TBT - a risk to the environment

TBT - Eine Gefahr für die Umwelt

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TBT - Eine Gefahr für die Umwelt

Toxikologie
Die Bedeutung von Organnozinnverbindungen (OZV) für die Umwelt beruht auf ihrem hohen ökologischen Schädigungspotenzial. OZVs haben sogar eine hormonähnliche Wirkung auf zahlreiche Meeresorganismen, so dass diese Arten besonders gefährdet sind. Die Konzentrationen, bei denen chronische Folgen angezeigt sind, liegen bereits bei einigen ng / l (0,000 001 mg / l).

Am Anfang der 1980er Jahre wurde in einer Austernfarm in Südfrankreich ein direkter Zusammenhang zwischen Bevölkerungsrückgang und TBT-Konzentration im Wasser nachgewiesen. Die Austern zeigten ausgeprägte Schalenfehlbildungen und waren in ihrem Wachstum gehemmt. Eine besonders drastische Form der TBT-Vergiftung ist das sogenannte Imposex-Verhalten von Meeresschnecken. Die Entwicklung männlicher Geschlechtsmerkmale bei weiblichen Schnecken verhindert die Fortpflanzung dieser Art. Die in deutschen Flüssen gemessenen durchschnittlichen TBT-Konzentrationen liegen alle über den Effektkonzentrationen. TBT wird für den weltweit beobachteten Rückgang der Populationen und der Artenvielfalt dieser Meeresschneckenarten verantwortlich gemacht.

Anwendungsgebiete

Die Einflüsse von organostannischen Verbindungen auf die Umwelt können sehr unterschiedlich sein. Sie resultieren aus den vielfältigen Anwendungen, die sowohl biozide als auch nicht biozide Anwendungen umfassen. OZVs werden nach ihrem Alkylierungsgrad in vier Gruppen eingeteilt: Mono-, Di-, Tri-, Tetraorganozinnverbindungen.

Anwendungen von Organozinnverbindungen:

Die mono- und dialkylierten Verbindungen (MonoOZV, DiOZV) bilden den Hauptteil der Gesamtproduktion von Organozinnverbindungen. Die Anwendungen umfassen Stabilisatoren in PVC-Materialien, Katalysatoren und Ausgangsstoffen. Die bioziden Anwendungen der Trialkyled-Verbindungen reichen von Additiven für Antifouling-Farben und Pestizide bis hin zu Imprägniermitteln.

TetraOZV
Ausgangsprodukt

TriOZV

Anti-Schimmel-Farben

Biozide
Landwirtschaft
Fungizide
Preventive food products
Akarizid

Holzschutz
Steinschutz
Desinfektion
Textilien

DiOZV, MonoOZV

PVC

Wärme-, Lichtstabilisatoren
Homogene Katalysatoren
Silikone, Urethan
Veresterungen

Prekurs

SnO2 auf Glas
Wurmmittel für Geflügel
Textilien

Wege in die Umwelt

Durch die Verwendung der beschriebenen Produkte können OZV in vielfältigerWeise in die Umwelt gelangen.

Darüber hinaus führen unerwünschte Emissionen zu Umweltverschmutzung. Von den Emissionsquellen gelangen OZV in Boden und Wasser. In Wasser sammeln die Verbindungen feste Partikel an und sedimentieren in der Folge. Durch Transformationsreaktionen und hydrodynamische Prozesse kann die Spezies wieder in die Wasserphase eintreten (Remobilisierung). Ein Weg, der kritisch bewertet werden muss, ist die Anreicherung von Schadstoffen aus in Gewässern lebenden Organismen wie Fischen und Muscheln.

Analyse und Qualitätssicherung

Um den Gehalt von OZV in Umweltproben zu bestimmen, werden hohe Anforderungen an die Probenvorbereitung und die Instrumententechnologie gestellt. Die unterschiedlichen Polaritäten der Zinnverbindungen erfordern zusätzlich zur Extraktion einen zusätzlichen Derivatisierungsschritt.

