Metallkorrosion wird vor allem durch das Eisen im Abfall bedingt. Die Inventars im ERAM, welche die gesamte Gasmenge bestimmen, sind mit Unsicherheiten behaftet. Auch die Geschwindigkeitskonstanten der verschiedenen Reaktionen hängen von vielen Faktoren ab und sind darum variabel. Um diese Variabilität abzudecken, erlaubt GASGEN eine probabilistische Modellierung der Gasentwicklung. Die Gasentwicklung in den verschiedenen Einlagerungsbereichen läuft prinzipiell ähnlich ab. Die anfänglich gebildeten Gasvolumen reflektieren die Bandbreiten der verschiedenen Pro- zesse und deren Kopplungen. Im Laufe der Zeit nehmen die Inventare der gasbildenden Abfallbestandteile ab und die Gasbildungsraten gehen zurück. Nach etwa 1 Mio. Jahren ist die Gasbildung weitgehend abgeschlossen. Das gesamte Gasvolumen wird durch Wasser- stoff dominiert, gefolgt von Methan und Stickstoff. Kohlendioxid bleibt nur wenig in der Gas- phase, da es durch Portlandit gebunden und durch die Methanogenese mikrobiell verarbeitet wird. Die Ergebnisse der probabilistischen Berechnungen gestatten eine statistische Interpretation der Ergebnisse. Auf Basis der Bandbreiten der Gesamtgasbildungsraten lassen sich mit Hilfe von vier voneinander unabhängigen Parametern potentielle Verläufe der Gasproduktion ge- nerieren. Als Kennwerte der Gasbildung dienen •die Bandbreiten der Gasbildungsraten zu repräsentativ frühen Zeiten, •die Bandbreiten der Gasbildungsraten zu repräsentativ späten Zeiten, • die Bandbreite der Gesamtgasmenge nach Abschluss der Gasproduktion und • der Anteil des Inventars an den Gasbildungsprozessen. Die auf diese Weise parametrisierten Gasproduktionsprozesse beschreiben den gesamten Variablenraum der Gasproduktion, der auf der Basis probabilistischer Ansätze mit feldspezi- fischen Inventarverteilungen berechnet wurde. Colenco-Bericht 4651/76 Modellierung der Gasentwicklung im Endlager für Radioaktive Abfälle Morsleben (ERAM) -3- Inhaltsverzeichnis Zusammenfassung 1 Einleitung 2 Grundlagen 2.1 Metallkorrosion 2.2 Mikrowelle Abbauprozesse....... 2.2.1 Hydrolyse 2.2.2 Denitrifikation 2.2.3 Sulfatreduktion 2.2.4 Fermentation.. 2.2.5 Methanogenese 2.3 Ausfällungsreaktionen 2.3.1 Carbonatfällung (Carbonatisierung).... 2.3.2 Schwefelwasserstoff 3 Modell GASGEN 3.1 Modellkonzept 3.2 Mikrowelle Prozesse 3.3 Korrosion 3.4 Ausfällungsreaktionen und Methanogenese 4 Probabilistisches Modell 5 Stoffinventare und Modellparameter 5.1 Stoffinventare 5.2 Modellparameter ' 5.2.1 Metallkorrosion 5.2.2 Mikrowelle Prozesse 5.3 Verteilungsfunktionen und Korrelationen 5.4 Regelparameter 5.4.1 Edukt-Regler 5.4.2 Inhibitions-Regler 6 Resultate 7 Ableitung der Gasbildungsraten für die Sicherheitsanalyse 7.1 Parametrisierung der Gasbildungsraten 7.2 Berücksichtigung der Wahrscheinlichkeitsverteilung der Gasbildungsparameter 8 Referenzen Anhang A Anhang B Gesamtblattzahl: 2 ....4 4 ....4 5 5 5 6 6 7 7 7 8 9 9 9 10 10 12 13 13 17 18 18 20 21 22 22 25 31 31 35 40 52

