In welchem Gesetz wird für Direkteinleiter von Abwasser das Verursacherprinzip gebraucht? 1
Punkt
Das Verursacherprinzip für Direkteinleiter von Abwasser ist in § 9 Abs. 1 Wasserhaushaltsgesetz
(WHG) geregelt. Dort heißt es: "Einleitungen von Abwasser sind so zu beschränken und zu
überwachen, dass Gewässer nicht verunreinigt werden. Derjenige, der das Abwasser erzeugt oder in
den Brunnen oder in das Gewässer leitet, hat die Beschränkungen und Überwachungen so zu regeln,
dass die Ziele des Satzes 1 erreicht werden."
Zu den technischen Verfahren der biologischen Abwasserbehandlung gehören die
Belebungsanlagen sowie die Biofilmverfahren. Vergleichen Sie stichwortartig die beiden Verfahren in
ihrer Wirkungsweise. – 4 Punkte
Belebungsanlagen:
• Mikroorganismen sind im Abwasser frei beweglich
• Mikroorganismen werden durch Zufuhr von Luft aktiviert
• Organismen befinden sich im Abwasser und bilden Flocken
• Flocken werden durch Sedimentation abgetrennt
• Abwasser wird in mehreren Reinigungsstufen behandelt
Biofilmverfahren:
• Mikroorganismen bilden einen Film auf einer Trägermatrix
• Sauerstoff wird durch den Film hindurchgeleitet
• Organismen bauen organische Stoffe im Film ab
• Abwasser fließt entlang der Oberfläche des Films
• Biofilm wird durch periodische Abschaltung abgelöst
Insgesamt zielen beide Verfahren darauf ab, organische und anorganische Stoffe aus dem Abwasser
zu entfernen und es so zu reinigen, dass es in die Umwelt zurückgeführt werden kann.
Beschreiben Sie zwei naturnahe Verfahren der biologischen Abwasserbehandlung. – 3 Punkte
Zwei naturnahe Verfahren der biologischen Abwasserbehandlung sind:
1) Abwasserteiche (belüftet/ unbelüftet)
Abwasserteichanlagen sind sehr alte Verfahren der Abwasserreinigung auf Basis der Wasserpflanzenverfahren. Es handelt sich um künstliche stehende Gewässer, die relativ flach sind und zur biologischen und mechanische Reinigung von Abwasser eingesetzt werden. In Abwasserteichen finden unter teilweise kontrollierten Bedingungen biologische Abbauprozesse statt sowohl in anaeroben als auch in aeroben Räumen. Diese führen zum Abbau organischer Abwasserinhaltsstoffe und zur Eliminierungpathogener Keime.
2)Pflanzenbeete bzw. Pflazenkläranlagen (horizontal/ vertikal durchströmt)
Pflanzenkläranlagen sind mit Pflanzen bewachsene Anlagen, in denen Abwasser durch das Zusammenwirken von Pflanzen in Hydrokultur, Mikroorganismen, Abwasserbestandteilen, und – bei Bodenfiltration – auch des Filtersubstrats gereinigt wird. Eine Pflanzenkläranlage kann die meisten Wasserinhaltsstoffe auf natürliche Weise abbauen.
Was beschreibt die Monod-Kinetik? – 1 Punkt
Die Monod-Kinetik beschreibt das Wachstum von Mikroorganismen und ihre Stoffwechselaktivitäten
in Abhängigkeit von der Substratkonzentration.
-> Sie geht davon aus, dass bei steigender
Substratkonzentration die Wachstumsrate der Mikroorganismen zunächst zunimmt und bei
Erreichen eines Maximalwerts stagniert, da die vorhandenen Mikroorganismen bereits gesättigt sind
und nicht mehr wachsen können.
= Die Monod-Kinetik ist eine wichtige Grundlage für die Auslegung und Steuerung von biologischen Abwasserbehandlungsanlagen, da sie ermöglicht, die
Reaktionsgeschwindigkeit der Mikroorganismen und somit die erforderliche Behandlungszeit und - kapazität zu berechnen.
Nennen Sie die wichtigsten Kenngrößen, mit denen kommunales Abwasser charakterisiert wird. –
3 Punkte
• Abwassermenge: die Menge an Abwasser, die innerhalb einer bestimmten Zeit anfällt.
• CSB (chemischer Sauerstoffbedarf): der Gehalt an organischen Stoffen im Abwasser, die
unter bestimmten Bedingungen oxidiert werden können.
• BSB5 (biochemischer Sauerstoffbedarf): der Gehalt an organischen Stoffen im Abwasser, die
von Mikroorganismen innerhalb von fünf Tagen abgebaut werden können.
• Stickstoff- und Phosphorgehalt: der Gehalt an Stickstoff- und Phosphorverbindungen im
Abwasser, die für die Eutrophierung von Gewässern verantwortlich sind.
• pH-Wert: der pH-Wert des Abwassers, der für den biologischen Abbau von organischen
Stoffen und den Einsatz von Chemikalien zur Neutralisation wichtig ist.
• Schwermetall- und Toxizitätswerte: der Gehalt an Schwermetallen und toxischen Stoffen im
Abwasser, die für die Umwelt- und Gesundheitsschädigung verantwortlich sind.
Durch welche Reinigungsstufe der kommunalen Abwasserreinigung wird Nitrat entfernt?
Welche wesentlichen Bedingungen sind dazu erforderlich?
