Dehalogenierung von Röntgenkontrastmitteln in Urin< zurück

Untersuchungen zur Entfernung von iodierten Röntgenkontrastmitteln durch elementares Eisen – Ein Beitrag zur Verbesserung der Rheinwasserqualität

Aufgrund der für Arzneimittel relativ hohen verabreichten Dosen (30–100 g pro Anwendung) und dem sehr geringen Metabolisierungsgrad liegen die Konzentrationen von iodierten Röntgenkontrastmittel (IRKM) in Urin oftmals im 2-stelligen g L−1-Bereich. In kommunalen Kläranlagen ist ihre Elimination nur unzureichend, weshalb IRKM zu den am häufigsten und in den höchsten Konzentrationen nachgewiesenen Arzneimitteln in Kläranlagenabläufen zählen. Infolgedessen werden sie in Fließgewässern und in jüngster Zeit auch in Küstengewässern nachgewiesen. Aufgrund ihrer hohen Wasserlöslichkeit, Persistenz und Mobilität ist diese Stoffklasse als potentiell relevant für die Trinkwasserversorgung einzustufen und die Präsenz einiger ihrer Vertreter in Grund- und Trinkwasser konnte bereits in mehreren Studien gezeigt werden. Der Eintrag persistenter anthropogener Substanzen in Trinkwasserressourcen und Umwelt sollte allerdings bereits aus Gründen der Vorsorge und dem Gebot der Minimierung vermieden werden.

In einigen wenigen Studien wurde die Behandlung von IRKM in Urin mit elementarem Eisen (ZVI) untersucht. Die Umsetzung von IRKM mit ZVI beinhaltet eine schnelle abiotische Dehalogenierung der Verbindungen. Dieses Prinzip wird bereits erfolgreich bei der Sanierung von mit halogenierten Methanen, Ethanen und Ethenen kontaminierten Grundwässern angewendet. Da ein dehalogeniertes Transformationsprodukt üblicherweise eine im Vergleich zur halogenierten Ausgangsverbindung geringere Toxizität bei gleichzeitig verbesserter Abbaubarkeit aufweist, wird dieser Reaktionsschritt als erfolgversprechende initiale Sanierungsstrategie angesehen. Die Behandlung des Patientenurins könnte entweder zentral oder dezentral, indem die Reaktion direkt in einem geeigneten Sammelbehälter beim Patienten zu Hause durchgeführt wird, erfolgen. Vor einer praktischen Umsetzung eines dezentralen Verfahrens muss jedoch noch eine Vielzahl an Details geklärt werden.

Die am TZW durchgeführte Studie sollte die offenen Fragen hinsichtlich der praktischen Anwendung des Verfahrens zur direkten und dezentralen Behandlung von Patientenurin mit ZVI beantworten. Eine Literaturrecherche sowie Experimente mit Modellwässern und Urin zeigten die folgenden Schwachpunkte einer dezentralen Urinbehandlung durch den Patienten: (i) Die mangelhafte Kontrollierbarkeit wesentlicher Reaktionsparameter (pH, Durchmischung), (ii) potentiell mangelnde Fähigkeit und/oder Motivation der Patienten, die Urinbehandlung durchzuführen, (iii) der kurze akzeptable Zeitraum für die Reaktion (≤24 h) und (iv) die Entstehung potentiell bedenklicher Mengen H2-Gas bei der Reaktion.

Unter Verwendung von 20 g Amidosulfonsäure und 50 g nanoskaligem ZVI (nZVI) pro Liter dezentral behandeltem Urin ist es bei nicht-ionischen IRKM möglich, einen Stoffumsatz von ~80 % (ausgedrückt als Iodid-Freisetzung) zu erreichen. Unter den gegebenen Reaktionsbedingungen (initiale pH-Absenkung, keine durchgängige Durchmischung) lassen sich unter Einsatz von herkömmlichem ZVI-Pulver oder gekörntem ZVI keine akzeptablen Umsatzraten erzielen. Bei der Urinbehandlung mit nZVI entstehen pro Liter Urin 2 L H2-Gas, welches bei der Risikobetrachtung des Verfahrens nicht unbeachtet bleiben sollte.

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Dr. Karsten Nödler
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Projektpartner

RheinEnergie AG

Förderung

Internationale Arbeitsgemeinschaft der Wasserwerke im Rheineinzugsgebiet (IAWR)

Dauer

05/2015 – 12/2015