Ökologische Chemie Ökologie nach Linkens 1991: wissenschaftliche Untersuchung von Prozessen, die die Verteilung und Häufigkeit von Organismen, die interaktion zwischen Organismen und die Interaktionen von Organismen untereinander und mit der unbelebten Natur bei der Tranformation und denm Fluß von Energie und Stoffen beeinflussen.?? Schwermetalle: Essentiell-Normal-Enzymveränderung-Schwellenwert-reversible-irreversible Krankheitssymtome-Tod z.B. Hg: Amalgan(20mm2)-3ng Hg/tag, viel in Körnermüsli, Balaststoffen, Fisch, Innereien, Pilzen(wird aber nicht resorbiert) Moschusduft: 5 Duftdereivate...? Treibhauspotential: CO2:=1, CH4=3, CCl2F2=18000 Pestizide: In der Nahrung typ 0,1%..30% des ADI, Summe weit über 100% Trinkwasser: (wasserlöslich) Herbizide Nahrung: Insektizide Luft: KWSt Innenraum: Toluol, Xylole, alpha-Pinen,Limonen,Formaldehyd [T.Salthammer 1994] Median: Mittlerer Wert= (max-min)/2 Mittelwert: Summe/Anzahl MAK: Maximale Arbeitsplatzkonzentration, kein Schaden bei 8 Stunden pro Tag TRK: Technische Richtkonzentration "Stand der Technik" BAT: ? Ausscheidung Cancerogenität: typ. Verlauf: Primärereignis am Gen (initiation in labile Phase), begrenzte Zahl der Reperaturmechanismen vorhanden, Cocacinogenese=verstärken des Primärereignis, Latenzphase 7-30 Jahre (Mensch), Promotoren, Tumorwachstum (kein Stoff-Info-Austausch mit Nachbarzellen), Verbreitung=Metatasen lineare Dosis-Wirkung Beziehung Benz(a)pyren(Autoabgas), Nitrosamine(Nitrat), Aflatoxin G1(gelber Schimmel), Bezidin, Diazzoverbindungen Epidemiologie: Ernährung 35%, Rauchen 30%, Stillen etc. 7%, Beruf 4%, Alkohol 39%, UV-Licht 1,5%, Medikamente 1%, Natürliche Strahlung 1,5%, Tschernobyl(Bayern) 0,01% Klausur vom 9.11.95 1. Was sind Emissionen, was sind Immissionen? 2. Welche Stoffgruppe fasst man unter dem Oberbegriff "Photooxidantien" zusammen? 3. Welche Mechanismen tragen wesentlich zur Ausbreitung bzw. Umverteilung von Stoffen in der Ökosphäre bei (+kurze Bergriffserklärung) 4. Welche Kriterien werden heute zur Beurteilung möglicher Gefahren für die Umwelt durch eine Chemikalie herangezogen? 5. Bei welchen Nahrungsmitteln besteht generell eine große Wahscheienlichkeit, daß zulässige Höchstmengen erreicht werden (3Beispielpaare)? 6. Was versteht man unter Bioakkumulatioen, was ist Biomagnifikation? 7. Nennen Sie besonders wichtige Reaktionapartner für organische Umweltchemikalien in der Atmosphäre! 8. Führen Sie mindestens 3 Beispiele für Umweltsituationen an, in denen es typischerweise zu Anreicherungen von Schwermetallen kommt oder gekommen ist! 9. In einer Bodenprobe sind beim vorgeschriebenen Schwermetall-Analysevervahren(Königswasseraufschluß)unzulässig hohe Cd-gehalte (über den Richtwerten nach Kloke) gefunden worden. Ist damit zwangsläufig zu erwarten, daß es bei den dort angebauten Nahrungsmitten zu einer Überscheitung von noch zulässigen Konzentrationen (Höchstmengen) kommt? Brgründen Sie Ihre Ansicht. 10. Skizzieren Sie mindestens 2 Verfahren zur Reinigung belasteter Böden (wählen Sie dabei selbst die Art der Belastung und das geeignte Verfahren). 