Wesentliches Ziel des Teilprojekts des DVGW-Technologiezentrums Wasser ist die Entwicklung von empfindlichen Analyseverfahren zur Bestimmung gentoxischer Verbindungen in Oberflaechen- und Rohwaessern. Viele gentoxische Substanzen sind den aromatischen Stickstoffverbindungen zuzuordnen. Darum soll die Analytik von verschiedenen Vertretern dieser Verbindungsklasse (aromatische Amine, Nitroaromaten und aromatische Azoverbindungen) vorrangig bearbeitet werden. Durch eine Umfassende Literaturrecherche sollen diejenigen Vertreter ausgewaehlt werden, die industriell in groesseren Mengen produziert und eingesetzt werden. Fuer die ausgewaehlten Substanzklassen bzw. Einzelsubstanzen sollen empfindliche Analyseverfahren, v.a. unter Einsatz der GC/MS-Kopplung, entwickelt werden, um die zu erwartenden sehr niedrigen Konzentrationen im ng/l-Bereich nachweisen zu koennen. Im gemeinsamen Untersuchungsprogramm sollen die erarbeiteten Methoden angewendet werden, um durch die Einzelsubstanzanalytik moeglicherweise auftretende gentoxische Wirkeffekte erklaeren zu koennen. Ausserdem werden die Waesser hinsichtlich ihrer chemischen Zusammensetzung durch organische Gruppen- und Summenparameter charakterisiert.
Fuer 80 Stoffe und Stoffgruppen wurden ro-Werte abgeleitet. Diese Werte dienen der Ermittlung des Gefaehrdungspotential im Baden-Wuerttemberg-Altlasten-Bewertungsmodell und somit einer Prioritaetensetzung bei der Sanierung von Altlasten. Die ro-Werte wurden anhand von Daten zur akuten und chronischen Toxizitaet fuer Fisch, Daphnie und Alge zu einem integrierten Wert fuer das Kompartiment Oberflaechengewaesser zusammengefuehrt. Der Ableitungsmodus fuer die ro-Werte und die Toxizitaetsdaten sind dem Bericht beigefuegt.
Der Abbau von Trinitrotoluol und von Methylchlorid durch strikt anaerobe Bakterien steht im Vordergrund der Untersuchungen. Methylchlorid wird durch ein kuerzlich isoliertes, homoacetogenes Bakterium zu Acetat umgesetzt; der Organismus waechst mit Methychlorid als einziger Energiequelle. Die Biochemie des 'Abbaus' wird untersucht. Trinitrotoluol wird durch verschiedene acidogene und sulfidogene Bakterien zu Triaminotoluol reduziert. Letzteres wird in Saeure spontan zu unbekannten Produkten umgesetzt. Es wird im Rahmen des Projekts vor allem die Reduktion der Nitrogruppen untersucht.
Das Vorhaben befasst sich mit der Aufklaerung der Wirkungsmechanismen zytotoxischer, genotoxischer und tumorpromovierender Chemikalien. Im Vordergrund stehen Untersuchungen zur Entstehung von Primaerlaesionen und deren biologische Konsequenzen in frisch isolierten Zellen und etablierten Zellinien. Die Bedeutung der in Zellkulturen erhobenen Befunde werden in der Ratte in vivo und in menschlichen Geweben ueberprueft. Die Untersuchungen dienen dem Ziel, die Kenntnisse der Wirkungsmechanismen von Chemikalien und damit die Bewertung ihrer Gesundheitsgefaehrlichkeit zu verbessern.
Ziel des Vorhabens ist, fuer sprengstoffkontaminierte Boeden ein mikrobiologisches Sanierungsverfahren zu entwickeln. Sprengstoffe gehoeren ueberwiegend der Molekuelklasse der Nitroaromaten an. Diese stellen einen extremen Fremdstoff dar, der biologisch nahezu inert ist. Deshalb konnte bisher kein direkter Abbau durch Mikroorganismen gezeigt werden, eine Verstoffwechselung erfolgte nur in Gegenwart eines Auxiliarsubstrates, wie z.B. Melasse. Es entstehen in erster Linie Reduktionsprodukte (aminierte Verbindungen), die unter oxidativen Verhaeltnissen zur Polymerisation neigen und unter reduktiven Bedingungen aufgrund ihrer erhoehten Wasserloeslichkeit ausgewaschen werden koennen. Daraus resultieren 2 hypothetische Loesungsansaetze: - Einbindung der Fremdstoffe in die Bodenmatrix durch Polymerisationsreaktionen; - Biologisch unterstuetzte Bodenwaesche durch anaerobe Prozessfuehrung. In neueren Ansaetzen wird eine Kombination beider Methoden verfolgt, um eine moeglichst effiziente Detoxifikation des Bodens zu erreichen.
