Verhalten und Abbau von Umweltchemikalien
Physikalisch-chemische Grundlagen
Inbunden, Tyska, 2012
Av Walter Klöpffer, Frankfurt am Main) Klopffer, Walter (LCA Consult
1 379 kr
Tillfälligt slut
Um die Gefährdung der Umwelt durch Chemikalien einschätzen zu können, reicht es nicht aus, nur die Schadwirkung, d. h. den Einflussder Chemikalie auf die Umwelt zu betrachten. Auch der Einfluss der Umwelt auf die Chemikalie spielt eine wichtige Rolle, über derenVerteilung, Verbreitung und Abbau in den verschiedenen Umweltkompartimenten. Seit etwa 30 Jahren existieren immer wieder verbesserteModelle, die diese Umweltfaktoren abbilden und eine Vorhersage zu Dauer und Intensität der Umweltgefährdung nach Freisetzung einesSchadstoffes 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 Verteilungvon 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.
Produktinformation
- Utgivningsdatum2012-08-22
- Mått35 x 240 x 170 mm
- Vikt1 276 g
- FormatInbunden
- SpråkTyska
- Antal sidor612
- Upplaga2
- FörlagWiley-VCH Verlag GmbH
- ISBN9783527326730
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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'.
- Vorwort XIII Akronyme XVIITeil I Einführung 11 Einführung 31.1 Definition und Abgrenzung des Themas 31.2 Relevanz des physikalisch-chemischen Verhaltens von Chemikalien in der Umwelt für die Chemikalienbewertung (Hazard und Risiko) 61.3 Die wichtigsten Transferprozesse 81.4 Allgemeines über Abbau, Senken und Persistenz 111.4.1 Abbau von Chemikalien in der Umwelt 111.4.2 Quantifizierung der Senken 121.4.3 Persistenz und Reichweite 171.5 Wissenschaftstheoretische Grenzen 221.6 Ziele dieses Buches und Abgrenzung zu ähnlichen Werken 25Teil II Transferprozesse und Verteilung 332 Wasser 352.1 Wasserlöslichkeit 362.1.1 Definition 362.1.2 Messung der Wasserlöslichkeit 372.1.3 Temperaturabhängigkeit der Wasserlöslichkeit 402.1.4 Abschätzung der Wasserlöslichkeit 412.1.5 Umweltrelevanz der Wasserlöslichkeit 422.1.6 Löslichkeit von Chemikalien in natürlichen Gewässern 422.2 Verteilungsgesetze 452.2.1 Prinzip 452.2.2 Verteilung zwischen Gas- und Wasserphase 472.2.2.1 Definition des Henry-Koeffizienten 472.2.2.2 Bestimmung des Henry-Koeffizienten 482.2.3 Nernstsches Verteilungsgesetz 512.3 Der Verteilungskoeffizient zwischen n-Octanol und Wasser 522.3.1 Umweltrelevanz von Kow 522.3.2 Kow und Biokonzentration in Wasser 532.3.3 Experimentelle Bestimmung des Kow 552.4 Adsorption in Gewässern 592.5 Dissoziation und Komplexbildung 632.5.1 Säuren und Basen 632.5.2 Komplexbildung 662.6 Flüchtigkeit aus Gewässern („Volatilität“) 702.6.1 Vorbemerkung 702.6.2 Das Zwei-Schichten-Modell 712.6.3 Messung der Volatilität im Labor 742.6.4 Abweichungen vom einfachen Modellverhalten 772.6.5 Massenfluss und mengenmäßige Abschätzungen 772.6.6 Diskussion 802.6.6.1 Einteilung der Chemikalien in drei Flüchtigkeitsgruppen 803 Luft 893.1 Dampfdruck 903.1.1 Einführung 903.1.2 