Untersuchungen zum mikrobiologischen Abbau von Diesel-Hauptbestandteilen und polyaromatischen Kohlenwasserstoffen und deren On-line-Analyse in einem Drehrohrreaktor:
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Düsseldorf
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| adam_text | Titel: Untersuchungen zum mikrobiologischen Abbau von Diesel-Hauptbestandteilen und polyaromatischen Kohlen
Autor: Brinkmann, Dirk
Jahr: 1996
SCHRITT- m BERICHTE Dipl.-Chem. Dirk Brinkmann, Hannover Untersuchungen zum mikrobiologischen Abbau von Diesel-Hauptbestandteilen und polyaromatischen Kohlenwasserstoffen und deren On-Iine-Analyse in einem Drehrohrreaktor Reihe 15 : Umwelttechnik Nr. 163 VW VERLAG
1. Verzeichnisse V 1. Verzeichnisse 1.1. Inhaltsverzeichnis 1. Verzeichnisse..................................................................................................................V 1.1. Inhaltsverzeichnis......................................................................................................V 1.2. Abkürzungsverzeichnis.........................................................................................VIII 1.3. Symbolverzeichnis...................................................................................................IX 2. Allgemeiner Überblick...................................................................................................1 2.1. Kontaminierte Standorte, Begriffsbestimmung..........................................................1 2.2. Bewertung von Bodenkontaminationen und Sanierungsziele....................................2 2.3. Strategien zur Sicherung und Dekontamination von Altlasten..................................4 2.3.1. Chemisch-physikalische Verfahren..................................................................................6 2.3.2. Thermische Verfahren......................................................................................................7 2.3.3. Biologische Verfahren......................................................................................................7 2.3.3.1. ln-situ-Verfahren........................................................................................................8 2.3.3.2. Landfarming, Beet- und Mietentechnik......................................................................9 2.3.3.3. Reaktorverfahren......................................................................................................10 2.4. Mikrobiologischer Abbau organischer Verbindungen.............................................12 2.4.1. Mikrobiologischer Abbau von
Alkanen.........................................................................14 2.4.2. Mikrobiologischer Abbau von polyaromatischen Kohlenwasserstoffen.......................15 2.4.3. Potentielle Limitierungen beim mikrobiologischen Abbau...........................................17 2.4.3.1. Biotische Limitierungen des Abbaus........................................................................17 2.4.3.2. Substratspezifische Limitierungen des Abbaus........................................................20 2.5. Physikalische Daten ausgewählter Kohlenwasserstoffe...........................................22 2.5.1. Physikalische Daten ausgewählter Diesel-Bestandteile (n-Alkane)..............................22 2.5.2. Physikalische Daten der 16 EPA-PAK...........................................................................23 3. Material und Methoden...............................................................................................25 3.1. Versuchsanlage.........................................................................................................25 3.2. On-line-Messungen..................................................................................................27 3.2.1. Redoxspannung, pH-Wert, Temperatur und rH-Wert....................................................27 3.2.2. Bestimmung von Kohlendioxid und Sauerstoff.............................................................29 3.2.2.1. Massenspektrometrische Kohlendioxid- und Sauerstoffanalyse..............................29 3.2.2.2. IR-spektroskopische Analyse von Kohlendioxid.....................................................31
VI 1. Verzeichnisse 3.2.2.3. Paramagnetische Analyse von Sauerstoff.................................................................32 3.2.2.4. Kohlendioxidproduktionsrate und Sauerstoffaufnahmerate.....................................32 3.2.3. Bestimmung von Kohlenwasserstoffen..........................................................................33 3.2.3.1. Elektrochemische Analyse von Kohlenwasserstoffen..............................................33 3.2.3.2. IR-spektroskopische Analyse von Kohlenwasserstoffen..........................................34 3.2.3.3. Massenspektrometrische Analyse von Kohlenwasserstoffen...................................35 3.2.4. Massenspektroskopische Bestimmung von PAK...........................................................37 3.3. Off-line-Messungen..................................................................................................40 3.3.1. Bestimmung des Wassergehalts.....................................................................................40 3.3.2. Bestimmung von Kohlenstoff........................................................................................41 3.3.3. Bestimmung von Makronährstoffen...............................................................................41 3.3.3.1. Stickstoff-Analyse....................................................................................................42 3.3.3.2. Phosphat-Analyse.....................................................................................................42 3.3.4. Bestimmung von Kohlenwasserstoffen (n-Alkanen).....................................................43 3.3.4.1. Extraktion der Kohlenwasserstoffe...........................................................................43 3.3.4.2. Festphasenextraktion................................................................................................43 3.3.4.3.
