Die Verwendung von Pikrinsäure (2,4,6-Trinitrophenol) als Sprengstoff hat zu bedeutenden Umweltbelastungen geführt. Die Toxizität der Pikrinsäure (PA) und dessen mutagenes Reduktionsprodukt 2-Amino-4,6-Dinitrophenol schafft ein wirtschaftliches Interesse, die großen Mengen an PA in Altlasten und Abwasserströmen mikrobiologisch zu entfernen. Die Basis für die geplanten Arbeiten sind Bakterien der Gattungen Nocardioides und Rhodococcus, die über Reduktion des aromatischen Ringes und Bildung eines Hydrid-Meisenheimer (H-Pikrat) Komplexes PA als alleinige Stickstoffquelle verwenden. Zwei Enzyme aus Nocardioides simplex übertragen H von NADPH auf PA unter Bildung des H-Pikrat Komplexes. Teile der für den PA-Abbau vermeintlichen genetischen Information aus Rhodococcus opacus HL PM-1 wurden mit der Differential-Display-Technik gefunden. Ziel ist es, die Gene und Genfunktionen des gesamten PA-Abbauweges zu identifizieren und zu charakterisieren, sowie die biochemischen Kenntnisse zu vertiefen. Dies ist entscheidend für die Entwicklung von Systemen zur Entfernung von PA und für die Erschließung von neuartigen Degradationssystemen für TNT.
Origine de la presence de polluants chimiques organiques prioritaires dans les dechets solides et les eaux usees. Role du traitement des eaux, de l'utilisation des boues d'epuration en agriculture et de l'incineration des ordures menageres sur l'impact de ces polluants sur les ecosystemes terrestres et aquatiques. Les principaux polluants etudies sont: les polychlorobiphenyles (PCB), les hydrocarbures aromatiques polycycliques (PAH), les tensio-actifs (nonyl-phenol et LAS), les organoetains, les esters phosphoriques et les chloro- et nitro-phenols. (FRA)
Der unmittelbar an der Rummelsburger Bucht in Berlin-Lichtenberg gelegene Standort hat eine mehr als 100-jährige Industriegeschichte. Zunächst als Färberei genutzt, entstand 1880 am Standort einschließlich benachbarter Grundstücke die “AG für Anilinfabrikation”, später Aceta, die ab 1920 in die IG Farben aufging. Es wurden Acetatseiden und Acetatfasern (Zellwolle) hergestellt und veredelt (gefärbt, versponnen oder verwebt). Bei der Anilinproduktion auf der Basis von Nitrobenzolen und Nitrotoluolen wurden als Vor- und Zwischenprodukte Chlorbenzol, Chlornitrobenzol, Nitrophenol, Dichlorbenzol, Chloroform und Toluol eingesetzt. Nach 1945 gab es eine Umnutzung des IG Farben-Standortes. Es entstanden ein Gummiwerk (VEB Polymant), in dem auch in größerem Umfang Mineralölkohlenwasserstoffe im Rahmen der Vulkanisation eingesetzt wurden, eine Fotochemische Fabrik und ein Produktionswerk für Elektrorelais. Das Gummiwerk und die fotochemische Fabrik wurden im Zeitraum zwischen 1990 und 1993 aufgelöst und ein Großteil der Produktionsgebäude zurückgebaut. Die Grundstücke wurden seit 1994 durch die Wasserstadt GmbH Berlin entwickelt. Durch die ab 1991 durchgeführten umfangreichen Boden- und Grundwasseruntersuchungen sind erhebliche Boden- und Grundwasserbelastungen am Standort festgestellt worden. Entsprechend der Produktionsspezifik handelt es sich um einen Schadstoffcocktail aus v.a. organischen Schadstoffen. Hauptkontaminanten im Boden und im Grundwasser sind chlororganische Verbindungen, Arsen, aromatische Kohlenwasserstoffe (AKW) sowie lokal Mineralölkohlenwasserstoffe (MKW) mit