Modellierung der Gasentwicklung im Endlager für radioaktive Abfälle Morsleben

Planfeststellungsverfahren zur Stilllegung des Endlagers für radioaktive Abfälle Morsleben Verfahrensunterlage Titel:Modellierung der Gasentwicklung im Endlager für radioaktive Abfälle Morsleben (ERAM) Autor:Poppei, J., Suter, D., Niemeyer, M. & Wilhelm, S. Erscheinungsjahr:2002 Unterlagen-Nr.:P 151 Revision:00 Unterlagenteil: Colenco-Bericht 4651/76 Modellierung der Gasentwicklung im Endlager für Radioaktive Abfälle Morsleben (ERAM) -2- Zusammenfassung Die Gasentwicklung im Endlager für radioaktive Abfälle Morsleben (ERAM) wurde mit Hilfe des Rechenprogrammes GASGEN modelliert. Das Modell erlaubt die Prognose der zeitli- chen Gasentwicklung durch mikrobielle Prozesse und anaerobe Metallkorrosion. Der mikro- bielle Abbau der organischen Abfallbestandteile wird durch die Teilprozesse Denitrifikation, Sulfatreduktion, Fermentation und Methanogenese dargestellt. Es wird dabei zwischen der leicht abbaubaren Zellulose und schwer abbaubaren Materialien, wie z.B. Kunststoffen, un- terschieden. Die Gasentwicklung durch anaerobe Metallkorrosion wird vor allem durch das Eisen im Abfall bedingt. Die Inventars im ERAM, welche die gesamte Gasmenge bestimmen, sind mit Unsicherheiten behaftet. Auch die Geschwindigkeitskonstanten der verschiedenen Reaktionen hängen von vielen Faktoren ab und sind darum variabel. Um diese Variabilität abzudecken, erlaubt GASGEN eine probabilistische Modellierung der Gasentwicklung. Die Gasentwicklung in den verschiedenen Einlagerungsbereichen läuft prinzipiell ähnlich ab. Die anfänglich gebildeten Gasvolumen reflektieren die Bandbreiten der verschiedenen Pro- zesse und deren Kopplungen. Im Laufe der Zeit nehmen die Inventare der gasbildenden Abfallbestandteile ab und die Gasbildungsraten gehen zurück. Nach etwa 1 Mio. Jahren ist die Gasbildung weitgehend abgeschlossen. Das gesamte Gasvolumen wird durch Wasser- stoff dominiert, gefolgt von Methan und Stickstoff. Kohlendioxid bleibt nur wenig in der Gas- phase, da es durch Portlandit gebunden und durch die Methanogenese mikrobiell verarbeitet wird. Die Ergebnisse der probabilistischen Berechnungen gestatten eine statistische Interpretation der Ergebnisse. Auf Basis der Bandbreiten der Gesamtgasbildungsraten lassen sich mit Hilfe von vier voneinander unabhängigen Parametern potentielle Verläufe der Gasproduktion ge- nerieren. Als Kennwerte der Gasbildung dienen •die Bandbreiten der Gasbildungsraten zu repräsentativ frühen Zeiten, •die Bandbreiten der Gasbildungsraten zu repräsentativ späten Zeiten, • die Bandbreite der Gesamtgasmenge nach Abschluss der Gasproduktion und • der Anteil des Inventars an den Gasbildungsprozessen. Die auf diese Weise parametrisierten Gasproduktionsprozesse beschreiben den gesamten Variablenraum der Gasproduktion, der auf der Basis probabilistischer Ansätze mit feldspezi- fischen Inventarverteilungen berechnet wurde. Colenco-Bericht 4651/76 Modellierung der Gasentwicklung im Endlager für Radioaktive Abfälle Morsleben (ERAM) -3- Inhaltsverzeichnis Zusammenfassung 1 Einleitung 2 Grundlagen 2.1 Metallkorrosion 2.2 Mikrowelle Abbauprozesse....... 2.2.1 Hydrolyse 2.2.2 Denitrifikation 2.2.3 Sulfatreduktion 2.2.4 Fermentation.. 2.2.5 Methanogenese 2.3 Ausfällungsreaktionen 2.3.1 Carbonatfällung (Carbonatisierung).... 2.3.2 Schwefelwasserstoff 3 Modell GASGEN 3.1 Modellkonzept 3.2 Mikrowelle Prozesse 3.3 Korrosion 3.4 Ausfällungsreaktionen und Methanogenese 4 Probabilistisches Modell 5 Stoffinventare und Modellparameter 5.1 Stoffinventare 5.2 Modellparameter ' 5.2.1 Metallkorrosion 5.2.2 Mikrowelle Prozesse 5.3 Verteilungsfunktionen und Korrelationen 5.4 Regelparameter 5.4.1 Edukt-Regler 5.4.2 Inhibitions-Regler 6 Resultate 7 Ableitung der Gasbildungsraten für die Sicherheitsanalyse 7.1 Parametrisierung der Gasbildungsraten 7.2 Berücksichtigung der Wahrscheinlichkeitsverteilung der Gasbildungsparameter 8 Referenzen Anhang A Anhang B Gesamtblattzahl: 2 ....4 4 ....4 5 5 5 6 6 7 7 7 8 9 9 9 10 10 12 13 13 17 18 18 20 21 22 22 25 31 31 35 40 52