Kohlenwasserstoff-Analytik.....................................................................................44 3.3.5. Bestimmung von polyaromatischen Kohlenwasserstoffen............................................45 3.3.5.1. Extraktion der polyaromatischen Kohlenwasserstoffe.............................................45 3.3.5.2. Festphasenextraktion................................................................................................46 33.5.3. PAK-Analytik...........................................................................................................46 3.4. Charakterisierung des Bodens..................................................................................48 3.4.1. Rheologische Untersuchung des Bodenschlamms.........................................................51 4. Ergebnisse und Diskussion..........................................................................................53 4.1. Charakterisierung des Drehrohrreaktors...................................................................53 4.1.1. Verhältnis von Oberfläche und Schlammvolumen........................................................53 4.1.2. Begasungsrate und Gasverweilzeitverteilung................................................................56 4.1.3. Energieeintrag und Energiedissipation...........................................................................57 4.1.4. Sauerstoffeintrag, Kohlendioxidfreisetzung und Reaktordrehzahl................................60 4.2. Charakterisierung des Bodens..................................................................................63 4.2.1. Rheologie der Bodensuspension....................................................................................63 4.2.2. Pufferkapazität des Bodens............................................................................................71 4.2.3. Sauerstoffsättigung, Redoxspannung und
rH-Wert.......................................................76 4.3. Probennahme und Extraktion von Analyten............................................................78 4.3.1. Einfluß der Probenmenge...............................................................................................78
1. Verzeichnisse VII 4.3.2. Schadstoffverteilung in Bodenfraktionen.......................................................................82 4.3.3. Einfluß des Wassergehalts auf die Extraktion................................................................83 4.3.4. Vergleich unterschiedlicher Extraktionsverfahren.........................................................87 4.3.5. Schadstofffreisetzung bei der Reaktorbehandlung.........................................................91 4.3.6. Schadstoffzusammensetzung..........................................................................................93 4.4. Kohlenstoff-Umsetzungen........................................................................................94 4.4.1. Kohlenstoffgehalt von Feststoffproben..........................................................................94 4.4.2. Gelöstkohlenstoff...........................................................................................................96 4.4.3. Kohlendioxid und Sauerstoff........................................................................................100 4.5. Nährstoff-Umsetzungen.........................................................................................102 4.5.1. Stickstoff......................................................................................................................103 4.5.2. Phosphor.......................................................................................................................108 4.6. Abbau von Schadstoffen........................................................................................109 4.6.1. Abbau der im Boden vorhandenen PAK......................................................................109 4.6.2. Abbau von PAK bei künstlicher Kontaminierung.......................................................113 4.6.3. Abbau von Diesel bei künstlicher
Kontaminierung.....................................................127 4.7. On-line-Analyse von Schadstoffen........................................................................135 4.7.1. Bestimmung von PAK..................................................................................................136 4.7.2. Massenspektroskopische PAK-Bestimmung im Modellsystem..................................139 4.7.3. Massenspektroskopische PAK-Bestimmung bei der Reaktorbehandlung...................141 4.7.4. Bestimmung von Kohlenwasserstoffen........................................................................146 4.7.5. Bestimmung von Kohlenwasserstoffen im Modellsystem...........................................146 4.7.6. Bestimmung von Kohlenwasserstoffen bei der Reaktorbehandlung...........................151 5. Zusammenfassung und Ausblick..............................................................................159 6. Anhang.........................................................................................................................163 6.1. Liste der im Boden nachweisbaren Substanzen.....................................................163 6.2. Diesel-Chromatogramme.......................................................................................166 6.3. Daten zum Nachweis von Alkanen in der Gasphase..............................................178 6.4. Geschwindigkeitskonstanten der KW-Abgasanalytik............................................179 6.5. Berechnete KW-Konzentration im Abgas..............................................................180 7. Literatur......................................................................................................................182
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