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Determination of phthalates and tire-derived compounds along the river Danube
Valerie Wilkeit
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Zentrum für Mikrobiologie und Umweltsystemwissenschaft
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Environmental Science
Betreuer*in
Thorsten Hüffer
DOI
10.25365/thesis.73149
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29382.44678.539728-3
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Die Kunststoffproduktion ist in den letzten Jahren rapide angestiegen. Zusatzstoffe wie Phthalate, sowie aus Reifenabrieb freigesetzte Zusatzstoffe (z. B. Antioxidantien, Vulkanisiermittel, Vernetzungsmittel) werden in Kunststoffen verwendet, um ihnen die gewünschten Eigenschaften zu erteilen. Diese Kunststoffe können über z.B. Straßenabfluss, direkten Abfalleintrag oder atmosphärischen Transport in Gewässer gelangen. Diese Zusatzstoffe können z.B. in die Umwelt oder in Essen gelangen. Daher ist es von äußerster Relevanz die Konzentrationen dieser Phthalate, sowie der aus Reifenabrieb freigesetzten Zusatzstoffe in der Donau, dem zweitgrößten Fluss Europas, genauer zu untersuchen. Zur Quantifizierung der Konzentrationen von Phthalaten und aus Reifenabrieb freigesetzen Zusatzstoffen wurden an 34 verschiedenen Stellen der Donau Wasserproben genommen, welche gefiltert wurden. Die Filtrate wurden mittels Festphasenextraktion extrahiert, während die Schwebeteilchen auf den Filtern im Ultraschallbad extrahiert wurden. Um das Vorkommen der zu untersuchenden Verbindungen zu bestätigen kamen Passivsammler zum Einsatz. Für die Messung der Stoffe wurde die Triple-Quadrupol-Flüssigkeitschromatographie-Massenspektrometrie (LC-MS/MS) verwendet. Die Wiederfindungsraten der Methoden lagen zwischen 77 und 115 %. Zur Ergebnisdarstellung wurden Wärmekarten der Stoffe in der Wasserphase und der Schwebeteilchen in der Donau konzipiert. Für jede Verbindung wurde das Risiko für Wasserorganismen in der Donau bestimmt. Ein Trend sind die ab der Slowakei steigenden Konzentrationen, welche durch die sinkende Kläranlagendichte, sowie die sinkende Komplexität in den Klärsystemen erklärt werden kann. Die Verbindungen Anilin, 1,3-Diphenylguanidin (DPG), 1,3-Di-o-tolylguanidin (DTG) und 2-Mercaptobenzothiazol (2-S BTH) wurden bis Wien aufgrund der zunehmenden Autobahndichte, der höheren Geschwindigkeitsbegrenzungen und der Bevölkerungsdichte in erhöhten Konzentrationen gemessen. Das Risiko für aquatische Organismen wurde für jeden Stoff in der Donau auf der Grundlage einer Risikobewertung ermittelt. Die Konzentrationen von Hexa(methoxymethyl)melamin (HMMM) und Di(2-ethylhexyl) Phthalat (DEHP) erreichten eine Höhe, welche als ökotoxikologisches Risiko for aquatische Organismen eingestuft wird. Für 2,2'-Methylenbis[6-(1,1-dimethylethyl)-4-methyl-Phenol (AO2246), Phthalsäureanhydrid (Pan) und N-(1,3-Dimethylbutyl)-N'-phenyl-1,4-phenylendiamin (6PPD) wurde ein mittleres ökotoxikologisches Risiko für aquatische Organismen in der Donau berechnet. Diese Studie gibt einen Überblick über das Vorkommen von aus Reifen entschwindenden Zusatzstoffen und Kunststoffen in der gesamten Donau. Quellen für die in die Donau gelangenden Stoffe wurden bestimmt und das ökotoxikologische Risiko, dem aquatische Organismen ausgesetzt sind wurde ermittelt.
Abstract
(Englisch)
Plastic production has increased globally over the last decades. Chemical additives, such as phthalates or tire-derived compounds (e.g. antioxidants, vulcanising agents, crosslinking agents), are added to plastics to give them the properties intended. Road runoff, direct littering or atmospheric transport are pathways for plastics to enter the aquatic environment. These additives can leach, e.g., into the environment or food. Plastic additives (from PVC and tires) are ubiquitous in the aquatic environment. As the Danube is the second largest river in Europe and most of the compounds of interest are not monitored yet, it is essential to investigate phthalates and tire-derived compound concentrations throughout the Danube. Water samples were taken at 34 locations throughout the Danube during the CleanDanube project to quantify phthalates and tire-derived compounds. Each sample was filtered. The filtrates were extracted using solid phase extraction, while suspended particles on the filters were extracted in the ultra-sonication bath. Passive samplers were used to confirm the presence of the compounds of interest. Triple quadrupole liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS/MS) was used to quantify the compounds. The method's recovery to measure water and particle-bound concentrations was between 77 and 115 %. Heat maps of the compounds in the water phase and suspended particles throughout the Danube were created. Increasing concentrations starting in Slovakia were detected, connected to the decreasing wastewater treatment system complexity and the decreasing wastewater treatment plant density. The compounds Aniline, 1,3-Diphenylguanidine (DPG), 1,3-Di-o-tolylguanidine (DTG) and 2-mercaptobenzothiazole (2-S BTH) were present in elevated concentrations until Vienna due to increased highway density, higher speed limits, and population densities. The risk for aquatic organisms concerning each compound in the Danube was estimated based on a risk assessment. The concentrations of hexa(methoxymethyl)melamine (HMMM) and di(2-ethylhexyl) phthalate (DEHP) were determined to be at high ecotoxicological risk for aquatic organisms. For 2,2'-methylenebis[6-(1,1-dimethylethyl)-4-methyl-phenol (AO2246), phthalic anhydride (PAn) and N-(1,3-dimethylbutyl)-N‘-phenyl-1,4-phenylenediamine (6PPD), a medium ecotoxicological risk was calculated for aquatic organisms in the Danube. This study provides a first overview of the occurrence of additives from tires and plastics within an entire river. The sources of the compounds entering the Danube, as well as an overview of the ecotoxicological risks aquatic organisms are exposed to, are determined.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Phthalate aus Reifen freigesetzte Stoffe Oberflächengewässer Risikoanalyse
Schlagwörter
(Englisch)
phthalates tire-derived compounds surface water risk assessment
Autor*innen
Valerie Wilkeit
Haupttitel (Englisch)
Determination of phthalates and tire-derived compounds along the river Danube
Paralleltitel (Deutsch)
Ermittlung von Phthalaten und aus Reifen freigesetzten Zusatzstoffe entlang der Donau
Publikationsjahr
2023
Umfangsangabe
viii, 51, XIV Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Thorsten Hüffer
Klassifikationen
43 Umweltforschung > 43.11 Umweltüberwachung ,
43 Umweltforschung > 43.12 Umweltchemie
AC Nummer
AC16779556
Utheses ID
65940
Studienkennzahl
UA | 066 | 299 | |