11 Was versteht man unter: Gesamtdeposition LC50 Speciation LAS KOW Methallothioneine Comethabolismus Mikrokosmen Eutrophierung 12. Was unternimmt der Säuger-Organismus zur Exkretion von gut fettlöslichen Verbindungen? -Einlagerung, Fettasäureabbau 13 Welche Biotests im Zusammenhang "Chemikalienprüfung /Chemikaliengestzgebung" kennen Sie? -Daphnia Magna, LD50 Abbau, Lysimeter Fischtox 14. Nennen Sie wichtige Eintrittspfade für Chemikalien in den menschlichen Organismus und geben Sie dabei auch jeweils den eigentlichen Resorptionsort (Grenzfläche zum Körperinneren) an! -NAhrung Lunge Haut 15. Bezeichen Sie kurz das Prinzip des Ames-Test (welche Meßgröße wird benutzt zur Diagnose von..?) und nehmen Sie (2-3Sätze) zur Aussagekraft des Test Stellung. Mutation der AS-Verwertung VitaminC? 16. Führen Sie wichtige Erscheinungsformen von "Toxizität" (Beispiel "Mensch" also nicht "Ökotoxizität") auf (erweiterter Begriff: es ist nicht nach Krankheitssymtomen gefragt). -chronisch akkut cancerogen? 17. Was sind PAH (3 Beispiele), bei welchen Vorgängen entstehen Sie? 18. Welche ökosystemaren Veänderungen weisen auf der Organisationsebene auf die Einwirkung eines "Stressors" chemischer oder physikalischer Art im betrachteten Ökosystemausschnitt hin (2 Bsp. für Phänomenen, die zur Diagnostik herangezogen werden können)? -Populationswechsel Populationasmenge 19. In welchem Anlagenteil einer ordnungsgemäß betriebenen Großfeuerungsanlage entstehen chlorierte Dioxine, Furane? -300-600°C Cu Cl? 20. Was müssen Sie, wenn Sie dei Pestizidbelastung einer Agrarfläche über Bodenproben ermitteln wollen, bereits bei der Probennahme beachten und dokumentieren? -Boden wetter ort bioverfügbarkeit? 21. Welche Methoden der Auftrennung und Identifizierung von Stoffen werden in der modernen Unweltanalytik eingesetzt? GC HPLC MS ECD FID AAS 22. Beschreiben Sie kurz das Prinzip der Chromatographie. 23. Welche Bauteile sind notwendig zum betrieb eines chromatographischen Trennsstems und welche Aufgaben haben sie? (Allgem Formulierung oder anhand eines Beispiels) 24. Welche charakteristischen Größen enthält ein Chromatogramm und welche Informationen lassen sich daraus ableiten? 25 Nennen Sie drei spektroskopische Methoden und geben Sie kurz an, auf welchen elementaren Vorgängen sie beruhen. 26 mit welchen Arten von Fehlern können Analysenergebnisse behaftet sein und wodurch werden sie verursacht (je 2 Beispiele) -Systematische(aufarbeitungsprinzip,arbeitsfehler) Statistische(detektor, Smogkammern: Charakteristika: Größe Form, Material, Druck- und Temperaturbereich, Methoden zur darstellung der Reaktanden (incl. sauberer Luft), bath oder flow, Analytik, Spektrale Charakteristik der Lichtquelle z.B.7x7x2m Teflon Sack; Evakuierbare Kammer Sonne, Schwarzlichtlampe sonnenlampe Xe-Hochdruck Proplemkreise: Ozon Photooxidantien Schemata:(Korte) Verteilungmechanismen 35-53 Abbaumechanismen z.B. 53-82 Problemstoffe 30 34 56 71 88 91 99 110 Abwasseraufbereitungstechniken 129 132 Humus 100 Gefahr=Summeüber(Exposition mal Toxizität) Exposition: Eigenschaften des Stoffs, Kompartiments; Raum; Zeit;Quelle,Senke Toxizität: Wirkung auf Individuum Bei gutem Datensatz: