Umweltbundesamt will Trinkwasser besser vor „mobilen“ Schadstoffen schützen Industriechemikalien sollten nach Ansicht des Umweltbundesamtes (UBA) im Rahmen der EU-Chemikalienverordnung REACH stärker auf ihre „Mobilität“ im Wasserkreislauf untersucht werden. Als „mobil“ bezeichnet das UBA Chemikalien, die sich mit dem Wasserkreislauf bewegen, weil sie sich nicht an feste Stoffe wie Sand oder Aktivkohle binden. Deshalb durchbrechen sie natürliche Barrieren wie die Uferzonen von Flüssen und Seen und lassen sich auch nicht durch künstliche Filter in Wasserwerken entfernen. „Schlimmstenfalls gelangen solche mobilen Industriechemikalien bis in unser Trinkwasser. Das geschieht bislang nur punktuell – und sehr selten in möglicherweise gesundheitsrelevanten Konzentrationen. Für den Schutz unserer Gesundheit ist es aber wichtig, dass wir mobile Chemikalien auch vorsorglich stärker ins Visier nehmen“, sagt UBA-Präsidentin Maria Krautzberger. „Das neue Kriterium für ‚Mobilität‘ von Chemikalien unterstützt die Hersteller dabei, ‚mobile‘ Stoffe zunächst zu identifizieren. Im zweiten Schritt können die Unternehmen die Emissionen in die Umwelt reduzieren oder auf weniger schädliche Stoffe umsteigen.“ Eine noch zu erarbeitende Liste von „mobilen“ Stoffen könnte zudem Wasserversorgern bei der Überwachung helfen. Der neue Vorschlag erfordert einen Paradigmenwechsel in der Chemikalienbewertung. Bislang werden Industriechemikalien nach der EU-Chemikalienverordnung „REACH“ von den Unternehmen vor allem daraufhin beurteilt, ob sie persistent, bioakkumulierend und toxisch sind („PBT“-Kriterien). Persistent sind dabei Stoffe, die sich sehr schlecht in der Umwelt abbauen (P), bioakkumulierend meint Stoffe, die sich in Menschen, Tieren oder Pflanzen anreichern (B) und toxisch bezeichnet giftige Stoffe (T). Diese Stoffe werden von den Behörden als besonders besorgniserregend beurteilt und können in Europa verboten werden. Das PBT -Kriterium stößt aber an konzeptionelle Grenzen: Es erfasst nur Chemikalien, die bioakkumulierend sind und die wir über unsere Nahrung aufnehmen könnten. Solche Chemikalien, die mobil im Wasserkreislauf sind und die daher unter Umständen in unser Trinkwasser gelangen könnten, werden nicht erfasst. Das UBA schlägt deshalb vor, Industriechemikalien künftig nicht nur auf PBT-Stoffeigenschaften zu beurteilen, sondern zusätzlich auf ihre Mobilität, das heißt auf ihre PMT-Stoffeigenschaften: Also frühzeitig solche Stoffe zu identifizieren, die persistent (P), mobil (M) und toxisch (T) sind. Mobilität und Persistenz ermöglichen es den Chemikalien, sich über große Distanzen und lange Zeiträume in Flüssen, Seen, Bächen und im Grundwasser zu bewegen. Sind diese Stoffe dann auch noch toxisch, wächst aus Sicht des UBA der Handlungsbedarf für Industrie, Regulierer und Wasserversorger. Vielfach liegen die Quellen unseres Trinkwassers in Schutzgebieten, in denen Industriechemikalien nicht oder nur mit strengen Auflagen verwendet werden. Sie sind aber nicht überall gleichermaßen wirksam geschützt. Vor allem dort, wo Trinkwasser aus Oberflächenwasser oder Uferfiltrat gewonnen wird, stellen persistente und mobile Stoffe die Trinkwasseraufbereitung vor erhebliche Herausforderungen: Sie abzubauen (beispielsweise durch UV-Bestrahlung oder Ozonierung) oder zu filtern (durch Aktivkohle oder Membranfiltration) erfordert einen hohen technischen und finanziellen Aufwand – und auch Energie. „Am besten ist, vorsorglich zu handeln und eine Kontamination des Wasserkreislaufes bereits bei der Entwicklung und Verwendung von Industriechemikalien zu vermeiden“, so Maria Krautzberger. Trinkwasser wird in Deutschland zu 70 Prozent aus Grund- und Quellwasser sowie zu 30 Prozent aus Talsperren, Flüssen und Uferfiltration gewonnen. Die Trinkwasserqualität ist in Deutschland flächendeckend sehr gut. Damit der Wasserkreislauf auch in Zukunft weitestgehend frei von Chemikalien bleibt, lädt das UBA am 4. Mai 2017 Vertreter der Chemischen Industrie und der Wasserversorgung in Berlin zum Dialog ein. Weitere Informationen: Neumann, M. (2017) Vorschlag für Kriterien und ein Bewertungskonzept zur Identifizierung von persistenten, mobile und toxischen (PMT-) Stoffen zum Schutz des Rohwassers zur Trinkwassergewinnung unter der EU-Verordnung REACH , Zbl. Geol. Paläont. Teil I, Jg. 2017, Heft 1, 91-101.