aufschwimmender Ölphase. Die Quellbereiche im Boden konnten auf Grundlage einer in 2004 durchgeführten vertiefenden Archivrecherche weitestgehend lokalisiert werden. Das Grundwasser ist flächenhaft durch Chlorbenzole, Chloraniline und Chlornitrobenzole in hohen Konzentrationen (lokal bis zu 10.000 µg/l) sowie in Teilbereichen durch Chlormethylaniline, Methylaniline und Nitrotoluole sowie Arsen verunreinigt. Die Hauptkontaminanten konnten bis in eine Tiefe von > 50 m unter GOK auf der Aquifersohle nachgewiesen werden. Im Rahmen von Erschließungsmaßnahmen zur Standortentwicklung wurden Sanierungsmaßnahmen mit vorheriger Tiefenenttrümmerung durchgeführt. In diesem Zusammenhang wurde mit AKW, MKW und Chlororganika belasteter Boden entsorgt. Im Herbst/Winter 2003/2004 erfolgte die Sanierung eines lokalen MKW-Schadens mit aufschwimmender Ölphase. Dabei wurden 2.100 m³ mit MKW und Chlororganika belasteter Boden ausgetauscht, über 13 t Ölphase (Öl-Wasser-Gemisch) abgesaugt und rund 3.200 m³ Wasser im Rahmen der begleitenden Bauwasserhaltung gereinigt. Im Frühjahr/Sommer 2005 wurde im Vorlauf von Investitionsmaßnahmen (Ansiedlung eines Hi-Tech-Unternehmens) an zwei durch vertiefende Erkundungen lokalisierten Eintragsquellen Bodensanierungsmaßnahmen durch Rüttelsenkkasten- (Waben-) verfahren (2.600 m³) und Großlochbohrungen (600 m³) durchgeführt. Im Zusammenhang mit der Sanierungsmaßnahme wurden insgesamt ca. 5.400 t mit Chlorbenzolen, Chloranilinen und Chlornitrobenzolen belasteter Boden ausgetauscht sowie begleitend insgesamt ca. 7.000 m³ Grundwasser gereinigt. Weitere lokale Bodensanierungen sowie Tiefenenttrümmerungen im Zusammenhang mit der Grundstücksentwicklung erfolgten 2008 bis 2010. Im Rahmen der Bodensanierung und Tiefenenttrümmerung wurden ca. 9,2 t der chlor- und nitroorganischen Schadstoffe und ca. 91 t MKW inkl. Phase aus dem Boden entfernt. Den Bodensanierungen nachfolgend wird seit 2010 auf einem Teilbereich des Grundstückskomplexes eine Grundwasserreinigungsanlage (GWRA) betrieben. Im ersten Halbjahr 2023 wurde die Gefahrenabwehrmaßnahme um das Nachbargrundstück erweitert. Die Bestandsanlage wurde an die zukünftige Aufgabenstellung angepasst. In der aktuellen Ausbaustufe besteht das System aus insgesamt 10 Vertikalbrunnen. Entnommene Grundwässer werden über die modifizierte GWRA behandelt und anschließend in den Rummelsburger See abgeleitet. Ein Teilstrom des Reinwassers wurde bis April 2024 dem Aquifer über vertikale Infiltrationsbrunnen wieder zugeführt. Seit Inbetriebnahme der GWRA wurden am Standort insgesamt ca. 3.007.200 m³ Grundwasser gefördert und abgereinigt. Die mittlere Förderrate liegt bei ca. 32 m³/h. Der kumulierte Schadstoffaustrag am Standort beläuft sich auf ca. 6.420 kg organische Schadstoffe und ca. 940 kg Arsen. Der Sanierungsbetrieb wird durch ein engmaschiges Monitoring überwacht und über Modellrechnungen fortlaufend optimiert. Für die Erkundungs-, Planungs- und Sanierungsmaßnahmen einschließlich Grundwassermonitoring entstanden bisher Kosten in Höhe von rund 13,6 Mio. €. Auf dem Grundstückskomplex haben sich diverse Unternehmen angesiedelt – von der Boulderhalle über zwei mittelständige Betriebe des verarbeitenden Gewerbes bis hin zu einer kleineren Werft erfreut sich das Grundstück einer regen Nachnutzung.
