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Development of an analytical method for the quantification of surfactants and its application to wastewater treatment plant effluents
(2019) Scheurer, Marco; Freeling, Finnian; Alygizakis, Nikiforos A.; Technologiezentrum Wasser (Karlsruhe); Environmental Institute, s.r.o. (Kos); von der Ohe, Peter C.
Zur Bestimmung der Konzentrationen linearer Alkylbenzolsulfonate (LAS) und Alkylethersulfate (AES) in Kläranlagenabläufen wurden 7-Tagesmischproben (n=33) an Abläufe von 33 konventionellen Kläranlagen in Deutschland genommen. Zudem wurden an vier der untersuchten Kläranlagen die Zuläufe beprobt und ebenfalls auf LAS und AES untersucht, um Rückschlüsse auf die Entfernung dieser Tenside in konventionellen Kläranlagen ziehen zu können. Insgesamt umfasste die Studie die Analyse von vier LAS-Homologen (C10-C13) sowie von jeweils 10 Ethoxymeren zweier Homologe von AES (C12 und C14, jeweils mit 0-9 Ethoxygruppen). Die Probenvorbereitung bestand aus der Entfernung der wässrigen Phase mit Hilfe eines Rotations-Vakuum-Konzentrators und anschließender Resolvatisierung des Trockenrückstandes in einer definierten Menge Reinstwasser und Acetonitril. Die Identifikation und Quantifizierung der Zielanalyten erfolgte mittels Hochleistungsflüssigkeitschromatographie mit Tandem-Massenspektrometrie-Kopplung (HPLC-MS/MS). Die Leistungsfähigkeit der analytischen Methoden wurde in Leitungswasser und Kläranlagenablauf evaluiert. Die Analysemethoden zeigten für beide Matrices eine allgemein gute Richtigkeit sowie Präzision. Basierend auf den geschätzten mittleren Konzentrationen einzelner LAS-Homologe wurde eine mittlere Gesamtkonzentration von 14,4 (mikro)g/L in Kläranlagenabläufen ermittelt. Verglichen mit LAS, wurden für AES stets geringere Gesamtkonzentrationen im Ablauf gemessen: Die mittlere AES-Gesamtkonzentration in den Abläufen betrug 0,57 (mikro)g/L. Zwischen den Gesamtkonzentrationen von AES und LAS bestand keine Korrelation. In den Zuläufen beprobter Kläranlagen wurden im Mittel 3.200 (mikro)g/L LAS detektiert. Damit betrug die mittlere Entfernung für LAS 99,6 %. Die mittlere AES-Konzentration im Kläranlagenzulauf belief sich auf 680 (mikro)g/L, was einer mittleren AES-Entfernung von >99.9% entspricht. Retrospektives Screening von 1.564 Tensiden und deren Transformationsprodukte (TPs) erfolgte durch ein zweites Labor unter Anwendung der Ultrahochleistungsflüssigkeitschromatographie mit Flugzeitmassenspektrometer-Kopplung (UHPLC-QTOF-MS). In vielen Fällen wurde die Konzentration von LAS von der Summe der Konzentrationen der Neben- und Transformationsprodukte von LAS überstiegen. Für die LAS-Nebenprodukte Dialkyltetralinsulfonate (DATS) lag die maximale Summenkonzentration bei 19 (mikro)g/L, für die Sulfophenylalkylcarbonsäuren (SPACs) bei 17 (mikro)g/L und für die Sulfotetralinalkylcarbonsäuren (STACs) bei 5,3 (mikro)g/L. Hohe Konzentrationen von bis zu 7,4 (mikro)g/L wurden für Polyethylenoglycole in den Abwasserproben bestimmt. Die Gesamtkonzentration aller quantifizierten Tenside, TPs und Nebenprodukte in einer einzelnen Probe betrug bis zu 82 (mikro)g/L. Quelle: Forschungsbericht
Screening study on hazardous substances in marine mammals of the Baltic Sea
(Umweltbundesamt, 2022) Slobodnik, Jaroslav; Gkotsis, Georgios; Nika, Maria-Christina; Environmental Institute, s.r.o. (Kos); National and Kapodistrian University of Athens. Department of Chemistry. Laboratory of Analytical Chemistry; Institut für terrestrische und aquatische Wildtierforschung; Deutschland. Umweltbundesamt; Künitzer, Anita