Sind Stoffe persistenter als die Testsysteme glauben lassen?

Hydrolysis is an abiotic degradation process that influences the fate of many water-soluble substances in the environment. The ability of chemicals to undergo hydrolysis is currently tested in purified lab water in accordance with ⁠ OECD ⁠ guideline 111. It has been suggested that the addition of particles such as sediment or microplastic fibers i.e. may result in a change in the rate of hydrolysis. The project showed that adding commonly occurring particles in aquatic environments can lead to a reduced hydrolysis rate of organic substances, probably especially for sorbing cationic compounds. However, this effect is small compared to the influences known to occur for changes of pH or temperature. Veröffentlicht in Texte | 28/2022.

Förderprogramm für energieeffiziente Abwasseranlagen zieht Bilanz

Förderprogramm für energieeffiziente Abwasseranlagen zieht Bilanz Der Energieverbrauch der biologischen Stufe konnte mit der Förderung des Umweltinnovationsprogramms (UIP) auf unter 10 Kilowattstunden pro Einwohner und Jahr reduziert werden. Im Jahr 2010 wurde im Umweltinnovationsprogramm (UIP) der Förderschwerpunkt „Energieeffiziente Abwasseranlagen“ gestartet. Gefördert wurden Projekte, die mit innovativen Techniken und Verfahrenskombinationen die Abwasserbehandlung energie- und ressourceneffizient gestalten. Nun trafen sich Fördernehmer und Fachwelt zu einem Abschlussworkshop, um die Projekte vorzustellen. Am 3. und 4. November 2016 luden Umweltbundesamt (⁠ UBA ⁠), ⁠ KfW ⁠-Bank und das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit (⁠ BMUB ⁠) im Bundespresseamt in Berlin zum Abschlussworkshop „Energieeffiziente Abwasseranlagen (EAA)“ ein. Hintergrund der Initiierung des Förderschwerpunkts EAA war, den hohen Energiebedarf der Abwasserbehandlung deutlich zu reduzieren und den größten Energieverbraucher einer Kommune bestenfalls in einen Energielieferanten umzuwandeln. Alle Abwasserbehandlungsanlagen in Deutschland verbrauchen etwa 4.200 Gigawattstunden pro Jahr und sind damit für durchschnittlich 20 Prozent des Gesamtstrombedarfs einer Kommune verantwortlich. Relevanz hat der Förderschwerpunkt auch für den Klimaschutzplan 2050 der Bundesregierung (Minderung der Treibhausgasemissionen um 80 bis 95 Prozent bis zum Jahr 2050 im Vergleich zum Jahr 1990) und für das Aktionsprogramm ⁠ Klimaschutz ⁠ 2020 der Bundesregierung (Begrenzung des weltweiten Temperaturanstiegs auf 1,5 Grad Celsius). Hier werden die Potenziale der Wasserentsorgungswirtschaft  hinsichtlich Effizienzsteigerung und  Klärgasgewinnung auf Kläranlagen explizit angesprochen. Der Förderschwerpunkt im ⁠ UIP ⁠ wurde ausgeschrieben, um gezielt innovative Techniken und Verfahrenskombinationen zu fördern, die zur Reduzierung des Energiebedarfs von Kläranlagen und/oder zur Energiegewinnung bei der Abwasserbehandlung beitragen