Im Hinblick auf die Strahlungsbilanz der Erde nimmt das atmosphärische Aerosol eine wichtige Rolle ein. Aerosolpartikel können diese Bilanz direkt oder indirekt beeinflussen. Dieser Einfluss hängt von den optischen Eigenschaften der Partikel ab. Der Strahlungsantrieb ist negativ, wenn das Licht hauptsächlich an den Partikeln gestreut wird. Ein positiver Effekt tritt auf, wenn Licht absorbiert wird. Unter den kohlenstoffhaltigen Komponenten der Aerosolpartikel wurde lange Zeit der sogenannte schwarze Kohlenstoff als einzige signifikante lichtabsorbierende Komponente angesehen. Zunehmend gewinnt jedoch auch der sogenannte braune Kohlenstoff an Bedeutung. Dieser besteht aus organischen, kohlenstoffhaltigen Verbindungen, die Licht im sichtbaren bis nahen ultravioletten Bereich absorbieren können. Die Massenabsorptionseffizienz dieses braunen Kohlenstoffes ist im Vergleich zu dem des schwarzen Kohlenstoffs sehr viel kleiner, jedoch können auch schon kleine Mengen an lichtabsorbierendem Material einen großen Einfluss auf die optischen Eigenschaften der jeweiligen Partikel haben. Ein großer Anteil des braunen Kohlenstoffs gilt als wasserlöslich. Seine Rolle als lichtabsorbierende Komponente sowie seine molekulare Zusammensetzung sind bisher weitestgehend ungeklärt. Das beantragte Projekt zielt daher darauf, ein besseres Verständnis des wasserlöslichen braunen Kohlenstoffs bezüglich seiner jahreszeitlichen Abhängigkeit, des Vorkommens an verschieden geprägten Standorten (urban, Wald, Biomasseverbrennung, kontinentaler Hintergrund) und der für die Lichtabsorption verantwortlichen Spezies zu erreichen. Die Verbindungen, die dabei auf ihren Beitrag zum braunen Kohlenstoff untersucht werden, sind stickstoffhaltige Verbindungen, wie Nitrophenole, Nitrodihydroxybenzole, Hydroxynitrobenzoesäuren und Imidazole. Für Extraktion und Anreicherung der Verbindungen wird die während des DFG-Projekts FUCAPAC entwickelte Methode der Hohlfaser-Flüssigphasenmikroextraktion an die genannten lichtabsorbierenden Zielverbindungen angepasst. Die Analyse findet mittels Kapillarelektrophorese-Massenspektrometrie statt. Weiterhin werden UV-Vis-Spektren der wässrigen Partikelextrakte aufgenommen, sowie mittels eines Multiwellenlängen-Aethalometers in-situ Messungen der Absorption partikulären organischen Materials vorgenommen, um den Anteil einzelner molekularer Spezies an der Extinktion des wasserlöslichen und des gesamten braunen Kohlenstoffs zu quantifizieren. Dadurch können eventuell Markerverbindungen gefunden werden, die zu bestimmten Jahreszeiten oder an bestimmten Standorten repräsentativ für den braunen Kohlenstoff stehen.
anorganische Messgrößen Organische Parameter für Depositions-Messungen Im Rahmen zweier Projekte wurde bisher auf PAK, HKW, Chlorbenzole, PCB, TCA, Nitrophenole, organische N + P-Verbindungen und Phenoxyalkancarbonsäuren sowie weiterer Pflanzenschutzmittel untersucht. Die Ergebnisse fanden Eingang in den Abschlussbericht des DVWK-Auftrages "Grundwasserbeeinflussung durch organische Luftschadstoffe" (R. Schleyer und B. Raffius, 1999). Organische Parameter für Depositions-Messungen Literatur: SCHLEYER, R. & B. RAFFIUS (1999): Grundwasserbeeinflussung durch organische Luftschadstoffe - Abschlussbericht im Auftrag des DVWK. WaBoLu Langen. Literatur:
Ziel des Vorhabens ist die Uebertragung einer von der Arbeitsgruppe von Professor Frank, Lehrstuhl fuer Umweltchemie und Oekotoxikologie der Universitaet Bayreuth, fuer den aquatischen Bereich entwickelten Radiocarbonanalyse zur Quellenidentifizierung von Umweltchemikalien im Spurenbereich auf das terrestrische Kompartiment. Mit Hilfe dieser Methode ist es moeglich, bei in der Umwelt gemessenen Chemikalien festzustellen, ob sie natuerlichen oder anthropogenen Ursprungs sind. Diese Frage ist bei der derzeit vorgenommenen Risikoanalyse von Trichloressigsaeure (TCA) von entscheidender Bedeutung. Wenn das TCA im Boden ein Transformationsprodukt von Perchloraethylen in der Atmosphaere