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Aging of tire and road wear particles in terrestrial and freshwater environments - a review on processes, testing, analysis and impact

The environmental fate of tire and road wear particles (TRWPs) receives increasing attention due to the per capita emission volumes of 0.2-5.5 kg/(cap year) and recent reports on the environmental hazard of TRWP constituents. It is expected that aging impacts TRWPs fate in the environment but detailed knowledge is quite limited, yet. Making use of information on tire aging, the available knowledge on environmental aging processes such as thermooxidation, photooxidation, ozonolysis, shear stress, biodegradation and leaching is reviewed here. Experimental techniques to simulate aging are addressed as are analytical techniques to determine aging induced changes of TRWPs, covering physical and chemical properties. The suitability of various tire wear test materials is discussed. Findings and methods from tire aging can be partially applied to study aging of TRWPs in the environment. There is a complex interplay between aging processes in the environment that needs to be considered in future aging studies. In addition to existing basic qualitative understanding of the aging processes, quantitative understanding of TRWP aging is largely lacking. Aging in the environment needs to consider the TRWPs as well as chemicals released. Next steps for filling the gaps in knowledge on aging of TRWPs in the environment are elaborated. © 2021 The Authors

Änderungsgenehmigung gem. § 16 BImSchG: Änderung der Abluftbehandlungsanlage einer Biogasanlage in Seebronn

Die Firma NATURA GmbH & Co. KG, Seebronn 10, 91567 Herrieden, betreibt eine Biogasanlage zur Vergärung von Abfällen. Beantragt wird die Installation einer Anlage zur Behandlung der Abluftströme durch Fotooxidation anstelle des vorhandenen Biofilters. Die Abluftbehandlungsanlage wird in einer bestehenden Halle installiert.

