Welche organischen Schadstoffe gibt es?
Pflanzenschutzmittel PAK Holzschutzmittel Mineralölbestandteile Arzneimittel Dioxine plus einige 10.000 Verbindungen Klassifikation erfolgt nach Polarität und Ladung bzw. Wasserlöslichkeit und Sorption an Oberflächen
Quellen und Eintragspfade für organische Schadstoffe
Verbrennungsprozesse (fossile Brennstoffe): PAK Ausgasungen aus verschiedenen Materialien: Benzol, Toluol, Xylol (BTX-Aromate), PCB, Weichmacher. Verflüchtigen über die Gasphase und werden über Niederschlag eingetragen. Unfälle: Mineralöle, Dioxine Pestizideinsatz (Landwirtschaft): DDT...reichert sich im Fettgewbe an Deponien: BTX, PAK Klärschlamm, Gülle: Arzneimittel, Hormone
Klassifikation organischer Schadstoffe
Klassifikation erfolgt anhand der Polarität und der Ladung Diese Eigenschaften bestimmen die Wasserlöslichkeit und ihre Tendenz, an Oberflächen zu sorbieren. Sorption und Abbaubarkeit sind die wichtigsten Prozesse, die das Verhalten organischer Schadstoffe in Böden bestimmen.
Merkmale nicht ionischer hydrophober Verbindungen
geringe bis extrem geringe Wasserlöslichkeit (Sw)-Wasserlöslichkeitsmaß hoher Oktanol-Wasser Verteilungskoeffizient (Kow) PAK sind z.B. extrem Hydrophob (3:1 Oktanol-Wasser-Koeffizient)
Konsequenzen der Hydrophobizität von Chemikalien für das Verhalten in Boden und Umwelt
Kaum im Bodenwasser gelöst Kaum verfügbar für Pflanzen oder Mikroorgansimen geringer Abbau geringer Transfer vom Boden in die Nahrungskette starke Akkumulation im Boden Bound Residues, chemische Zeitbomben Verbleib organischer Schadstoffe im Boden: Vor allem Sorptionsprozesse Pflanzenaufnahme eher gering Verlagerung aufgrund der Hydrophobizität/geringe Wasserlöslichkeit gering
Einflussfaktoren der Sorption hydrophober Verbindungen im Boden
Qualität der organischen Substanz nicht so wichtig wie deren Menge! Lösungsparamater (Salze, pH) Struktur und Polarität der organischen Substanz Löslichkeit der organischen Substanz 3. gelöste organische Substanz Kolloide als lösliche Sorbenten Erhöhung der scheinbaren Löslichkeit
Verbleib organischer Schadstoffe im Boden
Alle organischen Verbindungen können durch chemische oder biochemische Prozesse verändert oder vollständig mineralisiert werden. Eine Förderung des Abbaus organischer Verbindungen ist möglich durch Einbringen von spezialisierten Mikroorgansimen und durch Optimierung der Lebensbedingungen (pH, Nährstoffe, Substrate) PCB: unter aeroben Bedingungen kaum abbaubar, aber über Verflüchtigung (seit 1972 in EU verboten, Kühlmittel) PAK: niedermolekulare Verbindungen sind besser wasserlöslich und biologisch abbaubar. relative Anreicherung höherchlorierter und höhermolekularer Verbindungen, die meist ökotoxikologisch problematischer sind.
Zusammenfassung Organische Schadstoffe
Viele organische Umweltchemikalien sind gekennzeichnet durch geringe bis extrem geringe Wasserlöslichkeit (Hydrophobizität), und Sorption an organische Bodenbestandteil (starke Akkumulation) Alle organischen Verbindungen sind biologisch abbaubar/ mineralisierbar. Ein Verschwinden im Boden ist aber auch möglich durch Umbau zu Metaboliten, Bildung nicht extrahierbarer Rückstände, Verflüchtigung über Dampfphase, Auswaschung mit dem Sickerwasser (nur niedermolkulare Verbindungen) Für die Risikobewertung einer organischen Kontamination ist entscheidend: Kow, Sw und Abbaubarkeit der Chemikalien, Humusgehalt (Qualität) und biologische Aktivität des Bodens, sowie Vorhandensein und Mobilität löslicher Sorbenten.
