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Column percolation tests may be suitable for prediction of chemical leaching from soil and soil materials. However, compared with batch leaching tests, they are time-consuming. It is therefore important to investigate ways to shorten the tests without affecting the quality of results. In this study, we evaluate the feasibility of decreasing testing time by increasing flow rate and decreasing equilibration time compared to the conditions specified in ISO/TS 21268-3, with equilibration periods of 48 h and flow rate of 12 mL/h. We tested three equilibration periods (0, 12–16, and 48 h) and two flow rates (12 and 36 mL/h)on four different soils and compared the inorganic constituent releases. For soils A and D, we observed similar values for all conditions except for the 0 h–36 mL/h case. For soil B, we observed no appreciable differences between the tested conditions, while for soil C there were no consistent trends probably due to the difference in ongoing oxidation reactions between soil samples. These results suggest that column percolation tests can be shortened from 20 to 30 days to 7–9 days by decreasing the equilibration time to 12–16 h and increasing the flow rate to 36 mL/h for inorganic substances.
Im Rahmen eines ZIM-geförderten Projektes wurde eine nass-mechanische Aufbereitung von Hausmüllverbrennungsasche (HMVA) hinsichtlich der Mengen und der Qualitäten generierter Fraktionen optimiert. Dabei standen besonders die Qualitäten der mineralischen Fraktionen, die mengenmäßig den größten Anteil darstellen, im Vordergrund, da sie für einen möglichen Einsatz als Baustoff nutzbar gemacht werden sollen. Insbesondere die Chlorid- und Sulfatgehalte sollten dafür reduziert werden. Durch die BAM wurde im Projekt u. a. die Freisetzung von umweltrelevanten Stoffen in den mineralischen Fraktionen untersucht. Dafür wurden Schütteleluate als Übereinstimmungstest und Eluate aus Lysimeterversuchen im Labormaßstab zur Bewertung des Langzeitverhaltens auf ihre Inhaltsstoffe analysiert.
Sub-aerial biofilms (SAB) are ubiquitous, self-sufficient microbial ecosystems found on mineral surfaces at all altitudes and latitudes. SABs, which are the principal causes of weathering on exposed terrestrial surfaces, are characterized by patchy growth dominated by associations of algae, cyanobacteria, fungi and heterotrophic bacteria. A recently developed in vitro system to study colonization of rocks exposed to air included two key SAB participants - the rock-inhabiting ascomycete Knufia petricola (CBS 123872) and the phototrophic cyanobacterium Nostoc punctiforme ATCC29133. Both partners are genetically tractable and we used them here to study weathering of granite, K-feldspar and plagioclase. Small fragments of the various rocks or minerals (1–6 mm) were packed into flow-through columns and incubated with 0.1% glucose and 10 μM thiamine-hydrochloride (90 μL min−1) to compare weathering with and without biofilms. Dissolution of the minerals was followed by: (i) analysing the degradation products in the effluent from the columns via Inductively Coupled Plasma Spectroscopy and (ii) by studying polished sections of the incubated mineral fragments/grains using scanning electron microscopy, transmission electron microscopy and energy dispersive X-ray analyses. K. petricola/N. punctiforme stimulated release of Ca, Na, Mg and Mn. Analyses of the polished sections confirmed depletion of Ca, Na and K near the surface of the fragments. The abrupt decrease in Ca concentration observed in peripheral areas of plagioclase fragments favored a dissolution-reprecipitation mechanism. Percolation columns in combination with a model biofilm can thus be used to study weathering in closed systems. Columns can easily be filled with different minerals and biofilms, the effluent as well as grains can be collected after long-term exposure under axenic conditions and easily analyzed.
Due to the increasing presence of microplastic particles (MP) in the Environment and the unknown risks arising from them, there is an urgent need for analytical methods that allow for an efficient identification and quantification of microplastics (MP), i.e. particles < 5 mm, in environmental samples. So far, mostly timeconsuming (micro) infrared or micro-Raman spectroscopic methods are applied. Here an faster alternative Approach is presented based on a Raman processspectrometer with fiber-optical probes in combination with multivariate data analysis.
Das Projekt befasste sich mit der Suffosion in weitgestuften Erdstoffen. Dabei werden Poren- und Gefügestrukturen visualisiert und parametrisiert.
