Die elektrokinetische Bodensanierung nutzt Transporteffekte aus, die entstehen, wenn ein elektrisches Feld an einen Bodenkörper angelegt wird. Die Sanierungsmethode versagt bei immobilen Schadstoffen. Allerdings scheint unter bestimmten Bedingungen ein im Boden induzierter Abbau der Schadstoffe möglich. Dafür müssen so genannte "Mikroleiter" und Redox-Systeme im Boden vorhanden sein. Hierzu werden theoretische Modelle vorgestellt. An einem konkreten Beispiel (mit aliphatischen Chlorkohlenwasserstoffen kontaminierter Boden) wurde getestet, ob direkt im Boden ein Abbau der Schadstoffe mit der Technik der elektrochemischen Bodensanierung erzielt werden kann. Die Analyse der CKW wurde per GC-MS durchgeführt. Theoretisch ist ein reduktiver Abbau oder eine Dechlorierung durch Eliminierungsreaktionen möglich. Die Ergebnisse der Laborversuche (Einwaage 100-3.000 g) erbrachten unter Einhaltung bestimmter Faktoren einen erfolgreichen Abbau der CKW. Bei ständiger Bewässerung des Bodens und einer Feldstärke von mindestens 600 V/m konnte ein Abbau festgestellt werden. Die Erhöhung des Chlorid-Gehaltes im Abwasser zeigt die erfolgreiche Abbaureaktion an. Potentielle Abbauprodukte mit weniger Chlor-Atomen im Molekülaufbau konnten nachgewiesen werden. Diese Stoffe lassen sich mit den ursprünglichen Kontaminationssubstanzen verknüpfen. Da eine Migration der Schadstoffe im elektrischen Feld nicht beobachtet wurde, wird eine im Boden induzierte Abbaureaktion angenommen. In Bodenzonen mit hohem pH-Wert (Eliminierung) und in Kathodennähe (Reduktion) waren die stärksten Abbauraten zu verzeichnen. Bei Versuchen ohne ständige Bewässerung war der CKW-Abbau schwach. Die Widerstände stiegen stark an. Ein Versuch in einem Container (Einwaage Boden: ca. 2 t) erbrachte nur einen punktuellen Abbau der CKW. Die Struktur des Originalbodens verhinderte den Aufbau eines homogenen elektrischen Feldes. In einem Fassversuch (Einwaage Boden: ca. 33 kg) wurden die Versuchsbedingungen modifiziert. Anlagerungen an allen Elektroden verhinderten eine ausreichend hohe effektive Feldstärke im Bodenkörper. Sanierungseffekte fanden nur lokal begrenzt statt. Im Vergleich von Labor zu Großversuchen zeigte sich, dass die eingetragene Ladungsmenge eine entscheidende Rolle spielt.

Die elektrokinetische Bodensanierung nutzt Transporteffekte aus, die entstehen, wenn ein elektrisches Feld an einen Bodenkörper angelegt wird. Die Sanierungsmethode versagt bei immobilen Schadstoffen. Allerdings scheint unter bestimmten Bedingungen ein im Boden induzierter Abbau der Schadstoffe möglich. Dafür müssen so genannte "Mikroleiter" und Redox-Systeme im Boden vorhanden sein. Hierzu werden theoretische Modelle vorgestellt. An einem konkreten Beispiel (mit aliphatischen Chlorkohlenwasserstoffen kontaminierter Boden) wurde getestet, ob direkt im Boden ein Abbau der Schadstoffe mit der Technik der elektrochemischen Bodensanierung erzielt werden kann. Die Analyse der CKW wurde per GC-MS durchgeführt. Theoretisch ist ein reduktiver Abbau oder eine Dechlorierung durch Eliminierungsreaktionen möglich. Die Ergebnisse der Laborversuche (Einwaage 100-3.000 g) erbrachten unter Einhaltung bestimmter Faktoren einen erfolgreichen Abbau der CKW. Bei ständiger Bewässerung des Bodens und einer Feldstärke von mindestens 600 V/m konnte ein Abbau festgestellt werden. Die Erhöhung des Chlorid-Gehaltes im Abwasser zeigt die erfolgreiche Abbaureaktion an. Potentielle Abbauprodukte mit weniger Chlor-Atomen im Molekülaufbau konnten nachgewiesen werden. Diese Stoffe lassen sich mit den ursprünglichen Kontaminationssubstanzen verknüpfen. Da eine Migration der Schadstoffe im elektrischen Feld nicht beobachtet wurde, wird eine im Boden induzierte Abbaureaktion angenommen. In Bodenzonen mit hohem pH-Wert (Eliminierung) und in Kathodennähe (Reduktion) waren die stärksten Abbauraten zu verzeichnen. Bei Versuchen ohne ständige Bewässerung war der CKW-Abbau schwach. Die Widerstände stiegen stark an. Ein Versuch in einem Container (Einwaage Boden: ca. 2 t) erbrachte nur einen punktuellen Abbau der CKW. Die Struktur des Originalbodens verhinderte den Aufbau eines homogenen elektrischen Feldes. In einem Fassversuch (Einwaage Boden: ca. 33 kg) wurden die Versuchsbedingungen modifiziert. Anlagerungen an allen Elektroden verhinderten eine ausreichend hohe effektive Feldstärke im Bodenkörper. Sanierungseffekte fanden nur lokal begrenzt statt. Im Vergleich von Labor zu Großversuchen zeigte sich, dass die eingetragene Ladungsmenge eine entscheidende Rolle spielt.

