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Dokumentenidentifikation DE4319362C1 22.09.1994
Titel Verfahren zur Bestimmung der Bioverfügbarkeit von organischen Substanzen in Böden
Anmelder DMT-Gesellschaft für Forschung und Prüfung mbH, 45307 Essen, DE
Erfinder Afferden, Manfred van, Dr., 44789 Bochum, DE;
Beyer, Michael, Dr., 40883 Ratingen, DE;
Grosse, Karl, Dr., 58300 Wetter, DE;
Hanstein, Walter, Prof. Dr., 44801 Bochum, DE;
Ross, Peter, Dr., 45549 Sprockhövel, DE;
Tappe, Dietmar, 44536 Lünen, DE
DE-Anmeldedatum 11.06.1993
DE-Aktenzeichen 4319362
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 22.09.1994
Veröffentlichungstag im Patentblatt 22.09.1994
IPC-Hauptklasse G01N 33/24
IPC-Nebenklasse G01N 30/00   
Zusammenfassung Verfahren zur Bestimmung der Bioverfügbarkeit von organischen Substanzen in Böden, wobei der Boden mit einem Extraktionsmittel vermischt und geschüttelt wird, anschließend die Feststoffe separiert und die Konzentration der organischen Substanzen in dem Feststoff und in dem Extraktionsmittel bestimmt werden.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Bioverfügbarkeit von organischen Substanzen in Böden.

Im Zuge der Industrialisierung wurden bzw. werden Luft, Wasser und Boden in zunehmenden Maße mit unterschiedlichen Substanzen verunreinigt. Insbesondere Gelände ehemaliger Kokereien, Gaswerke, Teerdestillationsanlagen und Imprägnierwerke weisen in unterschiedlichsten Bodenarealen hohe Kontaminationsgrade an organischen Substanzen auf, wobei der Stoffklasse der polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffe (PAK) besondere Bedeutung beigemessen wird.

Physiologisch bedeutsam sind überwiegend die höher kondensierten PAK, da einige dieser Verbindungen in Tierversuchen toxische und karzinogene Eigenschaften aufweisen. Die Karzinogenese bestimmter PAK beruht darauf, daß die dem Säugetierorganismus als Entgiftungssystem dienenden Cytochrome P-450 Enzymsysteme die Umsetzung dieser PAK zu Verbindungen katalysiert, die kovalent an Nucleinsäuren binden und in die DNA interkaliert werden können.

Wegen der potentiellen Umweltgefährdung und insbesondere wegen einer möglichen Gefährdung der menschlichen Gesundheit durch die im Boden als Verunreinigung vorliegenden PAK ist bei entsprechenden Altlastverdachtsflächen die Konzentration und die Art der PAK im Boden von besonderem Interesse. Demzufolge ist die chemische Analyse die unabdingbare Voraussetzung bei der Gefährdungsabschätzung von Altlastverdachtsflächen.

Um genaue Kenntnisse über den Kontaminationsgrad, die Kontaminationsart und mögliche Emissionspfade und den damit bedingten Umweltgefährdungen erhalten zu können, werden Bodenproben chemisch analysiert und geologisch sowie hydrogeologisch bedeutsame Parameter der Verdachtsflächen bestimmt.

Aus der DE 37 38 264 C1 ist ein Verfahren zur Entfernung von Schadstoffen aus Böden mit Hilfe von wäßrigen Extraktionsmitteln, die Mobilisierungsmittel enthalten, bekannt. Die DE 41 29 195 A1 offenbart ein Verfahren zur Bodenextraktion mit Hilfe von Extraktionsmitteln unterschiedlicher Polarität. Die DE-OS 25 02 281 betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Wirkstoffen aus Drogen durch in Gegenwart von Galle oder in der Galle vorkommenden Gallensäuren oder deren Verbindungen vorgenommene Extraktionen. Aussagen zur Bioverfügbarkeit von organischen Substanzen in Böden sind mit diesen Verfahren nicht möglich.

Zusätzlich zur chemischen Analyse werden bei der Gefährdungsabschätzung kontaminierter Böden auch Biotests eingesetzt. Damit kann die Bioverfügbarkeit/Toxizität der Kontaminanten des Bodens oder die der wässerigen Bodeneluate auf die Testorganismen bestimmt werden. Die Aussagekraft dieser Tests ist allerdings begrenzt auf die als Testorganismen verwendeten Species.

