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

Keine andere Methode erfüllt gleichzeitig diese drei Anforderungen 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

Was umfasst eine stoffspezifische Bilanzrechnung für Abbauuntersuchungen ? Bilanzierung der Substrate Bilanzierung der Mineralisation

Bilanzierung der Substrate Bilanz-Teilbereiche: Unveränderte Ausgangssubstanz in: Luft Bodenwasser Bodenfeststoffen (extrahierbar) Transformationsprodukte (Metaboliten) in: Nicht extrahierbare feststoffgebundene Fraktion (Bound Residues)

Was umfasst eine stoffspezifische Bilanzrechnung für Abbauuntersuchungen ? Bilanzierung der Substrate Bilanzierung der Mineralisation

Bilanzierung der Mineralisation Bilanz-Teilbereiche: Bestimmung der CO2- und/oder Methangasproduktion aus der Ausgangssubstanz Quantifizierung freigesetzter Substituenten wie z.B. Chlorid- oder Bromidionen

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

Beispiel: Aerober Abbau von Naphthalin, wasserungesättigt Tage

Verbrennungseinrichtung für gebundene Rückstände

Beispiel: Aerober Abbau eines Polymers unter wassergesättigten Bedingungen

Anaerober Abbau, Säulenversuch, Umwelttechnisches Labor Die Versuchsanlage 9 8 7 6 5 4 3 2 1 Anaerober Abbau, Säulenversuch, Übertragung aus Fe-Wand-Versuchen mit Tetrachlorethen Vorratsbeutel Pumpe Kontaminations- Gefäß Abscheider Gasabscheidung Dekontamination

Gesamtbilanz: ca. 90 % Wiederfindung

Methodenbeispiele für qualitative Kennzeichnung verschiedener Fraktionen der Reaktionsprodukte Parallele oder sequentielle Extraktionen, Sorptionsverhalten, Temperaturverhalten, usw.

Eingrenzung verschiedener Fraktionen durch parallele oder sequentielle Extraktionen, z.B. Säure- bzw. Baseextraktionen Verschieden polare Lösemittel Huminstoff-Trennungsgang

Eingrenzung verschiedener Fraktionen nach ihrem Temperaturverhalten, z Eingrenzung verschiedener Fraktionen nach ihrem Temperaturverhalten, z.B. Flüchtigkeit sorbierter Anteile Thermostabilität gebundener Rückstände

Radioanalytik Radio-Dünnschichtchromatographie Radio-Gaschromatographie Radio-HPLC HPLC-Scintillationszähler-Kopplung HPLC mit Fraktionssammler und offline Scintillometrische Bestimmung

Grenzen der 14C-Bilanzierung Substanzen müssen 14C-markiert erhältlich oder synthetisierbar sein. Begrenzend für den Nachweis des Abbaus einer Substanz ist ihre radiochemische Reinheit. Substanzen werden künstlich und jeweils einzeln zudotiert, verhalten sich u.U. anders als „alte“ Kontaminationen. Versuche in der Regel auf kleinen Maßstab und (Spezial-)Labor begrenzt. In Spuren auftretende Reaktionsprodukte sind schwierig qualitativ zu identifizieren.

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.