Sanfte Ionisationsmethoden erlauben heute das Identifizieren und Quantifizieren von polaren Verbindungen. Tenside, kationische, anionische und nichtionische koennen somit direkt, ohne Derivatisierung dem Massenspektrometer zugefuehrt werden. So lassen sich beispielsweise Produkte des biologischen Abbaus analysieren. Es lassen sich auch metallorganische Komplexe wie Fe(III)-EDTA und dessen Phototransformationsprodukte untersuchen, was wiederum mithelfen soll, das Schicksal dieses Komplexbildners in der Umwelt zu verstehen.Schlussendlich koennen mit Elektrospray direkt Enzyme untersucht werden, insbesondere deren Inhibition durch Umweltgifte, untersucht am Beispiel von META ringspaltenden Dioxygenasen. Diese sind entscheidend fuer den Abbau von Dioxinen und Dibenzofuranen.
Alkylphenolethoxylate (APEO) sind nicht-ionische Tenside, die in Industrie und Technik vielfältig eingesetzt werden Einige ihrer Ausgangs- und Abbauprodukte sind in der Umwelt persistent, bioakkumulierend, endokrin wirksam und hochtoxisch für aquatische Organismen. Seit dem Verzicht der deutschen Industrie auf APEO in Reinigungsmitteln in den Jahren 1986 und 1992 ist die Belastung von Brassen aus Rhein, Elbe und Saar mit APEO und ihren Abbauprodukten deutlich gesunken. Miesmuscheln aus Nord- und Ostsee wiesen im Allgemeinen niedrigere Konzentrationen auf, die im Untersuchungszeitraum weiter abnahmen. Die wirtschaftlich bedeutendsten Alkylphenole und Alkylphenolethoxylate sind die 4-Nonyl- und 4-Octylverbindungen. In Kläranlagen werden die Ethoxylate sukzessive zu kürzerkettigen Homologen und schließlich zu den entsprechenden Alkylphenolen abgebaut. Wegen ihrer negativen Effekte auf die Umwelt verzichtet die deutsche Industrie seit 1986 bzw. 1992 auf den Einsatz von APEO in Haushalts- und Industriereinigern. Auf europäischer Ebene folgten entsprechende Maßnahmen in Bezug auf Nonylphenolethoxylate in den Jahren 1995 (Haushaltsreiniger) und 2000 (Industriereiniger). Darüber hinaus werden seit 2002 europaweit keine APEO-haltigen Flockungsmittel mehr in Kläranlagen eingesetzt. Um die Belastung aquatischer Organismen zu erfassen und die Wirksamkeit der regulatorischen Maßnahmen zu überprüfen, wurden Brassen aus deutschen Fließgewässern und Miesmuscheln aus Nord- und Ostsee auf 4-Nonylphenol (4NP), 4-Nonylphenolmonoethoxylat (4NP1EO), 4-tert-Octylphenol (4tOP)und 4-tert-Octylphenolmonoethoxylat (4tOP1EO) untersucht. Entsprechend dem höheren Marktanteil der NPEO-Produkte im Vergleich zu den OPEO-Produkten war die Belastung der Fische durch Nonylverbindungen höher als durch Octylverbindungen (Faktoren von 5 bis 93). Von den hier untersuchten Flüssen ist die Exposition mit AP und APEO in der Saar am höchsten. Besonders auffällig sind die hohen 4NP1EO-Konzentrationen in Fischen von der Staustufe Güdingen, die sich im Untersuchungszeitraum 1992 bis 2001 über einen Bereich von 29 - 324 ng/g Frischgewicht (FG) erstreckten. Brassen aus Rhein und Elbe wiesen deutlich niedrigere Gehalte auf, die teilweise auch unterhalb der Bestimmungsgrenzen lagen. Im Untersuchungszeitraum nahm die Belastung an allen Probenahmeflächen ab. Miesmuscheln aus der südlichen Nordsee (Eckwarderhörne) wiesen höhere Belastungen auf als Muscheln aus dem Schleswig-Holsteinischen Wattenmeer und der Ostsee. Die 4NP-Gehalte in Muscheln aus Eckwarderhörne lagen im Bereich von unterhalb der Bestimmungsgrenze (< 2 ng/g) bis zu 9,7 ng/g FG. Im Untersuchungszeitraum 1986 bis 2001 konnte eine deutliche Abnahme beobachtet werden: nach 1997 lagen die Konzentrationen unterhalb der Bestimmungsgrenze. 