Ergebnisse der Zertifizierung des CRM477

Zur Trennung und Erkennung müssen gekoppelte Techniken verwendet werden, die hochselektiv und gleichzeitig sehr stark in der Erkennung sind. Dies führt zu hohen Anforderungen an die Qualitätssicherungsmaßnahmen. GALAB nimmt an europäischen Ringversuchen zur Zertifizierung von Referenzmaterialien für Organozinnverbindungen teil. Das Ergebnis eines solchen speziellen Round-Robin-Tests.

Verhalten in der Umwelt

Im Folgenden wird das Umweltverhalten von Zinnverbindungen beschrieben. Transformationsreaktionen, einschließlich Methylierungs- und Abbaureaktionen, sind besonders wichtig beim Umweltverhalten von Zinnverbindungen.

Chemische und physikalische Eigenschaften: Transformationsreaktionen

Die Methylierung, also die Bildung von toxischem OZV aus anorganischem Zinn, kann sowohl biologisch als auch chemisch erfolgen (Transmethylierung). Abbaureaktionen sind typisch für diese Verbindungsklasse, und können sowohl chemisch / physikalisch als auch biologisch induziert werden. In jedem Fall findet ein Abbauprozess durch sukzessive Abspaltung von Alkylgruppen zu anorganischem Zinn statt. Die Abbaurate hängt weitgehend von den vorherrschenden Umgebungsbedingungen ab.

Mit der Einführung von TBT-haltigen Antifouling-Farben wurden Zersetzungstests durchgeführt. Es wurde gezeigt, dass das TBT innerhalb weniger Stunden in einem Becherglas zersetzt wurde. Dieses Biozid, das einmal als ideal erschien, erwies sich später jedoch als äußerst persistent in der Umwelt. Im sauerstofffreiem Sediment betragen die Halbwertszeiten mehrere Jahre.

Chemische und physikalische Eigenschaften: Stabilität von TBT

Die Organozinnverbindungen haben eine hohe Affinität bei der Bindung an Feststoffen, so dass Sedimente für diese Schadstoffe als „Senken“ wirken. Die Sorption erfolgt hauptsächlich auf organischen Matrizen wie Biofilmen und weniger auf mineralischen Oberflächen. Dieses Verhalten bedeutet, dass kein Partikelgrößeneffekt beobachtet werden kann. Die einzelnen Zinnverbindungen können je nach Gehalt an organischem Kohlenstoff sowohl an kleine als auch an grobe Partikel gebunden werden.

Korngrößenverteilung von Butylzinnverbindungen

Überwachung
Zur Klassifizierung der Schadstoffkonzentrationen in Sedimenten wurde von der Wassergütestelle Elbe ein Qualitätsklassifizierungsschema eingeführt. Es besteht aus sieben Klassen, basierend auf den Konzentrationen, die zum Zeitpunkt der Einführung im mittleren und unteren Teil der Elbe gemessen wurden.

Die Klassifizierung wird heute zur Bewertung des Hamburger Baggergutes herangezogen. Die Klasse IV (> 250 µg Sn / kg) wird als Maximalwert für das Einbringen von Baggergut festgelegt. Sedimente aus im Wattenmeer abgelagerten Häfen werden gemäß Klasse II bewertet. Das Organozinn-Monitoring wurde Anfang der 90er Jahre von der Wassergütesstelle Elbe gestartet. Monatlich gemischte Proben wurden gesammelt, und an ausgewählten permanenten Messstationen analysiert. Die Ergebnisse der Untersuchungen von 1994-1998 an zwei Messstationen sind in den Abbildungen für die Parameter TBT und TTBT (Daten der Elbe Water Quality Station) dargestellt.

Bioakkumulation von Butylzinnarten in Fischen

Die Station im Mittelteil der Elbe bei Bitterfeld zeigt den Einfluss eines Industrieemitters, die zweite Station zeigt den Einfluss des Hamburger Hafens mit Überlagerungen aus dem vorgelagerten Strom. Die Bedeutung der Bioakkumulation wurde bereits berücksichtigt. Die Abbildung zeigt den Gehalt an Zinnverbindungen in verschiedenen Bereichen den Fischs. Zur Bewertung der Konzentrationen wurde die maximal zulässige Konzentration im Fischgewebe, die aus dem ADI-Wert berechnet wird, als gestrichelte Linie dargestellt.