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Found 31 results.

Microplastics in the Danube River Basin: a first comprehensive screening with harmonized analytical approach

In this study, carried out within the Joint Danube Survey 4, a comprehensive microplastic screening in the water column within a large European river basin from its source to estuary, including major tributaries, was realized. The objective was to develop principles of a systematic and practicable microplastic monitoring strategy using sedimentation boxes for collection of suspended particulate matter followed by its subsequent analysis using thermal extraction desorption-gas chromatography/mass spectrometry. In total, 18 sampling sites in the Danube River Basin were investigated. The obtained suspended particulate matter samples were subdivided into the fractions of >100 mikrom and <100 mikrom and subsequently analyzed for microplastic mass contents. The results showed that microplastics were detected in all samples, with polyethylene being the predominant polymer with maximum contents of 22.24 mikrog/mg, 3.23 mikrog/mg for polystyrene, 1.03 mikrog/mg for styrene-butadiene-rubber, and 0.45 mikrog/mg for polypropylene. Further, polymers such as different sorts of polyester, polyacrylates, polylactide, and natural rubber were not detected or below the detection limit. Additional investigations on possible interference of polyethylene signals by algae-derived fatty acids were assessed. In the context of targeted monitoring, repeated measurements provide more certainty in the interpretation of the results for the individual sites. Nevertheless, it can be stated that the chosen approach using an integrative sampling and determination of total plastic content proved to be successful. © 2022 The Authors

Colloidal stabilization of CeO2 nanomaterials with polyacrylic acid, polyvinyl alcohol or natural organic matter

Engineered nanomaterials (ENM) such as nano-sized cerium dioxide (CeO2) are increasingly applied. Meanwhile, concerns on their environmental fate are rising. Understanding the fate of ENM within and between environmental compartments such as surface water and groundwater is crucial for the protection of drinking water resources. Therefore, the colloidal stability of CeO2 ENM (2 mg L-1) was assessed with various surface coatings featuring different physico-chemical properties such as weakly anionic polyvinyl alcohol (PVA), strongly anionic polyacrylic acid (PAA) or complex natural organic matter (NOM) at various water compositions in batch experiments (pH 2 - 12, ionic strength 0-5 mM KCl or CaCl2). While uncoated CeO2 ENM aggregate in the range of pH 4-8 in 1 mM KCl solution, the results show that PAA, PVA and NOM surface coatings stabilize CeO2-ENM at neutral and alkaline pH in 1 mM KCl solution. Stabilization by PAA and NOM is associated with strongly negative zeta potentials below -20 mV, suggesting electrostatic repulsion as stabilization mechanism. No aggregation was detected up to 5 mM KCl for PAA- and NOM-coated CeO2 ENM. In contrast, CaCl2 induced aggregation at >2.2 mM CaCl2 for PAA and NOM-coated CeO2 ENM respectively. PVA-coated ENM showed zeta potentials of -15 mV to -5 mV in the presence of 0-5 mM ionic strength, suggesting steric effects as stabilization mechanism. The hydrodynamic diameter of PVA-coated ENM was larger compared to PAA and NOM at low ionic strength, but the size did not increase with ionic strength of the suspensions. The effect of ionic strength and counter ion valency (pH 7) on the colloidal stability of ENM depends on the prevailing stabilization mechanism of the organic coating. NOM can be similarly effective in colloidal stabilization of CeO2-ENM as PAA. Our results suggest natural Ca-rich waters will lead to ENM agglomeration even of coated CeO2-ENM. © 2018 The Authors. Published by Elsevier B.V.