Ozon-Belastung

Ozon-Belastung Die Höhe der Ozon-Spitzenkonzentrationen und die Häufigkeit sehr hoher Ozonwerte haben seit Mitte der 1990er-Jahre deutlich abgenommen. Der Zielwert zum Schutz der menschlichen Gesundheit wird jedoch weiterhin überschritten. Im Unterschied zu der Entwicklung der Spitzenwerte nahmen die Ozon-Jahresmittelwerte in städtischen Wohngebieten im gleichen Zeitraum zu. Überschreitung von Schwellenwerten Um gesundheitliche Risiken für die Bevölkerung bei kurzfristiger ⁠ Exposition ⁠ gegenüber erhöhten Ozonkonzentrationen auszuschließen, legt die 39. BImSchV Informations- und Alarmschwellenwerte fest (siehe Tab. „Zielwerte, langfristige Ziele und Alarmschwellen für den Schadstoff Ozon“). Der Informationsschwellenwert von 180 Mikrogramm pro Kubikmeter (µg/m³), gemittelt über eine Stunde, dient dem Schutz der Gesundheit besonders empfindlicher Bevölkerungsgruppen. Bei der Überschreitung des Alarmschwellenwertes von 240 µg/m³, gemittelt über eine Stunde, besteht ein Gesundheitsrisiko für die Gesamtbevölkerung. Seit 1995 hat die Zahl der Stunden mit Ozonwerten über 180 beziehungsweise 240 µg/m³ deutlich abgenommen (siehe Abb. „Überschreitungsstunden der Informationsschwelle (180 µg/m³) für bodennahes Ozon, Mittelwert über ausgewählte Stationen“ und Abb. „Überschreitungsstunden der Alarmschwelle (240 µg/m³) für bodennahes Ozon, Mittelwert über ausgewählte Stationen)“). Diese Abnahme ist von zwischenjährlichen Schwankungen überlagert, die auf die jährlich schwankenden meteorologischen sommerlichen Witterungsbedingungen zurückzuführen sind. Besonders deutlich ist dies im Jahr 2003 erkennbar. Im Sommer 2003 wurde eine außergewöhnlich langanhaltende Wettersituation beobachtet, welche die Ozonbildung begünstigte. Der Ozonsommer 2003 ist daher hinsichtlich der Spitzenwerte ein Sonderfall. Verglichen mit dem Jahr 1990 sind die Emissionen der Ozonvorläuferstoffe (Stickstoffoxide und flüchtige organische Verbindungen ohne Methan) in Deutschland bis 2022 um 67 % beziehungsweise 74 % zurückgegangen (siehe „Stickstoffoxid-Emissionen“ und „Emission flüchtiger organischer Verbindungen ohne Methan“ ). Der geringere Ausstoß von Ozonvorläufersubstanzen führte bereits in den 1990er Jahren zu einer Abnahme der Ozonspitzenwerte. Tab: Zielwerte, langfristige Ziele und Alarmschwellen für den Schadstoff Ozon Quelle: BImSchG Tabelle als PDF Tabelle als Excel Überschreitungsstunden der Informationsschwelle (180 µg/m³) für bodennahes Ozon, Mittelwert ... Quelle: Umweltbundesamt Diagramm als PDF Diagramm als Excel mit Daten Überschreitungsstunden der Alarmschwelle (240 µg/m³) für bodennahes Ozon, Mittelwert ... Quelle: Umweltbundesamt Diagramm als PDF Diagramm als Excel mit Daten Zielwerte und langfristige Ziele für Ozon Seit 2010 gibt es zum Schutz der menschlichen Gesundheit für Ozon einen europaweit einheitlichen Zielwert: 120 Mikrogramm pro Kubikmeter (µg/m³) als 8-Stunden-Mittel sollen nicht öfter als 25-mal pro Kalenderjahr, gemittelt über drei Jahre, überschritten werden. Um die meteorologische Variabilität der einzelnen Jahre bei einer langfristigen Betrachtung zu berücksichtigen, wird über einen Zeitraum von drei Jahren gemittelt. Die meisten Überschreitungen werden an ländlichen Hintergrundstationen registriert, also entfernt von den Quellen der Vorläuferstoffe (siehe Abb. „Prozentualer Anteil der Messstationen mit Überschreitung des Zielwertes für Ozon“). Das liegt daran, dass Stickstoffmonoxid (NO), das in Autoabgasen enthalten ist, mit Ozon reagiert. Dabei wird Ozon abgebaut, so dass die Ozonbelastung in Innenstädten deutlich niedriger ist. Andererseits werden die Ozonvorläuferstoffe mit dem Wind aus den Städten heraus transportiert und tragen entfernt von deren eigentlichen Quellen zur Ozonbildung bei. Langfristig soll der 8-Stunden-Mittelwert von 120 µg/m³ während eines Kalenderjahres nicht mehr überschritten werden. Dieses Ziel wird in Deutschland allerdings an kaum einer Station eingehalten. Die höchste Zahl an Überschreitungstagen wird üblicherweise an ländlichen Hintergrundstationen registriert (siehe Abb. „Zahl der Tage mit Überschreitung des Ozon-Zielwertes (120 µg/m³) zum Schutz der menschlichen Gesundheit, Mittelwert über ausgewählte Stationen“. Zahl der Tage mit Überschreitung des Ozon-Langfristziels (120 µg/m³) zum Schutz der Gesundheit ... Quelle: Umweltbundesamt Diagramm als PDF Diagramm als Excel mit Daten Prozentualer Anteil der Messstationen mit Überschreitung des Zielwertes für Ozon Quelle: Umweltbundesamt Diagramm als PDF Diagramm als Excel mit Daten Entwicklung der Jahresmittelwerte Jahresmittelwerte der Ozonkonzentrationen spielen bei der Bewertung der Belastung eine nachgeordnete Rolle. Dennoch können sie zur Beurteilung der Immissionssituation verwendet werden. Die Jahresmittelwerte haben eine größere Bedeutung für die langfristige Entwicklung der Ozonbelastung, sofern historische Werte herangezogen werden. Die Jahresmittelwerte der Ozonkonzentration von 1995 bis 2023 zeigen an städtischen Stationen insgesamt einen schwach zunehmenden Trend. Einerseits nahmen die Ozonspitzenwerte durch die Minderungsmaßnahmen für die NO x - und ⁠ NMVOC ⁠-Emissionen in Deutschland deutlich ab, andererseits führte dies wegen der Verringerung des Titrationseffekts (Ozonabbau durch Stickstoffmonoxid) zu einem Anstieg der mittelhohen Ozonkonzentrationen, was schließlich bei den Jahresmittelwerten sichtbar wird (siehe Abb. „Trend der Ozon-Jahresmittelwerte“). Zudem wird von einer zunehmenden Bedeutung des interkontinentalen (hemisphärischen) Transports für die Ozonbelastung in Deutschland und Europa aufgrund der industriellen Emissionen in Asien und Nordamerika ausgegangen. Bodennahes Ozon Ozon (O 3 ) wird nicht direkt freigesetzt, sondern bildet sich in den unteren Luftschichten der ⁠ Atmosphäre ⁠ bis in etwa zehn Kilometer Höhe bei intensiver Sonneneinstrahlung durch komplexe photochemische Reaktionen von Sauerstoff und Luftverunreinigungen. Vor allem flüchtige organische Verbindungen (⁠ VOC ⁠ = volatile organic compounds) einschließlich Methan sowie Stickstoffoxide (NO x ) sind an diesen Reaktionen beteiligt. Herkunft Die Emissionen von flüchtigen organischen Verbindungen und Stickstoffoxiden, den sogenannten Ozon-Vorläuferstoffen, werden überwiegend durch den Menschen verursacht. Hinzu kommt eine natürliche sogenannte Ozon-Hintergrundbelastung, die von hemisphärischem Transport und natürlichen Bildungsprozessen herrührt. Eine wichtige Quelle für die ⁠ Emission ⁠ der Ozon-Vorläuferstoffe stellt der Kraftfahrzeugverkehr dar. Darüber hinaus werden besonders aus dem Kraftwerksbereich Stickstoffoxide und aus der Anwendung von Lacken und Lösungsmitteln flüchtige organische Verbindungen emittiert (siehe „Stickstoffoxid-Emissionen“ und „Emission flüchtiger organischer Verbindungen ohne Methan“ ). Die Emissionen sind teilweise auch natürlichen Ursprungs, zum Beispiel Ausdünstungen flüchtiger organischer Stoffe aus Laub- und Nadelbäumen. Gesundheitliche Wirkungen Viele Menschen leiden an Tagen hoher Ozonkonzentration an Reizungen der Augen (Tränenreiz) und Schleimhäute (Husten) sowie − verursacht durch Begleitstoffe des Ozons − an Kopfschmerzen. Diese Reizungen sind von der körperlichen Aktivität weitgehend unabhängig. Ihr Ausmaß wird primär durch die Aufenthaltsdauer in der ozonbelasteten Luft bestimmt. Die Empfindlichkeit der Menschen gegenüber Ozon ist sehr unterschiedlich ausgeprägt. Eine Risikogruppe lässt sich nicht genau eingrenzen. Man geht davon aus, dass etwa 10 bis 15 Prozent der Bevölkerung (quer durch alle Bevölkerungsgruppen) besonders empfindlich auf Ozon reagieren. Vor allem die Atemwege sind von der Ozonwirkung betroffen. Neben Reizungen der Schleimhäute in den oberen Atemwegen kann Ozon bei tiefer oder häufiger Einatmung (etwa bei körperlicher Aktivität) verstärkt bis in die tiefen Lungenabschnitte gelangen und dort durch seine hohe Reaktionsbereitschaft Gewebe schädigen und entzündliche Prozesse auslösen. Vor allem nach reger körperlicher Aktivität im Freien wurde bei Schulkindern und Erwachsenen eine verminderte Lungenfunktion nachgewiesen. Diese funktionellen Veränderungen und Beeinträchtigungen normalisierten sich im Allgemeinen spätestens 48 Stunden nach Expositionsende. Im Gegensatz zur Veränderung der Lungenfunktionswerte bildeten sich entzündliche Reaktionen des Lungengewebes nur teilweise zurück. Die Reizwirkungen sind im Sinne einer Vorschädigung des Lungengewebes zu verstehen, durch die sowohl eine Sensibilisierung durch chemische oder biologische Allergene ermöglicht als auch die Auslösung von allergischen Symptomen begünstigt werden kann. Messdaten Die Ozonkonzentration wird an rund 260 Messstationen in Deutschland überwacht. An den Messstellen, die das Umweltbundesamt im ländlichen Hintergrund betreibt, wurde im Zeitraum 1980 bis zum Ende der 1990er-Jahre ein Anstieg der Jahresmittelwerte der Ozonkonzentration registriert, der sich in den folgenden Jahren nicht fortsetzte.

