NanoSuppe

Das Projekt NanoSuppe (Sludge Uptake Particle Plant Environment) beschäftigt sich mit dem Verbleib von Nanopartikeln entlang des Wirkpfades Abwasser-Klärschlamm-Boden-Pflanze. In Zusammenarbeit mit drei Klärwerken untersuchen die Projektpartner AUD, HZDR und Vita 34/BioPlanta wie sich künstliche Nanopartikel während des Klärprozesses verhalten und ob die landwirtschaftliche Verwertung von Klärschlämmen zu einem potentiellen Eintrag der Nanopartikel in die Umwelt führen kann, bis hin zur potentiellen Einbringung in die Nahrungskette durch die Aufnahme durch Pflanzen. Hierzu werden verschiedene Nanopartikel (TiO2, CeO2, mehrwandige Kohlenstoffnanoröhrchen (MWCNTs) und Quantenpunkte) radiomarkiert und in Laborversuchen eingesetzt.

Radiomarkierung

Die Radiomarkierung der Nanopartikel erlaubt die Verfolgung der Partikel in Laborversuchen in der Laborkläranlage, bei Umweltmobilitätsstudien und Pflanzenaufnahmeexperimenten bei den geringen umweltrelevanten Konzentrationen. Zur Radiomarkierung werden radioaktive Sondenatome in kommerzielle Nanopartikel eingeführt. Dies geschieht z.B. durch Bestrahlung mit Protonen am hauseigenen Zyklotron (z.B. [139Ce]CeO2, [48V]TiO2), durch Eindiffusion von isotopen Radionukliden (z.B. [139Ce]CeO2, [45Ti]TiO2) oder durch Rückstoßimplantierung von Radionukliden in die Nanopartikel (z.B. [7Be]MWCNTs). Ein weiterer Weg ist die Synthese von Nanopartikeln unter Verwendung von radioaktivem Startmaterial (z.B. [75Se]CdSe Quantenpunkte). Die so radiomarkierten Partikel können ohne aufwendige Probenvorbereitung bis in den ng/l Konzentrationsbereich nachgewiesen werden.

Laborkläranlage

Der Verbleib der Nanopartikel im Klärprozess wird mit Hilfe einer Modellkläranalage (AUD) und in Batch-Versuchen mit realen Klärschlämmen (HZDR) untersucht. Die Verteilung der Nanopartikel zwischen der festen Phase (Klärschlamm) und wässrigen Phase (geklärtes Abwasser) kann so festgestellt werden und Richtlinien zur Entfernung von Nanopartikeln aus Abwässern erarbeitet werden.

Umweltmobilitätsstudien

Der potentielle Eintrag der Nanopartikel in die Umwelt durch Nanopartikel im Klärschlamm/Abwasser wird am HZDR in Laborversuchen untersucht. Hierbei wird erforscht ob Nanopartikel aus belastetem Klärschlamm freigesetzt werden können und wie die Umweltbedingungen die Mobilität der Nanopartikel im Boden/Grundwasser beeinflussen.

Planzenaufnahmeexperimente

Der Projektpartner Vita34/Bioplanta untersucht die potentielle Aufnahme der Nanopartikel durch Pflanzen. Hierzu werden im HZDR-Kontrollbereich hydroponische Schüttelversuche, sowie Pflanzversuche auf Boden/Klärschlamm-Substrat durchgeführt.

 
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