– 3 Punkte
-> Denitrifikation
Reduktion oxidierter Stickstoffverbindungen (Nitrat, Nitrit) zu elementarem Stickstoff (N2 ist gasförmig und entweicht)
▪ Nitrat-Ion: „Sauerstoffersatz“ (Nitrat-Atmung)
▪ viele Bakterien können bei anoxischen Verhältnissen auf Denitrifikation „umschalten“
▪ Sauerstoffatmung ist ca. 10 % effizienter als Denitrifikation → keine Denitrifikation im aeroben Milieu
→für die Denitrifikation wird ein unbelüfteter Bereich und ein großer Anteil leicht abbaubarer Substanzen benötigt
Einflussgrößen:
o Nitratkonzentration
o Substratkonzentration (Energiequelle)
o Temperatur
o pH
o Sauerstoffkonz. (Hemmung)
Beschreiben Sie Wege, mit denen eine Verringerung der organischen Spurenstoffe in der
kommunalen Abwasserreinigung erreicht werden kann. – 3 Punkte
Organische Spurenstoffe im kommunalen Abwasser sind in der Regel schwer abbaubar und können daher oft nicht vollständig aus dem Abwasser entfernt werden. Es gibt jedoch verschiedene Wege, um ihre Verringerung in der kommunalen Abwasserreinigung zu erreichen, darunter:
• Einsatz von Aktivkohle: Aktivkohle ist ein stark adsorbierendes Material, das organische Spurenstoffe aus dem Abwasser entfernen kann.
• Ozonbehandlung: Ozon ist ein sehr reaktionsfreudiges Gas, das organische Spurenstoffe im Abwasser oxidiert und somit ihre Entfernung unterstützt.
• Einsatz von Membranbioreaktoren (MBR): MBR-Kläranlagen kombinieren biologische Reinigungsprozesse mit der Filtration des Abwassers durch Membranen. Die Membranen können organische Spurenstoffe zurückhalten und so deren Entfernung erleichtern.
• Einsatz von UV-Licht: UV-Licht kann organische Spurenstoffe im Abwasser zerstören und so ihre Entfernung unterstützen.
• Einsatz von Chemikalien: Chemikalien wie Fällmittel oder Aktivsauerstoff können organische Spurenstoffe im Abwasser binden und so deren Entfernung erleichtern.
Wichtig ist jedoch zu beachten, dass eine vollständige Entfernung organischer Spurenstoffe aus dem Abwasser technisch oft nicht möglich ist und daher eine Kombination mehrerer Reinigungsstufen und Verfahren notwendig sein kann, um eine möglichst hohe Verringerung zu
erreichen.
Ist eine Phosphorelimination im Hinblick auf den Gewässerschutz sinnvoll? Welche Verfahren werden dazu bei der kommunalen Abwasserreinigung verwendet? – 4 Punkte
Ja, eine Phosphorelimination ist im Hinblick auf den Gewässerschutz sinnvoll, da Phosphor ein
wichtiger Nährstoff für Algen ist und bei zu hoher Konzentration in Gewässern zu einer
Eutrophierung führen kann, die das ökologische Gleichgewicht stört.
• Chemische Phosphatfällung: Hierbei wird Eisen(III)-Chlorid, Kalk oder Aluminiumsulfat dem Abwasser zugesetzt, um Phosphate auszufällen und als Schlamm abzutrennen. Auch ohne Fällung möglich
• Biologische Phosphorelimination: Bei diesem Verfahren wird das Abwasser in einer speziellen Belebungsanlage behandelt, die bestimmte Bakterien enthält, die Phosphor aus dem Abwasser entfernen. Dabei wird der Phosphor durch die Bakterien als Energiereserve gespeichert und kann anschließend mit dem Belebtschlamm entfernt werden.
• Kombinierte Verfahren: Hierbei werden chemische und biologische Verfahren miteinander
kombiniert, um eine effektive Phosphorelimination zu erreichen. Dabei wird das Abwasser
zunächst biologisch behandelt und anschließend chemisch gefällt, um das verbleibende
Phosphor zu entfernen.
Es ist wichtig zu beachten, dass für eine effektive Phosphorelimination in der kommunalen
Abwasserreinigung bestimmte Bedingungen erforderlich sind, wie beispielsweise eine ausreichende
Dosierung von Fällmitteln, eine ausreichende Belüftung in der Belebungsanlage oder die Vermeidung
von zu hohen pH-Werten im Abwasser.
Schlammbehandlung auf kommunalen Kläranlagen – 3 Punkte
Der bei der Abwasserreinigung anfallende Klärschlamm enthält Schadstoffe und Nährstoffe, die
entfernt und entsorgt werden müssen. Dabei gibt es verschiedene Verfahren zur
Schlammbehandlung:
• Stabilisierung: Der Klärschlamm wird durch chemische oder biologische Verfahren stabilisiert, um die Schadstoffe und Pathogene zu entfernen. Chemische Verfahren umfassen
die Zugabe von Kalk oder Eisen, um den pH-Wert zu erhöhen und Schwermetalle zu binden.
Biologische Verfahren umfassen die anaerobe oder aerobe Behandlung des Schlammes, um organische Substanzen abzubauen.
• Entwässerung: Der stabilisierte Schlamm wird durch mechanische oder thermische Verfahren
entwässert, um Wasser zu entfernen und den Schlamm in eine transportable Form zu bringen. Mechanische Verfahren umfassen Zentrifugen, Bandfilterpressen und
Schneckenpressen. Thermische Verfahren umfassen die Trocknung oder Verbrennung des Schlammes.
• Entsorgung: Der entwässerte Schlamm muss entsorgt werden, entweder durch landwirtschaftliche Verwertung oder durch Deponierung. Die Schlammbehandlung auf kommunalen Kläranlagen ist ein wichtiger Schritt, um die Umweltauswirkungen der Abwasserreinigung zu minimieren und die Rückgewinnung von wertvollen Ressourcen zu ermöglichen.
