Prüfung der biologischen Abbaubarkeit schwer löslicher organischer Verbindungen

Ziel der Prüfung der leichten biologischen Abbaubarkeit ist es, eine prinzipielle Aussage darüber zu erhalten, ob eine Substanz in der Umwelt schnell und endgültig biologisch abgebaut wird. Aufgrund der strengen Testbedingungen werden negative Ergebnisse nicht als Nachweis für Persistenz herangezogen, sondern es wird die Möglichkeit eröffnet, z.B. toxische Substanzen oder schwer wasserlösliche Verbindungen unter modifizierten Testbedingungen zu untersuchen. Als schwer wasserlöslich werden üblicherweise Verbindungen mit einer Wasserlöslichkeit < 100 mg/L bezeichnet. Hierbei kann das Oberflächen/Volumenverhältnis so gering sein, dass die Hydrolyse bzw. die Abbaugeschwindigkeit deutlich verlangsamt sind. Substanzen mit einem niedrigen spezifischen Gewicht können zudem aufschwimmen und sich dadurch vom Inokulum entkoppeln.  

Mit der aktualisierten Norm EN ISO 10634 (August 2020) werden verschiedene Methoden zur „Vorbereitung und Behandlung von in Wasser schwer löslichen organischen Verbindungen für die nachfolgende Bestimmung ihrer biologischen Abbaubarkeit in einem wässrigen Medium“ beschrieben:

1. Direkte Zugabe und Zugabe mit inertem Träger: Die Prüfsubstanz wird direkt in die Testgefäße eingewogen oder auf einen inerten Träger (z.B. Polyethylen-Film, Edelstahlfolie, Silikagel) gewogen und in die Testgefäße eingebracht. Feste Substanzen können vor dem Einwiegen gemahlen werden.
2. Ultraschall-Behandlung: Die Testgefäße mit der benötigten Konzentration der Prüfsubstanz werden im Ultraschallbad bei ca. 20 kHz bis 35 kHz für etwa 5 min bis 30 min dispergiert.
3. Adsorption an einen inerten Träger mit einem flüchtigen Lösemittel: Die Prüfsubstanz wird in einem flüchtigen Lösemittel (z.B. Trichlormethan) gelöst und die benötigte Menge über einen inerten Träger wie Kieselgel in die Testgefäße eingebracht. Der Test wird nach vollständigem Abdampfen des Lösemittels gestartet.
4. Zugabe über ein nicht abbaubares Lösemittel oder Emulgiermittel: Die Prüfsubstanz wird in geeignete, nicht bakterientoxische Lösungsvermittler wie Blockcopolymer aus Ethylenoxid und Propylenoxid oder Silikonöl (Polydimethylsiloxan und Polyphenylmethylsiloxan) in die Testgefäße eingebracht, ohne das Hilfsmittel zu entfernen.

Ähnliche Methoden werden z.B. auch zur Prüfung schwer wasserlöslicher Schmierstoffe nach DIN EN 17181 (Mai 2019) „Bestimmung des aeroben biologischen Abbaus von fertig formulierten Schmierstoffen in wässriger Lösung – Prüfverfahren mittels CO₂-Produktion“ beschrieben (Lösung in Hexan und Überführung auf Glasfaserfilter).

Alle beschriebenen Zugabemethoden haben ihre Vor- und Nachteile, die von den Eigenschaften der Prüfsubstanzen abhängen. Da die Zugabe von Hilfsmitteln das Testergebnis beeinflussen kann, müssen immer Kontrollansätze mit den Hilfsmitteln mitgeführt werden. Die Hydrotox GmbH hat jahrelange Erfahrung mit der Anwendung der verschiedenen Zugabeformen schwer wasserlöslicher Substanzen zur Optimierung von Abbauprüfungen.