LUBW Karte des Monats: Ozonmessung in Baden-Württemberg

Ozon ist ein natürlicher Bestandteil der Atmosphäre. Rund 90% des Ozons befinden sich in einer Schicht oberhalb von etwa 20 Kilometern Höhe. Hier wird Ozon durch die energiereiche Ultraviolettstrahlung direkt aus Sauerstoff gebildet. Die sogenannte Ozonschicht schützt die Erdoberfläche vor der schädlichen ultravioletten Strahlung der Sonne. Auch in Bodennähe findet sich natürlicherweise Ozon, der zu einem geringeren Teil aus dem vertikalen Transport von Ozon aus den höheren Schichten stammt. Hauptsächlich wird bodennahes Ozon bei hohen Lufttemperaturen und intensiver Sonneneinstrahlung durch photochemische Reaktionen der Ozonvorläufersubstanzen - überwiegend Stickstoffdioxid (NO2) und flüchtige organische Verbindungen - gebildet. Diese kommen zu einem geringen Anteil aus natürlichen Quellen, wie Wäldern. Hauptsächlich stammen die Vorläufersubstanzen aber aus Quellen, die vom Menschen verursacht werden, wie dem Straßenverkehr und fossil befeuerten Kraftwerken. Im Gegensatz zu anderen Luftschadstoffen, wie dem Stickstoffdioxid, hat Ozon somit keinen direkten künstlichen Ursprung. In hoher Konzentration wirkt Ozon als Reizgas auf die Atemwege und kann die Lunge schädigen. Die Empfindlichkeit ist dabei sehr individuell. Ab einem Immissionswert von 180 µg/m3 werden Warnungen herausgegeben. In Baden-Württemberg kam es diesen Sommer im Vergleich zu den Vorjahren bisher nur zu einer einzigen Überschreitung dieser Informationsschwelle in Baden-Baden. Dieser Umstand ist auf das Fehlen stabiler Hochdruckwetterlagen und den im Vergleich zu den Sommern der letzten Jahre eher verhaltenen täglichen Maximaltemperaturen zurückzuführen. So konnten sich keine hohe Ozonkonzentration aufbauen, die zu einer erhöhten Belastung geführt hätten. An 27 Standorten in Baden-Württemberg misst die LUBW Ozon. Die Ergebnisse werden stündlich aktuell auf den Internetseiten der LUBW veröffentlicht. Karte zeigt: die aktuellen Ozonwerte farbig an 27 Standorten in ganz Baden-Württemberg, Kartennachweis: LUBW, Kartendaten: © 2021 GeoBasis-DE/BKG (©2009), Google Mehr zum Thema:

