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Monochloracetat in der Umwelt
(2007)
- Ein Ziel dieser Arbeit war es, die Herkunft des ubiquitär vorkommenden, phytotoxischen Monochloracetats (MCA) unter Verwendung einer Massenbilanz und eines Fugazitätsmodells zu erklären. Die grobe Bilanz offenbarte, dass atmosphärische Luft und Niederschlag am stärksten belastet sind. Somit ist Bildung in der Troposphäre mit anschließender Auswaschung, nicht aber industrielle Emission, die Hauptquelle des MCA. Außerdem wurde deutlich, dass MCA beinahe vollständig in Oberflächengewässern und im Boden abgebaut wird. Die Simulation dieses Bildungsweges mit dem Standard Multispecies Model, das auf Fugazitäten basiert, lieferte noch mehr Details. So wurden MCA-Konzentrationen prognostiziert, die mit den üblicherweise gefundenen sehr gut übereinstimmen (einige ng/m3). Ähnlich gute Übereinstimmungen ergaben sich bei der Berechnung über die anteiligen Ausbeuten aus verschiedenen Kohlenwasserstoffen. Am bedeutsamsten ist dabei Ethen, und das wichtigste Zwischenprodukt ist der mutagene Chloracetaldehyd (CAA). Das Schicksal des CAA wurde mit UV-Spektroskopie und in verschiedenen Smogkammer-Experimenten untersucht. Aufgrund der gewonnenen Ergebnisse ist zu schlussfolgern, dass CAA zu rund 40 % durch Photolyse und zu 60 % durch Reaktion mit Hydroxyl-Radikalen abgebaut wird. Während der CAA durch UV-Licht hauptsächlich in C1-Bruchstücke gespalten wird, konnte bei der OH-Reaktion MCA als Abbauprodukt mit Ausbeuten zwischen 3 und 13 % identifiziert werden. Bei den Smogkammer-Experimenten zur Reaktion von CAA mit Ozon und Wasserstoffperoxid entstand zwar auch MCA; diese Reaktionen erwiesen sich aber als heterogen und sollten daher zur besseren Quantifizierung noch weiter untersucht werden. Große Bedeutung im Rahmen dieser Arbeit hatte die Entwicklung einer Analysen-Methode zur Identifizierung und Quantifizierung von CAA in der atmosphärischen Luft, weil dazu bisher keine Methode etabliert ist. Direkte Bestimmung und Bestimmung als Dinitrophenylhydrazon waren nicht erfolgreich, aber Derivatisierung zum Pentafluorbenzyloxim auf Tenax und anschließende gas-chromatographische Analyse lieferten überzeugende Ergebnisse. Mit der entwickelten Methode konnte erstmals CAA in der Atmosphäre quantifiziert werden: die gefundenen Tagesmittelwerte lagen – je nach Wetter – zwischen 0,2 und 1,1 µg/m3. Diese stimmen sehr gut mit den Konzentrationen überein, die mithilfe der Modelle auf Grundlage der Fugazitäten bzw. der anteiligen Ausbeuten prognostiziert worden sind. Als weiterer Beweis für die atmosphärische Bildung sind die Tagesverläufe der MCA-Konzentrationen anzusehen. Mit einer bereits etablierten Methode konnten Gehalte zwischen 2 und 20 ng/m3 gefunden werden. Dabei zeigte sich ein Anstieg am Vormittag, denn hier wird MCA gebildet. Nach Durchlaufen eines Maximums am Mittag sanken die Konzentrationen, weil dann Deposition und Advektion zunehmend in Erscheinung treten.
