Die Chemie des Abfalls

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1 VORTRAGSVERANSTALTUNG der SBB Donnerstag, 5. Mai 2011 Bernd Tischendorf bis 2010 Mitarbeiter bei ANTEUM seit Juni 2010 selbständig tätig in den Bereichen Begutachtung von Altlasten Begutachtung von Gebäudeschadstoffen Abfalltechnische Begleitung von Bauvorhaben Erarbeitung von interaktiven multimedialen Informationssystemen im Abfallbereich Dipl.-Chem. Orankestraße Berlin Tel.: Fax:

2 VORTRAGSVERANSTALTUNG der SBB Donnerstag, 5. Mai Inhalte und Deutungen- Inhalt - was gehört in einen Laborbericht Grundlegende Begriffe Trockensubstanz, Eluat AOX, EOX, DOC, TOC, KW-Index, u.a. Hinweise auffällige und nicht auffällige Messwerte Dipl.-Chem. Orankestraße Berlin Tel.: Fax: b.tischendorf@snafu.de

3 Inhalt Allgemeine Angaben Prüfberichts-Nummer Inhalt der Prüfung Angaben zum Auftraggeber Datum Probeneingang und Bericht- Ausgang Angabe über Beginn und Ende der Prüfungen Probenahmeprotokoll oder Vermerk Proben übergeben Unterschrift

4 Inhalt benutzte Prüfverfahren und zugehörige Bestimmungsgrenzen nur akkreditierte Verfahren Angabe von Fremdfirmen, wenn einzelne Parameter nicht selbst bestimmt werden konnten Kontrolle der Bestimmungs- Grenzen, ob damit Prüfziel erreichbar ist

5 Inhalt Analysenergebnisse

6 Inhalt Wertung der Untersuchungsergebnisse

7 Grundlegende Begriffe Trockenmasse / Originalsubstanz Wasserfreies Probenmaterial Wird im Prüfbericht angegeben als Gew-% der Originalsubstanz (nicht getrocknete Probe) Prüfergebnisse von Parametern im Feststoff werden bezogen auf die Trockenmasse (z.b. mg/kg TM)

8 Grundlegende Begriffe Eluat 100 g Probe mit einem Liter Wasser 24 Stunden über Kopf rotiert und anschließend über Membranfilter (0,45 µm!!!) filtriert. Untersucht wird das filtrierte Eluat.

9 Grundlegende Begriffe Beschreiben gleichartige chemische Merkmale unterschiedlicher Substanzen oder Substanzgruppen Glühverlust, elektrische Leitfähigkeit, AOX, EOX, TOC, DOC, CSB Vorteile Bringen schnell Ergebnisse und sind kostengünstig Gute Frühwarnmethode im Umweltbereich und bei der Prozess- Überwachung Wichtige Vorstufe, um nachfolgend gezielt spezielle Analytik einzusetzen

10 Elektrische Leitfähigkeit Wird in wässrigen Proben gemessen (Eluate, Grundwasser, Abwasser, Trinkwasser, etc.) Anteile liefern in Lösung vorliegende Ionen Wasserstoff-Ionen von sauren Verbindungen Hydroxyl-Ionen von basischen Verbindungen (Eluate von Beton-RC) Anionen von gelösten Salzen (Chloride, Nitrate, Sulfate, etc.)

11 Vergleich Summenparamter + Parameter-Summe Summenparamter elektr. LF µs/cm Parameter-Summe Summe BTEX 0,08 µg/l Benzol=0,05 µg/l SO 4 2-? Cl -? OH -? NO 3 -? Toluol=0,01 µg/l Ethylbenzol=0,01 µg/l Xylol=0,01 µg/l Hefeweizen Glenmorangie

12 elektrische Leitfähigkeit Boden-Untersuchung nach LAGA (unspezifischer Verdacht) Parameter Einheit Messwert Z2-Grenzwert KW-Index < PAK 2,35 30 EOX < 1 10 Arsen 3,5 150 Blei Cadmium 0,15 10 Chrom 8,6 600 Zink ph-wert 7,54 12 elektr. LF µs / cm Z 1.2 (LF) Sulfat mg / l > Z2 (Sulfat)

13 AOX / EOX Adsorbierbare Organisch gebundene Halogene (X) Extrahierbare Organisch gebundenen Halogene (X) X = Chlor, Brom, Jod AOX erfasst die in einer Wasserprobe enthaltenen organischen Halogenverbindungen, welche an Aktivkohle adsorbiert werden können EOX erfasst die in unpolaren organischen Lösungsmitteln (n-hexan) löslichen organischen Halogenverbindungen Beispiele für durch AOX/EOX erfassbare Substanzen sind Schadstoffe wie chlorhaltige Pestizide, PCB oder Dioxine durch natürliche Prozesse gebildete Verbindungen wie Methylchlorid

14 AOX Anwendung / Bedeutung Untersuchung von Wässern aller Art Kommunale und gewerbliche Abwässer Überwachung der Güte von Oberflächengewässern Eluate (z.b. bei Deponierung von Abfällen) Untersuchung von Feststoffen (Klärschlamm) In Fachkreisen umstritten, weil neben hoch toxischen auch weniger oder nicht toxische Substanzen erfasst werden Bei toxikologischen Bewertungen muss im Falle hoher AOX-Werte die Identifizierung der einzelnen Verbindungen erfolgen