Was sind die häufigsten Ursachen , dass ein „guter ökologischer Zustand“ der Oberflächengewässer nach EU-WRRL nicht erreicht wird? – 3 Punkte
Die häufigsten Ursachen, warum ein "guter ökologischer Zustand" der Oberflächengewässer nach EU-WRRL (EU-Wasserrahmenrichtlinie) nicht erreicht wird, sind:
• Verschmutzung durch Punktquellen wie Kläranlagen, Industrieabläufe oder Einleitungen von Niederschlagswasser.
• Verschmutzung durch diffusen Eintrag von Nährstoffen (insbesondere Stickstoff und Phosphor) und Schadstoffen aus der Landwirtschaft, dem Verkehr, der Siedlungsentwicklung
und anderen menschlichen Aktivitäten.
• Bau von Dämmen, Wehren und anderen Einrichtungen, die die ökologische Durchgängigkeit von Fließgewässern behindern und damit den Lebensraum für Fische und andere Wasserlebewesen beeinträchtigen.
• Einflüsse des Klimawandels, z.B. durch erhöhte Temperaturen, veränderte Abflussmuster und den Anstieg des Meeresspiegels.
• Veränderungen des natürlichen Wasserkreislaufs durch den Einsatz von Entwässerungs- und Bewässerungssystemen.
• Mangelnde Berücksichtigung der ökologischen Bedürfnisse von Flüssen, Seen und Feuchtgebieten bei der Raumplanung und -nutzung.
Wie lautet die Definition von Abfall nach dem neuen Kreislaufwirtschaftsgesetz von ... und welche
2 Abfallarten werden danach unterschieden? – 4 Punkte
Die Definition von Abfall nach dem neuen Kreislaufwirtschaftsgesetz (KrWG) von 2012 lautet: "Abfall
im Sinne dieses Gesetzes ist jede Stoffe oder Gegenstände, deren sich ihr Besitzer entledigt, entledigen will oder entledigen muss." Nach dem KrWG werden zwei Abfallarten unterschieden:
• Hausmüll (auch Siedlungsabfall genannt): Hierunter fallen Abfälle, die in privaten Haushalten
und ähnlichen Einrichtungen wie Schulen oder Kindergärten anfallen.
• Gewerbliche und industrielle Abfälle: Hierunter fallen Abfälle, die bei gewerblichen oder industriellen Tätigkeiten anfallen, wie zum Beispiel Produktionsabfälle oder Baustellenabfälle.
Was regelt die EU-Abfallverbringungsordnung? – 2 Punkte
Die EU-Abfallverbringungsverordnung (AVV) regelt den grenzüberschreitenden Transport von Abfällen innerhalb der Europäischen Union sowie den Export von Abfällen in Länder außerhalb der EU.
Sie dient dem Schutz von Umwelt und Gesundheit vor schädlichen Auswirkungen durch den grenzüberschreitenden Verkehr von Abfällen.
Die Verordnung legt dabei Anforderungen an den Transport von Abfällen fest, insbesondere im Hinblick auf eine umweltgerechte Entsorgung. Zudem müssen die betroffenen Staaten über den Abfalltransport informiert werden und können in bestimmten Fällen den Transport verbieten. -> Notifizierungsverfahren (Anzeige- Genehmigungsverfahren)
Wie viel kg feste Rückst.nde entstehen bei der Verbrennung von 100 kg Hausmüll? – 1 Punkt
Die Menge der festen Rückst.nde bei der Verbrennung von 100 kg Hausmüll hängt von
verschiedenen Faktoren wie der Zusammensetzung des Hausmülls und dem Verbrennungsprozess ab
und kann daher variieren. In der Regel entstehen bei der Verbrennung von 100 kg Hausmüll jedoch
etwa 25 bis 30 kg feste Rückstände.
1000kg erzeugt 300kg feste Rückstände
/ 1m3 Müll erzeugt 0,1 m3 feste Rückstände
Erläutern Sie den Unterschied / wann greift man zur Abfallverbrennung oder energetischen Verwertung – 4 Punkte
Die Abfallverbrennung und die energetische Verwertung sind zwei verschiedene Verfahren zur Behandlung von Abfällen. Die Wahl des Verfahrens hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie der
Art und Menge des Abfalls,
dem Reinheitsgrad des Abfalls,
der Verfügbarkeit von Technologien
und der ökologischen und ökonomischen Bewertung.
Die Abfallverbrennung ist ein Verfahren, bei dem Abfälle bei hohen Temperaturen verbrannt werden, um sie in Asche, Gase und Wärme umzuwandeln. Die Asche kann anschließend deponiert oder weiterverwendet werden.
Das Verfahren wird insbesondere für Abfälle eingesetzt, die nicht recycelt oder anderweitig behandelt werden können, wie z.B. Restmüll, Gewerbeabfälle oder kontaminierte Abfälle. Die Abfallverbrennung hat den Vorteil, dass sie eine sichere Entsorgung der Abfälle ermöglicht und Energie in Form von Wärme und Strom erzeugt.
Die energetische Verwertung ist ein Verfahren, bei dem Abfälle als Brennstoffe genutzt werden, um Energie in Form von Strom und/oder Wärme zu erzeugen. Die Abfälle werden dabei in speziellen Anlagen verbrannt oder vergast. Die energetische Verwertung wird vor allem für Abfälle eingesetzt,
die einen hohen Brennwert haben, wie z.B. Altholz, Klärschlamm oder Biomasse. Der Vorteil der energetischen Verwertung besteht darin, dass sie zur Einsparung von fossilen Brennstoffen beitragen und somit zur Reduktion von Treibhausgasemissionen beitragen kann.
In der Praxis können die beiden Verfahren oft miteinander kombiniert werden, z.B. indem der bei der Abfallverbrennung erzeugte Dampf zur Erzeugung von Strom genutzt wird. Letztendlich muss jedoch immer eine Einzelfallprüfung erfolgen, um zu entscheiden, welches Verfahren am besten geeignet
ist.