können. Die Vorhaben sollten Potenziale aufzeigen und demonstrative Ideen in die großtechnische Praxis bringen. Vom Förderschwerpunkt EAA wurde erwartet, dass dieser ein hohes Demonstrations- und Multiplikationspotenzial liefert und Erfolgreiches auch auf andere Anlagen übertragen wird. Aus über 20 Bewerbungen konnten 11 Projekte ausgewählt und umgesetzt werden. Die meisten der geförderten Vorhaben sind abgeschlossen oder befinden sich in einem einjährigen Messprogramm, das der Erfolgskontrolle dient. Somit konnten die Vorhaben auf dem Workshop abschließend präsentiert und den über 60 Teilnehmerinnen und Teilnehmern zur Diskussion gestellt werden Die Projekte umfassen vielfältige Maßnahmen. Gefördert wurden zum Beispiel die interaktive energetische Optimierung der Steuerungs- und Betriebsführung von Kläranlagen, die energetische Optimierung einer Membrankläranlage, die Installation von Adsorptions-Belebungs- und Demonstrationsverfahren, der Bau einer Hochlastfaulung mit Nachvergärung, der Bau einer thermischen Hydrolyse, die Umrüstung auf eine ressourceneffiziente Klärschlammbehandlung einschließlich der Phosphorrückgewinnung mittels Magnesium-Ammonium-Phosphat-Fällung sowie die Nutzung von Abwasserwärme im Kanalnetz. Des Weiteren wurden auf dem Workshop Ideen zur Kläranlage der Zukunft sowie die aktuellen Entwicklungen im Energierecht diskutiert. Diese Themen stehen im engen Zusammenhang mit der Energieeffizienz und -gewinnung bei der Abwasserbehandlung, denn die Regelungen des Energierechtes, zum Beispiel das Erneuerbare Energien-Gesetz (EEG), haben großen Einfluss auf die Planung von Baumaßnahmen und die Betriebsweise von Kläranlagen. Abrundend wurde eine Fördermaßnahme des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (⁠ BMBF ⁠) im Bereich der Wasserforschung vorgestellt: „Zukunftsfähige Technologien und Konzepte für eine energieeffiziente und ressourcenschonende Wasserwirtschaft – ERWAS“. Aus den Forschungsprojekten im Rahmen von ERWAS könnten sich neue Demonstrationsprojekte im Rahmen des UIP ergeben. Der Workshop hat dem Förderschwerpunkt EAA insgesamt einen runden Abschluss gegeben, wobei auch klar wurde, dass es bei der Abwasserbehandlung in punkto Energieeffizienz und -gewinnung weitergehen muss. Die Veranstalter – UBA, BMUB und KfW-Bank – müssen nun überlegen, wie weitere Impulse gegeben werden können. In den kommenden Jahren wird sich zeigen, inwieweit der Modellcharakter der Vorhaben übertragbar ist, ob die Innovationen auch anderswo umgesetzt werden konnten und ob die Senkung des Energiebedarfs von Kläranlagen zu Emissionsminderungen und damit zum Erreichen von Deutschlands Klimazielen beitragen kann. Unabhängig vom Förderschwerpunkt EAA steht das Umweltinnovationsprogramm des BMUB weiterhin offen für Innovationsprojekte. Anträge auch im Bereich der energie- und ressourceneffizienten Kläranlagen können jederzeit gestellt werden.