Schutz bei sichtbarem Licht

Schutz bei sichtbarem Licht Bei der Betrachtung möglicher Risiken des sichtbaren Lichts stehen die Augen im Vordergrund. Das Warn- und Schutzsystem des Körpers trägt dazu bei, die Augen vor zu viel Licht zu schützen. Auch geeignete Sonnenbrillen können dabei helfen. Licht emittierende Produkte (wie z.B. Lampen und Lampensysteme, Laserpointer) müssen Sicherheitsstandards einhalten. Bei der Betrachtung möglicher Risiken des sichtbaren Lichts stehen die Augen im Vordergrund, vor allem photochemische Wirkungen auf die Netzhaut. Thermische, das heißt durch Erwärmung bedingte Schäden sind zwar ebenfalls möglich, benötigen aber höhere Strahlungsintensitäten. Warn- und Schutzsystem des Körpers Normalerweise wird der Blick in eine (zu) helle Lichtquelle als unangenehm empfunden. Es empfiehlt sich nicht, dieses Gefühl zu ignorieren und bewusst aus kurzem Abstand in eine helle Strahlungsquelle zu schauen. Dies gilt vor allem für Kinder, bei denen die Durchlässigkeit der Augenlinse für sichtbares Licht (und für UV -A-Strahlung) größer ist als bei Erwachsenen. Eine wichtige Schutzfunktion erfüllt die Iris: Sie reguliert den Lichteinfall durch Eng- oder Weitstellung der Pupille und schützt das Auge so vor Überreizung (Hell- oder Dunkeladaptation). Auch unwillkürliche oder absichtliche Reaktionen wie Kopf- und Augenbewegungen können dazu beitragen, die Augen vor zu viel Licht zu schützen. Der Lidschlussreflex Der Lidschlussreflex schützt das Auge vor allem vor Austrocknung und vor Schädigung durch Fremdkörper. Er wird aber ebenfalls durch starken Lichteinfall ausgelöst. Eine im Auftrag der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin ( BAuA ) durchgeführte Untersuchung zeigte jedoch, dass dieser Reflex nur bei einer Minderheit der Probanden tatsächlich auftrat. Er darf also nicht überschätzt werden. Sonnenbrillen Eine geeignete Sonnenbrille kann die Augen nicht nur vor UV -Strahlung und Blendung schützen, sondern auch den die Netzhaut erreichenden Blaulichtanteil vermindern. Sicherheit von Lampen und Lampensystemen Blaulichtgefährdung Bei der Beurteilung der photobiologischen Sicherheit von Lampen und Lampensystemen steht meist die sogenannte Blaulichtgefährdung im Vordergrund. Unter Blaulichtgefährdung versteht man das Risiko einer photochemischen Schädigung der Netzhaut oder des retinalen Pigmentepithels (RPE) durch energiereiches Licht. Der Hersteller eines Produktes hat zu gewährleisten, dass das Produkt bei bestimmungsgemäßem Gebrauch für die Nutzerinnen und Nutzer ungefährlich ist. Bei der Beurteilung der Sicherheit stützt er sich auf Gesetze wie das Produktsicherheitsgesetz und in der Regel – je nach Art des Produktes - auf einschlägige, möglichst spezifische Normen. Gefährdungspotenzial: Aufteilung in 4 Risikogruppen Für die photobiologische Sicherheit von Lampen und Lampensystemen gilt die Norm DIN EN 62471. Nach dieser Norm werden Lampen und Lampensysteme vier Risikogruppen zugeordnet. Risikogruppen für Lampen und Lampensysteme Risikogruppe Photobiologische Gefahr 0 (freie Gruppe) Kein Risiko 1 Geringes Risiko 2 Mittleres Risiko 3 Hohes Risiko Für Allgemeinbeleuchtung nicht vorgesehen Bei der freien Gruppe (Gruppe 0) besteht kein Risiko. Die Risikogruppen 1, 2 und 3 stehen für steigendes Gefährdungspotenzial. Die genauen Voraussetzungen für die jeweiligen Gruppenzuordnungen sind in der Norm beschrieben. Beurteilt werden Risiken aufgrund von UV -Strahlung, Risiken für die photochemische und thermische Netzhautgefährdung sowie für die Gefahr aufgrund von Infrarotstrahlung. Die meisten für die Allgemeinbeleuchtung eingesetzten Lichtquellen fallen in die sogenannte Freie Gruppe oder in die Risikogruppe 1. Manche lichtemittierenden Dioden ( LED ) können, wie Messungen der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin ( BAuA ) zeigen, auch in die Risikogruppe 2 fallen. Es kommt allerdings immer darauf an, ob die pure Leuchtdiode vermessen wird, die Lampe, in der die Diode verbaut ist, oder die fertige Leuchte. Bei der Einordnung in Risikogruppen werden "normale Einschränkungen durch das Verhalten" (Risikogruppe 1) beziehungsweise "Abwendreaktionen" (Risikogruppe 2) vorausgesetzt. Lampen der Risikogruppe 3 stellen sogar für flüchtige oder kurzzeitige Bestrahlung eine Gefahr dar. Die Risikogruppe 3 ist daher für die Allgemeinbeleuchtung nicht vorgesehen. Im Rahmen des Ressortforschungsprojekts "Messung und Bewertung für die Allgemeinbevölkerung relevanter optischer Strahlenquellen - Abschätzung von Risiken für das Auge" wurden verschiedene am Markt verfügbare Verbraucherprodukte wie Laserpointer, Fahrrad- oder Taschenlampen und Gartenlaser untersucht. Dabei wurde besonderes Augenmerk auf eine mögliche Blaulichtgefährdung und auf Blendung gelegt. Unter anderem wurde festgestellt, dass mehrere der untersuchten Fahrradlampen und LED-Taschenlampen gemäß der Norm DIN EN 62471 der Risikogruppe 2 (mittleres Risiko) zuzuordnen sind, ohne mit entsprechenden Sicherheits- bzw. Warnhinweisen versehen zu sein ( Abschlussbericht ). Arbeitsschutz Viele Menschen sind beruflich natürlicher oder künstlicher optischer Strahlung ausgesetzt. Hier greift das rechtliche Regelwerk des Arbeitsschutzes. So legt zum Beispiel die Verordnung zum Schutz der Beschäftigten vor Gefährdungen durch künstliche optische Strahlung ( OStrV ) unter Bezugnahme auf die europäische Richtlinie 2006/25/EG auch für die Wellenlängen des sichtbaren Lichts Grenzwerte für Arbeitnehmer fest, die nicht überschritten werden dürfen. Stand: 19.03.2024

Quellen und photochemische Senken von Metamitron im Oberflächengewässer der Fuhse ..... Ausgabe 10/2017

Abschlussbericht zum Projekt Quellen und photochemische Senken von Metamitron im Oberflächengewässer der Fuhse Wolf-Ulrich Palm, Anne-Kathrin Siemers, Klaus Kümmerer Projektförderung durch den NLWKN (Hildesheim) (Dr. Dieter Steffen) korrigierte Version (29. Oktober 2017) Leuphana Universität Lüneburg, Fakultät Nachhaltigkeitswissenschaften Institut für Nachhaltige Chemie und Umweltchemie Scharnhorststr. 1, 21335 Lüneburg __________________________________________________________________________ Leuphana – Abschlussbericht Metamitron in der Fuhse – August 2017 Seite 1 Inhalt Zusammenfassung ...................................................................................................................... 4 Summary .................................................................................................................................... 4 1. Einleitung .......................................................................................................................... 5 1.1 Einträge von Pflanzenschutzmitteln in die Fuhse .............................................................. 5 1.2 Bekannte Konzentrationsverläufe des Metamitrons in der Fuhse ...................................... 7 1.3 Photochemische Reaktion des Metamitrons .................................................................... 11 1.4 Verhalten von Metamitron in der Umwelt ....................................................................... 12 1.5 Ziele des Projektes ........................................................................................................... 13 2. Experimentelles .............................................................................................................. 15 2.1 Untersuchte Verbindungen – Auswahl und Eigenschaften .............................................. 15 2.2 Übersicht der Messstellen und Kampagnen an der Fuhse................................................ 19 2.3 Verwendete Materialien, Geräte und Substanzen ............................................................ 23 2.4 Probenahme der Realproben und Durchführung der Analysen ....................................... 26 2.4.1 Probenahme .................................................................................................................. 26 2.4.2 DOC/DIC und Anionen ................................................................................................ 26 2.4.3 Schwebstoffgehalt ........................................................................................................ 26 2.4.4 Anreicherung ................................................................................................................ 26 2.4.5 Analytik über LC-MSMS ............................................................................................. 27 2.5 Aufbauten zum photochemischen Abbau von Metamitron.............................................. 32 3. Ergebnisse und Diskussion ............................................................................................ 34 3.1 Konzentrationen ............................................................................................................... 34 3.1.1 Spezielle Messung 1: Metamitron in der Kläranlage Peine ......................................... 38 3.1.2 Spezielle Messung 2: Konzentrationen im Sievershäuser Bach .................................. 39 3.1.3 Spezielle Messungen 3: Konzentrationen in der Erse .................................................. 40 3.2 Frachten ............................................................................................................................ 42 __________________________________________________________________________ Leuphana – Abschlussbericht Metamitron in der Fuhse – August 2017 Seite 2 3.3 Quellen und Senken von Metamitron im Oberflächengewässer ...................................... 44 3.3.1 Photochemischer Abbau von Metamitron .................................................................... 44 3.3.2 Modell zur Deutung der Konzentrationen in der Fuhse ............................................... 46 3.3.3 Vergleich modellierter und gemessener Konzentrationen ........................................... 48 3.3.3.1Carbamazepin als Marker für den Einfluss von Kläranlagen .................................. 49 3.3.3.2Modellergebnis für MET und DES in der Kampagne am 23.5.2016 ....................... 52 3.3.3.3Erkannte Quellen und Senken .................................................................................. 55 Danksagungen......................................................................................................................... 57 Supplement und zusätzliches Material ................................................................................. 57 4.Literatur .......................................................................................................................... 58 5.Anhang ............................................................................................................................ 63 5.1 Konzentrationen der organischen Komponenten ............................................................. 63 5.2 Vorort-Parameter, Schwebstoffkonzentrationen und Konzentrationen der anorganischen Komponenten ........................................................................................................................... 66 5.3 Volumenströme an den Pegeln in der Fuhse .................................................................... 68 5.4 Volumenströme der Kläranlagen ..................................................................................... 69 __________________________________________________________________________ Leuphana – Abschlussbericht Metamitron in der Fuhse – August 2017 Seite 3