ist, stammt sein Kohlenstoffgehalt aus Erdoelprodukten und sollte wegen der vergleichsweise geringen Halbwertszeit keine C14-Isotope enthalten, waehrend natuerlich gebildetes TCA einen C14-Gehalt wie in biologischem Material aufweisen sollte. Da es sich bei dieser Methode um eine Analytik im Spurenbereich handelt, welche die Extraktion einer ausreichenden Menge an TCA erfordert, sind erhebliche experimentelle Schwierigkeiten zu ueberwinden, bevor die Methode unter den komplexen Bodenbedingungen anwendbar ist. Eine am Beispiel von TCA entwickelte Radiocarbonanalyse fuer den Boden kann problemlos auch fuer die Quellenidentifizierung anderer Schadstoffe eingesetzt werden. Die Methode liesse sich auf zahlreiche andere Fragestellungen anwenden, die von hoher praktischer umweltchemischer und oekotoxikologischer Bedeutung sind. So koennte auf diese Weise elegant und zweifelsfrei die Frage beantwortet werden, ob und in welchem Umfang atmosphaerisches Methylbromid, welches in juengster Zeit als relevant fuer den stratosphaerischen Ozonabbau diskutiert wird, aus industriellen Quellen stammt. In aehnlicher Weise koennte die Frage nach der Herkunft atmosphaerischen Chloroforms beantwortet werden, oder die Entstehung der luftgetragenen Nitrophenole, fuer die sowohl die Entstehung aus Kraftstoffemissionen, als auch die aus natuerlichen Quellen diskutiert wird. In gleicher Weise erhebt sich die Frage, inwieweit die z.Z. in der Umwelt gefundene Trifluoressigsaeure aus anthropogenen Quellen stammt (FCKW-Ersatzstoffe, PTFE-Pyrolyse) oder ob auch biologische Quellen in Frage kommen. Insbesondere koennte diese Methode von Bedeutung sein fuer die Identifizierung der Herkunft von langlebigen, bioakkumulierenden Stoffen (PBT, POP) in emissionsfernen Gebieten.
In Laborexperimenten wurden die Kamptozoe Barentsia matsushimana und die Bryozoe Bowerbankia gracilis auf ihre Eignung untersucht, als marine Testorganismen zu dienen. Die Keimfaehigkeit der Dauersporen und das Wachstum erwiesen sich als ideale Testparameter. Der Keimfaehigkeitstest ist ein subletaler Kurzzeittest von 14 Tagen Dauer, der in natuerlichem und kuenstlichem Seewasser durchgefuehrt werden kann. Mit Kaliumdichromat und 4-Nitrophenol liefert er Ergebnisse im mg 1 hoch minus 1-Bereich. Deutlich empfindlicher ist der auf 7 Wochen konzipierte Wachstumstest, der mit B. matsushimana durchgefuehrt wurde. Dieser Test liefert neben einer mittleren effektiven Konzentration, die eine 50 prozentige Wachstumshemmung anzeigt, einen Wert fuer eine minimal effektive Konzentration (EC tief m). Konzentrationen oberhalb dieses Wertes bewirken eine signifikante Verschlechterung des Wachstums. EC tief m-Werte mit Kaliumdichromat und 4 Nitrophenol liegen im My g l hoch minus 1-Bereich. Beide Tests ergaenzen sich in ihrer Aussage.
Der Bereich subletaler Toxizitaet von Kaliumdichromat und 4-Nitrophenol wurde am Testorganismus Ciona intestinalis (Tunicata, Ascidiacea) untersucht. Bei Auswahl der Testkriterien erwiesen sich Larval-/Juventilentwicklung und Filtrierrate als geeignet. Im Seewasserdurchfluss lassen sich Ascidien im Labor ganzjaehrig innerhalb von laengstens 3 Monaten bis zur Geschlechtsreife kultivieren. Unter semistatischen Bedingungen muss erhoehte Mortalitaet in Kauf genommen werden. - Im Larval-/Juvenilentwicklungstest ergab sich im 6-Tage-Versuch fuer Kaliumdichromat eine Wirkschwellenkonzentration, ECm von 0,48 mg/l und eine EC50 von 3-5 mg/l. Fuer 4-Nitrophenol wurden die ECm 0,08 mg/l und die EC50 0,5 mg/l gefunden. Filtrierraten wurden im Resultat uebereinstimmend mit unterschiedlichen Methoden gemessen. Sie koennen jederzeit sowohl in natuerlichem als auch kuenstlichem Seewasser bestimmt werden. Waehrend sich fuer Kaliumdichromat kein Einfluss nachweisen liess, wurden fuer 4-Nitrophenol in 24-stuendigen Experimenten eine ECm von 0,55 mg/l und eine EC50 von 1,35 mg/l ermittelt. Alle Untersuchungen sind unter Standardbedingungen und mit wenig apparativem Aufwand durchfuehrbar.