Wie die HELCOM-Expertengruppe für Meeressäugetiere (EG MAMA; portal.helcom.fi, 2021) feststellt, liegen nur begrenzte Informationen über das Vorkommen, die (Öko-)Toxizität und die potenziellen gesundheitlichen Auswirkungen von Neuen Schadstoffen bei Meeressäugern vor. Neue Schadstoffe werden durch verschiedene anthropogene Aktivitäten in die Umwelt eingebracht, und einige dieser Stoffe haben das Potenzial, in Meeres-, Süßwasser- und/oder terrestrische Nahrungsnetze zu gelangen, wo sie sich anreichern können. Gegenwärtig fehlen häufig Informationen über die Exposition, und es besteht ein dringender Bedarf an ausreichenden Daten zum Vorkommen und die Auswirkungen, um CEC bewerten und gegebenenfalls Maßnahmen zur Risikominderung einleiten zu können. Ziel des Projekts war das Screening auf potenziell gefährliche Neue Schadstoffe in Meeressäugetieren aus der Ostsee unter Verwendung modernster analytischer Methoden für ein weitreichendes Ziel- und Verdachtsscreening. Zu diesem Zweck wurden 11 gepoolte Leber- und eine nicht gepoolte Muskelprobe von 11 Meeressäugern (Schweinswal (Phocoena phocoena), Gewöhnlicher Delphin (Delphinus delphis), Kegelrobbe (Halichoerus grypus), Seehund (Phoca vitulina)) von HELCOM-Vertragsparteien aus Deutschland, Schweden, Dänemark und Polen zur Verfügung gestellt. Die interessierenden Verunreinigungen wurden aus den gefriergetrockneten Matrizes mit Hilfe allgemeiner Extraktionsmethoden extrahiert, und die endgültigen Extrakte wurden sowohl mit Flüssig- als auch mit Gaschromatographie in Verbindung mit hochauflösender Massenspektrometrie (HRMS; LC-ESI-QToF und GC-APCI-QToF) analysiert. Die Proben wurden quantitativ auf das Vorhandensein von mehr als 2,500 organischen Schadstoffen untersucht, darunter Verbindungen verschiedener Klassen wie Arzneimittel, Kosmetika, Biozide, Pflanzenschutzmittel, illegale Drogen, Stimulanzien, Süßstoffe und Industriechemikalien (z. B. Per- und Polyfluoralkylsubstanzen (PFAS), Flammschutzmittel, Korrosionsinhibitoren, Weichmacher, Tenside) sowie deren Umwandlungsprodukte (TPs). Darüber hinaus wurde eine Methode zur Analyse von 23 Verbindungen entwickelt, die in Sprengstoffen enthalten sind, die in der Vergangenheit in die Ostsee verklappt wurden, wobei ein anderes Verfahren zur Probenvorbereitung verwendet wurde. Eine spezifische Ziel-Screeningmethode, die dieselbe Probenvorbereitung verwendet, wurde auch für 13 neue phosphororganische Flammschutzmittel (OPFR) und zwei Dechloran-plus-Verbindungen angewandt.Das Verdachtsscreening von 65.690 umweltrelevanten Substanzen aus der NORMAN-Stoffdatenbank wurde an allen HRMS-Rohchromatogrammen durchgeführt. Die Chromatogramme wurden auch in die NORMAN Digital Sample Freezing Platform (DSFP) hochgeladen und stehen somit für das retrospektive Screening von noch mehr Verbindungen zur Verfügung, sobald die Informationen für deren Screening verfügbar sind. Insgesamt wurden in den untersuchten Proben 47 Schadstoffe aus verschiedenen chemischen Klassen festgestellt. Bei den meisten der nachgewiesenen Verbindungen handelte es sich um PFAS, gefolgt von Pflanzenschutzmitteln und deren TP, Industriechemikalien und Arzneimitteln und deren TP. Die am häufigsten vorkommenden Verbindungen waren PCB 101, l-PFOS, Hexachlorbenzol und 4,4-DDE (TP von DDT), die in allen untersuchten Proben nachgewiesen wurden. Die gemessenen Konzentrationen der einzelnen Stoffe wurden mit den PNEC-Werten (Predicted No-Effect Concentration) für Meeresfische aus der NORMAN-Ökotoxikologie-Datenbank verglichen, und 33 Verbindungen überschritten diese ökotoxikologischen Schwellenwerte, was auf mögliche negative Auswirkungen auf die Gesundheit der betroffenen Meeressäuger hinweist. Keiner der untersuchten Sprengstoffe wurde in einer der Proben oberhalb seiner Nachweisgrenze nachgewiesen. Fünf OPFRs wurden in mindestens einer Probe nachgewiesen, wobei Tris(3-chlorpropyl)phosphat in zehn von 12 Proben vorhanden war. Das Verdachtsscreening ergab das Vorhandensein von weiteren 30 Substanzen in den untersuchten Proben und ermöglichte eine halbquantitative Schätzung ihrer Konzentrationen. Diese Verbindungen wurden dann nach demselben Verfahren wie beim breit angelegten Ziel-Screening priorisiert. Das Ergebnis war, dass die Industriechemikalien 12-Aminododecansäure und 1,3-Dimethyl-3-phenylbutylacetat an erster Stelle standen, gefolgt von dem UV-Filter Octinoxat. Die meisten der entdeckten Chemikalien waren in der ECHA-Datenbank registriert, was auf ihre jährliche Produktion in großen Mengen hindeutet. Quelle: Forschungsbericht