Dampfdruckkurve 913.1.3 Relevanz des Dampfdrucks für die Expositionsanalyse 923.1.4 Experimentelle Bestimmung des Dampfdrucks 933.1.5 Abschätzung des Dampfdrucks 993.2 Verteilung zwischen Gas- und Partikelphase 993.2.1 Aerosole 993.2.2 Adsorptionsgesetze 1003.2.3 Die Junge-Formel 1033.2.4 Vergleich mit dem Experiment 1063.2.5 Spezifische Wechselwirkungen 1113.2.5.1 Vor- und Nachteile der Junge-Gleichung 1113.2.5.2 Thermodynamische Näherungen zur Sorption organischer Moleküle 1123.2.6 Sorption und Depositionsverhalten 1163.2.6.1 Näherung bei hohem organischen Anteil 1173.3 Oberflächenspannung 1183.3.1 Allgemeines 1183.3.2 Messmethoden 1233.3.3 Bedeutung der Oberflächenspannung für die Verteilung Gasphase/Partikel 1253.4 Verteilung zwischen Gas- und Tröpfchenphase 1263.4.1 Gleichgewicht 1273.4.2 Dynamik des Substanzaustauschs zwischen Gas- und Tröpfchenphase 1293.4.2.1 Problemstellung 1293.4.2.2 Grundgesetze der Diffusion 1313.4.3 Phasenübergang vom Gas in die Tröpfchen 1333.4.4 Vergleich der charakteristischen Zeiten 1403.5 Deposition 1463.5.1 Überblick über die wichtigsten Depositionsprozesse und -mechanismen 1463.5.2 Nasse Deposition 1483.5.3 Trockene Deposition 1493.5.3.1 Definition 1493.5.3.2 Trockene Deposition auf Oberflächengewässer 1504 Boden 1634.1 Einleitung 1634.1.1 Boden als Umweltmedium 1634.1.2 Pedosphäre 1654.1.3 Boden-Inhaltsstoffe 1664.1.4 Profile und Horizonte 1684.2 Trockene Deposition Luft → Boden 1704.2.1 Spezielle Probleme 1704.2.2 Labormessungen 1724.2.2.1 Direkte Messung der trockenen Deposition 1724.2.2.2 Messung der Adsorption aus der Luft 1754.2.3 Feldmessungen und Schätzungen der Gesamtdeposition 1794.3 Austausch von Schadstoffen zwischen Atmosphäre, Vegetation und Pedosphäre 1814.3.1 Übergang Pedosphäre → Vegetation (→ Atmosphäre) 1824.3.2 Übergang Atmosphäre → Vegetation 1884.4 Adsorption im Boden 1914.4.1 Transport im Boden 1914.4.2 Adsorptionsmechanismen 1944.4.3 Messung der Adsorption an Böden 1964.5 Transport im Grundwasser 2024.5.1 Allgemeines 2024.5.2 Bodenkonzentrationen in der Natur 2044.5.2.1 Zeitskala 2044.5.2.2 Offenheit 2044.5.3 Transportmechanismen und -geschwindigkeiten 2054.5.4 Eindringen von Flüssigkeiten 2074.5.5 Einige Versuche und Abschätzungen 2094.5.6 Nichtideale Sorption 211Teil III Abbau- und Transformationsprozesse 2215 Abbau im Wasser 2235.1 Hydrolyse 2235.1.1 Reaktionskinetik 2235.1.2 Messung der Hydrolysegeschwindigkeit 2285.1.3 Einige Reaktionskonstanten und Halbwertszeiten 2305.2 Bioabbau in Wasser 2335.2.1 Einführung 2335.2.2 Kinetik enzymatischer Reaktionen 2355.2.3 Messung und Schätzung der Halbwertszeit in Gewässern 2385.2.3.1 Prüfverfahren 2385.2.3.2 Schätzungen 2425.3 Photochemischer Abbau in Wasser 2445.3.1 Einführung 2445.3.2 Direkte photochemische Transformation 2455.3.2.1 Voraussetzungen und Reaktionsgeschwindigkeit 2455.3.2.2 Bestimmung der Quantenausbeute 2495.3.2.3 Berechnung der Lebensdauer 2525.3.2.4 