Die Konzentrationen an Mikroverunreinigungen überschreiten in vielen Gewässern die gesetzlich vorgegebenen Umweltqualitätsnormen. Zur Reduzierung der Einträge reichen die möglichen Vermeidungsmaßnahmen, wie Anwendungsbeschränkungen oder -verbote über Stoffrecht, Produktrecht, Verminderung von Luftemissionen nicht aus, so dass nur eine nachgeschaltete Abwasserbehandlungstechnik Erfolg verspricht. Dies erfordert die Fortschreibung des Standes der Technik bei der Abwasserbehandlung und die Einführung weitergehender Abwasserbehandlungsverfahren (4. Reinigungsstufe) in den kommunalen Kläranlagen (KA) der Größenklasse 5 sowie kleinerer KA, die in sensitive Gewässer einleiten. Am wirksamsten und kosteneffizientesten sind dabei gegenwärtig die Verfahren der Ozonung und der Aktivkohleadsorption durch Pulveraktivkohle. Für eine gerechte Lastenverteilung sollten Optionen für eine öffentliche Anreizfinanzierung erwogen werden. Veröffentlicht in Position.
Für die sehr persistente und sehr mobile Verbindung Trifluoracetat (TFA) wird die theoretische TFA-Abgabe aus kommunalen Kläranlagen je Landkreis dargestellt. Diese wurden im Rahmen des Gutachtens „Trifluoracetat (TFA): Grundlagen für eine effektive Minimierung schaffen - Räumliche Analyse der Eintragspfade in den Wasserkreislauf“ (Laufzeit: August 2021-November 2022) ermittelt. Da im Abwasser potentielle Vorläufersubstanzen von TFA vorhanden sind, stellen kommunale Kläranlagen eine Quelle für TFA in die aquatische Umwelt dar. Zu den potentiellen Vorläufersubstanzen zählen unter anderem einige Arzneimittel und Biozide, sowie die Transformationsprodukte dieser Stoffe. Die Freisetzung von TFA aus Vorläufersubstanzen kann biologisch, abiotisch (z. B. bei der Ozonung in der Trinkwasseraufbereitung und Abwasserbehandlung) oder auf photochemischem Wege in der Wasserphase erfolgen. TFA kann sowohl während der Abwasserbehandlung als auch erst später in der Umwelt, d. h. nach Einleitung des behandelten Abwassers in den aufnehmenden Wasserkörper, gebildet werden. Aufgrund der vergleichsweisen hohen Stabilität vieler im Abwasser anzutreffenden TFA-Vorläufersubstanzen ist davon auszugehen, dass deren Aufenthaltszeiten in Fließgewässern (definiert als Zeitspanne zwischen dem Eintrag der Vorläufersubstanz über das Abwasser in den Vorfluter und dem Eintrag ins Meer) in Deutschland zu gering sind, um vollständig zu TFA ab- bzw. umgebaut zu werden. Weitere Details sind dem Gutachten zu entnehmen. Abschließend ist zu sagen, dass es Hinweise gibt, dass kommunale Kläranlagen kein Haupteintragspfad für TFA sind und ihr Einfluss auf die Konzentrationen in Fließgewässern eher gering ist.
