Verhalten und Abbau von Umweltchemikalien

Physikalisch-chemische Grundlagen
2. vollständig überarbeitete Auflage 2012
ISBN: 978-3-527-32673-0
Verlag: Wiley VCH Verlag GmbH

Buch, Deutsch, 588 Seiten, Format (B × H): 182 mm x 250 mm, Gewicht: 1273 g

Um die Gefährdung der Umwelt durch Chemikalien einschätzen zu können, reicht es nicht aus, nur die Schadwirkung, d. h. den Einfluss
der Chemikalie auf die Umwelt zu betrachten. Auch der Einfluss der Umwelt auf die Chemikalie spielt eine wichtige Rolle, über deren
Verteilung, Verbreitung und Abbau in den verschiedenen Umweltkompartimenten. Seit etwa 30 Jahren existieren immer wieder verbesserte
Modelle, die diese Umweltfaktoren abbilden und eine Vorhersage zu Dauer und Intensität der Umweltgefährdung nach Freisetzung eines
Schadstoffes ermöglichen.

Mit Hilfe dieser Einführung in die Grundlagen des Verhaltens von Chemikalien in der Umwelt wird der Leser in die Lage versetzt, die verfügbaren Rechenmodelle und Simulationen zum Abbau von Chemikalien in Luft, Wasser und Boden sinnvoll einzusetzen und deren Ergebnisse fachgerecht zu interpretieren.

Das Buch besteht aus vier Teilen. Der erste Teil dient als Einleitung in die Thematik, der zweite befasst sich mit der Verbreitung und Verteilung
von Chemikalien in Luft, Wasser und Boden. Im dritten Teil wird der abiotische und biotische Abbau der Chemikalien betrachtet. Im vierten Teil schließlich werden die verschiedenen Verteilungs- und Abbauwege zu einfachen bis komplexen Rechenmodellen zusammengefügt,
und die wichtigsten, von nationalen und internationalen Organisationen verwendeten Modelle werden eingehend anhand von Beispielen erläutert.

Autoren/Hrsg.

Klöpffer, Walter

Fachgebiete

• Naturwissenschaften Physik Angewandte Physik Chemische Physik
• Naturwissenschaften Chemie Chemie Allgemein Toxikologie, Gefahrstoffe, Sicherheit in der Chemie
• Naturwissenschaften Chemie Analytische Chemie Umweltchemie, Lebensmittelchemie
• Naturwissenschaften Chemie Physikalische Chemie
• Technische Wissenschaften Verfahrenstechnik | Chemieingenieurwesen | Biotechnologie Chemische Reaktionstechnik (incl. Katalyse, Elektrolyse)

Inhaltsverzeichnis

VORWORT

TEIL I: Einführung

EINFÜHRUNG
Definition und Abgrenzung des Themas
Relevanz des physikalisch-chemischen Verhaltens von Chemikalien in der Umwelt für die Chemikalienbewertung (Hazard und Risiko)
Die wichtigsten Transferprozesse
Allgemeines über Abbau, Senken und Persistenz
Wissenschaftstheoretische Grenzen
Ziele dieses Buches und Abgrenzung zu ähnlichen Werken

TEIL II: Transferprozesse und Verteilung

WASSER
Wasserlöslichkeit
Verteilungsgesetze
Der Verteilungskoeffizient zwischen n-Octanol und Wasser
Adsorption in Gewässern
Dissoziation und Komplexbildung
Flüchtigkeit aus Gewässern ('Volatilität')

LUFT
Dampfdruck
Verteilung zwischen Gas- und Partikelphase
Oberflächenspannung
Verteilung zwischen Gas- und Tröpfchenphase
Deposition

BODEN
Einleitung
Trockene Deposition Luft ¿ Boden
Austausch von Schadstoffen zwischen Atmosphäre, Vegetation und Pedosphäre
Adsorption im Boden
Transport im Grundwasser

TEIL III: Abbau- und Transformationsprozesse

ABBAU IM WASSER
Hydrolyse
Bioabbau in Wasser
Photochemischer Abbau in Wasser

ABBAU IN LUFT
Allgemeines
Direkte photochemische Transformation in der Gasphase
Indirekte photochemische Transformationen
Abbau in der Tröpfchenphase
Abbau an festen Teilchen
Abschätzung des Abbaus in der Troposphäre

ABBAU AM UND IM BODEN
Oberflächeneffekte
Hydrolyse im adsorbierten Zustand
Abbau in anoxischen Sedimenten und Böden
Abbaukinetik
Okklusion, sehr starke Sorption und chemische Bindung
Transformation in Pflanzen

