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Dr. Reinhard Wienberg
Umwelttechnisches Labor

Bilanzierende Laboruntersuchungen
mit 14C-markierten organischen
Schadstoffen

Was leistet die Methode?
Mahin Farahbakhsh
Reinhard Wienberg

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

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


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Bilanzierung der Mineralisation
Bilanz-Teilbereiche:
Bestimmung der CO2- und/oder Methangasproduktion
aus der Ausgangssubstanz

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


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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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Beispiel: Aerober Abbau von Naphthalin, wasserungesättigt

Tage


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Verbrennungseinrichtung für
gebundene Rückstände


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Beispiel: Aerober Abbau eines Polymers unter wassergesättigten Bedingungen


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Die Versuchsanlage
9
8

7
6
5
4

Anaerober Abbau,
Säulenversuch,
Übertragung aus FeWand-Versuchen mit
Tetrachlorethen

3
2
1

Vorratsbeutel

Pumpe

Kontaminations- Abscheider
Gefäß

Gasabscheidung Dekontamination


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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.