Warum zahlen wir seit 2003 Pfand auf Getränkeeinwegverpackungen? – 2 Punkte
Seit dem 1. Januar 2003 müssen Verbraucher in Deutschland ein Pfand auf Einweg-Getränkeverpackungen wie beispielsweise PET-Flaschen oder Getränkedosen zahlen. Dies wurde eingeführt, um die Menge an Abfall zu reduzieren und die Wiederverwendung von Verpackungen zu
fördern.
Vor der Einführung des Pfands wurden viele Einwegverpackungen nach Gebrauch einfach weggeworfen und landeten auf Mülldeponien oder in der Umwelt. Durch das Pfandsystem soll die Rückgabe der Verpackungen erhöht werden, um sie anschließend zu recyceln oder wiederzuverwenden.
Welches sind die 4 wesentlichen Ziele der mechanisch-biologischen Vorbehandlung von
Restabfällen? – 4 Punkte
Stabilisierung des Restabfalls -> Emissionsminimierung/ -kontrolle
Volumenreduzierung -> Einsparung von Deponieraum
Heizwertnutzung (RDF) -> Schonung von Energieressourcen
Überführung der Rückstände in verwertbare Sekundärprodukte -> schonung allg. Ressourcen
Welche Komponenten sind für eine Oberflächenabdichtung einer DK II-Deponie erforderlich? – 4 Punkte
Ausgleichschicht
Gasdränschicht
Erste Abdichtungskomponente
Zweite Abdichtungskomponente
Entwässerungschicht
Rekultivierungsschicht
In welcher Phase werden Schwermetalle freigesetzt? – 1 Punkt
Phase II: Säure Gärrung -> erniedrigung des pH-Werts = mobilisirung der Schwermetalle
(korregiert mich wenn es falsch ist, weil sonst kp was es sein kann)
Welche 2 grundsätzlich verschiedenen Maßnahmenverfahren unterscheidet das BBodSchG bei der
Altlastensanierung? – 2 Punkte
-> Dekontaminationsmaßnahmen
-> Sicherungsmaßnahmen
oder gemeint sind Altlastensanierung
mit aktiven Methoden
mit passiven Methoden
Nenne 6 „Natural Attenuation“ Prozesse. – 6 Punkte
Biologischer Abbau
Physiko-chemische Zersetzung
Sorption
Fällung, Mitfällung
Verdünnung
Verflüchtigung
Wie ist die Wasserlöslichkeit (S) einer Substanz definiert? Nennen Sie zwei Umweltbedingungen,
durch die die Wasserlöslichkeit verändert wird. – 3 Punkte
Die Wasserlöslichkeit (S) einer Substanz ist definiert als die maximale Menge dieser Substanz, die sich unter bestimmten Bedingungen in einer bestimmten Menge Wasser (oder einem anderen Lösungsmittel) bei einer bestimmten Temperatur lösen lässt.
-> max. Anreicherung in Wasser, ohne das Phasentrennung auftritt.
Die Wasserlöslichkeit wird normalerweise in Gramm der Substanz pro Liter Wasser angegeben und kann durch verschiedene Faktoren beeinflusst werden.
Zwei Umweltbedingungen, die die Wasserlöslichkeit einer Substanz
verändern können, sind:
• Temperatur: Die Wasserlöslichkeit vieler Stoffe nimmt mit steigender Temperatur zu. Dies
liegt daran, dass bei höheren Temperaturen die Bewegung der Moleküle in der Lösung
zunimmt und somit die Wahrscheinlichkeit erhöht wird, dass sich die Moleküle der Substanz
mit den Molekülen des Lösungsmittels verbinden.
• pH-Wert: Der pH-Wert des Wassers kann die Wasserlöslichkeit von Säuren und Basen
beeinflussen. Beispielsweise löst sich Natriumacetat gut in saurem Wasser, aber schlecht in
alkalischen Lösungen. Die Wasserlöslichkeit kann auch von der Anwesenheit von Salzen,
Ionen oder anderen Verbindungen abhängen, die mit der Substanz interagieren können.
Was ist der BCF, was sagt er aus? – 2 Punkte
Der Bioakkumulationsfaktor (BCF) ist eine Kennzahl, die das Potenzial einer Substanz beschreibt, sich
im Gewebe von Organismen anzusammeln.
-> Der BCF wird als das Verhältnis der Konzentration einer
Substanz im Organismus zur Konzentration der Substanz in der umgebenden Umwelt (z. B. im Wasser) angegeben.
Ein hoher BCF-Wert bedeutet, dass eine Substanz eine höhere Tendenz hat, im Körper von Organismen anzusammeln als in der Umgebung, in der sie sich befindet.
Der BCF ist ein wichtiges Instrument bei der Bewertung von Umweltgefahren durch Chemikalien, insbesondere von Stoffen, die sich langsam abbauen oder schwer abbaubar sind. Wenn eine Substanz einen hohen BCF-Wert aufweist, kann sie möglicherweise durch die Nahrungskette von
einem Organismus zum anderen weitergegeben werden, was zu einer Anreicherung der Substanz in
höheren trophischen Ebenen führt. Dies kann letztendlich zu schädlichen Auswirkungen auf die
Gesundheit von Tierarten, einschließlich des Menschen, führen
In der EU wird der BCF als eine der Kennzahlen zur Klassifizierung von Chemikalien verwendet und ist
auch ein wichtiger Faktor bei der Bewertung von Chemikalien im Rahmen der REACH-Verordnung.
Die Atmosphäre ist ein Umweltkompartiment mit besonderen Eigenschaften.