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Die Akkumulation von lipophilen und biologisch persistenten Chlorkohlenwasserstoffen in der Nahrungskette und die infolgedessen auftretende relativ hohe Belastung gestillter Säuglinge hat zu Besorgnissen hinsichtlich möglicher negativer Folgen für die Gesundheit dieser Kinder geführt. Ein Fokus der Arbeit ist Frage, ob der Kontamination von Humanmilch mit polychlorierten Dibenzo-p-dioxinen (PCDDs, 'Dioxine'), Dibenzofuranen (PCDFs, 'Furanen') und Biphenylen (PCBs) in Deutschland zu messbaren Veränderungen sensibler biologischer Parametern führt. Blut wurde im Alter von 11 Monaten von gestillten (für mindestens 4 Monate, n=80) und nicht gestillten Kindern (n=21) entnommen zur umfangreichen Untersuchung des Immunsystems, von biologischen Parametern im Plasma und von Parametern der Schilddrüsenfunktion. Die direkte Messung von PCDDs, PCDFs und PCBs im Plasma bei den Kindern und deren Müttern konnte die erwartete Akkumulation dieser Verbindungen bestätigen, die etwa 4-fach höheren Werten beim Kind (im Vergleich zu mütterlichen Werten) nach einer langen Stillperiode vom 40 Wochen entspricht. Es konnte keine signifikante Korrelation von den untersuchten biologischen Parametern mit den Fremdstoff-Konzentrationen gefunden werden. Somit konnten keine biologischen Effekte dieser in der Muttermilch ungewünschten Verbindungen nachgewiesen werden, und die bestehende Stillempfehlung konnte bekräftigt werden. Der zweite Fokus der Arbeit beschäftigt sich mit der Frage von biologischen Wirkungen bei zwei Frauen, die gegenüber der am meisten toxischen Dioxin-Verbindung exponiert wurden: 2,3,7,8-Tetrachlordibenzo-p-dioxin (TCDD). Diese Frauen hatten die höchsten je beim Menschen gemessenen Konzentrationen, eine der beiden leidet unter einer schweren Chlorakne. Es wurde ein breites Spektrum immunologischer Parameter untersucht sowie die Aktivität der Cytochrome P450 1A2 (CYP1A2) Aktivität in der Leber, die mit dem Koffein-Test gemessen wurde. Zum Vergleich wurden zwei Kontrollgruppen bestehend aus 30 Nichtrauchern bzw. 20 starken Rauchern untersucht unter Verwendung der gleichen Methoden. Die Ergebnisse des Koffein-Tests zeigen eine ca. 10-fach höhere CYP1A2-Aktivität bei den hoch TCDD-exponierten Frauen, während Tabakrauch (durchschnittlich 28 Zigaretten pro Tag) zu einem maximal 1,8-fachem Anstieg führte. Die immunologischen Untersuchungen zeigten keine Hinweise auf einen starken Einfluss von TCDD bei den hochexponierten Frauen. Es bestätigte sich, dass der Mensch relativ wenig sensibel ist in Hinblick auf die toxischen Effekte von TCDD. / The accumulation of lipophilic and biologically persistent chlorinated hydrocarbons in the food chain and the following relatively high exposure of breast-fed infants has caused concern about possible negative health effects in these children. One focus of the document is the question whether the contamination of human milk with polychlorinated dibenzo-p-dioxins (PCDDs, 'dioxins'), dibenzofurans (PCDFs, 'furans') and biphenyls (PCBs) in Germany leads to measurable changes of sensitive biological parameters. Blood was taken from breast-fed (for at least four months, n=80) and formula-fed infants (n=21) at the age of 11 months for extensive investigations regarding the immune system and biological parameters in plasma including those of the thyroid function. From direct measurements of PCDDs, PCDFs and PCBs in plasma of the children and their mothers, the expected accumulation of the compounds was confirmed, corresponding to about 4-times higher values in the infant (compared to maternal values) following a long duration of breast-feeding of 40 weeks. For the different biological parameters investigated, no significant correlation with concentrations of the xenobiotics was found. Therefore, biological effects of these unwanted compounds in human milk. could not be detected, and the existing recommendation for breast-feeding was emphasized. The second focus of the document is the investigation of biological changes in two women exposed to the most toxic dioxin: 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin (TCDD). These women had the highest concentrations of this compound ever measured in adults, one of them suffering from severe chloracne. A broad panel of immunological parameters was measured as well as hepatic cytochrome P450 1A2 (CYP1A2) activity using the caffeine test. For comparison, two age-matched control groups of 30 non-smokers and 20 heavy smokers were studied using the same methods. Results of caffeine tests showed an about 10-fold increase of CYP1A2 activity in the highly TCDD-exposed women, whereas tobacco smoke (28 cigarettes per day on average) was found to increase the activity 1.8-times maximally. Immunological investigations did not reveal a strong impact of TCDD in these highly exposed women. These results confirm that humans are relatively insensitive to the toxic effects of dioxins.

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