Ein Priorisierungsrahmenwerk wurde entwickelt, um die Auswahl derjenigen PMT/vPvM Stoffe zu unterstützen, die sofortige Maßnahmen durch REACH-Registranten, Regulierungsbehörden, Forschern und dem Wassersektor erfordern, um die Trinkwasserressourcen vor einer Kontamination zu schützen. Das entwickelte Rahmenwerk ist das Ergebnis von Stakeholder-Befragungen, Monitoringkampagnen, Laboruntersuchungen, Literaturrecherchen und einem Stakeholder-Workshop. Das Rahmenwerk für die Priorisierung von PMT/vPvM-Stoffen basiert auf den folgenden fünf Priorisierungskategorien: I) die PMT/vPvM-Gefahrenbewertung; II) die REACH-Emissionswahrscheinlichkeit; III) die Analytik und Monitoringlücken; IV) die Wasseraufbereitungslücke und v) das Expositionsniveau. Zur Umsetzung dieses Priorisierungsrahmenwerks wurden 176 Stoffe auf der Grundlage mehrerer Überlegungen ausgewählt. Zu den Auswahlkriterien gehörten, ob sie die PMT/vPvM-Kriterien erfüllen oder nicht, Datenlücken in Bezug auf die PMT/vPvM-Bewertung, ob sie eine Perfluoralkyl-Substruktur oder Triazin-Substruktur enthalten, der Verdacht, in deutschen Trinkwasserressourcen vorhanden zu sein, und aktuelle Kenntnisse zu Analytikmethoden. Die PMT/vPvM-Gefahrenbewertung wurde für alle 176 Stoffe durchgeführt, und es wurde festgestellt, dass 99 die PMT/vPvM-Kriterien erfüllten. Die REACH Emissionswahrscheinlichkeit konnte für 152 der 176 Stoffe abgeleitet werden, und es wurde festgestellt, dass 133 von ihnen entweder eine "hohe" (84 Stoffe) oder "sehr hohe" (49 Stoffe) REACH-Emissionswahrscheinlichkeit aufwiesen. Die Analyse- und Monitoringlücken und die Wasseraufbereitungslücke wurden für 150 der Stoffe durch eine Umfrage bei Analyselaboren und Wasseraufbereitungsanlagen in ganz Deutschland sowie durch eigene experimentelle Arbeiten untersucht. Bei dieser Untersuchung wurde festgestellt, dass 26 Stoffe eine geringe bis erhebliche Analytiklücke und 58 Stoffe eine erhebliche Monitoringlücke aufweisen. Es gab erhebliche Wasseraufbereitungslücken für die untersuchten Substanzen, da 78 weder durch Aktivkohlefilter noch durch Ozonung entfernt werden können, 22 können nur durch Ozonung und 31 nur durch Aktivkohlefilter entfernt werden. Die Expositionswerte wurden durch eine Monitoringstudie von 78 der 176 Substanzen in 13 Trinkwassereinzugsgebieten zu zwei verschiedenen Zeitpunkten untersucht. Dies wurde durch eine Literaturrecherche ergänzt, in der Monitoringdaten für 12 Stoffe gefunden wurden, die nicht in die Monitoringkampagne aufgenommen wurden. Davon waren 10 der Substanzen allgegenwärtig in hohen Konzentrationen, 28 allgegenwärtig in niedrigen Konzentrationen und 36, die in lokalen Regionen entweder in hohen oder niedrigen Konzentrationen überwacht wurden. Aus der Bewertung dieser fünf Priorisierungskategorien ergeben sich durch das Priorisierungsrahmenwerk 43 PMT/vPvM-Stoffe mit höchster Priorität, 23 Stoffe mit hoher Priorität und 33 Stoffe mit mittlerer Priorität für Folgemaßnahmen. Das hier vorgestellte Priorisierungsrahmenwerk kann als Frühwarnsystem dienen, um eine unmittelbare Bedrohungen oder Besorgnis durch andere als in dieser Studie berücksichtigen PMT/vPvM oder potenzielle PMT/vPvM-Stoffe zu identifizieren. Quelle: Forschungsberichte
Increasing concern on water contamination by micropollutants like pharmaceuticals fuels the development and implementation of technologies to remove micropollutants from municipal wastewater treatment plants (WWTP). However, often the targets and criteria for process design of such technologies are not clarified. This study was conducted to test whether predicted no-effect concentrations (PNEC) can be used as a design parameter for advanced treatment technologies to achieve pharmaceutical levels in WWTP effluents. This goal is consistent with environmental requirements, currently being discussed both by the Danish authorities and the European goals on zero emissions as documented in the draft of the Urban Wastewater Directive. The effluent of a conventional activated sludge WWTP was treated by ozonation and granular activated carbon (GAC) and monitored for 50 pharmaceuticals and iodinated X-ray contrast media, as well as 23 transformation products. Treatment with GAC alone initially achieved concentrations below PNEC for all targeted compounds, but after treating 3,000 - 5,000 bed volumes, the removal for several compounds decreased and the effluent concentrations for