Sprengstoffbelastete Wässer stellen ein erhebliches Risiko für Mensch und Umwelt dar, da sie toxisches, mutagenes bzw. kanzerogenes Potential besitzen. Ein besonders relevanter Schadstoff ist das 2,4,6-Trinitrotoluol (TNT). Durch Auswaschungsprozesse TNT-belasteter Böden ist das Grundwasser kontaminiert, daraus leitet sich ein dringender Sanierungsbedarf von kontaminierten Grundwässern ab. Ziel der Arbeit war eine umfassende Studie für die Nutzung einer Pflanzenkläranlage zur Sanierung von sprengstoffbelasteten Wässern. Es wurden anwendungsorientierte Aspekte der Anlage betrachtet sowie der Verbleib des Schadstoffes in der Anlage betrachtet. Dazu erfolgten Untersuchungen an einer realen Pflanzenkläranlage im Freiland und an einer geschlossenen Modellanlage im Labor. Es konnte gezeigt werden, dass die Pflanzenkläranlage für die Reinigung sprengstoffkontaminierter Wässer anwendbar ist, eine nahezu vollständige Eliminierung von TNT aus dem Wasser wurde beobachtet. Durch die Bepflanzung der Pflanzenkläranlage konnte gegenüber einer nicht bepflanzten Anlage eine um 30 % höhere Eliminierungsrate aus dem Wasser erreicht werden. Die Eliminierung unterliegt einer Temperaturabhängigkeit, die Eliminierungsrate ist im Winter gegenüber dem Sommer reduziert, sinkt jedoch nicht mehr als 50 % ab. Innerhalb der Becken herrschen differenziert anaerob/aerobe Milieubedingungen. Diese begünstigen einen reduktiven Abbau von TNT durch Mikroorganismen. Der reduktive Abbau verläuft vom TNT über die Zwischenprodukte ADNT und DANT ohne detektierbare Weiterreduktion zum TAT. Durch eine Bepflanzung der Anlage wurde eine vollständigere Reduktion von TNT gegenüber einer unbepflanzten Anlage festgestellt. Bei niedrigen Temperaturen verläuft die Reduktion von TNT unvollständig, es werden dabei vorwiegend ADNT gebildet. Ein kleiner Teil der Schadstoffe wird reversibel an die Lava gebunden, in den Pflanzen der Pflanzenkläranlage wurden keine Schadstoffe nachgewiesen. Eine Identifizierung des Verbleibs der Schadstoffe erfolgte durch Experimente an einer Modellanlage mit radioaktiven Tracern. Der Hauptteil des Schadstoffes bzw. seiner Abbauprodukte wurde zum Teil reversibel an die Bodenmatrix und die Wurzeln der Pflanzen gebunden, eine Weiterleitung der eventuell aufgenommenen Schadstoffe bis in die Pflanzensprossen konnte nicht nachgewiesen werden. Es findet eine nur geringfügige Mineralisierung statt. Durch eine zusätzliche Kohlenstoffquelle (Glucose) wird der reduktive Abbau des Schadstoffes durch einen Cometabolismus beim mikrobiellen Abbau von TNT beschleunigt. Aus den gewonnenen Erkenntnissen ist die Postulierung des Hauptabbauweges von TNT in der Pflanzenkläranlage möglich: TNT wird durch Mikroorganismen bzw. bestehende Redoxbedingungen reduziert, dabei entstehen als Zwischenprodukte entsprechend ADNT und DANT. Eine weitere Reduktion von DANT zum TAT wurde nicht nachgewiesen. Die Abbauprodukte lagern sich an die Bodenmatrix der Kläranlage an und werden dort immobilisiert. Auf diese Weise kann TNT durch die Pflanzenkläranlage aus dem Wasser eliminiert werden. Dabei stellen die Pflanzen günstige Milieubedingungen für den mikrobiellen Abbau bereit. Der Effekt der Phytoremediation spielt eine nur untergeordnete Rolle. Weitere Untersuchungen mit anderen Nitroaromaten zeigten, dass neben TNT auch chemisch verwandte Schadstoffe durch die Pflanzenkläranlage aus dem Wasser eliminiert werden können. Dabei wurden ähnliche Einflüsse der Bepflanzung und Außentemperatur wie auch bei der Eliminierung von TNT beobachtet.     «

