Projektposter Knoop

Abbau von Spurenschadstoffen in einer erweiterten Abwasserbehandlung
und Wirkung der Abbauprodukte auf Organismen im Wasser
Oliver Knoop
Hintergrund – Spurenstoffe im Abwasser
Die herkömmliche Abwasserbehandlung in Deutschland
und in den meisten Industriestaaten besteht aus biologischen und mechanischen Reinigungsschritten. Diese
entfernen den Großteil der im Abwasser enthaltenden
organischen Stoffe, sowie Stickstoffverbindungen und
Phosphate, welche sonst zu einer Überdüngung der
Gewässer führen würden. Viele Spurenschadstoffe können
in der herkömmlichen Abwasserbehandlung nicht oder nur
teilweise aus dem Wasser entfernt werden. Zu diesen
zählen Medikamente, Pflanzenschutzmittel und viele
weitere biologisch schwer abbaubare Stoffe. Da diese
Stoffe aber eine Wirkung auf Wasserorgansimen haben
können, sollten sie zum Schutz der Umwelt auch aus dem
Abwasser entfernt werden, bevor dieses in Flüsse oder
Seen gelangt. Dazu kann die sogenannte erweiterte
Abwasserbehandlung genutzt werden. Hierzu zählt zum
einen die „Adsorption“ an Aktivkohle. Bei diesem Prozess
lagern sich die Spurenstoffe an der Aktivkohle an und
können so herausgefiltert werden. Eine zweite Möglichkeit
ist die chemische „Oxidation“ der Spurenstoffe. Dabei
werden über reaktive Stoffe wie Ozon die Spurenstoffe
verändert, wodurch ihre Wirkung zerstört werden soll.
Zudem werden sie dadurch teilweise in biologisch
abbaubare Stoffe umgewandelt. Es ist jedoch nicht
auszuschließen, dass hierbei auch schädliche oder giftige
Verbindungen erzeugt werden. Beide Methoden haben
jeweils Vor- und Nachteile. Die Aktivkohle ist zum Beispiel
nicht zur Entfernung aller Stoffe geeignet, wohingegen die
Oxidation die Gefahr birgt, das andere schädliche Stoffe
(Abbauprodukte) dabei entstehen können. Bisher sind
jedoch nur wenige schädliche Abbauprodukte aus der
Oxidation bekannt.
Ziel und Methoden – Was soll wie erforscht werden?
Identifizierung der
Abbauprodukte
Spurenschadstoffe
(hier: Tamoxifen)
Ozon (O3)
Konzentration / %
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
10
20
?
30
40
50
?
?
Bestimmung der
Abbauprozesse
100
Bestimmung ihrer Wirkung
auf Wasserorganismen
60
Zeit / s
In diesem Projekt wird der Abbau einiger Medikamente
durch die Oxidation mit Ozon untersucht. Dabei sollen zum
einen die Abbauprozesse, sowie die Geschwindigkeit des
Abbaus genau untersucht werden. Zudem sollen die
entstehenden Abbauprodukte identifiziert und deren
Wirkung auf Wasserorganismen bestimmt werden.
Dadurch soll eine weitere Beurteilung der Ozonierung als
erweiterte Abwasserbehandlung ermöglicht werden.
Momentan sind in diesem Projekt zwei hormonell wirksame
Stoffe im Fokus. Diese sind Tamoxifen und Toremifen, die
Wirkstoffe von Medikamenten welche beide wegen ihrer
östrogenen Wirkung in der Brustkrebstherapie eingesetzt
werden.
Die Identifizierung der Abbauprodukte wird durch die
Kopplung von Flüssigchromatographie und hochauflösenden Massenspektrometrie ermöglicht. Dabei werden
einzelne Substanzen zuerst voneinander getrennt und
anschließend deren genaue Masse bestimmt. Dies erlaubt
eine Identifizierung aller Substanzen.
Die Wirkung der Abbauprodukte wird anschließend durch
standardisierte Toxizitätstests mit verschiedenen Wasserorganismen bestimmt. Dazu zählen Algen, Bakterien und
Wasserkrebse. Es wird untersucht, ob die Abbauprodukte
eine schädliche Wirkung auf die Organsimsen haben. Für
den Fall, dass dabei starke Wirkungen festgestellt werden,
können weiterführende Tests mit Fischeiern durchgeführt
werden. Zusätzlich wird die hormonelle Wirkung der
Abbauprodukte in Zusammenarbeit mit Herrn Itzel und
Frau Bielak (andere hier vorgestellte Projekte) untersucht.
Kontakt:
Für weitere Informationen können Sie mich
gerne kontaktieren.
M. Sc. Oliver Knoop
Instrumentelle Analytische Chemie
Universität Duisburg-Essen
[email protected]

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