Umwelt-Material-Interaktionen
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Kunststoffdichtungsbahnen (KDB) aus PE-HD (Polyethylen hoher Dichte) werden häufig zur Abdichtung von Bauwerken in der Geotechnik verwendet. Diese Produkte werden aus einem Kunststoff mit relativ komplexer Zusammensetzung hergestellt. Um eine Aussage über die Haltbarkeit von KDB aus PE-HD treffen zu können, muss das Materialverhalten berücksichtigt werden. In diesem Zusammenhang sind die wichtigsten Aspekte der Dauerhaftigkeit die Spannungsrissbeständigkeit und die Beständigkeit gegen Oxidation. Verschiedene PE-Sorten weisen eine unterschiedliche Spannungsrissbeständigkeit auf. Um dieser Eigenschaft von PE-HD zu begegnen, werden nur KDB aus sehr hochwertigen Rohstoffen zugelassen. Auf der anderen Seite werden hohe Anforderungen an die umgebenden Schichten, wie Auflager und Schutzschicht gestellt, um möglichst geringe Spannungen zu erzeugen und damit Dehnungen die Dehnungen der KDB gering zu halten. Bestimmte Medien, die bei den betreffenden Prüfungen verwendet werden, dürfen nicht mehr in der EU in Verkehr gebracht werden. Im Folgenden sollen die Zusammenhänge in Kürze dargestellt werden.
Darüber hinaus sollen Diskussionen und Änderungen im Zusammenhang mit der Zulassungsrichtlinie für KDB vorgestellt werden. Der aktuelle Stand der Diskussion im Zusammenhang mit den verwendeten Tensiden in Bezug auf die Spannungsrissprüfung und weiterer Prüfungen wird aufgezeigt. Änderungen der Fremdprüfung von sogenannten Sandschutzmatten, des Standards zur Qualitätsüberwachung (SQÜ) von Kunststoff Dränelementen (KDE) und der Anpassung der Formulierungen zum Überbau der in Abdichtungen verwendeten Produkte werden in Kürze aufgezeigt.
Kunststoffdichtungsbahnen (KDB) aus PE-HD (Polyethylen hoher Dichte) werden häufig zur Abdichtung von Bauwerken in der Geotechnik verwendet. Diese Produkte werden aus einem Kunststoff mit relativ komplexer Zusammensetzung hergestellt. Um eine Aussage über die Haltbarkeit von KDB aus PE-HD treffen zu können, muss das Materialverhalten berücksichtigt werden. In diesem Zusammenhang sind die wichtigsten Aspekte der Dauerhaftigkeit die Spannungsrissbeständigkeit und die Beständigkeit gegen Oxidation. Verschiedene PE-Sorten weisen eine unterschiedliche Spannungsrissbeständigkeit auf. Um dieser Eigenschaft von PE-HD zu begegnen, werden nur KDB aus sehr hochwertigen Rohstoffen zugelassen. Auf der anderen Seite werden hohe Anforderungen an die umgebenden Schichten, wie Auflager und Schutzschicht gestellt, um möglichst geringe Spannungen zu erzeugen und damit Dehnungen die Dehnungen der KDB gering zu halten. Bestimmte Medien, die bei den betreffenden Prüfungen verwendet werden, dürfen nicht mehr in der EU in Verkehr gebracht werden. Im Folgenden sollen die Zusammenhänge in Kürze dargestellt werden.
Darüber hinaus sollen Diskussionen und Änderungen im Zusammenhang mit der Zulassungsrichtlinie für KDB vorgestellt werden. Der aktuelle Stand der Diskussion im Zusammenhang mit den verwendeten Tensiden in Bezug auf die Spannungsrissprüfung und weiterer Prüfungen wird aufgezeigt. Änderungen der Fremdprüfung von sogenannten Sandschutzmatten, des Standards zur Qualitätsüberwachung (SQÜ) von Kunststoff Dränelementen (KDE) und der Anpassung der Formulierungen zum Überbau der in Abdichtungen verwendeten Produkte werden in Kürze aufgezeigt.