Beispiele für direkte Phototransformationen 2575.3.3 Indirekte Phototransformation in Gewässern 2615.3.3.1 Chemische Voraussetzungen 2615.3.3.2 Bestimmung der Geschwindigkeitskonstanten (Messprinzip) 2655.3.3.3 Singulettsauerstoff 2685.3.3.4 Das Hydroxyl-Radikal (OH) 2715.3.3.5 Alkylperoxi-Radikale 2775.3.4 Schlussbemerkung zum Photochemischen Abbau in Wasser 2786 Abbau in Luft 2876.1 Allgemeines 2876.2 Direkte photochemische Transformation in der Gasphase 2886.2.1 Reaktionsgeschwindigkeit 2886.2.2 Experimentelle Bestimmung der Quantenausbeute in der Gasphase 2906.2.3 Beispiele für direkte Phototransformation in der Gasphase 2946.3 Indirekte photochemische Transformationen 3006.3.1 Abbau durch Hydroxylradikale 3006.3.1.1 Das OH-Budget (Quellen und Senken) 3006.3.1.2 Reaktionen des OH mit organischen Substanzen 3046.3.1.3 Direkte Methoden zur Bestimmung von kOH 3066.3.1.4 Indirekte Methode zur Bestimmung von kOH („Smogkammermethode“) 3086.3.1.5 OH-Geschwindigkeitskonstanten der mittelflüchtigen organischen Verbindungen (SOC) 3146.3.1.6 OH-Geschwindigkeitskonstanten und Lebensdauern einiger Substanzen 3156.3.2 Abbau durch Ozon 3186.3.2.1 Bildung und Vernichtung des Ozons in der Troposphäre (Ozonbilanz) 3186.3.2.2 Reaktionen von Ozon mit organischen Molekülen 3206.3.2.3 Messung der Geschwindigkeitskonstanten kO3 3206.3.2.4 Gemessene Ozon-Geschwindigkeitskonstanten und Lebensdauern 3226.3.3 Abbau durch Stickstofftrioxid (NO3) 3236.3.3.1 Das System NOx + O3 im Dunkeln 3236.3.3.2 Reaktionen des Stickstofftrioxids mit organischen Substanzen 3256.3.3.3 Messung von kNO3 3256.3.3.4 Messdaten von kNO3 und (NO3-)Lebensdauern 3276.3.4 Weitere reaktive Spezies in der homogenen Gasphase 3286.3.4.1 Distickstoffpentoxid (N2O5) 3286.3.4.2 Das Hydroperoxid-Radikal (OOH) 3296.3.4.3 Sauerstoffatome im Grundzustand O(3P) 3296.3.4.4 Chloratome 3306.4 Abbau in der Tröpfchenphase 3316.4.1 Direkte Photochemie 3326.4.2 Reaktive Spurenstoffe in Wolken-, Nebel- und Regenwasser 3336.4.3 Reaktionen organischer Moleküle 3396.4.4 Resümee und Ausblick 3416.5 Abbau an festen Teilchen 3426.5.1 Einleitung 3426.5.2 Abbau an Flugstaub und Ruß 3446.5.3 Abbau an künstlichen Aerosolen 3486.5.4 Abbau an und in Eispartikeln 3526.6 Abschätzung des Abbaus in der Troposphäre 3546.6.1 Allgemeines 3546.6.2 Die Abschätzung von kOH in der Gasphase 3556.6.2.1 Die Inkrementmethode 3556.6.2.2 Die Molekülorbitalmethode 3566.6.2.3 Schätzmethoden ohne Berücksichtigung der Reaktionsmechanismen 3576.6.2.4 Methodenvergleich 3587 Abbau am und im Boden 3737.1 Oberflächeneffekte 3737.1.1 Allgemeines 3737.1.2 Spektrale Verschiebungen 3747.1.3 Photoreaktive Oberflächen 3797.1.4 Inerte Oberflächen 3827.1.5 Organische Oberflächen 3847.2 Hydrolyse im adsorbierten Zustand 3847.3 Abbau in anoxischen Sedimenten und Böden 3877.4 Abbaukinetik 3897.4.1 Allgemeines 3897.4.2 Prinzipielle Probleme bei Messungen 3937.4.3 Experimentelle Ergebnisse 3947.5 Okklusion, sehr starke Sorption und chemische Bindung 3997.5.1 Bindung an Tonminerale 3997.5.2 Okklusion in Mikroporen 4027.6 Transformation in Pflanzen 403Teil IV Multimedia-Modelle 4118 Einführung, Evaluative Modelle und Einheitswelt 4138.1 Wozu Modelle? 