Transport and retention of differently coated CeO2 nanoparticles in saturated sediment columns under laboratory and near-natural conditions

Where surface-functionalized engineered nanoparticles (NP) occur in drinking water catchments, understanding their transport within and between environmental compartments such as surface water and groundwater is crucial for risk assessment of drinking water resources. The transport of NP is mainly controlled by (i) their surface properties, (ii) water chemistry, and (iii) surface properties of the stationary phase. Therefore, functionalization of NP surfaces by organic coatings may change their fate in the environment. In laboratory columns, we compared the mobility of CeO2 NP coated by the synthetic polymer polyacrylic acid (PAA) with CeO2 NP coated by natural organic matter (NOM) and humic acid (HA), respectively. The effect of ionic strength on transport in sand columns was investigated using deionized (DI) water and natural surface water with 2.2 mM Ca2+ (soft) and 4.5 mM Ca2+ (hard), respectively. Furthermore, the relevance of these findings was validated in a near-natural bank filtration experiment using HA-CeO2 NP. PAA-CeO2 NP were mobile under all tested water conditions, showing a breakthrough of 60% irrespective of the Ca2+ concentration. In contrast, NOM-CeO2 NP showed a lower mobility with a breakthrough of 27% in DI and < 10% in soft surface water. In hard surface water, NOM-CeO2 NP were completely retained in the first 2 cm of the column. The transport of HA-CeO2 NP in laboratory columns in soft surface water was lower compared to NOM-CeO2 NP with a strong accumulation of CeO2 NP in the first few centimeters of the column. Natural coatings were generally less stabilizing and more susceptible to increasing Ca2+ concentrations than the synthetic coating. The outdoor column experiment confirmed the low mobility of HA-CeO2 NP under more complex environmental conditions. From our experiments, we conclude that the synthetic polymer is more efficient in facilitating NP transport than natural coatings and hence, CeO2 NP mobility may vary significantly depending on the surface coating. © The Author(s) 2019

Erste systematische Mikroplastikanalyse in der Donau

Erste systematische Mikroplastikanalyse in der Donau In einem ersten umfassenden internationalen Screening zu Mikroplastik im Einzugsgebiet der Donau wurde Mikroplastik in allen Proben nachgewiesen. Polyethylen war dabei mit maximalen Gehalten von bis zu 22,24 µg/mg Schwebstoffe das vorherrschende und durchgehend nachweisbare Polymer. Darüber hinaus wurden Polystyrol, Styrol-Butadien-Kautschuk und Polypropylen gefunden. Im Rahmen des groß angelegten, internationalen Projektes Joint Danube Survey 4 unter der Koordination des Umweltbundesamtes (⁠ UBA ⁠) zwischen neun Ländern, 16 Forschungsreinrichtungen und 26 Forschenden unterschiedlichster Fachrichtungen wurde erstmals das Vorkommen von Mikroplastik im ⁠ Einzugsgebiet ⁠ der Donau bestimmt. Insgesamt wurden 18 Probenahmestellen im Einzugsgebiet der Donau untersucht. Die gewonnenen Schwebstoffproben wurden in die Fraktionen >100 µm und <100 µm unterteilt und anschließend auf den Massengehalt an Mikroplastik mittels verschiedener Polymermarker analysiert. Die Ergebnisse zeigten, dass Mikroplastik in allen Proben nachgewiesen wurde, wobei Polyethylen mit maximalen Gehalten von bis zu 22,24 µg/mg Schwebstoffe das vorherrschende und durchgehend nachweisbare Polymer war. Darüber hinaus wurden bis zu 3,23 µg/mg Polystyrol, 1,03 µg/mg Styrol-Butadien-Kautschuk und 0,45 µg/mg Polypropylen detektiert. Weitere Polymere, wie verschiedene Polyester, Polyacrylate, Polylactid und Naturkautschuk, wurden nicht oder unterhalb der ⁠ Bestimmungsgrenze ⁠ nachgewiesen. Es wurden zusätzliche Untersuchungen zur Anreicherung des Mikroplastik innerhalb der Schwebstofffracht durchgeführt und Überlegungen zu möglichen matrixbasierten Störungen der Polyethylensignale zum Beispiel durch algenbasierte Fettsäuren dargestellt. Vergleichbare Daten aus anderen Flusssystemen fehlen allerdings derzeit, so dass eine Einordnung des Vorkommens derzeit nicht möglich ist. Grundsätzlich gilt jedoch, dass anthropogene Stoffe in Umweltmedien aus Vorsorgegründen grundsätzlich nicht erwünscht sind. Entwicklung eines praxistauglichen Konzepts zum Mikroplastik-Screening Das UBA entwickelte in Zusammenarbeit mit der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) ein praxistaugliches Konzept zu einem Mikroplastik-Screening. Dieses Konzept wurde erstmals für ein großes europäisches Flusseinzugsgebiet von der Quelle bis zur Mündung, einschließlich der wichtigsten Nebenflüsse, angewendet. Ziel war die Entwicklung von Grundsätzen für eine systematisches und routinetaugliche Mikroplastik ⁠ Monitoring ⁠. Dabei kamen Sedimentationskästen zur Beprobung von Schwebstoffen (inklusive Mikroplastik) sowie die Polymeranalyse mittels thermischer Extraktionsdesorption-Gaschromatographie/Massenspektrometrie zum Einsatz. Im Rahmen des gezielten Monitorings von Oberflächengewässern hinsichtlich Mikroplastikfracht bieten wiederholte Messungen mehr Sicherheit bei der Interpretation der Ergebnisse für die einzelnen Standorte. Der im Rahmen der Forschungsarbeit gewählte Ansatz einer integrativen Probenahme mit anschließender Bestimmung des Gesamtkunststoffgehalts über Polymermarker, bietet dafür eine routinetaugliche Herangehensweise. In einem aktuell laufenden ReFo-Plan-Vorhaben zur Untersuchung der Mikroplastikfracht im Rhein wird diesen Dingen nachgegangen. Auch das UBA befasst sich mit offenen Fragen im Bereich eines Monitorings im Rahmen der Eigenforschung im Bereich Elbe.