Bei der Suffosion handelt es sich um eine Form der inneren Erosion bei weitgestuften Erdstoffen, die durch Umlagerung und Abtransport feiner Sedimentteilchen im Porenraum unter dem Einfluss von Wasserströmungen hervorgerufen wird. Die Suffosion kann zu Problemen mit der Stabilität des Korngerüstes von Erdstoffen führen. Relevante Anwendungsgebiete sind z.B. im Verkehrswegebau, Hochwasserschutz und allgemeinen Erdbau zu finden. Im Rahmen des Projektes wurden solche Erosionsprozesse numerisch simuliert, um auf statistischer Grundlage Grenzzustände zu formulieren. Ziel des Projekts war es, die Erosionsprozesse numerisch zu simulieren, um auf statistischer Grundlage Grenzzustände zu formulieren.
Dieses Buch ist die Fortstzung des 2012 ebenfalls in der Schriftenreihe des Bundesinstituts für Sportwissenschaft (2012,02) erschienenen Berichts zum Thema "Umweltverträglichkeit von Kunststoff- und Kunststoffrasenbelägen auf Sportfreianlagen". Bei der ersten Untersuchung lag der Focus auf der Entwicklung von Testmethoden im Labormaßstab, die eine Bewertung des Schadstoffaustrags und des möglichen Gefahrenpotentials für Mensch und Umwelt ermöglichen. Folgerichtig setzte sich das aktuelle Projekt nun mit der Modellierung der Stofffreisetzung auseinander. Diese ist Voraussetzung für eine Bewertung der Boden- und Grundwasserverträglichkeit der untersuchten Sportbodensysteme.
Kurzfassung
Die Umweltverträglichkeit reaktiver Brandschutzbeschichtungen wurde anhand einer Kombination von Auslaugprüfungen und nachfolgender Ökotoxizitätstestung bewertet. Hierzu wurden drei repräsentative reaktive Brandschutz-beschichtungssysteme, die vom Anwendungsbereich her einer direkten Bewitterung ausgesetzt sein können, untersucht. Der Aufbau bestand aus einem Stahlkörper, der Grundierung, einem Haftvermittler, der reaktiven Komponente sowie einem Deckanstrich. Die Prüfkörper wurden in Auslaugversuche nach DIN EN 16105 (Intermittierender Wasserkontakttest mit 9 Immersionszyklen je 1 h Tauchen, 4 h Trocknung und erneut 1 h Tauchen, Flüssig-zu-Flächen (L/A) Verhältnis 25 L/m²) und CEN/TS 16637-2 (Horizontale dynamische Oberflächenauslaugprüfung, DSLT, 8 Fraktionen mit einem L/A Verhältnis von 25 L/m²) getestet. Nachfolgend wurden die DSLT-Eluate hinsichtlich ihrer ökotoxischen Effekte im Algentest (DIN EN ISO 8692), Daphnientest (DIN EN ISO 6341), Fischeitest (DIN EN ISO 15088), Leuchtbakterientest (DIN EN ISO 11348-2) und umu-Test (ISO 13829) sowie bei einem TOC über 10 mg/L im Respirometertest (OECD 301 F) untersucht. Es wurden je eine Eluatmischung der beiden ersten DSLT-Fraktionen sowie ein Eluat nach längerer Exposition (Fraktion 7) untersucht. Zusätzlich wurden Blindwertkontrollen über das gesamte Verfahren mitgetestet.
In den DSLT-Eluaten wurden mit Ausnahme von Zink (Zn) und Barium (Ba) geringe Konzentrationen an Kationen bestimmt. Im GC-MS Screening wurden insbesondere Phenol, 1-Methoxypropylacetat und Benzaldehyd detektiert. Der TOC war in der Fraktion 1 und 2 (Gesamtelutionsdauer 24 h) deutlich geringer, als in der 7. Fraktion (Gesamtelutionsdauer 36 Tage). Als Grund sind ein Aufweichen der Beschichtung sowie die um Faktor 20 verlängerte Kontaktzeit zu nennen. Die Ökotoxizitäten stiegen in der 7. Fraktion deutlich an und erreichten im Leuchtbakterientest Werte bis zu LIDL = 256, während in den vereinigten 1. und 2. Fraktionen lediglich bis zu LIDL=24 bestimmt wurden. Der Daphnientest sprach nur in der 7. Fraktion eines Herstellers an (LIDD = 8), der Fischeitest zeigte in keinem Eluat Effekte. Keine der Proben war im umu-Test gentoxisch. Die Eluate der Fraktion 7 zeigten eine deutliche Abbaubarkeit der organischen Inhaltsstoffe von 69 bis 88%.
Im intermittierenden Tauchtest wurden nur geringe Konzentrationen an Kationen und Anionen im Eluat nachgewiesen. Die berechneten kumulativen Freisetzungen bewegen sich zwischen 10 und 54 mg/m² für Phosphat, zwischen 0,3 und 3 mg/m² für Zn sowie zwischen 0,2 und 0,7 mg/m² für Ba. Im Gegensatz zum DSLT lagen die TOC-Werte der Eluate deutlich niedriger (bis 5 mg/L) und nahmen mit Zunahme der Versuchsdauer ab.