Nennen Sie vier Eigenschaften, die gleichzeitig das Verhalten und die Verteilung von Schadstoffen beeinflussen. – 2 Punkte
Die Atmosphäre als Umweltkompartiment hat mehrere besondere Eigenschaften, die das Verhalten
und die Verteilung von Schadstoffen beeinflussen können. Hier sind vier Beispiele:
• Luftbewegungen: Die Atmosphäre ist in ständiger Bewegung, was die Verteilung von Schadstoffen in der Luft beeinflusst. Winde und Strömungen können Schadstoffe über große Entfernungen transportieren und sie in Gebieten absetzen, die weit entfernt vom ursprünglichen Emissionsort liegen.
• Höhe: Die Atmosphäre ist in Schichten unterteilt, und die chemische und physikalische Zusammensetzung variiert in jeder Schicht. Schadstoffe können je nach ihrer Dichte und
Flüchtigkeit in verschiedenen Höhen verbleiben und sich unterschiedlich in der Atmosphäre verteilen.
• Lichtintensität: Die Intensität der Sonnenstrahlung hat Einfluss auf die chemischen Prozesse, die in der Atmosphäre stattfinden, wie zum Beispiel die Bildung von Ozon oder Stickoxiden.
Außerdem kann die Sonnenstrahlung den Abbau einiger Schadstoffe beschleunigen.
• Temperatur: Die Temperatur hat ebenfalls einen Einfluss auf die Verteilung und das
Verhalten von Schadstoffen in der Atmosphäre. Warmer Luft steigt auf und kann Schadstoffe
höher in die Atmosphäre tragen, wo sie länger verbleiben und sich weiter verbreiten können.
Darüber hinaus können chemische Reaktionen, die zur Entstehung von Schadstoffen führen,
bei höheren Temperaturen schneller ablaufen.
Betrachten Sie nachfolgende Abbildung. Identifizieren Sie die wesentlichen DOC-Gehalte (?).
Erklären Sie, warum die Sorption der PAK mit höherem Kow durch DOC stärker abweicht als bei PAK
mit niedrigem Kow. – 5 Punkte
Allgemein lässt sich jedoch sagen, dass die Zugabe von gelöster organischer Substanz (DOC) zu einem
System aus Boden, Wasser und Sorbat die Bodensorption von polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAK) beeinflussen kann.
Die Sorption von PAK mit höherem Kow (also höherer Lipidlöslichkeit) wird durch die Zugabe von DOC stärker abgewichen als bei PAK mit niedrigem Kow.
Dies liegt daran, dass DOC in der Lage ist, die Sorptionsstellen auf dem Boden zu besetzen und somit die Sorption von PAK zu reduzieren. PAK mit höherem Kow haben im Allgemeinen eine höhere Affinität zur Sorption auf Bodenpartikeln als PAK mit niedrigerem Kow, da sie lipophiler sind und stärker an organische Stoffe gebunden werden können. Daher führt die Zugabe von DOC, die ebenfalls organisch ist, zu einer stärkeren Konkurrenz um die Sorptionsstellen auf dem Boden, insbesondere für PAK mit höherem Kow. Dies führt zu einer Reduktion der Bodensorption und zu einem höheren Anteil an PAK, die im Wasser gelöst vorliegen.
Was sind QSAR (geben Sie auch ein einfaches generelles Beispiel), wozu werden sie verwendet? –
QSAR steht für Quantitative Struktur-Aktivitäts-Beziehung und ist eine Methode, die verwendet wird,
um Vorhersagen über die Aktivität und Toxizität von chemischen Stoffen zu treffen. Dabei werden
statistische Modelle entwickelt, die auf der quantitativen Analyse der Beziehung zwischen der chemischen Struktur eines Stoffes und seinen physikalisch-chemischen Eigenschaften sowie seinen
biologischen Aktivitäten basieren.
Ein einfaches Beispiel für QSAR wäre die Vorhersage der Löslichkeit eines chemischen Stoffes in Wasser aufgrund seiner chemischen Struktur. Die Löslichkeit eines Stoffes hängt von verschiedenen
Faktoren ab, wie z.B. der Größe und Form des Moleküls, der Polarität und der Anzahl und Art der
funktionellen Gruppen. Indem man eine Reihe von chemischen Verbindungen mit bekannten
Löslichkeiten in Wasser analysiert und deren Strukturparameter (z.B. Molekulargewicht, Polarität,
Anzahl der funktionellen Gruppen) quantifiziert, kann man ein mathematisches Modell entwickeln,
das die Beziehung zwischen der Struktur und der Löslichkeit beschreibt. Mit diesem Modell kann man
dann die Löslichkeit von neuen Verbindungen vorhersagen, indem man ihre Strukturparameter in das
Modell einsetzt.
QSAR werden in der Chemie und Toxikologie eingesetzt, um Vorhersagen über die Eigenschaften und
Wirkungen von chemischen Stoffen zu treffen. So können QSAR-Modelle z.B. bei der Entwicklung
neuer Arzneimittel, bei der Identifizierung von umweltrelevanten Stoffen und bei der Bewertung von
Toxizität von Chemikalien in der Industrie und im Umweltschutz verwendet werden.
In welcher Weise wird das Umweltverhalten von Phtalatmolekülen einschließlich Verteilung und
Abbau durch deren Größe beeinflusst? – 6 Punkte
Das Umweltverhalten von Phthalatmolekülen wird in der Tat durch ihre Größe beeinflusst,
insbesondere durch ihre Molekülgröße und ihre Alkylkettenlänge.
Größere Phthalatmoleküle sind aufgrund ihrer höheren Molekülmasse und Komplexität im
Allgemeinen schwerer in der Umwelt abbaubar als kleinere Moleküle. Dies liegt daran, dass größere
Moleküle schwerer zu metabolisieren sind und daher langsamer abgebaut werden. Daher können sie
sich in der Umwelt akkumulieren und längerfristig persistent sein. Ein Beispiel hierfür ist
Diethylhexylphthalat (DEHP), das aufgrund seiner Größe und Komplexität in der Umwelt weit
verbreitet und persistent ist.