In-situ Raman spectra from Na2ATP solutions with starting pH 3 and 7 at 80,100 and 120 °C for determination of the hydrolysis rate constant of ATP

Abstract

Database of in-situ Raman spectra from N2H2ATP solutions at 80,100 and 120 °C and up to 1666 MPa for determination of the rate constant of the ATP hydrolysis

Abstract

Sind Stoffe persistenter als die Testsysteme glauben lassen? - Überprüfung der Testsysteme zur Persistenzbewertung am Beispiel der Hydrolyse

Die Hydrolyse ist ein entscheidender Prozess für den Abbau vieler wasserlöslicher Substanzen in der Umwelt. Hydrolysestudien mit neuen Substanzen werden derzeit in Reinstwasser durchgeführt. Es besteht die Möglichkeit, dass in natürlichen Gewässern vorkommende (natürliche oder künstliche) Partikel einen Einfluss auf die Hydrolyse von Spurenstoffen haben. Um dies zu testen, wurde in dieser Studie der hydrolytische Abbau von drei Substanzen in reinem Wasser sowie in Anwesenheit von Mikroplastikfasern, Sediment und Huminsäuren untersucht. Bei den ausgewählten Substanzen handelte es sich um das Fungizid Trifloxystrobin (TFX), das Benzodiazepin Oxazepam sowie um (Methoxycarbonylmethyl)triphenylphosphonium-(MCM-TPP-)bromid, ein Zwischenprodukt bei der Synthese von Alkenen. Im Fall von TFX konnte kein Einfluss der Störstoffe auf die Hydrolyse nachgewiesen werden. Auch mit Oxazepam wurde kein signifikanter Einfluss beobachtet, obwohl die Anwesenheit von Sediment und Huminsäuren zu einem leichten, aber nicht signifikanten, Anstieg der Halbwertszeit führte. Im Fall von MCM-TPP führte die Zugabe von Sediment als auch von Huminsäuren zu einer geringen, aber signifikanten Verlangsamung des Abbaus, während Mikroplastikfasern keinen Einfluss auf die Hydrolysegeschwindigkeit hatten. Die in natürlichen Gewässern vorkommende Sediment-Partikel und Huminstoffe können zu einer reduzierten Hydrolyserate bestimmter Spurenstoffe führen. Dies ist vermutlich für sorbierende kationische Verbindungen besonders wahrscheinlich. Dieser Effekt ist allerdings relativ klein im Vergleich zum Einfluss anderer Parameter wie der Änderung von pH-Wert und Temperatur. Auf Grundlage dieser Ergebnisse ergibt sich nicht die Notwendigkeit, die Berücksichtigung verschiedener Störstoffe bei der Bewertung von Chemikalien zu fordern. Allerdings wäre es sinnvoll, zusätzlich zur Konzentration der Ausgangsverbindung auch immer die Konzentration der wichtigsten Hydroly-seprodukte zu bestimmen, um geschlossene Massenbilanzen zu erhalten. Quelle: Forschungsbericht