Kunststoffdichtungsbahnen (KDB) aus PE-HD (Polyethylen hoher Dichte) werden häufig zur Abdichtung von Bauwerken in der Geotechnik verwendet. Diese Produkte werden aus einem Kunststoff mit relativ komplexer Zusammensetzung hergestellt. Um eine Aussage über die Haltbarkeit von KDB aus PE-HD treffen zu können, muss das Materialverhalten berücksichtigt werden. In diesem Zusammenhang sind die wichtigsten Aspekte der Dauerhaftigkeit die Spannungsrissbeständigkeit und die Beständigkeit gegen Oxidation. Verschiedene PE-Sorten weisen eine unterschiedliche Spannungsrissbeständigkeit auf. Um dieser Eigenschaft von PE-HD zu begegnen, werden nur KDB aus sehr hochwertigen Rohstoffen zugelassen. Auf der anderen Seite werden hohe Anforderungen an die umgebenden Schichten, wie Auflager und Schutzschicht gestellt, um möglichst geringe Spannungen zu erzeugen und damit Dehnungen die Dehnungen der KDB gering zu halten. Bestimmte Medien, die bei den betreffenden Prüfungen verwendet werden, dürfen nicht mehr in der EU in Verkehr gebracht werden. Im Folgenden sollen die Zusammenhänge in Kürze dargestellt werden. Darüber hinaus sollen Diskussionen und Änderungen der Zulassungsrichtlinie für Schutzschichten im und durch den Fachbeirat vorgestellt werden.
Kunststoffdichtungsbahnen (KDB) aus PE-HD (Polyethylen hoher Dichte) werden häufig zur Abdichtung von Bauwerken in der Geotechnik verwendet. Diese Produkte werden aus einem Kunststoff mit relativ komplexer Zusammensetzung hergestellt. Um eine Aussage über die Haltbarkeit von KDB aus PE-HD treffen zu können, muss das Materialverhalten berücksichtigt werden. In diesem Zusammenhang sind die wichtigsten Aspekte der Dauerhaftigkeit die Spannungsrissbeständigkeit und die Beständigkeit gegen Oxidation. Verschiedene PE-Sorten weisen eine unterschiedliche Spannungsrissbeständigkeit auf. Um dieser Eigenschaft von PE-HD zu begegnen, werden nur KDB aus sehr hochwertigen Rohstoffen zugelassen. Auf der anderen Seite werden hohe Anforderungen an die umgebenden Schichten, wie Auflager und Schutzschicht gestellt, um möglichst geringe Spannungen zu erzeugen und damit Dehnungen die Dehnungen der KDB gering zu halten. Bestimmte Medien, die bei den betreffenden Prüfungen verwendet werden, dürfen nicht mehr in der EU in Verkehr gebracht werden. Im Folgenden sollen die Zusammenhänge in Kürze dargestellt werden. Darüber hinaus sollen Diskussionen und Änderungen der Zulassungsrichtlinie für Schutzschichten im und durch den Fachbeirat vorgestellt werden.
AbstractMicroplastics (MP) can be detected in all environmental systems. Marine and terrestrial aquatic systems, especially the transported suspended solids, have often been the focus of scientific investigations in the past. Sediments of aquatic river systems, on the other hand, were often ignored due to the time‐consuming sample preparation and analysis procedures. Spectroscopic measurement methods counting particle numbers are hardly suitable as detection methods, because there are plenty of natural particles next to a small number of MP particles. Integral methods, such as thermoanalytical methods are determining the particle mass independently of the inorganic components.In this study, a workflow for sample preparation via density separation and subsequent analysis by thermal extraction desorption‐gas chromatography/mass spectrometry is presented, which leads to representative and homogeneous samples and allows fast and robust MP mass content measurements suitable for routine analysis. Polymers were identified and quantified in all samples. Polyethylene and styrene‐butadiene rubber are the dominant polymers, besides polypropylene and polystyrene. Overall, total polymer masses between 1.18 and 337.0 µg/g could be determined. Highest MP concentrations in riverbed sediment are found in sites characterized by low flow velocities in harbors and reservoirs, while MP concentrations in sandy/gravelly bed sediments with higher flow velocities are small.