Das Vorhaben ist auf die Ermittlung von Verfahren und Methoden zur Parameterermittlung fuer die Modellierung des Schadstofftransports sprengstofftypischer Verbindungen (STV) gerichtet. Im Mittelpunkt der Untersuchungen standen Sorptions-, Transformations- und Remobilisierungsprozesse von Nitroaromaten im Grundwasserleiter. Die Sorption der Nitroaromaten wird stark vom Gehalt an schichtsilikatischen Komponenten im Sediment beeinflusst. Dabei ist das Sorptionsgleichgewicht von Nitroaromaten in Sedimenten des Grundwasserleiters stark konzentrationsabhaengig. Fuer Nitroaromatenkonzentrationen im Porenwasser groesser als 0,2 mg/l beschreibt das nichtlineare Langmuir-Freundlich-Modell die Stoffspeicherung. Weiterhin wurde im Mehrkomponentensystem konkurrierendes und kooperatives Sorptionsverhalten einiger Nitroaromaten festgestellt. Die Untersuchungen zur Transformation der Nitroaromaten zeigten, dass native Mikroorganismen in der Lage sind, Nitroaromaten zu reduzieren. In Langzeitversuchen mit natuerlichem, hochkontaminierten Grundwasser zeigte sich, dass vor allem Trinitrotoluol (TNT) zu den entsprechenden Monoaminoverbindungen reduziert wird. In Versuchen zur Ermittlung der Remobilisierung der Nitroaromaten wurden Auswaschgrade in Fein- und Mittelsanden zu 0,5 bzw. 6,8 Prozent bestimmt. Die Infiltration von Kalziumchlorid bewirkte eine Erhoehung (fuer 4-NT um 38 Prozent) der Remobilisierung der Nitroaromaten. Aus den Prozessuntersuchungen sind Kennwerte ableitbar, die als wichtige Entscheidungskriterien in den Verfahrensablauf der Altlastenbehandlung einfliessen, bzw. innerhalb der Prognostik zur Stoffausbreitung und der Vorbereitung zur Gefahrenabwehr verankert werden koennen.
Polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) und Nitroaromaten sind aufgrund ihrer Toxizitaet bzw. Kanzerogenitaet von besonderem Interesse bei der Gefaehrdungsabschaetzung von Altlasten. PAKs liegen z.B. an alten Gaswerkstandorten in hohen Konzentrationen vor, Nitroaromaten sind an Sprengstoff-Produktionsstaetten z.T. in erhebblichen Mengen im Erdreich vorhanden. Obwohl vielerorts bereits Sanierungsmassnahmen im Gange sind, deren Erfolg durch begleitende Analytik ueberwacht werden muss, gibt es noch kein einheitliches (z.B. genormtes) Analysenverfahren. Bei der Vielzahl der eingesetzten Analyseverfahren muss die Frage nach der Vergleichbarkeit der Analysenergebnisse gestellt werden. In zwei Diplomarbeiten wurden daher in Zusammenarbeit mit einigen privaten Analysenlabors vergleichende Untersuchungen an Bodenproben von Altlaststandorten durchgefuehrt, mit dem Ziel, bestehende Analyseverfahren zu bewerten und zuverlaessiger bzw. einfacher in der Durchfuehrung zu gestalten.
Sprengstoffe und deren Abbau- und Verbrennungsprodukte sind eines der wesentlichsten Gefahrenpotentiale militaerischer Altlastgebiete. Seit Mitte der 80er Jahre stehen sie im Blickpunkt der Erfassung und Bewertung toxischer Umweltkontaminationen, wobei bisher hauptsaechlich die Standorte ehemaliger Sprengstoffabriken untersucht wurden (in Sachsen z.B. der ehemalige Sprengstoffbetrieb Elsnig). Schiess- und Bombenabwurfplaetze sind ebenfalls mit Sprengstoffrueckstaenden belastet. Dabei ist infolge der explosiven Verbrennungsprozesse mit spezifischen toxischen Verbindungen zu rechnen. Der Luftschiessplatz Belgern wurde von 1950 bis 1992 von den sowjetischen Truppen genutzt. Im Rahmen einer vom Antragsteller durchgefuehrten ersten Erkundung wurde teilweise eine hohe Nitroaromatenkonzentration festgestellt, die auch den Grundwasserleiter des Trinkwassereinzugsgebietes belasten kann. Zur genaueren Abschaetzung des Gefaehrungspotentials sind deshalb folgende Untersuchungen geplant: - Aufklaerung der gebietsspezifischen Nitroaromatenzusammensetzung - Laboruntersuchungen zur Bestimmung gebietsspezifischer Transportparameter - Bestimmung der vertikalen Verteilung der Nitroaromaten im Boden (Feldbeprobung) - Untersuchungen zum Nitroaromatentransport im Grund- und Oberflaechenwasser (Feldbeprobung). Die Untersuchungsergebnisse duerften auch verallgemeinerungsfaehige Daten fuer die Bewertung anderer langjaehrig genutzter Schiess- und Truppenuebungsplaetze liefern.
Photochemische Behandlung der bei einem Verfahren zur Behandlung von Boeden aus dem Bereich der ehemaligen Sprengstoffabrik 'Tanne' bei Clausthal-Zellerfeld anfallenden mit Nitro- und Aminoaromaten belasteten Prozesswaessern. Diese Prozesswaesser sollen durch kombinierte biologisch/chemische Verfahren oder durch chemisch-oxidative Verfahren behandelt werden. Insbesondere sollen anaerobe und aerobe biologische Verfahren, die Photooxidation mit Wasserstoffperoxid, die Photooxidation mit Ozon, die Photokatalyse mit Titandioxid sowie die Kombination der genannten photochemischen Verfahren mit einer biologischen Vorbehandlung des Wassers untersucht werden. Ziel der Untersuchung ist es, fuer die geplanten Pilotversuche auf dem Gelaende der ehemaligen Sprengstoffabrik 'Tanne' ein Verfahren oder eine Verfahrenskombination zu entwickeln, das eine hoehere Effizienz bezueglich der Schadstoffdestruktion und -rueckhaltung als die Aktivkohlebehandlung aufweist.
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