Die Alkylkettenlänge von Phthalaten hat ebenfalls Einfluss auf ihr Verhalten in der Umwelt.
Kurzkettige Phthalate, wie Diethylphthalat (DEP) oder Dimethylphthalat (DMP), haben eine höhere
Löslichkeit in Wasser und können sich daher in der wässrigen Phase von Gewässern und Boden
ansammeln.
Langkettige Phthalate, wie Di-isononylphthalat (DINP) oder Di-isodecylphthalat (DIDP),
sind aufgrund ihrer höheren Hydrophobizität (Wasserabweisung) weniger wasserlöslich und
tendieren dazu, sich eher an Feststoffe in der Umwelt zu binden. Dies kann dazu führen, dass sie sich
in Sedimenten oder Bodenpartikeln anreichern.
Insgesamt zeigt sich, dass sowohl die Molekülgr..e als auch die Alkylkettenlänge von Phthalaten das
Umweltverhalten von Phthalatmolekülen, einschließlich Verteilung und Abbau, beeinflussen können.
Die Erzgewinnung und Metallverhüttung kann starke Belastungen für Mensch und Umwelt nach
sich ziehen. Geben Sie hierfür einige Beispiele aus der jüngsten Vergangenheit an. – 3 Punkte
Nennen Sie Metallbindungsformen („Spezies“), die in Gewässern vorliegen. – 3 Punkte
• gelöste Metallionen (z.B. Fe2+, Cu2+, Zn2+)
• Komplexe mit organischen Liganden (z.B. EDTA, Huminstoffe)
• gelöste Metallsalze (z.B. NaCl, CaSO4)
• suspendierte Feststoffe (z.B. Tonmineralien, Metalloxide)
• metallorganische Verbindungen (z.B. Methylquecksilber, Tributylzinn)
• partikuläre Metalle (z.B. Fe, Mn, Zn) adsorbiert auf Feststoffoberflächen
• Metallsulfide (z.B. ZnS, FeS2)
Das Element Chrom kann in Böden in der Oxidationsstufe +III und +VI vorkommen. Wählen Sie 3
zentrale bodenchemische Faktoren aus und erläutern Sie kurz die sich ergebenden
Verhaltensunterschiede der Chromspezies. – 3 Punkte
Nennen Sie die Grundstruktur von Phthalaten.
Phthalaten sind Diester der aromatischen Dicarbonsäure “Phthalatsäure”.
-> Benzolring mit zwei Carbonsäuregruppen in “ortho”-Stellung
-> bei Terephthalsäure: Säuregruppen in “para”-Stellung
Differenzierung nach Alkylester (aliphatische Seitengruppen) und Arylester (aromatische Seitengruppen) bzw. gemischter Ester
Technisch bedeutsame Komponenten, Strukturtyp homogene Dialkylester
DEHP
DIOP
DINP
DIDP
-> Also Benzolring mit zwei polaren Estergruppen
Die Molekülgröße der Phtalate beeinflussen welche physikalisch-chemische Eigenschaften?
Alle technisch bedeiutsamsten Phthalate sind bei Raumtemperatur flüssig und verfügen zugleich über hohe Siedetemperaturen.
-> mit höhrer Kettenlänge = unpolar
Die Molekülgröße der Phthalate beeinflusst eine Reihe von physikalisch-chemischen Eigenschaften, einschließlich der Löslichkeit, des Dampfdrucks, der Viskosität und der Flüchtigkeit.
Im Allgemeinen gilt, dass größere Phthalate aufgrund ihrer höheren Molekülmasse und Größe weniger löslich in Wasser sind als kleinere Phthalate. Größere Phthalate haben jedoch oft höhere Löslichkeiten in organischen Lösungsmitteln wie Ölen und Fetten.
Die Molekülgröße kann auch den Dampfdruck von Phthalaten beeinflussen, wobei größere Phthalate oft einen niedrigeren Dampfdruck aufweisen als kleinere. Dies hat Auswirkungen auf die Flüchtigkeit von Phthalaten, wobei größere Phthalate in der Regel weniger flüchtig sind und somit langsamer aus Materialien freigesetzt werden, in denen sie verwendet werden.
Darüber hinaus können größere Phthalate aufgrund ihrer höheren Molekülmasse eine höhere Viskosität aufweisen, was bedeutet, dass sie dickflüssiger sind und sich langsamer bewegen. Dies kann Auswirkungen auf die Verarbeitbarkeit von Phthalaten haben und beeinflussen, wie leicht sie sich in Materialien wie Kunststoffen oder Beschichtungen einarbeiten lassen.
Inwiefern beeinflusst Absenkung des pH-Wert die Verteilung der Metalle in Wasserphase und Sediment
Die Absenkung des pH-Werts kann die Verteilung von Metallen in Wasserphase und Sediment beeinflussen. Wenn der pH-Wert abgesenkt wird, kann dies zu einer Freisetzung von Metallen aus Sedimenten und anderen Feststoffen in die Wasserphase führen. Dies liegt daran, dass eine Abnahme des pH-Werts die Löslichkeit von Metallen erhöhen kann, was dazu führt, dass mehr Metalle in der Wasserphase gelöst bleiben und weniger im Sediment gebunden sind.
In der Wasserphase können Metalle wie Aluminium, Eisen und Mangan durch den niedrigeren pH-Wert in ihre löslichen Formen übergehen. Infolgedessen kann die Konzentration von Metallen in der Wasserphase steigen, was Auswirkungen auf aquatische Ökosysteme und potenziell auf die menschliche Gesundheit haben kann.