Die Untersuchungen verfolgten das Ziel, einen Chemikalientest mit marinen Organismen zu entwickeln. Als Testorganismus wurde die Ohrenqualle Aurelia aurita (Cnidaria, Scyphozoa) ausgewaehlt. Als Testkriterium dient das Auftreten von Polypenstrobilae. Die Arbeiten wurden mit den Klonen 'Atlantik' und 'Ostsee' ausgefuehrt. Fuer die Referenzchemikalie Kaliumdichromat liegt bei 16 und 20 Grad Celsius sowie einem Salzgehalt von 30 Promille die Wirkschwelle zwischen 10 und 14 mg/l, bei 15 Promille bei kleiner 10 mg/l. Die entsprechenden Werte fuer 4-Nitrophenol lauten 20-26 mg/l und kleiner 20 mg/l. Natuerliches, gealtertes Seewasser und synthetisches Seewasser (Tropic marin) als Test-Medien fuehrten zu gleichen Ergebnissen. Standard-Arbeitsbedingungen fuer diesen Test wurden vorgeschlagen, jedoch sollten diese durch weitere Versuche vor regelmaessiger Anwendung ueberprueft werden.
Die erst nach 1990 der Oeffentlichkeit zugaengliche Ruestungsaltlast in Elsnig, RB Leipzig, ist Ausgangspunkt fuer eine moegliche Gefaehrdung des Trinkwassers im Grossraum Leipzig. Die RA Elsnig ist, verglichen mit anderen RA in Deutschland, hinsichtlich der Vielfalt und Menge der dort produzierten bzw. abgefuellten Sprengmittel und damit auch hinsichtlich der Vielfalt der Nebenprodukte und Metabolite exponiert. (In einigen Proben haben wir ueber 50 Einzelkomponenten identifiziert.) Deshalb war es notwendig, ueber die zu Beginn des Vorhabens verfuegbaren Analysenverfahren hinaus, neue bzw. ergaenzende Verfahren zu entwickeln und zu validieren. Dabei sollte insbesondere untersucht werden, ob und in welchem Masse die Elsniger Grundwassermatrix einen Einfluss auf die Richtigkeit des analytischen Ergebnisses ausuebt. Ein weiterer Schwerpunkt des Vorhabens waren Untersuchungen zur Leistungsfaehigkeit eines elektrochemischen HPLC-Detektors bei der Analyse der Realproben. Die wissenschaftlichen Ergebnisse lassen sich wie folgt zusammenfassen: Verschiedene Verbindungen wie z.B. Hexyl, Hexogen, Octogen, Tetryl, Pikrinsaeure, Nitroglycerin, Nitrobenzoesaeuren lassen sich gaschromatographisch nicht oder nicht direkt erfassen. Mit der HPLC lassen sich prinzipiell alle Sprengmittel, Nebenprodukte und Metabolite trennen und detektieren. Dafuer werden die exp. Bedingungen angegeben. Der elektrochemische HPLC-Detektor ist eine wertvolle Ergaenzung zum UV-Detektor bei der Analyse von Realproben, ersetzt den UV-Detektor aber nicht. Fuer die extraktive Anreicherung aller Sprengmittel und relevanten Verbindungen aus Wasser muss bei 3 verschiedenen pH-Werten gearbeitet werden. Ein entsprechendes Extraktionsregime wurde erarbeitet. Die Elsniger Realwassermatrix beeinflusst bei der Festphasenextraktion die Wiederfindungsraten fuer eine Reihe von Substanzen erheblich. Bei der Fluessigextraktion ist dieser Einfluss wesentlich geringer.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 44 |
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| Type | Count |
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| Chemische Verbindung | 10 |
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| Text | 2 |
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