Exposition;Toxizität ->Gefahr,Risiko Grenzwerte: Wirkungsschwelle bei mutagenen, cancerogenen nur qualitativ [193] kein Schluß von Art auf Ökosystem?! Risiko bis 1:1Mio in der Medizin bestimmbar Anwendung: Risiko, gesellschafts-, gesundheits- ökonomisches- Schnelltests: Lysimeter, AMES, Daphnien, LD50, LC50, Fische (Menge,Muster, Abbaubarkeit, Umwandlungen, Dispersion, Akkumulation) Praktikum Umweltanalytik: VOC:Volatile Organic Compounds, Ethan Buten C2 bis C6,bei -150°C Adsorbieren, 2Hintereinadergeschaltete Säulen 45m Al2O3-KCl, 2m SE-54 Detektoren:FID, ECD, FPD, q-MS Tenax TA (poly-p-Phenol-(2,6-dipenyl)) Wasseruntersuchung: TC: total carbon; auf 680°C Pt-Katalysator verbrennen, CO2 bestimmen IC: inorganic carbon; mit verd. Phosphorsäure (O2-Gasstrom) CO2 austreiben TOC: total organic cabon; VOC: volatile organic carbon; austreiben im O2-Gasstrom, an Pt-oxidieren NPOC: non-purgeable organic carbon; mit Phosphorsäure, O2-Gasstrom strippen, rest wie TC CO2 Bestimmung z.B nichtdispersive IR AOX: adsorbierbare Organohalogene; z.B. Aktivkohle verbrennen, HCl durch coulometrische Messung gegen Ag-Elektrode EOX: extrahiegbare Organohalogene POX: ausblasbare(purgeable) Organohalogene PAH: polycyclic aromatic hydrocarbon (dt. PAK); auf z.B. PU-Schaum, extraktion mit cycloHexan, HPLC mit ReversePhase 18-Actonitril-Wasser, Fluoreszenzdetektor Ionenchromatographie: Variante der HPLC vernetzte Polystyrolphase mit Ammonium(Anionen) Sulfon(Kationen)gruppen o.ä. Dionex DX500 (120000DM): Vor+Trennsäule, Latex-Anioenaustauscher, Na2B4O7-Gradient oder NaOH, 1,5ml/min, Membransuppressor zur unterdrückung der Eluentenleitfähigkeit, Neutralisierung? mit H2SO4, Leitfähigkeitsmessung+UV-Detektor(200nm-Phosphat-Nitrat) NPD-Detektor (stickstoff-/phosphorsensitiv): Das Eluat der GC-Säule wird mit H2 und Luft? gemischt; die enthaltenen organischen Verbindungen werden an einer Düse durch die entstehende Flamme pyrolisiert(vgl. FID). Das Pyrolisat strömt an einer Rb oder Cs-haltigen, beheizten Perle vorbei und strömt zur Sammelelektrode (Bild). Durch das an der Perle anliegende negative Potential werden an der Perlenoberfläche ständig Alkali-Atome freigesetzt. Diese reagieren mit N,P-Verbindungen unter Bildung von N,P-Anionen die zur Sammelelektrode wandern? und su einen Strom erzeugen. Empfindlichkeit bis 0,4pg N-,0,1pg P-Verbindungen Verwendet für: Atrazin, Terbutylazin, Parathion-ethyl, Propiconazol, Tebuconazol ..+Formeln Klärschlammverordnung (Bodenschutz 28.7.95 S. Killmann): AbfKlärV1992 §4 mg/kg max im Boden max im Schlamm(trocken) Durchschnitt Pb 100 900 300 Cd 1,5 10 Cr 100 900 60 Cu 60 800 300 Ni 50 200 50 Hg 1 8 Zn 200 2500 Altlasten (Bodenschutz 21.7.95) Verdächtige Flächen Grundwasser Oberflächenwasser Boden Bodenluft dirkterKontakt Altlastenrelevate Stoffe: ca 80 Stoffe.... Natürlicher PH ca. 5.6 heute in Europa ca. 4,3 PH-Puffer des Boden: 8,6 CO3-/CO2; 6,2 CO2/SiO-; 5,0 Tone,Al3+; 4,2 AlOOH/Al3+; 3,0 FeOOH/Fe3+ Atmosphäre: Troposphäre bis 8km(Pol) 18km(Tropen), Tropopause bis ca. 15km, Statosphäre bis 50km, Stratopause, Mesophäre bis 85km, Mesopause, Thermosphäre bis 500km, Exosphäre