15 TOC / DOC Total Organic Carbon Dissolved Organic Carbon TOC-Bestimmung sowohl in festen als auch in wässrigen Proben DOC-Bestimmung nur in wässrigen Proben Unterschied zwischen TOC und DOC in wässrigen Proben DOC = Filtration vor Analyse TOC = Analyse ohne Filtration (zusätzliche Erfassung von Schwebstoffen)

16 TOC Bedeutung / Anwendung Liefert Aussagen über die Belastung mit organischen Substanzen (sowohl toxische als auch nicht toxische) Kontrolle der Gewässergüte (Flüsse, Seen, etc.) Kontrolle von Produktionsprozessen (Abwasserreinigung, Herstellung von Reinstwasser, etc.) Deponierung von Abfällen

17 TOC Messprinzip Probe alle enthaltenen Kohlenstoff- Verbindungen Umwandlung in CO 2 Detektion + Berechnung als Kohlenstoff

18 TOC Differenzmethode Bodenprobe NaHCO 3 MgCO 3 org-c org-c elem. C org-c org-c elem. C NaHCO 3 org-c CaCO 3 org-c elem. C org-c elem. C Messung 2 Oxidation (1.000 C + Katalysator) EC TOC TIC MgCO 3 Säure Messung 1 TIC TC TOC = TC-TIC TOC = TC-TIC-EC

19 TOC Beispiel EC Elementarer Kohlenstoff (z.b. aus Kohle oder Asche) wird bei Oxidation ebenfalls zu CO 2 umgesetzt und täuscht somit einen zu hohen TOC vor Probenart Koksgruß Boden TOC [%] bestimmt nach DIN 50,9 6,18 AOC [%] nach Pyrolyseverfahren 4,19 1,86 AOC: nur organisch gebundener Kohlenstoff ohne elementarer Kohlenstoff bezeichnet als Abbaubarer Organischer Kohlenstoff Quelle: Applikationslabor Analytik Jena GmbH

20 KW-Index Definition: Summe aller organischen Verbindungen, die in Aceton/n-Heptan löslich sind, nicht von Florisil adsorbiert werden und einen Siedebereich zwischen 175 C und 525 C haben

21 KW-Index Methode: - Extraktion der Probe mit Aceton/n-Heptan und Reinigung über Florisil - Aufnahme eines Gaschromatogramms und Auswertung im Bereich zwischen den Standards C 10 (n-dekan) und C 40 (Tetracontan) n-decan Tetracontan Dieselöle Schmieröle

22 KW-Index Aus den GC-Spektren sind neben der quantitativen Ermittlung des KW-Index weitere qualitative Aussagen möglich: Hinweise zur Differenzierung der Kohlenwasserstoffe (Diesel, leichte oder schwere Schmieröle, etc.) Hinweise, ob es sich um Kohlenwasserstoffe biogenen Ursprungs handelt Hinweise zur Alterung von Kohlenwasserstoffen Hinweise zum mikrobiologischen Abbau der Kohlenwasserstoff

23 KW-Index zur Angabe des Ergebnisses von einer KW-Index-Bestimmung gehören daher auch folgende Angaben: Zusätzlich zur Angabe des Gehalts C den Anteil C (mobiler Anteil) Einschätzung, um welchenkohlenwasserstoff-typ es sich handelt (Benzin, Diesel, Schmieröl, etc.) Chromatogramm mit Kennzeichnung des Integrationsbereichs und Siedebereichsangaben Quelle: LAGA KW/04 Bestimmung des Gehalts an Kohlenwasserstoffen in Abfällen Beiblatt zur Ergebnis-Übermittlung

24 Hinweise Auffällige Messwerte Parameter Einheit Messwert Z0-Grenzwert KW-Index < PAK 1,35 3 EOX < 1 1 Arsen 3,5 10 Blei Cadmium 0,15 0,4 Chrom 8,6 30 Kupfer 9,3 20 Nickel 5,4 15 Quecksilber Quecksiber 18,6 0,1 Zink Sensibel sein, für ungewöhnliche Ergebnisse und im Zweifel im Labor nachfragen!

25 Hinweise nicht auffällige Messwerte Boden-Untersuchung nach LAGA (Bodenart Sand, unspezifischer Verdacht) Parameter Einheit Messwert Z0-Grenzwert Arsen 3,5 10 Blei 8,1 40 Cadmium 0,15 0,4 Chrom 8,6 30 Kupfer 9,3 20 Nickel 5,4 15 Quecksiber 0,08 0,1 Zink ph-wert 8,7 6,5 9,5 elektr. Leitfähigkeit µs / cm

26 Hinweise nicht auffällige Messwerte Boden-Untersuchung nach LAGA (Bodenart Sand, unspezifischer Verdacht) Parameter Einheit Messwert Z0-Grenzwert Arsen 3,5 10 Eluat = 100 g Probe + 1 Liter Wasser Annahme: im Feststoff gefundenes As vollständig wasserlöslich 3,5 mg As/kg Probe = 0,35 mg As/100g Probe 0,35 mg As/1Liter Wasser = 350 µg As/1 Liter Wasser Arsen µg / l 350 Z2 = 60 gefährlicher Abfall! Auf Schwermetalle im Eluat nicht verzichten!

27 VORTRAGSVERANSTALTUNG der SBB Donnerstag, 5. Mai 2011 Danke für Ihre Aufmerksamkeit Wir gehen mit dieser Welt um, als hätten wir noch eine zweite im Kofferraum. Jane Fonda