Auf der anderen Seite kann die Absenkung des pH-Werts dazu führen, dass Metalle, die sich normalerweise in der Wasserphase befinden, in Feststoffe und Sedimente abgelagert werden. Dies liegt daran, dass die höhere Konzentration von Wasserstoffionen dazu führt, dass Metalle aus der Lösung ausfallen und sich auf Partikeln oder in Sedimenten absetzen.
Insgesamt kann die Absenkung des pH-Werts die Verteilung von Metallen in Wasser und Sedimenten beeinflussen und dazu beitragen, dass Metalle in verschiedenen Formen mobilisiert werden und sich in der Umwelt verteilen. Es ist wichtig, die Auswirkungen von Veränderungen des pH-Werts auf die Umwelt und die menschliche Gesundheit zu verstehen, um potenzielle Risiken zu minimieren.
Welchen Einfluss hat organische Substanz auf die Metallmobilität
Organische Substanz kann einen erheblichen Einfluss auf die Mobilität von Metallen in der Umwelt haben. Dies liegt daran, dass organische Substanz die Fähigkeit hat, Metalle zu binden und zu stabilisieren, was die Freisetzung von Metallen in die Umwelt reduzieren kann.
Eine Möglichkeit, wie organische Substanz die Mobilität von Metallen beeinflussen kann, ist durch Komplexbildung. Organische Substanz wie Huminstoffe können Metalle durch komplexe Strukturen binden und stabilisieren, was dazu beitragen kann, dass Metalle in Feststoffen und Bodenpartikeln verbleiben, anstatt in die Wasserphase freigesetzt zu werden.
Darüber hinaus können organische Substanzen wie pflanzliche und tierische Abfälle, Kompost und andere organische Materialien auch den pH-Wert in der Umgebung beeinflussen. Dies kann dazu beitragen, dass Metalle in einer Form stabilisiert werden, die für die Umwelt weniger mobil ist.
In einigen Fällen kann organische Substanz jedoch auch die Mobilität von Metallen erhöhen. Dies kann insbesondere dann der Fall sein, wenn organische Substanz in sauren Umgebungen abgebaut wird, was dazu führen kann, dass Metalle freigesetzt werden.
Insgesamt hängt der Einfluss von organischen Substanzen auf die Mobilität von Metallen von verschiedenen Faktoren ab, einschließlich der Art der organischen Substanz, des pH-Werts der Umgebung und der Art und Konzentration der Metalle in der Umgebung.
Was ist MNA und ENA
-> Enhanced Natural Attenuation (ENA)
Stimulierung oder Initiierung von natürlich ablaufenden Prozessen durch das Einbringen von Substanzen in den Untergrund unter Nutzung naturgegebener Reaktionsräume (gezielte Unterstützung von NA-Prozessen im Untergrund)
Enhanced Natural Attenuation (ENA) ist eine Technologie zur Sanierung von kontaminierten Standorten, die darauf abzielt, natürliche Prozesse zu nutzen, um Kontaminationen zu reduzieren oder zu entfernen. Im Gegensatz zu traditionellen Sanierungstechnologien wie dem Ausbaggern von verschmutzten Materialien oder der Verwendung von chemischen Reinigungsmitteln zielt ENA darauf ab, die natürliche biologische, chemische und physikalische Abbaufähigkeit des Bodens und des Grundwassers zu nutzen, um die Kontamination abzubauen.
-> Monitored Natural Attenuation (MNA) ist eine spezielle Form der Natural Attenuation und bezieht sich auf die Überwachung der natürlichen Abbauprozesse, um sicherzustellen, dass die Belastung am Standort abnimmt und die Schadstoffe nicht in die Umwelt gelangen.
Im Rahmen von MNA werden verschiedene Parameter wie z.B. der Gehalt an Schadstoffen im Boden oder im Grundwasser regelmäßig überwacht, um festzustellen, ob die natürlichen Abbauprozesse ausreichen, um die Belastung zu reduzieren. Falls erforderlich, können weitere Schritte unternommen werden, um den Abbauprozess zu beschleunigen, beispielsweise durch die Zugabe von Nährstoffen oder Mikroorganismen, um den biologischen Abbau zu fördern.
MNA wird häufig bei Standorten eingesetzt, bei denen die Belastung relativ gering ist oder die Schadstoffe in einer Form vorliegen, die natürlichen Abbauprozessen zugänglich sind. Ein Vorteil von MNA ist, dass es eine kosteneffektive und nachhaltige Methode zur Sanierung von belasteten Standorten ist. Es ist jedoch wichtig zu betonen, dass MNA nur bei bestimmten Schadstoffen und unter bestimmten Bedingungen effektiv ist und daher nicht für alle belasteten Standorte geeignet ist.
Was bedeutet Multibarrierenkonzept bei Deponien
Besondere Anforderungen an Deponien (aus TASi 1993)
Deponien sind so zu planen, zu errichten und zu betreiben, dass a) durch geologisch und hydrogeologisch geeignete Standorte,
b) durch geeignete Deponieabdichtungssysteme,
c) durch geeignete Einbautechnik für die Abfälle,
d) durch Einhaltung der Zuordnungswerte nach Anhang B mehrere weitgehend voneinander unabhängig wirksame Barrieren geschaffen und die Freisetzung und Ausbreitung von Schadstoffen nach dem Stand der Technik verhindert werden. ⇒ →Multibarrierekonzept !!! Standort, Abdichtungssystem, Einbautechnik, Zuordnungswerte
Das Multibarrierekonzept im Abfallmanagement bezieht sich auf die Verwendung von mehreren Barrieren, um die Umweltauswirkungen von Abfällen zu minimieren. Das Konzept basiert auf der Idee, dass keine einzige Barriere alle möglichen Umweltauswirkungen abfangen kann und daher mehrere Barrieren nötig sind, um den Schutz zu erhöhen.
