Zur Beurteilung von Gefahren aus militaerischen Altlasten sollen toxikologische Basis- und Gefahrenwerte fuer Trinkwasser erarbeitet werden. Beruecksichtigt werden wasserrelevante prioritaere Schadstoffe aus militaerischen Altlasten inklusive Ruestungsaltlasten: Einzelstoffe: 2-Nitroguanidin, 2,4,6-Trinitrophenol, 1,3,5-Trinitrobenzol, Tetryl, Diethylenglycol, Acenaphthylen, Acenaphten, Octogen, Nitropenta, Quecksilberfulminat und Nitrosulfonsaeuren. Summenparameter: Nitroaromaten, PAK. Die Ergebnisse des Projektes dienen der Vorlage fuer die Bundesregierung bei der Novellierung der Parameter der Trinkwasserverordnung (TrinkwV).
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.
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.
An einem Modellsystem wurde die Abbaufaehigkeit von TNT durch Weissfaeulepilze untersucht und durch Zugabe unterschiedlicher Kohlenhydratquellen wie auch Zuschlagstoffen optimiert. Das Modell soll dahingehend erweiter und optimiert werden, dass Lebensgemeinschaften aus Weissfaeulepilzen, Bodenmikroorganismen, streuabbauenden Pilzen und Mykorrhizen zu einem voelligen Abbau/Festlegung von TNT-Metaboliten fuehren. In Rhizotronexperimenten ist dies gelungen. Die Erprobung im Freiland steht an. Weiterfuehrende Experimente haben gezeigt, dass das Verfahren in situ einsetzbar und zum Abbau vielfaeltiger Bodenkontaminationen - insbesondere schwer abbaubarer Organica - einsetzbar ist. Dies soll ueberprueft und optimiert werden.
Vor dem Hintergrund des bereits frueher untersuchten Photoabbaus von kristallinem Xylol-, Keton- und Tibeten-Moschus wurde der lichtgetriebene Abbau in reinem Wasser mit diffusem Sonnenlicht untersucht. Die Abbauprodukte sind nunmehr teilweise bekannt, das Hauptabbauprodukt entspricht dem Hauptabbauprodukt von kristallinem Xylol-Moschus. Es handelt sich um ein N-Hydroxy-2-indolinon und damit um eine cyclische Hydroxamsaeure. Untersuchungen zu moeglichen Wirkungen auf den Eisenstoffwechsel stehen noch aus.
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