Umweltrelevante Eigenschaften synthetischer Nanopartikel

Projektlaufzeit

2010 bis 2012

Zielsetzung

Das vorliegende Projekt befasste sich mit den Auswirkungen von Nanopartikeln auf Kläranlagen und aquatische Ökosysteme. Wegen der bioziden Wirkung der Nanopartikel sind Beeinträchtigungen der Kläranlagenfunktion nicht auszuschließen. Um diese Hypothese zu überprüfen, sollten Laborkläranlagen mit Nanopartikeln im umweltrelevanten Konzentrationsbereich untersucht werden.

Ergebnisse

Es ergaben sich keine Hinweise darauf, dass Nanopartikel die Funktion von Laborkläranlagen beeinträchtigen. Bei mikroskopischen Untersuchungen des Belebtschlamms war kein Einfluss von Nanopartikeln auf die Belebtschlammorganismen zu erkennen. Der Großteil der Nanopartikel wird im Klärschlamm zurückgehalten, ca. 5 - 9 % gelangen in den Kläranlagenablauf. Somit wird nur ein sehr geringer Anteil der Nanopartikel über den Kläranlagenablauf in die Gewässer ausgetragen.

Nanosilber hemmte die Nitrifikation im Belebtschlamm erst ab einer Konzentration von 1.000 mg Ag/kg TS (Trockensubstanzgehalt des Schlammes). Derartig hohe Konzentrationen von Nanopartikeln kommen in realen Kläranlagen nicht vor. TiO2-, ZnO- und CuO-Nanopartikel zeigten bis zu einer Partikelkonzentration von 1.000 mg/kg TS keine hemmenden Wirkungen auf die Nitrifikation. Auch die Atmungsaktivität des Belebtschlamms wurde nicht durch Nanopartikel gehemmt.

Analytische Verfahren zur physikalischen und chemischen Charakterisierung sowie zur quantitativen Bestimmung von Nanopartikeln in Umweltproben wurden im Rahmen dieses Projekts überprüft und zeigten, dass die Asymmetrische Fluss-Feldfluss-Fraktionierung in Kombination mit induktiv gekoppelter Plasma-Massenspektrometrie (AF4-ICP/MS) als Messmethode für die Nanopartikelbestimmung in wässrigen Umweltproben geeignet ist.

Fazit

Aufgrund der gewonnenen Erkenntnisse aus Laborkläranlagen ist davon auszugehen, dass Nanopartikel, die in Kläranlagen gelangen, zum größten Teil im Klärschlamm zurückgehalten werden. Nanopartikel in umweltrelevanten Konzentrationen beeinträchtigen nicht die Funktion von Kläranlagen. Selbst bei Konzentrationen, die um ein Vielfaches höher sind als die Konzentrationen in Oberflächengewässern, waren Wirkungen von Nanopartikeln auf Klärschlammorganismen nicht nachweisbar.