Was beeinflusst die Wasserlöslichkeit
Was bedeutet „Dirty Dozen“ (ganz allgemein)
Zusammenhang Sorptionskoeffizient und Mobilität in Böden erklären
Der Sorptionskoeffizient in Böden gibt an, wie stark eine Chemikalie an die Bodenmatrix gebunden wird. Ein höherer Sorptionskoeffizient bedeutet, dass die Chemikalie stärker an den Boden gebunden ist, was zu einer geringeren Mobilität führt. Mit anderen Worten, eine höhere Sorption reduziert die Fähigkeit einer Chemikalie, im Boden zu bewegen und sich im Grundwasser oder Oberflächenwasser auszubreiten.
Die Sorption von Chemikalien im Boden hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie z.B. der Bodenart, dem pH-Wert, der Bodenfeuchte, der Konzentration der Chemikalie und ihrer Molekülstruktur. Einige Chemikalien können leicht sorbiert werden, während andere schwer sorbiert werden können.
In Böden mit höheren Sorptionskoeffizienten ist die Mobilität von Chemikalien geringer, da sie stärker an den Boden gebunden sind und dadurch weniger durch den Boden bewegen. Die Mobilität von Chemikalien in Böden kann jedoch auch durch andere Faktoren beeinflusst werden, wie z.B. durch Bodendichte, Bodendurchlässigkeit oder Bodenstruktur.
Das Verständnis des Zusammenhangs zwischen Sorptionskoeffizient und Mobilität ist wichtig für die Bewertung der Umweltauswirkungen von Chemikalien in Böden. Wenn die Mobilität von Chemikalien hoch ist, können sie leicht ins Grundwasser oder Oberflächenwasser gelangen und somit eine Gefahr für die Umwelt und menschliche Gesundheit darstellen. Wenn die Sorption jedoch hoch ist, kann dies dazu beitragen, die Mobilität von Chemikalien zu reduzieren und somit die potenzielle Gefahr zu verringern.
Qualitätskomponente für Fließgewässer und wann ist ökologischer Zustand erreicht
Eine wichtige Qualitätskomponente für Fließgewässer ist der ökologische Zustand, der eine Bewertung des ökologischen Potenzials eines Gewässers aufgrund der Struktur und Funktion von Lebensgemeinschaften, Lebensräumen und hydrologischen Bedingungen darstellt. Der ökologische Zustand von Fließgewässern wird in der Europäischen Union durch die Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) vorgegeben.
Der ökologische Zustand von Fließgewässern wird anhand einer Kombination von Indikatoren bewertet, die die ökologische Qualität des Gewässers auf verschiedenen Ebenen widerspiegeln. Die Indikatoren umfassen unter anderem die Artenzusammensetzung und -vielfalt von Pflanzen und Tieren, die Gewässermorphologie, den Gewässerzustand, den chemischen Zustand und die hydrologischen Verhältnisse.
Der ökologische Zustand von Fließgewässern wird in fünf Klassen eingeteilt: "sehr gut", "gut", "mäßig", "unzureichend" und "schlecht". Ein Gewässer erreicht den ökologischen Zustand "gut", wenn es eine ausreichende Vielfalt an Lebensgemeinschaften und Lebensräumen hat und natürliche Prozesse wie z.B. die Sedimentbewegung, Fließgeschwindigkeit und Abflussdynamik vorhanden sind. Die Wasserqualität muss ebenfalls den Anforderungen der WRRL entsprechen.
Um den ökologischen Zustand eines Fließgewässers zu verbessern, müssen Maßnahmen ergriffen werden, die auf die Verbesserung der Struktur und Funktion von Lebensgemeinschaften, Lebensräumen und hydrologischen Bedingungen abzielen. Dazu gehören beispielsweise die Wiederherstellung von Lebensräumen, die Kontrolle von Verschmutzungen und die Verbesserung des Fließgewässerzustands.
Wie wird Belastung für Kläranlagen vorausgesagt
Die Belastung einer Kläranlage hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie z.B. der Bevölkerungsdichte, der Art und Menge der Abwässer, dem Wetter und der Jahreszeit. Um die Belastung einer Kläranlage vorherzusagen, können verschiedene Methoden eingesetzt werden. Einige dieser Methoden sind:
Historische Datenanalyse: Durch die Analyse von historischen Daten über die Abwassermenge und -zusammensetzung sowie Wetterbedingungen kann man Vorhersagen für zukünftige Belastungen treffen. Dazu werden statistische Methoden eingesetzt, um Trends und Muster zu erkennen.
Mathematische Modellierung: Mathematische Modelle können erstellt werden, um die Belastung der Kläranlage vorherzusagen. Diese Modelle berücksichtigen Faktoren wie die Abwassermenge, die Art und Menge der Schadstoffe und das Wetter und simulieren, wie diese Faktoren die Belastung der Kläranlage beeinflussen.
Vorhersagemodelle: Vorhersagemodelle basieren auf den Ergebnissen von historischen Daten und mathematischen Modellen. Diese Modelle können verwendet werden, um Vorhersagen für die zukünftige Belastung der Kläranlage zu treffen und ermöglichen es, die Betriebsabläufe der Kläranlage entsprechend zu planen.
Sensoren und Überwachungssysteme: In modernen Kläranlagen können Sensoren und Überwachungssysteme eingesetzt werden, um die Abwassermenge und -zusammensetzung in Echtzeit zu messen und zu überwachen. Diese Daten können dann verwendet werden, um die Belastung der Kläranlage vorherzusagen und die Betriebsabläufe entsprechend zu steuern.
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