Abiotischer Abbau

Die Persistenz einer Substanz in der Umwelt wird neben dem biologischen Abbauvermögen noch von abiotischen Prozessen bestimmt. Der abiotischen Abbau erfolgt durch physikalische oder chemische Vorgänge wie z.B. durch Licht, Wärme, Wasser, Oxidation, Reduktion. Zu diesen Abbauprozessen zählt im Wesentlichen die Hydrolyse und Photolyse in Wasser und die Photooxidation in der Luft.

Die Hydrolyse ist die chemische Reaktion einer Substanz mit Wasser, bei der eine oder mehrere Bindungen gebrochen werden und die Reaktionsprodukte Elemente des Wassers aufnehmen. Sie kann also immer dann stattfinden, wenn eine Substanz gelöst vorliegt, egal ob in einer Kläranlage, im Oberflächengewässer oder im Grundwasser. Hydrolysen sind klassische Beispiele einer stark vom pH-Wert abhängigen Reaktion. Weitere wesentliche Einflussfaktoren sind die Temperatur, die Ionenstärke der Lösung und die Anwesendheit und Art von Partikeln.

Bestimmung der Hydrolyse im Thermoschüttler Bild vergrößern Bestimmung der Hydrolyse im Thermoschüttler

Die Bestimmung des Abbaus durch Hydrolyse wird analog zur OECD-Vorschrift für die Untersuchung von Chemikalien Nr. 111 („hydrolysis as a function of pH“) durchgeführt. Die Prüfsubstanz wird demnach in sterilen Pufferlösungen (pH 4, 7 und 9) im Dunkeln bei konstanter Temperatur inkubiert und die Konzentration der Prüfsubstanz nach bestimmten Zeitabständen gemessen.

Die Photolyse, also der Abbau durch das Sonnenlicht, ist für viele Substanzen wie Pestizide (z.B. Triazine, Sulfonylharnstoffherbizide), Arzneimittel (z.B. Diclofenac) und Biozide (z.B. Triclosan) eine relevante Senke in der Umwelt. Das Testverfahren zur Bestimmung der Photolyse von Chemikalien in Wasser wird momentan im Rahmen der experimentellen Stoffbewertung im Labor des LfU etabliert.

Karussellapparatur zur Bestimmung der Photolyse Bild vergrößern Karussellapparatur zur Bestimmung der Photolyse

Abiotische Prozesse sind gerade bei Substanzen, die biologisch nur schlecht abbaubar sind, von besonderer Bedeutung und können sich wesentlich auf den Verbleib einer Substanz in der Umwelt auswirken.