Es wurden Vorschläge für ein geeignetes Untersuchungskonzept für reaktive Brandschutzbeschichtungen erarbeitet.
Anticancer drugs (ACDs) exhibit high biological activity, they are cytotoxic, genotoxic, and are constantly released into the environment as a result of incomplete metabolism. Consequently they pose a serious threat to the environment and human health due to their carcinogenic,mutagenic and/or reproductive toxicity properties. Knowledge of their bioavailability, including their sorption to soils and their impact on the soil–groundwater pathway, is crucial for their risk assessment. Laboratory batch and column leaching tests are important tools for determining the release potential of contaminants from soil or waste material. Batch and column tests were carried out with soils differing in physicochemical properties, each spiked with cyclophosphamide (CK) or ifosfamide (IF). Moreover, due to the fact that environmental pollutants may occur as coexisting compounds in the soil themobility evaluation for ACDs in the mixture with metoprolol (MET; β-blocker) as a co-contaminant was performed. In order to assess appropriateness, the batch and column tests were compared. The release depended on the properties of both the soil and the presence of co-contaminants. The faster release was observed for coarse-grained soil with the smallest organic matter content (MS soil: 90% decrease in concentration until liquid-to-solid ratio (L/S) of 0.3 L kg−1 for all tests' layout) than for loamy sand (LS soil: 90% decrease in concentration until ratio L/S of 0.75 L kg−1). ACDs are highly mobile in soil systems. Furthermore, the decrease of mobility of ifosfamide was observed with the presence of a co-contaminant (metoprolol) in both of the soils (in MS soil a decrease of 29%; in LS soil a decrease of 26%). The mobility of cyclophosphamide does not depend on the presence of a contaminant for MS soil, but also exhibits a decrease of 21% in LS soil.
Der Vortrag fasst die Ergebnisse eines Forschungsvorhabens zusammen, das von der Bundesanstalt für Sportwissenschaft finanziert wurde (BISp 081401/14). Aufbauend auf den experimentellen Daten aus einem Vorgängervorhaben wurde die analytische und numerische Beschreibung des Abklingverhaltens relevanter mobilisierbarer Stoffe aus in Deutschland typischen Bauweisen für Kunststoffrasen und Kunststoffsportbelägen vorgenommen. Anschließend wurde der Schadstofftransport aus Kunststoffrasen und Kunststoffsportbelägen für den Pfad Boden – Grundwasser bewertet.
Im Ergebnis kann aufgrund des kurzfristigen Rückgangs der Konzentrationen bewertbarer Stoffe und Parameter im Sickerwasser der betrachteten Kunststoffrasen und Kunststoffsportbeläge unter Feldbedingungen unter die Geringfügigkeitsschwellenwerte (GFS) der LAWA (durch BMUB als Prüfwerte für das Grundwasser in den Entwurf der MantelV eingeführt) und unter der Annahme einer Repräsentativität der verwendeten Datengrundlage sowie der daraus nach den BMUB-Konventionen und dem UBA-Fachkonzept abgeleiteten Stofffreisetzungsfunktionen, davon ausgegangen werden, dass Kunststoffrasen- und Kunststoffsportbelagssysteme bezüglich der bewertungsrelevanten Stoffe Kobalt, Kupfer, Nickel, Selen und Zink und der bewertungsrelevanten Summe EPA PAK (ohne Naphthalin) ohne Güteüberwachung im Einzelfall für die Verwendung auf Sportfreianlagen zugelassen werden können. Die Konzentrationen von Strontium, Benzothiazol und Mercaptobenzothiazol im Sickerwasser der Komplettsysteme gehen unter Feldbedingungen innerhalb von vier Jahren nicht unter die Bestimmungsgrenzen zurück. Eine abschließende Bewertung der Boden- und Grundwassergefahr ist für diese Stoffe nicht möglich, da es keine Kriterien für die Unterscheidung einer schädlichen bzw. nicht schädlichen Grundwasserveränderung gibt (z.B. GFS).
Der Vortrag stellt die gestalterischen Spielräume bei der Entwicklung von Elutionsverfahren dar. Die Umsetzung der Schlussfolgerungen aus wissenschaftlichen Untersuchungen zu den Versuchsrandbedingungen in die Normung wird oft durch politische Faktoren erschwert. Die Auswirkungen dieses umweltpolitischen Zielkonfliktes und die normungspolitischen Randbedingungen vor allem auf Europäischer Ebene werden erläutert.