Sprengstoffbelastete Wässer stellen ein erhebliches Risiko für Mensch und Umwelt dar, da sie toxisches, mutagenes bzw. kanzerogenes Potential besitzen. Ein besonders relevanter Schadstoff ist das 2,4,6-Trinitrotoluol (TNT). Durch Auswaschungsprozesse TNT-belasteter Böden ist das Grundwasser kontaminiert, daraus leitet sich ein dringender Sanierungsbedarf von kontaminierten Grundwässern ab. Ziel der Arbeit war eine umfassende Studie für die Nutzung einer Pflanzenkläranlage zur Sanierung von spren...     »

Explosive-contaminated wastewater represent a considerable hazard to men and environment since they have toxic, mutagenic and cancerogenic potential, with 2,4,6-trinitrotoluene (TNT) as an especially relevant contaminant. By leaching processes from contaminated soils, the groundwater is often contaminated as well. Hence, the treatment of contaminated groundwater is urgently required. Aim of the work was to study the application of a constructed wetland to the treatment of explosive-contaminated wastewater. Studies were carried out with special regard to operational aspects of the constructed wetland as well as the fate of the contaminant within the constructed wetland. The studies were performed using an open-air constructed wetland and a closed chamber model system in laboratory scale. In result, it could be shown that the constructed wetland is suited for the treatment of contaminated wastewater with a nearly complete removal of TNT from the water. The growing plants contribute to the treatment efficiency, with an increase in efficiency of 30% for the planted tank versus the unplanted tank. The removal rate of the contaminant is temperature-dependent and is decreased in winter but does not undergo 50% of the removal rate in summer. Within the tanks, differentiated anaerobe/aerobe conditions were found supporting a reductive microbial degradation of the contaminant. The reductive degradation pathway shows ADNT and DANT as intermediates, but no detectable reduction to TAT. With growing plants, the reduction of TNT was shown to be more complete versus unplanted tanks. At low temperatures, reduction remains more incomplete with ADNT as final degradation product. A small portion of the contaminants is bound to lava with no detectable amounts of contaminants within the plants. The fate of the contaminants within the constructed wetland was investigated by experiments with a model system using radioactive tracers. In result, the major portion of the contaminant and its degradation products was partly reversibly bound to the soil and to the root tips of the plants. In plant sprouts, no contaminants could be detected. Mineralization of the contaminant was observed to be negligible. By addition of a carbon source (glucose), the reductive microbial degradation of the contaminant was enhanced by co-metabolic effects. From these results, the main degradation pathway of TNT in the constructed wetland can be postulated: TNT is reduced by micro-organisms and existing redox conditions, with ADNT and DANT as intermediates. A further reduction to TAT could not be observed. The degradation products bind to the soil of the constructed wetland and are immobilized there. By this means, TNT can be removed from water by the constructed wetland. The plants provide appropriate conditions for the microbial degradation, although phyto-remediation is of less importance. Further investigations using other nitro-aromatic compounds showed that besides TNT chemically related compounds can be removed by the constructed wetland from water as well. Similar to the degradation of TNT, growing plants and temperature were observed to affect the degradation efficiency of the contaminants.     «

Explosive-contaminated wastewater represent a considerable hazard to men and environment since they have toxic, mutagenic and cancerogenic potential, with 2,4,6-trinitrotoluene (TNT) as an especially relevant contaminant. By leaching processes from contaminated soils, the groundwater is often contaminated as well. Hence, the treatment of contaminated groundwater is urgently required. Aim of the work was to study the application of a constructed wetland to the treatment of explosive-contaminated...     »