Relevante Luftschadstoffe

Als Luftverunreinigungen werden gemäß dem Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG) alle Veränderungen der natürlichen Zusammensetzung der Luft bezeichnet, insbesondere durch Rauch, Ruß, Staub, Gase, Aerosole, Dämpfe und Geruchsstoffe. Laut der 39. BImSchV ist ein Schadstoff "jeder in der Luft vorhandene Stoff, der schädliche Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit oder die Umwelt insgesamt haben kann". Im Rahmen des Umweltschutzes zählen zu den relevanten Luftschadstoffen die Stoffe, für die aufgrund gesetzlicher Vorgaben eine Messverpflichtung besteht und für die es Beurteilungswerte gibt. An den Messstationen des Landes Baden-Württemberg werden je nach Lage und lokaler Immissionssituation unterschiedliche Luftschadstoffe gemessen, zu denen hier kurz einige Informationen gegeben sind. Weiterführende Informationen zu den Luftschadstoffen finden Sie im Internetangebot des Umweltbundesamtes . Stickstoffmonoxid (NO) und Stickstoffdioxid (NO 2 ) werden unter der Bezeichnung Stickstoffoxide (NO x ) zusammengefasst. Stickstoffoxide entstehen bei allen Verbrennungsprozessen unter hohen Temperaturen. Bedeutende Emissionsquellen sind der Kraftfahrzeugverkehr und die Verbrennung fossiler Brennstoffe. Zu den natürlichen Quellen zählen Blitze in Gewitterwolken. In der Atmosphäre wird das überwiegend freigesetzte Stickstoffmonoxid vergleichsweise schnell in Stickstoffdioxid umgewandelt. Die Umwandlungszeit ist von der Tages- und Jahreszeit sowie von der Ozonkonzentration abhängig. Tagsüber und im Sommer erfolgt die Umwandlung rasch, nachts und im Winter wesentlich langsamer. Stickstoffoxide wirken reizend auf die Schleimhäute sowie die Atemwege des Menschen und können Pflanzen schädigen. Auch eine Zunahme von Herz-Kreislauferkrankungen kann beobachtet werden. Stickstoffdioxid ist zusammen mit den flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) eine der Vorläufersubstanzen für die Bildung von bodennahem Ozon. Stickstoffoxide tragen durch die langfristige Umwandlung in Nitrat und nachfolgender Deposition zur Überdüngung der Böden in empfindlichen Ökosystemen und Gewässern bei. Über die Umwandlung zu Salpetersäure leisten sie einen Beitrag zur Versauerung. Gemäß der 39. BImSchV gelten folgende Immissionswerte für Stickstoffdioxid und Stickstoffoxide: a ) gemessen an drei aufeinanderfolgenden Stunden Partikel (Particulate Matter, PM) sind luftgetragene feste oder flüssige Teilchen, die nicht unmittelbar zu Boden sinken, sondern eine gewisse Zeit (in der Größenordnung mehrerer Tage) in der Atmosphäre verweilen und über große Distanzen transportiert werden können. Die Größe der Partikel und ihre Zusammensetzung bestimmen neben den chemischen und physikalischen Eigenschaften auch ihre Wirkung auf Mensch und Umwelt. Es werden vier Fraktionen hinsichtlich des Durchmessers der Staubpartikel unterschieden, wobei die gröberen Fraktionen immer auch die kleineren Partikel beinhalten. Die Partikel der Fraktionen kleiner als 10 µm werden auch als Feinstaub bezeichnet. Es werden primäre und sekundäre Partikel unterschieden. Primäre Partikel werden direkt in die Umwelt emittiert und können natürlichen Ursprungs sein (z. B. als Folge von Bodenerosion) oder durch menschliches Handeln freigesetzt werden (beispielsweise durch Verkehr und Feuerungsanlagen). Sekundäre Partikel entstehen erst in der Atmosphäre durch eine chemische Reaktion aus gasförmigen Vorläufersubstanzen wie Schwefeldioxid, Stickstoffoxiden oder Ammoniak. Vor allem die Partikel der Fraktionen PM 0,1 und PM 2,5 sind für Beeinträchtigungen der menschlichen Gesundheit bedeutsam. Aufgrund ihrer guten Lungengängigkeit können sie weit in den Organismus vordringen und Beschwerden des Atemtraktes und des Herz-Kreislaufsystems verursachen. Gemäß der 39. BImSchV gelten folgende Immissionswerte für Partikel der Fraktionen PM 10 und PM 2,5 : Ozon (O 3 ) ist ein chemisch sehr reaktives Gas. In der Stratosphäre oberhalb von etwa 20 km schützt es als natürliche Ozonschicht vor der schädlichen Ultraviolettstrahlung der Sonne. Ozon kommt natürlicherweise auch in den bodennahen Luftschichten vor. Die natürliche Hintergrundkonzentration beträgt hier im Mittel etwa 50 µg/m³. Bodennahes Ozon stammt zu einem geringeren Teil aus dem vertikalen Transport von Ozon aus der Stratosphäre bzw. Ozonschicht. Hauptsächlich wird es aber bei intensiver Sonneneinstrahlung durch photochemische Reaktionen der Vorläufersubstanzen, insbesondere Stickstoffdioxid und flüchtige organische Verbindungen (VOC), gebildet. Ozon wird somit nicht direkt aus Quellen emittiert, sondern bildet sich erst in der Atmosphäre. Ozon wirkt in erhöhten Konzentrationen als Reizgas auf die Atemwege und kann nach tiefer Inhalation (z. B. bei sportlicher Betätigung) die Entstehung entzündlicher Prozesse im Lungengewebe