Teil 1

Das Projekt "Teil 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DVGW Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches e.V. - Technisch-wissenschaftlicher Verein - Technologiezentrum Wasser (TZW) durchgeführt. Anlass für das beantragte Vorhaben sind die Ergebnisse des Forschungsprojektes Entwicklung eines fluorspezifischen Gruppenparameters 'EOF' für Boden und weitere Feststoffmatrices. Dort wurde eine hohe Belastung von Böden aus Mittelbaden mit extrahierbarem organisch gebundenem Fluor (EOF) festgestellt, die für einzelne Standorte im mg/kg-Bereich lag. Mit einer Einzelstoffanalytik von Per- und Polyfluorcarbon- und -sulfonsäuren (PFC) sowie einem semiquantitativen Nachweis von polyfluorierten Alkylphosphaten (PAP) waren allerdings häufig nur ca. 10 % bis 60 % dieser Befunde erklärbar. Im vorgeschlagenen Verbundprojekt sollen die analytische Bestimmungsgrenze für den EOF verbessert und analytische Nachweismethoden für weitere fluorhaltige (Vorläufer-)Verbindungen (Polyacrylate, Polyether, Abbauprodukte von Fluortelomeralkoholen) der PFC in Böden entwickelt werden, um die bestehende Erklärungslücke weiter zu schließen. Ein weiterer Arbeitsschwerpunkt liegt auf einem tiefergehenden Verständnis des Transfers von PAP aus kontaminierten Böden in angebaute Nutzpflanzen. Hierfür werden Aufwuchsversuche mit Böden aus dem betroffenen Gebiet durchgeführt und die EOF-Analytik auf Pflanzenbestandteile ausgeweitet. Eine Literaturrecherche zu biologischen Wirkungen von per- und polyfluorierten Verbindungen wird für die Entwicklung eines Konzeptes zur Extrapolation von Grenzwerten für diese Substanzklassen genutzt werden. Mit verschiedenen Screening-Methoden wird darüber hinaus versucht, weitergehende Aussagen über das Auftreten fluorierter Verbindungen im Untersuchungsgebiet zu treffen.