Inputs of plastic impurities into the environment via the application of fertilizers are regulated in Germany and the EU by means of ordinances. Robust and fast analytical methods are the basis of legal regulations. Currently, only macro- and large microplastic contents (>1 mm) are measured. Microplastics (1–1,000 µm), are not yet monitored. Thermal analytical methods are suitable for this purpose, which can determine the mass content and can also be operated fully automatically in routine mode. Thermal extraction desorption-gas chromatography/mass spectrometry (TED-GC/MS) allows the identification of polymers and the determination of mass contents in solid samples from natural environments. In accordance with the German or European Commission (EC) Fertiliser Ordinance, composting plants should be monitored for microplastic particles with this method in the future. In this context a compost plant was sampled. At the end of the rotting process, the compost was sieved and separated in a coarse (>1 mm) and a fine fraction (<1 mm). The fine fraction was processed using density separation comparing NaCl and NaI as possible salt alternative and screened for microplastic masses by TED-GC/MS with additional validation and quality assurance experiments. With TED-GC/MS total microplastics mass contents of 1.1–3.0 μg/mg in finished compost could be detected with polyethylene mainly. What differs much to the total mass of plastics in the coarse fraction with up to 60 μg/mg, which were visually searched, identified via ATR-FTIR and gravimetrically weighted.
The formation of microplastic (MP) particles (1-1000 µm) is mostly related to physicochemical degradation processes of macroplastics. Photooxidative damage is often set as the initial degradation process, which leads to embrittlement of the plastics. Mechanical processes then lead to further fragmentation and the formation of MP particles. In the environment, this can be associated with UV exposure through direct radiation from the sun, which leads to radical formation in the polymer systems on the one hand and radical formation of oxygen on the other. The result is material embrittlement usually caused by chain shortening in the polymeric system. Due to specific ecosystem conditions, the damaged polymer is fragmented by erosive, abrasive processes or wave action.
According to reference material topic for MP analysis, pristine and artificially weathered polymers are needed. Starting from granulate or macroplastics, these can be pulverised with different techniques, bottled and stored until usage. The bottled powders need to be homogen and stable over a defined time interval regarding to a specific property.
This work deals with different polymer types, aged and non-aged. It tries to answer the question under which storage conditions polymers will be stable in particle size. The powders are characterized for chemical composition and shape with FTIR, DSC and SEM. Particle size distribution was measured by laser diffraction with wet and dry dispersion. Artificially pre-aged materials seem to be more vulnerable for further aging and less stable in particle size distribution measurements.
Gypsum (CaSO4∙2H2O), bassanite (CaSO4∙0.5H2O), and anhydrite (CaSO4) are essential evaporite minerals for the evolution of hyper-arid surface environments on Earth and Mars (Voigt et al. 2019; Vaniman et al. 2018). The formation mechanism of especially anhydrite has been a matter of scientific debate for more than a century (van’t Hoff et al. 1903). To date, there exists no model that can reliably predict anhydrite formation at earth’s surface conditions. While thermodynamics favor its formation, it is hardly achieved on laboratory time scales at conditions fitting either the Atacama Desert on Earth, or the surface of Mars (Wehmann et al. 2023). In light of most recent developments (e.g. Stawski et al. 2016), that advocate for a complex, non-classical nucleation mechanism for all calcium sulphates, we present an analysis of natural samples from the Atacama Desert to identify key features that promote the nucleation and growth of anhydrite under planetary surface conditions. Our analyses reveal at least three distinct anhydrite facies, with differing mineralogy and micro- to nano-structures. The facies are (1) aeolian deposits with sub-μm grain sizes, (2) (sub-)surface nodules that formed from aeolian deposits and (3) selenites with secondary anhydrite rims. Possible mechanisms of their formation will be discussed.