lfdnr035_151_00_v01_p151.pdf

Planfeststellungsverfahren zur Stilllegung des Endlagers für radioaktive Abfälle Morsleben Verfahrensunterlage Titel:Modellierung der Gasentwicklung im Endlager für radioaktive Abfälle Morsleben (ERAM) Autor:Poppei, J., Suter, D., Niemeyer, M. & Wilhelm, S. Erscheinungsjahr:2002 Unterlagen-Nr.:P 151 Revision:00 Unterlagenteil: Colenco-Bericht 4651/76 Modellierung der Gasentwicklung im Endlager für Radioaktive Abfälle Morsleben (ERAM) -2- Zusammenfassung Die Gasentwicklung im Endlager für radioaktive Abfälle Morsleben (ERAM) wurde mit Hilfe des Rechenprogrammes GASGEN modelliert. Das Modell erlaubt die Prognose der zeitli- chen Gasentwicklung durch mikrobielle Prozesse und anaerobe Metallkorrosion. Der mikro- bielle Abbau der organischen Abfallbestandteile wird durch die Teilprozesse Denitrifikation, Sulfatreduktion, Fermentation und Methanogenese dargestellt. Es wird dabei zwischen der leicht abbaubaren Zellulose und schwer abbaubaren Materialien, wie z.B. Kunststoffen, un- terschieden. Die Gasentwicklung durch anaerobe Metallkorrosion wird vor allem durch das Eisen im Abfall bedingt. Die Inventars im ERAM, welche die gesamte Gasmenge bestimmen, sind mit Unsicherheiten behaftet. Auch die Geschwindigkeitskonstanten der verschiedenen Reaktionen hängen von vielen Faktoren ab und sind darum variabel. Um diese Variabilität abzudecken, erlaubt GASGEN eine probabilistische Modellierung der Gasentwicklung. Die Gasentwicklung in den verschiedenen Einlagerungsbereichen läuft prinzipiell ähnlich ab. Die anfänglich gebildeten Gasvolumen reflektieren die Bandbreiten der verschiedenen Pro- zesse und deren Kopplungen. Im Laufe der Zeit nehmen die Inventare der gasbildenden Abfallbestandteile ab und die Gasbildungsraten gehen zurück. Nach etwa 1 Mio. Jahren ist die Gasbildung weitgehend abgeschlossen. Das gesamte Gasvolumen wird durch Wasser- stoff dominiert, gefolgt von Methan und Stickstoff. Kohlendioxid bleibt nur wenig in der Gas- phase, da es durch Portlandit gebunden und durch die Methanogenese mikrobiell verarbeitet wird. Die Ergebnisse der probabilistischen Berechnungen gestatten eine statistische Interpretation der Ergebnisse. Auf Basis der Bandbreiten der Gesamtgasbildungsraten lassen sich mit Hilfe von vier voneinander unabhängigen Parametern potentielle Verläufe der Gasproduktion ge- nerieren. Als Kennwerte der Gasbildung dienen •die Bandbreiten der Gasbildungsraten zu repräsentativ frühen Zeiten, •die Bandbreiten der Gasbildungsraten zu repräsentativ späten Zeiten, • die Bandbreite der Gesamtgasmenge nach Abschluss der Gasproduktion und • der Anteil des Inventars an den Gasbildungsprozessen. Die auf diese Weise parametrisierten Gasproduktionsprozesse beschreiben den gesamten Variablenraum der Gasproduktion, der auf der Basis probabilistischer Ansätze mit feldspezi- fischen Inventarverteilungen berechnet wurde. Colenco-Bericht 4651/76 Modellierung der Gasentwicklung im Endlager für Radioaktive Abfälle Morsleben (ERAM) -3- Inhaltsverzeichnis Zusammenfassung 1 Einleitung 2 Grundlagen 2.1 Metallkorrosion 2.2 Mikrowelle Abbauprozesse....... 2.2.1 Hydrolyse 2.2.2 Denitrifikation 2.2.3 Sulfatreduktion 2.2.4 Fermentation.. 2.2.5 Methanogenese 2.3 Ausfällungsreaktionen 2.3.1 Carbonatfällung (Carbonatisierung).... 2.3.2 Schwefelwasserstoff 3 Modell GASGEN 3.1 Modellkonzept 3.2 Mikrowelle Prozesse 3.3 Korrosion 3.4 Ausfällungsreaktionen und Methanogenese 4 Probabilistisches Modell 5 Stoffinventare und Modellparameter 5.1 Stoffinventare 5.2 Modellparameter ' 5.2.1 Metallkorrosion 5.2.2 Mikrowelle Prozesse 5.3 Verteilungsfunktionen und Korrelationen 5.4 Regelparameter 5.4.1 Edukt-Regler 5.4.2 Inhibitions-Regler 6 Resultate 7 Ableitung der Gasbildungsraten für die Sicherheitsanalyse 7.1 Parametrisierung der Gasbildungsraten 7.2 Berücksichtigung der Wahrscheinlichkeitsverteilung der Gasbildungsparameter 8 Referenzen Anhang A Anhang B Gesamtblattzahl: 2 ....4 4 ....4 5 5 5 6 6 7 7 7 8 9 9 9 10 10 12 13 13 17 18 18 20 21 22 22 25 31 31 35 40 52