clarithromycin and venlafaxine were no longer below PNEC. Ozonation alone effectively reduced the concentrations of most of the compounds with standard ozone dosing of 0.5 mg O3/mg DOC. However, ozonation was unable to remove bicalutamide and oxazepam to reach target concentrations. The operation of both technologies in combination achieved concentrations of all measured pharmaceuticals below the PNEC (even with ozone concentrations of below 0.5 mg O3/mg DOC). Nonetheless, this study suggests that proper steering of WWTP design via the PNEC values alone is obstructed by lack of reliable primal PNEC data and absence of PNEC references for emerging pollutants and potential biologically active transformation products. © 2023 The Author(s). Published by Elsevier B.V.
Persistent and mobile (PM) chemicals spread quickly in the water cycle and can reach drinking water. If these chemicals are also toxic (PMT) they may pose a threat to the aquatic environment and drinking water alike, and thus measures to prevent their spread are necessary. In this study, nontarget screening and cell-based toxicity tests after a polarity-based fractionation into polar and non-polar chemicals are utilized to assess and compare the effectiveness of ozonation and filtration through activated carbon in a wastewater treatment and drinking water production plant. Especially during wastewater treatment, differences in removal efficiency were evident. While median areas of non-polar features were reduced by a factor of 270, median areas for polar chemicals were only reduced by a factor of 4. Polar features showed significantly higher areas than their non-polar counterparts in wastewater treatment plant effluent and finished drinking water, implying a protection gap for these chemicals. Toxicity tests revealed higher initial toxicities (especially oxidative stress and estrogenic activity) for the non-polar fraction, but also showed a more pronounced decrease during treatment. Generally, the toxicity of the effluent was low for both fractions. Combined, these results imply a less effective removal but also a lower toxicity of polar chemicals. The behaviour of features during advanced waste and drinking water treatment was used to classify them as either PM chemicals or mobile transformation products (M-TPs). A suspect screening of the 476 highest intensity PM chemicals and M-TPs in 57 environmental and tap water samples showed high frequencies of detection (median >80%), which indicates the wide distribution of these chemicals in the aquatic environment and thus supports the chosen classification approach and the more generally applicability of obtained insights. © 2022 Elsevier
The occurrence of small particles consisting of organic polymers, so-called microplastic (MP), in aquatic environments attracts increasing interest in both public and science. Recent sampling campaigns in surface waters revealed substantial numbers of particles in the size range from a few micrometers to a few millimeters. In order to validate sample preparation, identification and quantification and to investigate the behavior of MP particles and potential toxic effects on organisms, defined MP model particles are needed. Many studies use spherical compounds that probably behave differently compared to irregularly shaped MP found in environmental samples. However, preparation and handling of MP particles are challenging tasks and have been systematically investigated in the present study. Polystyrene (PS) as a commonly found polymer with a density slightly above that of water was selected as polymer type for milling and fractionation studies. A cryogenic ball mill proved to be practical and effective to produce particles in the size range from 1 to 200 Ìm. The yield of small particles increased with increasing pre-cooling and milling durations. Depending on the concentration and the size, PS particles do not completely disperse in water and particles partly creep vertically up along glass walls. Stabilized MP suspensions without use of surfactants that might harm organisms are needed for toxicological studies. The stabilization of PS particle suspensions with ozone treatment reduced the wall effect and increased the number of dispersed PS particles but increased the dissolved organic carbon concentration and changed the size distribution of the particles. © 2018 Elsevier Inc. All rights reserved.
