Vorkommen von Pflanzenschutzmitteln im Bioabfall und Verhalten ausgewählter Pflanzenschutzmittel bei der Bioabfallbehandlung in anaeroben und aeroben Prozessen: Reaktorstudien und Batchexperimente
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Bayreuth
Bayreuther Inst. für Terrestrische Ökosystemforschung (BITÖK)
2001
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adam_text | Titel: Vorkommen von Pflanzenschutzmitteln im Bioabfall und Verhalten ausgewählter Pflanzenschutzmittel be
Autor: Taube, Jörg
Jahr: 2001
Inhalt
INHALT
Kapitelübersicht
Inhalt 1
Kapitelübersicht 1
Vorwort V
Abkürzunaen VI
Dank VIII
Zusammenfassuna IX
Summarv XII
1 Einleitunq 1
1.1 Pflanzenschutzmittel 1
1.2 Abfallrecht in Deutschland 6
1.3 Bioabfallbehandlunasverfahren 7
1.4 Pestizide im Bioabfall 9
1.5 Zielsetzuna 11
2 Material und Methoden 13
2.1 Rückstandsanalyse in Bioabfallproben_______________________________13
2.1.1 Auswahl der Proben________________________________________ 13
2.1.2 Analytik der Pflanzenschutzmittel in Bioabfallproben_________________13
2.1.2.1 Charakterisierung der Pflanzenschutzmittel______________________14
2.1.2.2 Probenaufbereitung und Reinigung der Extrakte__________________17
2.1.2.3 Messung und Quantifizierung_______________________________ 19
2.1.2.4 Ermittlung von Bestimmungs- und Nachweisgrenzen______________20
2.1.2.5 Wiederfindungen_________________________________________21
2.1.3 Berechnung der Bioabfallbelastung______________________________22
2.1.3.1 Berechnungen von mittleren Pestizidkonzentrationen für jede
Bioabfallkomponente_____________________________________________22
2.1.3.2 Abschätzung der Pestizidgehalte im Bioabfall____________________22
2.2 Reaktorexperimente____________________________________________22
2.2.1 Verwendetes Bioabfallsubstrat________________________________22
2.2.2 Konstruktion des Bioreaktors__________________________________24
I_________________________________Inhalt_______________________________
2.2.3 Prozesssteuerung___________________________________________28
2.2.3.1 Temperaturregelung_______________________________________29
2.2.3.2 Einstellung des pH-Wertes__________________________________30
2.2.3.3 Animpfen des Prozesses____________________________________30
2.2.4 Bestimmung der Prozessparameter_____________________________30
2.2.4.1 Online Datenerfassung_____________________________________31
2.2.4.2 Reaktorgasanalytik________________________________________31
2.2.4.2.1 Bestimmung kurzkettiger Carbonsäuren_____________________33
2.2.4.2.2 Bestimmung des gelösten organischen Kohlenstoffs (DOC)_______34
2.2.4.2.3 Bestimmung des Abbaus der organischen Trockensubstanz_______34
2.2.4.2.4 Bestimmung der pKa Werte der organischen Substanz___________36
2.2.5 Analytik der ausgewählten Pflanzenschutzmittel____________________36
2.2.5.1 Auswahl der Stoffe________________________________________36
2.2.5.2 Verwendetes Biozid________________________________________36
2.2.5.3 Aufarbeitung der Proben____________________________________37
2.2.5.4 Messung und Quantifizierung________________________________39
2.2.5.5 Quantifizierung___________________________________________39
2.2.6 Wiederfindungsexperimente___________________________________41
2.3 Abiotische Batchexperimente______________________________________42
2.3.1 Extraktionseffizienzen und Stabilitätsstudien_______________________42
2.3.2 Elutionsstudien_____________________________________________43
2.3.2.1 Einfluss des Prozess-DOC auf die Verteilung der PSM______________44
2.3.2.2 Einfluss des pH-Wertes_____________________________________44
2.3.2.3 Einfluss der Temperatur____________________________________ 44
2.4 Datenverarbeitung______________________________________________45
2.4.1 Berechnungen______________________________________________45
2.4.2 Statistische Methoden________________________________________45
2.4.2.1 Fehlerberechnungen_______________________________________45
2.4.2.2 Test auf Signifikanz - Student t-Test___________________________46
Experimente und Ergebnisse__________________________________________47
3.1 RDckstandsanalyse von Pflanzenschutzmitteln in Bioabfallkomponenten______48