Sediment contamination of an urban canal - a case study approach for an integrated assessment of organic sediment contamination

Purpose The pesticide DDT and its metabolites represent a contamination risk for the aquatic environment, especially the polar metabolite DDA. The study provides a quantitative assessment of long-term pollution risks from sedimentary DDT residues with a special focus on DDA. It presents an overview of the contamination range of different DDX compounds in the sediments of a canal in Berlin (Germany), resulting from a former industrial point source that has implications for drinking water resources in the nearby area. The comprehensive analysis scheme provides information on free accessible and potentially metabolized precursors also in the non-extractable residues. This allows a quantitative assessment of the DDA pollution potential derived from the sedimentary DDT residues. Materials and methods The area was investigated for fine-grained sediment by means of a geo-electric mapping. Twelve sediment cores were taken in four areas (three in each section). A wider range of precursor metabolites has been included due to their transformation potential to the polar metabolite DDA. The sediments were analysed quantitatively for extractable and easily releasable fractions by application of a variety of degradation techniques as well as a dispersion extraction procedure on the sediment samples. These extracts were fractionated and subsequently analysed by GC-MS. Results and discussion Concentrations were obtained for extractable and bound metabolites. Different scenarios for the calculation of the amount of contaminated sediment are displayed as a tool for contamination assessment. The formation potential of DDA as the water-soluble metabolite is presented. Several precursor metabolites, e.g. DDD and DDMS, extractable from the sediment organic matter, revealed a high potential for a long-term formation of DDA, especially in the easily releasable fraction (via hydrolysis) with a mean concentration of up to 11,000 (micro)g g-1 dry sediment. The resulting DDA contamination potential represents a significant pollution risk for the groundwater from a downstream waterworks area and by remobilisation into the whole ecosystem and adjacent rivers. Conclusions The application of the presented methods provides a tool for a quantitative assessment of the long-term release potential of DDA under different scenarios by a comprehensive analysis of contaminated sediments (and soils). This approach can be transferred to pollutants that are also characterized by a complex metabolism accompanied by bound residue formation. © The Author(s) 2020

The impact of water released from boehmite nanoparticles during curing in epoxy-based nanocomposites

The enhancing effect on mechanical properties of boehmite (y-AlOOH)nanoparticles (BNP) in epoxy-based nanocomposites on the macroscopic scaleencouraged recent research to investigate the micro- and nanoscopic proper-ties. Several studies presented different aspects relatable to an alteration of theepoxy polymer network formation by the BNP with need for further experi-ments to identify the mode of action. With FTIR-spectroscopic methods thisstudy identifies interactions of the BNP with the epoxy polymer matrix duringthe curing process as well as in the cured nanocomposite. The data reveals thatnot the BNP themselves, but the water released from them strongly influencesthe curing process by hydrolysis of the anhydride hardener or protonation ofthe amine accelerator. The changes of the curing processes are discussed indetail. The changes of the curing processes enable new explanation for thechanged material properties by BNP discussed in recent research like alowered glass transition temperature region (Tg) and an interphase formation. © Authors

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