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Dr. Reinhard Wienberg Umwelttechnisches Labor Mahin Farahbakhsh Reinhard Wienberg Bilanzierende Laboruntersuchungen mit 14 C-markierten organischen Schadstoffen Was leistet die Methode?

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Umwelttechnisches Labor

Mahin FarahbakhshReinhard Wienberg

Bilanzierende Laboruntersuchungen mit 14C-markierten organischen

Schadstoffen

Was leistet die Methode?

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Umwelttechnisches Labor Die Antwort:

• Mit den 14C-Methoden können zu 100% ± statistischer Streuung aufgehende Abbaubilanzen erstellt werden.

• Auch extrem geringe Abbauraten lassen sich nachweisen.

• Metaboliten lassen sich eindeutig den Ausgangssubstanzen zuordnen.

Keine andere Methode erfüllt gleichzeitig diese drei Anforderungen

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Was umfasst eine stoffspezifische Bilanzrechnung für

Abbauuntersuchungen ?

• Bilanzierung der Substrate• Bilanzierung der Mineralisation

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Bilanz-Teilbereiche:Unveränderte Ausgangssubstanz in:• Luft• Bodenwasser• Bodenfeststoffen (extrahierbar)

Transformationsprodukte (Metaboliten) in:• Luft• Bodenwasser• Bodenfeststoffen (extrahierbar)

Nicht extrahierbare feststoffgebundene Fraktion (Bound Residues)

Bilanzierung der Substrate

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Was umfasst eine stoffspezifische Bilanzrechnung für

Abbauuntersuchungen ?

• Bilanzierung der Substrate• Bilanzierung der Mineralisation

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Bilanz-Teilbereiche:

Bestimmung der CO2- und/oder Methangasproduktion aus der Ausgangssubstanz

Quantifizierung freigesetzter Substituenten wie z.B. Chlorid- oder Bromidionen

Bilanzierung der Mineralisation

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Methodenbeispiele für bilanzierende Abbauuntersuchungen

• Aerober Abbau im

• ungesättigten Boden Gaskreislaufführung

• gesättigten Boden Gas- und Wasserkreislaufführung

• gesättigten Boden, Gaskreislaufführung, Wasser im Durchlauf

• Anaerober Abbau im Säulenversuch

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Tage

Beispiel: Aerober Abbau von Naphthalin, wasserungesättigt

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Verbrennungseinrichtung fürgebundene Rückstände

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Beispiel: Aerober Abbau eines Polymers unter wassergesättigten Bedingungen

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Die Versuchsanlage9

8

7

6

5

4

3

2

1

Vorratsbeutel Pumpe Kontaminations- Gefäß

Abscheider Gasabscheidung Dekontamination

Anaerober Abbau, Säulenversuch,

Übertragung aus Fe-Wand-Versuchen mit Tetrachlorethen

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Gesamtbilanz: ca. 90 % Wiederfindung

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Methodenbeispiele für qualitative Kennzeichnung verschiedener Fraktionen der Reaktionsprodukte

• Parallele oder sequentielle Extraktionen,• Sorptionsverhalten,• Temperaturverhalten,• usw.

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Eingrenzung verschiedener Fraktionen durch parallele oder sequentielle Extraktionen, z.B.

• Säure- bzw. Baseextraktionen

• Verschieden polare Lösemittel

• Huminstoff-Trennungsgang

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Eingrenzung verschiedener Fraktionen nach ihrem Temperaturverhalten, z.B.

• Flüchtigkeit sorbierter Anteile

• Thermostabilität gebundener Rückstände

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Radioanalytik

• Radio-Dünnschichtchromatographie

• Radio-Gaschromatographie

• Radio-HPLC• HPLC-Scintillationszähler-Kopplung

• HPLC mit Fraktionssammler und offline Scintillometrische Bestimmung

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Grenzen der 14C-Bilanzierung

1. Substanzen müssen 14C-markiert erhältlich oder synthetisierbar sein.

2. Begrenzend für den Nachweis des Abbaus einer Substanz ist ihre radiochemische Reinheit.

3. Substanzen werden künstlich und jeweils einzeln zudotiert, verhalten sich u.U. anders als „alte“ Kontaminationen.

4. Versuche in der Regel auf kleinen Maßstab und (Spezial-)Labor begrenzt.

5. In Spuren auftretende Reaktionsprodukte sind schwierig qualitativ zu identifizieren.

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Fazit

Mit der relativ einfachen 14C-Methodik lassen sich aufgehende und beweiskräftige stoffspezifische Bilanzen erstellen.

Bei Beachtung auch der Grenzen dieser Methodik stellt sie ein wichtige Untersuchungswerkzeug zur Verfügung.