Deshalb werden Tierversuche zur Bestimmung der Bioverfügbarkeit von PAK in belasteten Böden vorgeschlagen. Aus Bull. Environ. Contam. Toxicol. (1991) 47: Seite 23 - 28, 1991, Springer Verlag New York Inc. ist es bekannt, durch Biomonitoring die Bioverfügbarkeit von organischen Substanzen mit Hilfe von Tierversuchen (Ratten) zu bestimmen. Dabei werden Ratten, die mit kontaminierten Böden Kontakt hatten, mit Ratten verglichen, die keiner derartigen Kontamination ausgesetzt waren. Sofern Cytochrome P-450 Enzyme exprimiert wurden, konnte davon ausgegangen werden, daß von den Kontaminanten des geprüften Bodens eine potentielle Gefährdung für Säuger gegeben ist.

Wenn dahingegen diese Enzyme nicht gebildet wurden, konnte daraus geschlossen werden, daß die Kontamination auch nach oraler Aufnahme von Boden für Ratten nicht bioverfügbar sind und somit auch nicht gesundheitsgefährdend sein können.

Zur Bestimmung der Bioverfügbarkeit müssen somit Tierversuche durchgeführt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bestimmung der Bioverfügbarkeit von organischen Substanzen in Böden bereitzustellen, mit dem sich Tierversuche ersetzen lassen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gemäß dem Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst.

Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen niedergelegt.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird ein Testsystem zur Verfügung gestellt, das es ermöglicht, den Anteil an Schadstoffen zu erfassen, der durch orale Aufnahme eine schädigende Wirkung auf den Organismus haben kann. Durch das erfindungsgemäße Extraktionsverfahren wird der Bodenaufschluß im Magen-Darm- Trakt simuliert. Dadurch kann der aus dem Stand der Technik bekannte in-vivo-Test mit Ratten ersetzt werden.

Als Extraktionsmittel wird Gallenflüssigkeit verwendet.

Die Gallenflüssigkeit kann mit Butanol, Octanol, Phospholipiden und/oder Liposomen angereichert sein.

Bei dem Extraktionsverfahren wird der native oder getrocknete Boden, der gemahlen oder ungemahlen sein kann, in einem Mischungsverhältnis von 5 : 1 bis 1 : 50 mit dem Extraktionsmittel vermischt und über einen Zeitraum von 0,5 bis 10 Stunden geschüttelt.

Im Anschluß daran werden die Feststoffe separiert und die Konzentration der Kontaminanten sowohl in dem eingesetzten Feststoff und in dem Extraktionsmittel bestimmt. Die Bestimmung erfolgt mittels Gaschromatographie, HPLC oder der Dünnschichtchromatographie.

Sofern im Extraktionsmittel organische Kontaminanten detektiert werden können, ist davon auszugehen, daß die Kontaminanten bioverfügbar für Säuger sind (Aufnahmepfad: oral). Der Bioverfügbarkeitsgrad kann berechnet werden, wenn die im Feststoff verbleibende und die im Extraktionsmittel bestimmte Konzentration der Kontaminanten ins Verhältnis gesetzt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann bei der Gefährdungsabschätzung von Altlastverdachtsflächen und Altlasten und zur Abschlußbewertung von Sanierungsmaßnahmen eingesetzt werden.

Außerdem kann das erfindungsgemäße Verfahren allgemein für die Bestimmung der Bioverfügbarkeit von organischen Verbindungen in Feststoffen verwendet werden.

Feststoffe können dabei insbesondere Hilfsstoffe für Arzneimittel und Verbrennungsrückstände sein.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur Bestimmung der Bioverfügbarkeit von organischen Substanzen in Böden, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden mit einem Extraktionsmittel vermischt und geschüttelt wird, anschließend die Feststoffe separiert und die Konzentration der organischen Substanzen in dem Feststoff und in dem Extraktionsmittel bestimmt werden, und daß als Extraktionsmittel Gallenflüssigkeit verwendet wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gallenflüssigkeit mit Butanol, Octanol, Phospholipiden und/oder Liposomen angereichert werden.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden in einem Mischungsverhältnis von 5 : 1 bis 1 : 50 mit dem Extraktionsmittel vermischt und über einen Zeitraum von 0,5 bis 10 Stunden geschüttelt wird.
  4. 4. Verwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 für die Bestimmung der Bioverfügbarkeit organischer Verbindungen in Feststoffen.






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