fördern. Die Empfindlichkeit gegenüber Ozon ist dabei sehr individuell ausgeprägt. Zudem können erhöhte Ozonkonzentrationen in Bodennähe das Pflanzenwachstum beeinträchtigen. Gemäß der 39. BImSchV gelten folgende Immissionswerte für Ozon: a) höchster gleitender 8-Stundenmittelwert eines Tages b) gemittelt über drei Jahre, gültige Daten für ein Jahr c) AOT40 ( accmulated exposure over a threshold of 40 ppb), die summierte Differenz zwischen 1-Stundenmittelwerten über 80 µg/m³ (= 40 ppb) und 80 µg/m³ (= 40 ppb) im Zeitraum 1. Mai bis 31. Juli zwischen 8:00 Uhr und 20:00 Uhr mitteleuropäischer Zeit; gemittelt über fünf Jahre, gültige Daten für 3 Jahre Schwefeldioxid (SO 2 ) ist ein farbloses, stechend riechendes und wasserlösliches Gas. Schwefeldioxid entsteht bei der Verbrennung fossiler schwefelhaltiger Brennstoffe, insbesondere von Kohle und Heizöl. Schwefeldioxid reizt die Schleimhäute und die Atemwege. Die Kombination von Schwefeldioxid und Stäuben verstärkt die negative Wirkung auf die Gesundheit erheblich. Des Weiteren schädigt Schwefeldioxid die Pflanzen; insbesondere Nadelhölzer, Moose und Flechten reagieren empfindlich auf erhöhte Schwefeldioxidkonzentrationen in der Luft. Der Abbau von Schwefeldioxid in der Atmosphäre erfolgt durch Oxidation zu Sulfat und Schwefelsäure, die als Niederschlag ausgetragen wird. Schwefeldioxid trägt damit zur Versauerung von Böden und Gewässern sowie zu säurebedingten Korrosions- und Verwitterungsschäden an Metallen und Gestein (z. B. an Gebäuden) bei. Gemäß der 39. BImSchV gelten folgende Immissionswerte für Schwefeldioxid: a) gemessen an drei aufeinanderfolgenden Stunden Kohlenmonoxid (CO) ist ein geruchloses, brennbares und wasserlösliches Gas. Kohlenmonoxid entsteht bei der unvollständigen Verbrennung kohlenstoffhaltiger Brennstoffe wie Benzin, Öl, Holz und Kohle. Einer der Hauptemittenten ist der Verkehr. Kohlenmonoxid wirkt in höheren Konzentrationen giftig, indem es den Sauerstofftransport im Blut blockiert. Vergiftungen sind um so eher möglich, je höher die Konzentration ist und je länger die Einwirkung dauert. Akute Vergiftungserscheinungen treten vor allem in geschlossenen Räumen mit laufenden Verbrennungsmotoren (z. B. Garagen) auf. In der Außenluft lassen sich üblicherweise nur relativ geringe Konzentrationen nachweisen, welche sich jedoch bei längerer Exposition ebenfalls belastend auf den Menschen, insbesondere empfindliche Bevölkerungsgruppen wie ältere Menschen, Schwangere, Kinder oder Menschen mit Vorerkrankungen des Herz-Kreislaufsystems, auswirken können. Gemäß der 39. BImSchV gilt folgender Immissionswert für Kohlenmonoxid: a) höchster gleitender 8-Stundenmittelwert eines Tages Benzol (C 6 ,H 6 ) ist der einfachste aromatische Kohlenwasserstoff. Die Flüssigkeit hat einen charakteristischen Geruch und tritt leicht in die Gasphase über. Die Hauptemissionsquellen von Benzol sind die Verbrennung von Benzin in Kraftfahrzeugen, Verdunstungsverluste beim Betanken und bei Heiß-/Warmabstellvorgängen aus den Motoren sowie Freisetzungen bei der industriellen Produktion. Eine weitere Quelle sind Holzfeuerungsanlagen. Die Aufnahme von Benzol in den menschlichen Körper erfolgt über die Atemwege. Benzol ist toxisch, jedoch spielen toxische Effekte in den in der Außenluft auftretenden Konzentrationsbereichen nur eine untergeordnete Rolle. Relevant ist die kanzerogene und erbgutschädigende Wirkung von Benzol bei längerer Exposition. Gemäß der 39. BImSchV gilt folgender Immissionswert für Benzol: Ammoniak (NH 3 ) ist ein wasserlösliches, stechend riechendes Gas. In der Natur entsteht Ammoniak bei der mikrobiellen Zersetzung stickstoffhaltiger organischer Materie (z. B. abgestorbene Pflanzenreste, tierische Exkremente), bei der sogenannten Huminifizierung. Anthropogene Ammoniakemissionen stammen überwiegend aus der Landwirtschaft; mit rund 90 Prozent aus der Intensivtierhaltung (insbesondere Rinderhaltung). Von Bedeutung sind hier vor allem die Emissionen von Tierställen sowie die Lagerung und Ausbringung von Gülle und Festmist. Eine weitere, nicht landwirtschaftliche Quelle ist der Verkehr. Durch den Einbau des Dreiwege-Katalysators bei benzinbetriebenen Kraftfahrzeugen hat im Bereich des Verkehrs die Ammoniakemission an Bedeutung zugenommen. Ammoniak wirkt reizend auf Augen, Schleimhäute und den Atemtrakt. Aufgrund der schnellen Umsetzung in der Atmosphäre, lagert sich das freigesetzte Ammoniak daher überwiegend in unmittelbarer Emittentennähe als trockene Deposition ab. Als einzige basische Komponente reagiert der Hauptteil des Ammoniaks mit den in der Atmosphäre vorhandenen Säuren wie Schwefel- oder Salpetersäure. Dabei wird Ammoniak zu Ammonium (NH 4 + ) bzw. seinen Salzen Ammoniumsulfat ((NH 4 ) 2 SO 4 ) und Ammoniumnitrat (NH 4 NO 3 ) umgewandelt, die über weite Strecken in emittentenferne Regionen transportiert