The aim of this interdisciplinary research project in North Rhine-Westphalia (NRW), Germany, entitled "Elimination of pharmaceuticals and organic micropollutants from waste water" involved the conception of cost-effective and innovative waste-water cleaning methods. In this project in vitro assays, in vivo assays and chemical analyses were performed on three municipal waste-water treatment plants (WWTP). This publication focuses on the study of the in vitro bioassays. Cytotoxic, estrogenic, genotoxic and mutagenic effects of the original as well as enriched water samples were monitored before and after wastewater treatment steps using MTT and PAN I, ER Calux and A-YES, micronucleus and Comet assays as well as AMES test. In most cases, the measured effects were reduced after ozonation, but in general, the biological response depended upon the water composition of the WWTP, in particular on the formed by-products and concentration of micropollutants. In order to be able to assess the genotoxic and/or mutagenic potential of waste-water samples using bioassays like Ames test, Comet assay or micronucleus test an enrichment of the water sample via solid-phase extraction is recommended. This is in agreement with previous studies such as the "ToxBox"-Project of the Environmental Agency in Germany. © 2022 Informa UK Limited
Die Firma ARLANXEO Deutschland GmbH Alte Heerstraße 2 41540 Dormagen beantragt gemäß § 16 Bundes-Immissionsschutzgesetz die Genehmigung zur wesentlichen Änderung der Anlage zur Herstellung von synthetischen Kautschuken (PC-Anlage, Anlage Nr. 113) auf dem Werksgelände des CHEMPARK Dormagen, Gemarkung Worringen, Flur 34, Flurstücke 225, 251, 252, 255, 281 und 287 sowie Flur 51, Flurstück 53 im Wesentlichen durch die verfahrenstechnische Optimierung der Teilstufe I und die Errichtung und den Betrieb einer neuen Teilstufe II (Ozonierung) der Abwasservorbehandlungsanlage, die Änderungen an diversen AwSV-Anlagen, die Aufnahme der Lageranlage A705 in den Bestand der PC-Anlage als neue Betriebseinheit 6 sowie weitere verschiedene Änderungen.
Pool water is continuously circulated and reused after an extensive treatment including disinfection by chlorination, ozonation or UV treatment. In Germany, these methods are regulated by DIN standard 19643. Recently, the DIN standard has been extended by a new disinfection method using hypobromous acid as disinfectant formed by introducing ozone into water with naturally or artificially high bromide content during water treatment. In this study, we tested the disinfection efficacy of the ozone-bromine treatment in comparison to hypochlorous acid in a flow-through test rig using the bacterial indicator strains Escherichia coli, Enterococcus faecium, Pseudomonas aeruginosa, and Staphylococcus aureus and the viral indicators phage MS2 and phage PRD1. Furthermore, the formation of disinfection by-products and their potential toxic effects were investigated in eight pool water samples using different disinfection methods including the ozone-bromine treatment. Our results show that the efficacy of hypobromous acid, depending on its concentration and the tested organism, is comparable to that of hypochlorous acid. Hypobromous acid was effective against five of six tested indicator organisms. However, using Pseudomonas aeruginosa and drinking water as test water, both tested disinfectants (0.6 mg L-1 as Cl2 hypobromous acid as well as 0.3 mg L-1 as Cl2 hypochlorous acid) did not achieve a reduction of four log10 levels within 30 s, as required by DIN 19643. The formation of brominated disinfection by-products depends primarily on the bromide concentration of the filling water, with the treatment method having a smaller effect. The eight pool water samples did not show critical values in vitro for acute cytotoxicity or genotoxicity in the applied assays. In real pool water samples, the acute toxicological potential was not higher than for conventional disinfection methods. However, for a final assessment of toxicity, all single substance toxicities of known DBPs present in pool water treated by the ozone-bromine treatment have to be analyzed additionally. © 2021 The Authors
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