Investigations of viscous venting and treatment of releases

Das Projekt "Investigations of viscous venting and treatment of releases" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Forschungsschwerpunkt Bautechnik und Meerestechnik, Arbeitsbereich Strömungsmechanik durchgeführt. General Information: Polymerization reactors are widely used throughout the industrialized world in the production processes of many common materials such as polystyrene, polyvinylchloride (PVC) and polyacrylates (e.g. plexiglass). A survey carried out in 1990 by the UK Health and Safety Executive showed that, over period up to 1987, an average of five serious industrial incidents due to runaway polymerization reactions occurred every two years. Against this background, and in the framework of reduction of risks to human health and the environment, many of Europe's leading chemical companies have expressed a strong need to improve the modelling capability available for the design of emergency pressure relief systems for such reactors. The present proposal is focussed on this area and is characterised by a problem-solving approach. Many runaway reactions that are of greatest concern are those that involve highly-viscous multiphase fluids (viscosities typically greater than 1000cP). There are considerable uncertainties in specifying the required safety valve and pipe sizes to handle such fluids so that, if activated, the emergency pressure relief systems will be able to discharge reactor contents at a rate that will prevent a dangerous build-up of pressure and temperature in the reactor vessel. However, the basic hindrance to the development of improved modelling techniques is the extremely limited experimental database on the flow of highly-viscous multiphase fluids (reacting and non-reacting) in vessels, safety valves and piping. In view of the variety of polymerization processes, it is necessary for this project to adopt a generic approach, i.e. to perform experiments that allow high-viscosity effects to be studied systematically and, on this basis, to develop generalised physical models for emergency pressure relief system design. The INOVVATOR Project has the following objectives: 1. To complement the very limited experimental database on high-viscosity multiphase flows by performing a number of experiments designed to fill certain critical knowledge gaps such as liquid-vapour distribution in reactor vessels, the pressure drop characteristics of safety valves and associated pipe systems and corresponding mass discharge rates. 2. To create a computer database containing these and other available experimental data related to high- viscosity multiphase flows. 3. To develop or improve the modelling technology for highly-viscous flows used in the design of emergency pressure relief systems. This would be validated against the above database. 4. To exploit and disseminate the products of the project, e.g. by publications, presentations at industrial working groups and by incorporating the improved models in existing design software. The resources necessary to achieve these objectives demand a trans-national approach. ... Prime Contractor: Commission of the European Communities, Institute of Systems, Informatics and Safety; Barasso; Italy.

NanoTrack - Untersuchung des Lebenszykluses von Nanopartikeln anhand von (45Ti)TiO2 und (105Ag)Ag0

Das Projekt "NanoTrack - Untersuchung des Lebenszykluses von Nanopartikeln anhand von (45Ti)TiO2 und (105Ag)Ag0" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Cetelon Nanotechnik GmbH durchgeführt. 1. Vorhabenziel Die Cetelon Nanotechnik GmbH ist für die Herstellung der Formulierung mit TiO2 (NP) bzw. Ag0 (NP) zuständig und entwickelt unter Nutzung der vorhandenen Anlagen Herstellungsverfahren für strahlenhärtbare Lacke auf der Basis von Acrylat-Nanokompositen bis zum Maßstab von 50 kg. Sie übernimmt die Optimierung des Herstellungsverfahrens, insbesondere auch bzgl. Umweltschutzanforderungen und Nachhaltigkeit. Die umfassende Bewertung des Gefährdungspotentials durch eine mögliche Freisetzung von Nanopartikeln aus Nanokomposit-Beschichtungen ist für Cetelon von grundlegender Bedeutung für die Anwendung dieser Produkte. Bisher verfügbare Studien gehen davon aus, dass aus festen Polyacrylat- SiO2-Nanokompositen die anorganische Komponente praktisch nicht als nanoskaliges Fragment freigesetzt wird. 2. Arbeitsplanung und Methodik: Wesentliche Arbeitsschritte sind: Nanokompositformulierung, Beschichtung, Härtung, Charakterisierung von Oberflächeneigenschaften durch FTIR-ATR etc., Schnellbewitterung der Beschichtungen durch intensive UV-C-Bestrahlung, Verfolgung des Korrosionsverhaltens durch spektroskopische Methoden. Nach Herstellung der Nanokompositformulierung, deren Auftragung auf verschiedene Substrate sowie der UV-Härtung erfolgt die Bestimmung der Oberflächeneigenschaften der Beschichtungen und Versuche zur Korrosion der Beschichtung.