TEIL IV: Multimedia-Modelle

EINFÜHRUNG, EVALUATIVE MODELLE UND EINHEITSWELT
Wozu Modelle?
Einheitswelt-Gleichgewichtsmodell
Expositionsabschätzung mit Hilfe des Modells EMSA
Multimedia-Frachtmodelle
Multimedia-Ringmodelle
Ausblick

MULTIMEDIA-BOXMODELLE
Allgemeines Geschwindigkeitskonstantenmodell
Fugazitätsmodell
Anwendungen und Evaluierung der Fugazitätsmodelle
Weiterentwicklung und Ausdifferenzierung der Multimedia-Boxmodelle
Einbeziehung von Transformationsprodukten
Multimedia-Modelle in der Ökobilanz

MODELLIERUNG VON PERSISTENZ UND FERNTRANSPORT
Einführung
Kennzahlen für P&F
Fortschrittliche Boxmodelle
Die Grenzen der MMBM für globale Fragestellungen
Multikompartiment-Chemie-Transportmodelle (MCTM)

Vorwort XIII
Akronyme XVII

Teil I Einführung 1

1 Einführung 3

1.1 Definition und Abgrenzung des Themas 3

1.2 Relevanz des physikalisch-chemischen Verhaltens von Chemikalien in der Umwelt für die Chemikalienbewertung (Hazard und Risiko) 6

1.3 Die wichtigsten Transferprozesse 8

1.4 Allgemeines über Abbau, Senken und Persistenz 11

1.4.1 Abbau von Chemikalien in der Umwelt 11

1.4.2 Quantifizierung der Senken 12

1.4.3 Persistenz und Reichweite 17

1.5 Wissenschaftstheoretische Grenzen 22

1.6 Ziele dieses Buches und Abgrenzung zu ähnlichen Werken 25

Teil II Transferprozesse und Verteilung 33

2 Wasser 35

2.1 Wasserlöslichkeit 36

2.1.1 Definition 36

2.1.2 Messung der Wasserlöslichkeit 37

2.1.3 Temperaturabhängigkeit der Wasserlöslichkeit 40

2.1.4 Abschätzung der Wasserlöslichkeit 41

2.1.5 Umweltrelevanz der Wasserlöslichkeit 42

2.1.6 Löslichkeit von Chemikalien in natürlichen Gewässern 42

2.2 Verteilungsgesetze 45

2.2.1 Prinzip 45

2.2.2 Verteilung zwischen Gas- und Wasserphase 47

2.2.2.1 Definition des Henry-Koeffizienten 47

2.2.2.2 Bestimmung des Henry-Koeffizienten 48

2.2.3 Nernstsches Verteilungsgesetz 51

2.3 Der Verteilungskoeffizient zwischen n-Octanol und Wasser 52

2.3.1 Umweltrelevanz von Kow 52

2.3.2 Kow und Biokonzentration in Wasser 53

2.3.3 Experimentelle Bestimmung des Kow 55

2.4 Adsorption in Gewässern 59

2.5 Dissoziation und Komplexbildung 63

2.5.1 Säuren und Basen 63

2.5.2 Komplexbildung 66

2.6 Flüchtigkeit aus Gewässern („Volatilität“) 70

2.6.1 Vorbemerkung 70

2.6.2 Das Zwei-Schichten-Modell 71

2.6.3 Messung der Volatilität im Labor 74

2.6.4 Abweichungen vom einfachen Modellverhalten 77

2.6.5 Massenfluss und mengenmäßige Abschätzungen 77

2.6.6 Diskussion 80

2.6.6.1 Einteilung der Chemikalien in dre

Über Autor(innen)

Klöpffer, Walter
Walter Klöpffer ist freier Berater für Ökobilanzen und Chemikalienbewertung in Frankfurt am Main. Nach einem Chemiestudium an der Universität Graz war er fast drei Jahrzehnte am Battelle-Institut in Frankfurt und anschließend bei der C.A.U. GmbH in Dreieich tätig. Seit 1975 hat er einen Lehrauftrag für physikalische Chemie an der Universität Mainz. Professor Klöpffer hat zahlreiche Schriften zur Ökobilanzierung veröffentlicht und ist der Herausgeber des 'International Journal of Life Cycle Assessment'.

Walter Klöpffer ist freier Berater für Ökobilanzen und Chemikalienbewertung in Frankfurt am Main. Nach einem Chemiestudium an der Universität Graz war er fast drei Jahrzehnte am Battelle-Institut in Frankfurt und anschließend bei der C.A.U. GmbH in Dreieich tätig. Seit 1975 hat er einen Lehrauftrag für physikalische Chemie an der Universität Mainz. Professor Klöpffer hat zahlreiche Schriften zur Ökobilanzierung veröffentlicht und ist der Herausgeber des 'International Journal of Life Cycle Assessment'.