Uni-Bayreuth

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Der künstliche Süßstoff Acesulfam als Tracer für Oberflächenwassereinfluss im Uferfiltrat

Christian Skark1, Florian R. Storck2, Frank Remmler1, Kirstin Richter1, Heinz-Jürgen Brauch2, Ninette Zullei-Seibert1
1 Institut für Wasserforschung GmbH
2 TZW DVGW-Technologiezentrum Wasser

O 6.11 in Groundwater, soil and surface water interactions

30.05.2014, 15:20-15:40, H19, NW II

 

 

Künstliche Süßstoffe, wie Acesulfam (ACE), werden in vielfältigen Formen vom Menschen vor allem als Zusatzstoff in Erfrischungsgetränken konsumiert und nicht metabolisiert wieder ausgeschieden. In der Abwasserbehandlung wird ACE nur wenig vermindert. Entsprechend wurden im Oberflächenwasser ACE-Konzentrationen bis zu 10 μg/L nachgewiesen. Diese Substanz hat sich unter aeroben Milieubedingungen als sehr stabil erwiesen. Fraglich bleibt die Beständigkeit der Verbindung unter geringer Sauerstoffverfügbarkeit. Der Stoff ist durch eine hohe Wasserlöslichkeit und eine niedrige Sorptionsneigung gekennzeichnet. Sein verbreitetes Vorkommen im Abwasser-beeinflussten Oberflächenwasser sowie seine Persistenz weisen auf eine Eignung als Tracer-Substanz hin. Dieses Potential wurde in Laborversuchen näher charakterisiert.

In Batchversuchen mit verschiedenen Boden- und Sedimentmaterialien wurde das Sorptionsvermögen untersucht. Dabei konnte weder eine Hintergrundbelastung der untersuchten Materialien noch eine Sorption von ACE am Feststoff beobachtet werden. In standardisierten Kleinfilterversuchen wurde das aerobe Abbauverhalten in verschiedenen wässrigen Matrices betrachtet. Weder mit Boden- noch mit Kompost-Extrakten gelang es einen Abbau nachzuweisen.

In mehreren Säulenversuchen wurde unter verschiedenen Redoxbedingungen (aerob-anoxisch) das Verhalten weiter betrachtet. Die mit Aquifermaterial gefüllten Glas-Säulen wurden von aerobem und anoxischem Grundwasser durchströmt.

  •  Zunächst wurden die Konzentrationen von ACE im Zu- und Ablauf der Säulen über mehrere Wochenperioden verglichen. Es wurden keine signifikanten Konzentrationsunterschiede gefunden.
  • Weiterhin wurde die Entwicklung der ACE-Konzentration nach einer Stoßinjektion verfolgt. Bei mittleren Verweilzeiten (MVZ) in den Säulen von ca. 1 - 2 Stunden (anoxisch/aerob) konnten für ACE Wiederfindungsraten zwischen 83 % (anoxisch) und 95 % (aerob) bestimmt werden. Die Durchbruchskurven für ACE ähnelten der Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit (ELF) nach dem NaCl-Zusatz als Tracer in einem Vorversuch.
  • Schließlich wurde der Konzentrationsverlauf von ACE und der ELF (NaCl-Dotierung) nach einer längeren, gleichzeitigen Dotierungsphase nachvollzogen. Bei MVZ um 28 Stunden zeigten die Entwicklung der ELF und der ACE-Konzentration wiederum ein ähnliches Verhalten. Die Wiederfindungsraten betrugen zwischen 98 und 100 % (ELF) und 93 und 94 % (ACE).

Die Ergebnisse bestätigen die geringe Sorptionsneigung und große Persistenz von ACE unter aeroben und anoxischen Redoxbedingungen. Dies scheint gleichzeitig auf die Eignung des Stoffes als Tracersubstanz für hydrologische Zwecke hinzuweisen.



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last modified 2013-10-31