Gypsum (CaSO4∙2H2O) and anhydrite (CaSO4) are among the dominant evaporite minerals in the Atacama Desert [1]. They are distributed ubiquitously, and play a key role in local landscape evolution.
The formation mechanism of especially anhydrite has been a matter of scientific debate for more than a century [2]. To date, there exists no model that can reliably predict anhydrite formation at earth’s surface conditions. While thermodynamics favor its formation [3], it is hardly achieved on laboratory time scales at conditions fitting the Atacama Desert. Long induction times for nucleation have recently been modeled by Ossorio et al. [4]. However, anhydrite can be readily found in the Atacama Desert. Recently, the mineral was synthesized in flow-through reactors as a byproduct of K-jarosite dissolution at high water activity (aw=0.98) and room temperature [5], even-though the thermodynamic stability field begins only under a value of ~0.8. Additionally, recent studies investigated the nano-structure of various calcium-sulfates, which advocate for highly non-classical crystallization behavior [6]. The specific roles of particulates, ionic or organic reagents working as catalysts for the non-classical crystallization pathway remain to be determined.
Here, we present recent results from flow-through experiments as well as analyses of anhydrite samples from the Atacama Desert. Flow-through experiments were performed to systematically explore the domains of flow rate, composition, ionic-strengths and starting materials. Neither primary, nor secondary anhydrite was produced in any of these experiments. Analyses on Atacama samples reveal the existence of at least three distinct anhydrite facies, with differing mineralogy and micro- to nano-structures. The facies are (1) aeolian deposits with sub-µm grain sizes, (2) (sub-)surface nodules that formed from aeolian deposits and (3) selenites with secondary anhydrite rims. Possible mechanisms of their formation will be discussed.
Microplastics are solid polymeric particles with a size of 1-1000 μm (ISO/TR21960:2020), which can be emitted from mismanaged waste into the environment, where microplastic is now ubiquitous. What happens to the microplastics after ending up in the environment, which risks entail and what effects it has are not sufficiently clarified up to now. The most certain issue is that the plastic particles in the environment are exposed to natural ageing, are fragmenting and degrading, such that the potential risk to ecosystems and humans is increasing due to the formation of smaller and smaller particles, potentially even including nanoplastics, if these are ingested before their further degradation. Therefore, and in view of a possible registration of polymers under REACH in the future, it is necessary to investigate the degradation of thermoplastic polyurethanes (TPU) regarding hydrolysis stability to evaluate possible risks and effects to the environment.
In the present studies, one thermoplastic polyurethane – with and without hydrolysis stabilizer – is exposed to different pH buffers at 50°C for 14 days to investigate hydrolysis depending to different pH values (acid, alkali and neutral) based on OECD guideline TG111. The hydrolysis behavior of the TPUs is characterized by surface sensitive techniques and on bulk properties. First degradation effects can be detected by SEC. Hydrolysis, especially under acidic and basic conditions, leads to chain scissions to lower molecular masses. Furthermore, the degradation products which indicate the structure of the bulk material were detected by thermo-analytical methods like TGA-FTIR for the small degradation products and the thermo extraction/desorption-gaschromatography/mass spectrometry (TED-GC/MS) for bigger degradation products. Acidic and basic hydrolysis shows the same degradation behavior which is caused by a preferred scission of the ester and urethane functionalities. Surface-sensitive techniques such as XPS demonstrate less carboxylic acid formation at acidic than at alkaline pH value in the TPU without stabilator, where as the TPU with stabilator ages to the same extent in both pH ranges. Altogether, the hydrolysis of TPUs – independently of added stabilizer or not – in acid and alkali environment is accelerated compared to the neutral hydrolysis.