Analytische Chemie
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Per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen (PFAS) im Klärschlamm - Analytische Methoden und Grenzwerte
(2022)
Per- und Polyfluoralkylsubstanzen (PFAS) sind eine Gruppe von mehr als 4700 anionischen und kationischen anthrophonen Stoffen, die aufgrund ihrer inerten chemischen Stabilität und ihrer Widerstandsfähigkeit gegen den Abbau durch Hitze oder Säuren in einer Vielzahl von Produkten verwendet werden. Infolge der ständigen Verwendung, vor allem in Feuerlöschschäumen für die Luftfahrt, wurden in Tausenden von Industrie- und Militäranlagen kontaminierte Böden und Grundwasservorkommen gefunden. Aufgrund der ständigen Verwendung von fluorierten Konsumgütern haben sich jedoch auch Abwässer und Klärschlamm aus Kläranlagen als Quelle für die Kontamination der aquatischen Umwelt mit PFAS erwiesen. Infolge der strengeren Vorschriften und Beschränkungen, die in den letzten Jahren für die Verwendung langkettiger (≥C8) PFAS erlassen wurden, findet in der chemischen Industrie eine deutliche Verlagerung hin zur Herstellung kurz- (C4-C7) und ultrakurzkettiger (C1-C3) Alternativen statt. Mit der Novellierung der Klärschlammverordnung im Jahr 2017 hat der deutsche Gesetzgeber die Ausbringung von Klärschlamm auf landwirtschaftlichen Flächen verboten, und bis 2029/2032 wird die Ausbringung von Klärschlamm in der Landwirtschaft vollständig verboten sein. Während die Belastung der Umwelt mit organischen Schadstoffen wie PFAS, Pestiziden und Arzneimitteln nicht mehr erwünscht ist, muss Phosphor (P) aus Klärschlamm weiterhin zur Herstellung hochwertiger P-Dünger für eine Kreislaufwirtschaft genutzt werden. Derzeit können pflanzenverfügbare P-Düngemittel aus Klärschlamm/Abwasser mit verschiedenen Behandlungsmethoden hergestellt werden, darunter Fällung, Auslaugung und thermische Behandlung. Der Verbleib von PFAS bei der Auslaugung, Ausfällung und Behandlung von Klärschlamm und Abwasser ist jedoch noch weitgehend unbekannt.
Scattering luminescent materials dispersed in liquid and solid matrices and luminescent powders are increasingly relevant for fundamental research and industry. Examples are luminescent nano- and microparticles and phosphors of different compositions in various matrices or incorporated into ceramics with applications in energy conversion, solid-state lighting, medical diagnostics, and security barcoding. The key parameter to characterize the performance of these materials is the photoluminescence/fluorescence quantum yield (Φf), i.e., the number of emitted photons per number of absorbed photons. To identify and quantify the sources of uncertainty of absolute measurements of Φf of scattering samples, the first interlaboratory comparison (ILC) of three laboratories from academia and industry was performed by following identical measurement protocols. Thereby, two types ofcommercial stand-alone integrating sphere setups with different illumination and detection geometries were utilized for measuring the Φf of transparent and scattering dye solutions and solid phosphors, namely, YAG:Ce optoceramics of varying surface roughness, used as converter materials for blue light emitting diodes. Special emphasis was dedicated to the influence of the measurement geometry, the optical properties of the blank utilized to determine the number of photons of the incident excitation light absorbed by the sample, and the sample-specific surface roughness. While the Φf values of the liquid samples matched between instruments, Φf measurements of the optoceramics with different blanks revealed substantial differences. The ILC results underline the importance of the measurement geometry, sample position, and blank for reliable Φf data of scattering the YAG:Ce optoceramics, with the blank’s optical properties accounting for uncertainties exceeding 20%.