werden können. Dort können sie als nasse Deposition über die Niederschläge ausgewaschen werden und in den Boden gelangen. Diese sekundär gebildeten Partikel tragen somit zur Feinstaubbelastung und durch ihre versauernde und eutrophierende Wirkung auch zur Gefährdung empfindlicher Ökosysteme bei. Der Schutz empfindlicher Pflanzen und Ökosysteme bei Einwirkung von Ammoniak ist nach Nr. 4.8. der TA Luft 2021 zu gewährleisten. Dabei wird nach Anhang 1 der TA Luft (2021) davon ausgegangen, dass keine erheblichen Nachteile für die empfindlichen Ökosysteme bestehen, wenn innerhalb eines ermittelten Mindestabstands um die Emissionsquelle die Ammoniakkonzentration von 2 µg/m³ nicht überschritten wird. Die UNECE (2010) empfiehlt zum Schutz der naturnahen Vegetation eine maximale Ammoniakkonzentration ( Critical Level ) für niedere Pflanzen wie Flechten und Moose in Höhe von 1 µg/m³ und für höherer Pflanzen von 2- 4 µg/m³. Insgesamt werden die Höchstmengen an Ammoniakemissionen durch die 39. BImSchV vom 2. August 2010 festgeschrieben. Damit hat sich Deutschland verpflichtet, seine Ammoniakemissionen auf 550 Kilotonnen pro Jahr zu reduzieren. Dieses Ziel kann nur durch verstärkte Minderungsmaßnahmen bei der Ammoniakemission im Bereich der Intensivtierhaltung erreicht werden. Zu den relevanten Inhaltsstoffen, die in der Staubfraktion Partikel PM 10 ermittelt und beurteilt werden, zählen u. a.: Die Hauptquellen atmosphärischer Emissionen von Arsen , Kadmium und Nickel sind die Verbrennung von Öl und Kohle in Feuerungsanlagen. Blei wurde bis zum Verbot bleihaltiger Zusätze in Kraftstoffen hauptsächlich durch den Verkehr freigesetzt. Freisetzungen von Benzo[a]pyren in die Luft werden nicht nur durch den Verkehr verursacht, sondern überwiegend durch Verbrennungsprozesse in Feuerungsanlagen, so dass hohe Benzo[a]pyrenkonzentrationen vor allem im Umfeld von Holz- und Kohlefeuerungen auftreten. PAK reichern sich in der Umwelt an und werden kaum abgebaut. Sie lassen sich ubiquitär nachweisen. Ruß entsteht bei der unvollständigen Verbrennung bzw. der thermischen Spaltung von dampfförmigen kohlenstoffhaltigen Substanzen. Wichtige Quellen sind Fahrzeuge und Maschinen ohne Partikelfilter, Holzfeuerungen und offene Feuer mit Wald-, Feld- und Gartenabfällen. Während reines elementares Arsen nicht giftig ist, weisen die dreiwertigen, löslichen Arsenverbindungen ein hohes akut toxisches Potenzial auf. Bei den anderen Schwermetallen haben weniger akut toxische Effekte Bedeutung für gesundheitliche Beeinträchtigungen als vielmehr die Akkumulation im Körper aufgrund langjähriger Exposition und inhalativer oder oraler Aufnahme. Blei kann u. a. zu ierdenfunktionsstörungen, zu Schäden des blutbildenden Systems und der Muskulatur sowie des Nervensystems führen. Zudem kann es fruchtschädigend wirken und die Zeugungsfähigkeit beeinträchtigen. Kadmium kann u.a. den Eiweiß- und Kohlenhydrastoffwechsel stören sowie Knochenschäden und Erkrankungen des Immun- und Nervensystems verursachen. Bestimmte Kadmiumverbindungen sind kanzerogen und erbgutschädigend. Nickel ist ein häufiger Auslöser für Kontaktallergien und kann u. a. die Lunge und das Immunsystem schädigen. Es wirkt außerdem fruchtschädigend. Nickelstäube stehen ferner im Verdacht, kanzerogen zu sein. Die PAK einschließlich Benzo[a]pyren sind toxisch, einige PAK sind kanzerogen und stehen im Verdacht, frucht- und erbgutschädigend zu sein. Ruß gilt als kanzerogen. Dabei beruht die schädigende Wirkung des Rußes auch auf anhaftenden Substanzen, wie z. B. krebserregende PAK, welche ebenfalls bei Verbrennungsprozessen entstehen und zusammen mit dem Ruß in den Körper gelangen können. Gemäß der 39. BImSchV gelten folgende Immissionswerte für die Schwermetalle und Benzo[a]pyren als Gesamtgehalt in der Partikelfraktion PM 10 : Für Ruß besteht derzeit kein rechtlich verbindlicher Ziel- oder Grenzwert. Die 23. BImSchV (aufgehoben im Juli 2004) enthielt einen Maßnahmenwert von 8 µg/m³ für das Jahresmittel. Über den interaktiven Dienst UDO ( U mwelt- D aten und -Karten O nline) der LUBW können einzelne Daten bis hin zu mehrjährigen Zeitreihen der relevanten Luftschadstoffe abgerufen werden. Die gemäß der 39. BImSchV wichtigsten Kenngrößen der relevanten Luftschadstoffe wurden bis einschließlich der Jahresdaten 2016 in den jährlich erscheinenden LUBW-Berichten "Kenngrößen der Luftqualität" und "Ergebnisse der Spotmessungen in Baden-Württemberg" zusammengestellt. Seit dem Jahr 2017 erfolgt die gemeinsame Darstellung aller Jahresdaten im ebenfalls jährlich erscheinenden LUBW-Bericht "Luftqualität in Baden-Württemberg" . Die Jahresberichte zur Luftqualität ab dem Jahr 2021 werden nicht mehr in Berichtsform als pdf-Dateien angeboten – die jahresscharfen Auswertungen zur Luftqualität werden als Websites unter " Daten und Auswertungen " bereitgestellt.

