Untersuchungen zum Vorkommen synthetischer Nanopartikel in Wasser und Luft

Projektlaufzeit

Juli 2016 bis Juni 2019

Zielsetzung

Wasser und Luft sind Umweltmedien, die Nanopartikel-Emissionen ausgesetzt sind. Es sollten Erkenntnisse über den Eintrag synthetischer Nanopartikel (NP) in die Umwelt in Bayern gewonnen werden. Die Untersuchungen sollten Aufschluss über die allgemeine Belastung von Wasser und Luft durch Nanopartikel geben. Darüber hinaus sollte das Projekt Erkenntnisse über die Konzentration und die chemische Zusammensetzung von PM0,1 und von luftgetragenen ultrafeinen Partikeln (UFP) im Straßenverkehr liefern. Dafür wurde ein entsprechendes analytisches Messverfahren entwickelt.

Ergebnisse

Entsprechend einer vorläufigen Abschätzung des Umweltrisikos gemäß PNEC-Werten (Engl.; predicted no effect concentration) stellten die in bayerischen Fließgewässern gemessene Nanopartikel-Konzentrationen kein Umweltrisiko dar. Die höchsten Werte wurden dabei für Nano-Eisen (300 ng/l) gemessen; die Nano-Zink-und Nano-Aluminium-Werte waren etwa halb so hoch; Nano-Titan und Nano-Nickel lagen in wesentlich geringeren Konzentration (< 20 ng/l) vor.

In untersuchten Industrieabwässern konnten Nanopartikel nachgewiesen werden. Weit verbreitet waren die Nanoformen von Silber, Zink, Kupfer, Aluminium und Eisen. Nano-Titan, Nano-Nickel und Nano-Cer waren dagegen nur in wenigen Abwässern zu finden. Je nach Herkunft wiesen die Abwässer charakteristische Unterschiede im Nanopartikelspektrum auf. Bezogen auf maximale Frachten und das Spektrum der emittierten Nanopartikel sind vor allem chemische Betriebe sowie Maschinenbau- und Metallverarbeitung bedeutsam.

Für die Bestimmung luftgetragener Nanopartikel wurde ein Verfahren entwickelt, bei dem die Nanopartikel mittels eines Gasprobenehmers in eine tensidhaltige Lösung überführt und anschließend mit Single Particle ICP-MS bestimmt werden. Bei ersten Messungen mit diesem Verfahren wurden an Messstellen mit Verkehrseinfluss wesentlich höhere Konzentrationen an Nanopartikeln (Eisen gefolgt von Aluminium, Zink und Titan) gemessen als an der Hintergrundmessstelle. Der Abrieb von Reifen, Bremsbelägen, Straßenasphalt sowie Abgase waren vermutlich für die hohe NP-Konzentration verantwortlich.

Um die Luftqualität in Bayern zu überwachen, sind mehrere Messstationen an verschiedenen Orten installiert. Die Messwerte von z. B. Feinstaub PM10, PM2,5, NOx und CO sind unter Aktuelle Werte der bayerischen Luftmessstationen aufrufbar.

Fazit

Die Untersuchungen ergeben einen ersten Überblick über die Gehalte von Nanopartikeln in bayerischen Fließgewässern. Die Untersuchungen von Industrieabwässern aus sechs verschiedenen Industriezweigen ergaben deutliche Unterschiede im Gehalt an NP, sodass jedem Emittenten ein charakteristisches NP-Spektrum zugewiesen werden kann. Somit können Zusammenhänge zwischen bestimmten industriellen Prozessen und den dabei entstehenden NP hergestellt werden. Darüber hinaus ergeben sich klare Zusammenhänge zwischen dem Straßenverkehr und der Belastung der Luft durch NP.