Teilvorhaben 3: Beschichtung von Geweben

Das Projekt "Teilvorhaben 3: Beschichtung von Geweben" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Textilveredlung Drechsel GmbH durchgeführt. Polyurethane (PUs) und Polyacrylate (PAC) haben für die Beschichtung von Textilien eine herausragende Bedeutung erlangt. Im Zuge nachhaltiger Produktentwicklungen - was u.a. auch eine Abkehr von petrochemisch basierten Einsatzstoffen bedeutet -, tritt bei diesen beiden Polymerklassen mehr und mehr die Suche nach Alternativen in Richtung biogener Rohstoffquellen in den Vordergrund. Gesamtziel des Projekts ist es, (teil)biobasierte Polyurethane und -acrylate, die potenziell für die Beschichtung von technischen Textilien geeignet sind, mit der zusätzlichen Funktionalität 'Flammschutz' (FR) zu versehen. Dies soll durch Zumischung von flammhemmend wirkenden phosphorhaltigen Cellulosederivaten zur Beschichtungsmatrix erfolgen. Für die Herstellung der biobasierten Matrizes sollen von den chemischen Industriepartnern (CHT, Covestro) bereits bekannte, aber auch neue Systeme auf biogener Rohstoffbasis Verwendung finden bzw. entwickelt werden. Mittelfristig soll durch die zu entwickelnden neuen Flammschutzbeschichtungen ein Ersatz der bei Schutztextilien v.a. im Objekt- und Fahrzeugbereich noch häufig eingesetzten halogen- und/oder antimonhaltigen Flammschutzmittel ermöglicht werden. Hierzu ist die Einstellung einer guten Permanenz erforderlich. Um dieses Ziel zu erreichen, sind sowohl von Seiten der PU-Beschichtungsmatrix als auch von Seiten der Cellulosederivatisierung und Additivierung umfassende Entwicklungsarbeiten und Anpassungen bezüglich Synthese, Rheologie, Applikation, ausgebildeter Beschichtungs- und Textilstruktur sowie der erzielbaren Effekte nötig. Die Ergebnisverwertung ist mit Produktinnovationen in folgenden Einsatzbereichen verknüpft: - FR-Sonnenschutztextilien, FR-Gewebe für Heimtextilien und den Automotive-Bereich, sonstige technische Gewebe (TVE Drechsel) - FR-Nonwovens im Automotive-Bereich (Tenowo).

