4 Material und Umwelt
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Release of substances from joint grouts based on various binder types and their ecotoxic effects
(2022)
Background: The leaching of substances and the ecotoxic effects of eluates were studied for joint grouts that are based on various types of binders. Eight products, two of them containing either epoxy resin, polybutadiene or polyurethane binders, or modifed cement, were investigated using harmonized leaching tests for construction products in combination with ecotoxicity tests on algae, daphnia, luminescent bacteria, fish eggs and mutagenicity in accordance with CEN/TR 17105. In addition to basic parameters, such as pH, TOC, and inorganic components, organic substances in the eluates were analysed by gas and liquid chromatography in combination with mass spectrometry. Quantitative analyses in combination with ecotoxicity data on selected substances were used to deduce which substances cause the observed ecotoxic effects.
Results: Different patterns of ecotoxic effects were observed in joint grouts with different binder types. The most ecotoxic effects were observed in epoxy resin-based products, followed by polybutadiene-based products. Fewer ecotoxic effects were observed in polyurethane-based products and modifed cements. Some of these showed no ecotoxicity. Some of the substances in the eluates were identified and related to ecotoxic effects. 4-Tert-butylphenol and amines probably contributed to the ecotoxic effects of at least one of the epoxy resin-based renders, whereas cobalt is assumed to contribute to the toxic effect on algae of one of the polybutadiene-based products. However, only some of the leached substances could be identifed, and only some of the ecotoxic effects can be explained by the available information on the composition of eluates and known ecotoxic profiles of the identified substances.
Conclusions: Ecotoxicity tests on eluates from leaching tests indicate whether environmentally hazardous substances can be leached from construction products. Combined ecotoxicity tests and chemical analysis of eluates from EU-wide harmonized leaching tests for construction products can provide information on substances that cause these effects. This supports the identifcation and development of environmentally friendly construction products.
This study confirmed that ecotoxicity tests in accordance with CEN/TR 17105 are a tool well-suited to support the implementation of the European Commission’s zero pollution vision for 2050 and to reduce pollution to levels no longer considered harmful to health and natural ecosystems.
Die Umweltverträglichkeit von Bauprodukten, die in Kontakt mit Regen- oder Sickerwasser kommen, wurde durch Kombination normierter Elutions- (DSLT, Perkolationstest) und Ökotoxizitätstests (Algen, Daphnien, Fischeier, Leuchtbakterien) sowie Gentoxizitätstests (Ames, umu) untersucht. Ziel des Projektes war es einerseits, einen Beitrag zur Harmonisierung der Prüfmethoden unter CEN/TC 351 zu leisten und andererseits potentielle Produktgruppen, die sich für die Umweltzeichenvergabe des Blauen Engels eignen würden, zu erkennen. Durch umfangreiche qualitative und quantitative chemische Analysen (u. a. GC-MS- sowie LC-MS-Screening) wurden einige der freigesetzten Stoffe identifiziert und anhand von Literaturdaten ökotoxikologisch charakterisiert. Insgesamt wurden 34 Bauprodukte (Dachbahnen, Lacke, Wood-Plastic-Composites, Pflasterfugenmörtel, Korkgranulate, Schaumglasschotter, Wegedecken, Dichtmassen) untersucht. Hierbei wurden insbesondere bei den Fugenmörteln und Korkgranulaten sehr hohe
Ökotoxizitäten (bis LID = 16384 bei den Fugenmörteln und LID = 24578 bei den Korkgranulaten) beobachtet. Algen- und Leuchtbakterientests waren in der Regel deutlich empfindlicher als der Daphnien- und Fischeitest. Die untersuchten Dachbahnen, Lacke, Wood-Plastic-Composites und Schaumglasschotter zeigten hingegen keine oder nur sehr geringe Ökotoxizitäten. Zur Qualitätssicherung und Validierung wurde ein Europäischer Ringversuch gemäß den Vorgaben der DIN ISO 5725 organisiert, durchgeführt und ausgewertet. Hierzu wurde ein Fugenmörtel als flächiges Produkt im DSLT und als gebrochenes körniges Produkt im Perkolationstests eluiert und die Eluate nachfolgend in den 29 teilnehmenden Laboren hinsichtlich ihrer Ökotoxizität untersucht. Hierbei wurden insgesamt plausible Ergebnisse und gute (<50 %) bis sehr gute (<20 %) Reproduzierbarkeiten erzielt. Es wird empfohlen, für die Produktgruppen Dachbahnen, Kunstrasen und Sportböden sowie Fugenmörtel Vergabekriterien für den Blauen Engel zu entwickeln