4138.2 Einheitswelt-Gleichgewichtsmodell 4178.2.1 Modellannahmen 4178.2.2 Quantitative Abschätzungen 4188.3 Expositionsabschätzung mit Hilfe des Modells EMSA 4228.3.1 Einführung und Modellannahmen 4228.3.2 Beispiele 4278.4 Multimedia-Frachtmodelle 4338.4.1 Einführung 4338.4.2 Beschreibung des Frachtmodells anhand der Ostsee 4348.4.3 Ergebnisse 4398.4.3.1 Lindan 4398.4.3.2 Hexachlorbenzol 4398.4.3.3 Chlorparaffine mittlerer Kettenlänge 4408.4.3.4 Tributylzinnoxid (TBTO) 4408.4.3.5 Trichloressigsäure (TCA) und Salze (Na-TCA) 4418.4.3.6 Die hypothetischen Modellsubstanzen Hydropers und Hydroready 4418.4.4 Diskussion und Schlussfolgerungen 4428.5 Multimedia-Ringmodelle 4448.5.1 Einführung 4448.5.2 Modellbeschreibung ChemRange 4448.5.3 Äquivalenzzeit als Maß für die Persistenz 4468.5.4 Die Tiefsee als Kompartiment und Senke 4498.6 Ausblick 4519 Multimedia-Boxmodelle 4599.1 Allgemeines Geschwindigkeitskonstantenmodell 4599.1.1 Prinzip 4599.1.2 Kinetische Gleichungen 4619.2 Fugazitätsmodell 4639.2.1 Der Fugazitätsbegriff in der Modellierung 4639.2.2 Funktionale Beziehungen zwischen den Kompartimenten 4649.2.3 Definition der Fugazitätskapazitäten 4679.2.4 Fugazitätsmodell – Stufe I 4709.2.5 Fugazitätsmodell – Stufe II 4739.2.6 Formulierung der Phasentransfergeschwindigkeiten im Fugazitätsmodell 4769.2.7 Fugazitätsmodell – Stufe III 4789.2.8 Fugazitätsmodell – Stufe IV 4839.2.9 Kritik und Bewertung 4869.3 Anwendungen und Evaluierung der Fugazitätsmodelle 4879.3.1 Teichversuche 4879.3.2 Evaluierung der Stufe III 4929.4 Weiterentwicklung und Ausdifferenzierung der Multimedia-Boxmodelle 4969.4.1 Einleitung 4969.4.2 Verbesserungen der frühen Modelle 4979.4.3 „Europäische“ Multimedia-Boxmodelle 5009.4.3.1 Vorbemerkung 5009.4.3.2 Überblick über die MMBM 5009.4.3.3 SimpleBox 2.0 5029.4.3.4 EUSES 5069.5 Einbeziehung von Transformationsprodukten 5089.6 Multimedia-Modelle in der Ökobilanz 5109.6.1 Problemstellung 5109.6.2 Die Charakterisierung von Toxizität und Ökotoxizität 5119.6.3 Harmonisierung der MMBM Modelle zum Gebrauch in Ökobilanzen 51410 Modellierung von Persistenz und Ferntransport 52510.1 Einführung 52510.2 Kennzahlen für P&F 52810.2.1 Persistenz 52810.2.2 Ferntransport 53110.3 Fortschrittliche Boxmodelle 53410.3.1 Modellvergleich 53410.3.2 Das OECD-Modell 53810.3.3 Vorgriff auf das „große“ Modell 54210.4 Die Grenzen der MMBM für globale Fragestellungen 54410.5 Multikompartiment-Chemie-Transportmodelle (MCTM) 54710.5.1 Prinzip der MCTM 54710.5.2 Beschreibung eines typischen MCTM 54810.5.3 Ergebnisse 55010.5.3.1 MCTM-Atmosphärenmodell 55010.5.3.2 MCTM-gekoppeltes Atmosphären-Ozeanmodell 55210.5.4 Ausblick 557Index 567