4NP1EO wurde bereits seit 1990 nicht mehr in Muscheln nachgewiesen. Die Gehalte an 4tOP waren generell gering (< 0,2 bis 0,5 ng/g FG) und 4tOP1EO konnte zu keinem Zeitpunkt quantifiziert werden. Die Untersuchungen belegen den Erfolg der verschiedenen freiwilligen Maßnahmen zur Verminderung der Alkylphenolethoxylat- und Alkylphenol-Einträge in Oberflächengewässer. Eine Umrechnung der Gewebekonzentrationen auf Wasserkonzentrationen ergibt, dass im Jahr 2001 die Nonylphenol- und Octylphenolkonzentrationen unterhalb der im Rahmen der Wasserrahmenrichtlinie abgeleiteten Umweltqualitätsnormen für 4-Nonylphenol (0,3 µg/L) und für 4-tert-Octylphenol (0,1 µg/L Binnengewässer bzw. 0,01 µg/L sonstige Oberflächengewässer) lagen und somit nicht von einer Gefährdung der aquatischen Umwelt durch diese Stoffe auszugehen war. Aktualisiert am: 12.01.2022 Datenrecherche Datenrecherche Datenrecherche Datenrecherche Datenrecherche Datenrecherche Datenrecherche Datenrecherche Datenrecherche
Zielsetzung und Anlass des Vorhabens:
Reinigungs- und Desinfektionsmaßnahmen an Getränkeabfüllanlagen verlangen sowohl einen hohen Aufwand an Arbeitszeit als auch an Chemikalien und Energie. Die mit hohem Sicherheitsfaktor am hygienisch sensiblen Flaschenfüller durchgeführten Maßnahmen belegen 20 - 30 % der Gesamtabfüllzeit und führen zu einem Verbrauch von über 2.000 Tonnen an Reinigungs- und Desinfektionsmitteln pro Jahr in der deutschen Getränkeindustrie. Zum Einsatz kommen quaternäre Ammoniumverbindungen, Biguanide, Hypochlorite, Laugen, nichtionische und anionische Tenside sowie oxidierende Wirkstoffe wie Wasserstoffperoxid und Peressigsäure. Weitere Kosten werden durch die Entsorgung und durch den erhöhten Wartungsaufwand infolge der korrosiven Eigenschaften vieler Reinigungs- und Desinfektionsmittel verursacht.
Im abgeschlossenen Projekt Entwicklung innovativer Strategien zur effizienten und umweltschonenden Bekämpfung von Biofilmen in der Lebensmittelindustrie am Beispiel der Bierabfüllung (AZ 13042) wurde gezeigt, dass unter mikrobiologischer Kontrolle der Verbrauch von Bioziden am Füller um 42 % und der Verbrauch von Energie um 20 % gesenkt werden kann. Diese Zahlen demonstrieren das bisher ungenutzte Einsparpotenzial im Bereich der vorbeugenden Überdosierung, das sich durch eine detaillierte mikrobiologische Analyse der zu bekämpfenden Biofilme und der Implementierung eines leistungsfähigen Sensorsystems erschließen lässt. Eine weitere Reduktion von Reinigungs- und Desinfektionsmitteln sollte sich durch die konsequente Anpassung dieser Maßnahmen an die primären biofilmbildenden Mikroorganismen erreichen lassen.
In diesem Projekt sollten daher Reinigungsmaßnahmen erprobt werden, die zum einen gezielt auf die primären oberflächenbesiedelnden Mikroorganismen ausgerichtet sind und deren Schwachstellen effektiv nutzen und zum anderen mit einem Messsystem koordiniert sind, das in Echtzeit Informationen über den mikrobiologischen Status der Anlage bzw. den Erfolg der durchgeführten Reinigungsmaßnahmen an den Betreiber gibt. Die Auswirkungen der veränderten Reinigungsmaßnahmen auf den Ressourcenverbrauch wird in einer Stoffstromanalyse ermittelt.
Als primäre oberflächenbesiedelnde Mikroorganismen werden diejenigen Keime bezeichnet, die nach einer erfolgten intensiven Reinigungsmaßnahme die Edelstahloberflächen der Abfüllanlage schnell besiedeln können. Diese spezialisierten Primärbesiedler erzeugen eine Vielzahl von Nischen, die von verschiedensten Sekundärbesiedlern besetzt werden können. Unter diesen können sich in einem späteren Stadium auch potenziell produktschädigende Mikroorganismen etablieren. Für eine zielgerichtete, intelligente Reinigungsmaßnahme kommen ausschließlich die Primärbesiedler in Frage, da sie eine Reihe von besonderen Eigenschaften haben müssen, um die Flächen erfolgreich besiedeln zu können. (Text gekürzt)