Teilprojekt 4

Das Projekt "Teilprojekt 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von IBU - tec advanced materials AG durchgeführt. Ziel des Projekts 'Solardetox' ist die Entwicklung und Erprobung von schwimmfähigen photokatalytischen Substraten zum Abbau von mineralischen Kohlenwasserstoffen (MKW) im Wassern. Anwendungsbeispiele sind verschmutze Hafenbecken oder belastete Regenrückhalteräume. Es sollen aufgeschäumte Materialien aus mineralischen Werkstoffen (Blähglas, Blähton) mit photokatalytischen Beschichtungen auf Titandioxidbasis versehen werden. Bei der Photokatalyse kann diese Beschichtung durch den UV-A Anteil der Sonnenstrahlung aktiviert werden wodurch reaktive Sauerstoffspezies entstehen (Hydroxylradikale, Superoxidanionen). Durch diese, sowie die direkte Oxidation an Elektronenlöchern im Halbleiterband, können die MKW abgebaut werden. Ziel ist die vollständige kalte Verbrennung der MKW zu Wasser und Kohlendioxid. Für die Entwicklung sind drei Schwerpunkte definiert. A) es muss eine verfahrenstechnische Lösung zur Beschichtung des Grundmaterials gefunden werden, welche mechanisch stabile Titandioxid Coatings mit einer hohen spezifischen Oberfläche erzeugt. Für diese Technologieentwicklung kommen beispielsweise thermische Beschichtungsverfahren im Drehrohrofen oder Pulsationsreaktor in Frage. B) Entwicklung von mechanischen Lösungen, welche das Abtreiben des beschichteten Materials auf der Wasseroberfläche verhindern. C) Entwicklung der Analytik für die Prüfung der Materialfunktion und zur Quantifizierung der transzendenten Abbauleistung im Labormaßstab sowie im Feldtest. Letztlich sollen ein Produkt bzw. ein technisches System für den passiven Abbau von MKW entstehen, welches durch vollständigen Abbau ohne Reststoffe einen Beitrag zum Umweltschutz leisten kann.

5. Deutsch-Amerikanischer Workshop ueber bodennahes Ozon vom 24. bis 27.9.1996 in Berlin

Das Projekt "5. Deutsch-Amerikanischer Workshop ueber bodennahes Ozon vom 24. bis 27.9.1996 in Berlin" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Prof.Dr. Karl H. Becker durchgeführt.

Transport and fate of contaminants (WP EXPO 2)

Das Projekt "Transport and fate of contaminants (WP EXPO 2)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Wasserbau durchgeführt. Transport processes: The behaviour of contaminants in the water and sediments in river basins cannot be studied without taking into account the relevant processes in the basins and the boundaries with the upstream river system and the coastal region. The rivers that flow into these coastal areas take a considerable amount of contaminated sediments which are stored for longer or shorter periods in these estuaries. Retention of sediments will take place in the low-energy areas such as the smaller tributaries in the river basin. Within this work package various empirical formulations and characteristics will be defined that typically determine the sediment retention (e.g. hydraulic load and specific runoff). The estuarine regions of a river basin represent a diverse and complex water system. The tidal motion and the density currents induced by the change from fresh to saltwater are of particular importance in describing the water quality of estuaries. In the estuary strong intrusion of saltwater landward and current reversal might occur. The coastal area is characterised by the typical oscillations of the tidal movement and has a complicated current structure resulting from the horizontal intrusion of saline water and vertical stratification due to density differences. It is obvious that the estimation of the time and spatial behaviour of the exposure of contaminants in estuaries is complicated by the effects of tidal motion and chemical behaviour. In order to have an accurate description of the fate and distribution of contaminants in estuarine regions, a carefully analysis of model concepts and implementation is needed in this work package to assess the degree of complexity and valid merging of process formulations. Bio-chemical fate processes: Besides transport processes compounds are subject to many distribution and transformation processes or reactions which determine the exposure of contaminants within a river basin. Physico-chemical processes such as sorption, partitioning and evaporation determine the distribution between the water, air and particulate phases. Most compounds are subjected to transformation or degradation reactions, such as hydrolysis, photo-degradation, redox reactions and degradation by micro-organisms. The significance of degradation processes may vary with depth. For several compounds degradation is most prominent in the upper water layers, due to photo-degradation. Biodegradation rates in the lower water column are assumed to be lower. In anoxic sediments, biodegradation rates usually are much slower than in the water column. Many trace metals and persistent organic compounds are strongly bound to particulate phases or dissolved organic material or in the case of trace metals bound to inorganic and organic ligands. Usually only a limited fraction of a specific compound is present in a truly free dissolved state and available for uptake by aquatic organisms. usw.

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