3.1.1 PSM-Rückstände in der Bioabfallfraktion Südfruchtschalen____________ 49
3.1.2 PSM-Rückstände in der Bioabfallfraktion Küchenabfälle_______________53
3.1.3 PSM-ROckstände in den Bioabfairfraktionen Grünschnitt und Schnittblumen 55
_________________________________Inhalt______________________________Hl
3.1.4 Belastung des Bioabfalls durch PSM-Rückstände - regionale und saisonale
Variabilität_______________________________________________________57
3.2 Durchführung von Reaktorexperimenten im Technikumsmaßstab - Anwendung
einstufiger Verfahren________________________________________________63
3.2.1 Auswahl der PSM__________________________________________63
3.2.2 Reaktorexperiment 1 - Mesophiler Vergärungsprozess mit 32 Tagen
Prozessdauer____________________________________________________65
3.2.2.1 Beschreibung der Prozessparameter - R1______________________65
3.2.3 Reaktorexperiment 2 - Mesophiler Vergärungsprozess (35 C) mit 120 Tagen
Prozessdauer____________________________________________________68
3.2.3.1 Beschreibung der Prozessparameter - R2______________________69
3.2.4 Reaktorexperiment 3 - Thermophiler Vergärungsprozess (55°C) mit 72 Tagen
Prozessdauer____________________________________________________72
3.2.4.1 Beschreibung der Prozessparameter- R3______________________72
3.2.4.2 Zusammenfassung der Prozessdaten der Reaktorexperimente R1 bis R375
3.2.5 Betrachtungen zur Stabilität und Mobilität der ausgewählten PSM bei
Reaktorexperimenten zur kombinierten anaerob-aeroben Bioabfallbehandlung_____77
3.2.5.1 Chlorthalonil____________________________________________77
3.2.5.2 Ortho-Phenyl-Phenol______________________________________82
3.2.5.3 Thiabendazol____________________________________________87
3.3 Abiotische Batchexperimente zum Einfluss von Prozessparametern und
Prozessregulationen auf Abbau und Verlagerung der ausgewählten Pflanzenschutzmittel.
___________________________________________________________90
3.3.1 Einfluss des pH-Wertes auf die Verteilung und die Eliminierung der PSM__91
3.3.2 Einfluss des Prozess-DOC auf die Verteilung der PSM_______________94
3.3.3 Einfluss des Regelparameters Temperatur auf die Verteilung und die
Eliminierung der PSM_______________________________________________98
Diskussion _____________________________________________________101
4.1 Rückstandsanalyse____________________________________________101
4.1.1 Betrachtungen zur Analytik__________________________________101
4.1.2 Die Belastung des Bioabfalls mit Rückständen von Pflanzenschutzmitteln 102
4.2 Reaktorexperimente___________________________________________107
4.2.1 Betrachtungen zum Bioabfallbehandlungsverfahren________________107
4.2.2 Mögliche Störfaktoren des anaeroben Prozesses__________________109
4.3 Abbau und Verteilung ausgewählter PSM bei der anaeroben Bioabfallbehandlung
._____________________________________________________113
4.3.1 Erstellung der Massenbilanzen_______________________________113
JV_____________________________________INHALT___________________________________
4.3.2 Chlorthalonil____________________________________________________114
4.3.3 Ortho-Phenyl-Phenol_____________________________________________117
4.3.4 Thiabendazol____________________________________________________120
4.3.5 Modellvorstellung zum Verhalten organischer Schadstoffe in anaeroben
Prozessen_____________________________________________________________121
5 Schlussfolgerungen______________________________________________________125
5.1 Verdeckter Eintrag von PSM in die Umwelt_______________________________125
5.2 Betrachtungen zur Toxizität der ausgewählten PSM_______________________126
6 Literatur________________________________________________________________129
Erklärung___________________________________________________________________145
7 Anhang________________________________________________________________146
7.1 Daten zur Methodik__________________________________________________149
7.2 Daten der Grafiken aus dem Kapitel Experimente und Ergebnisse___________173
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