Teilvorhaben 3: Bewertung und Prüfung von PHA-beschichteten Textilien

Das Projekt "Teilvorhaben 3: Bewertung und Prüfung von PHA-beschichteten Textilien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von J.G. Knopf's Sohn GmbH & Co. KG durchgeführt. Ziel des Vorprojekts ist die Bewertung des technischen Potentials zum erstmaligen Einsatz von Polyhydroxyalkanoat (PHA), einem mikrobiell hergestellten Biopolymer, als Beschichtungsmittel in der Textilindustrie. Im Vorprojekt soll untersucht werden, ob insbesondere die bisher in der Textilveredlung eingesetzten Beschichtungssysteme auf Basis erdölbasierter Polyacrylate (PAC) und Polyurethane (PUR) prinzipiell durch PHAs mittlerer Kettenlänge (mcl-PHAs) oder durch PHA-Copolymere kürzerer Kettenlänge (scl-PHA) ersetzt werden können. Die Wirtschaftlichkeit des mikrobiellen PHA-Herstellungsprozesses aus nachwachsenden Rohstoffen und der Einsatz des PHAs in Textilprozessen wird anhand vorab definierter Kennwerte bewertet und das Optimierungspotential evaluiert. Als Ziel der Entwicklung soll das mikrobiell hergestellte Biopolymer PHA erstmals als textiles Veredlungsprodukt eingesetzt und dessen Eignung sowie Potential zur Herstellung von Technischen Textilien (z. B. für die Bereiche Berufsbekleidung, Heimtextilien, Outdoor und Automotive) evaluiert werden. Dadurch soll der Einsatz der erdölbasierten PACs und PURs, verringert bzw. im bestmöglichen Fall komplett ersetzt werden. Diese stellen zurzeit den Stand der Technik dar. Zusätzlich werden durch das Vorprojekt die Chancen und Rahmenbedingungen für die Produktion und Nutzung von PHAs im Allgemeinen verbessert, die Produktentwicklung als auch der Transfer in die wirtschaftliche Nutzung vorbereitet. Mit diesen Entwicklungen wird die Wettbewerbsfähigkeit durch die Nutzung biologischer Ressourcen in Deutschland gesichert und gestärkt.

Minimierung der Schadstoffbelastung von Abwaessern aus dem Textildruck in Europa durch den Einsatz natuerlicher Verdickungsmittel und Additive

Das Projekt "Minimierung der Schadstoffbelastung von Abwaessern aus dem Textildruck in Europa durch den Einsatz natuerlicher Verdickungsmittel und Additive" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsche Institute für Textil- und Faserforschung Stuttgart, Institut für Textilchemie durchgeführt. General Information: In reactive printing usually sodium alginates or mixtures with carboxymethylated polysaccharides are used as thickening agent, but in some cases (using Viscose and bifunctional reactive dyes) reaction takes place resulting in unacceptable fabric handle. To prevent this, it is necessary to use synthetic thickeners (polyacrylic acids, polymaleic acids), which do not react with reactive dyes. Using these polymers two big problems occur: the outline sharpness is bad and also the biodegradability of the synthetic thickener is not given, leading to persistence in the effluent. Printing trials with natural thickeners have shown, that different additives can prevent the disaster of fabric stiffness. Therefore the use of additives and biodegradable natural thickeners will lead to an environmental-friendly printing process with reduced wastewater pollution. Since the effluents of more than one-hundred European printing houses are still polluted with a total of 450.000 t of washed out paste in every year, the benefits of non persistent thickeners to the European water quality become obvious. The aim of the proposed project is the research and development of environmental-friendly additives for their use in reactive printing in an innovative way. Wastewater might become minimized and presumably reduced at least twice by the common application of natural and biodegradable thickeners with additives. The R and D-work will start with the investigation of additives with different chemical structure. It should be possible to classify the compounds in a list of efficiency according to their chemical structure by analytical methods. Based on this screening/results new and more effective chemical compounds have to be synthesized and tested. The most effective compounds should be used for further investigations and applications in pastes with respect to wastewater pollution. The next step is the application of the additives with different natural thickeners and variable mixtures, because most of the printers want to mix thickeners. This work will result in concrete values for additives depending on substitution degree of the thickeners. The theology of these paste have to be measured including the influence on printing quality, fixation rate and coloration. In addition to this fastness and wastewater depollution has to be determined. After these basic tests in laboratory printing trials will be done in pilot plants and bulk production to improve paste recipes and to show the application spectrum of these basic compounds. Project results will be profitable for textile auxiliary producers and thickener manufacturer as well as for end-users like printing houses in every country of Europe. Particularly, the European water quality will benefit most. Prime Contractor: Deutsches Institut für Textil- und Faserforschung Stuttgart; Denkendorf; Germany.

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