Das Ziel dieser Promotionsarbeit bestand in der Anfertigung einer
Risikocharakterisierung für ein Silbernanopartikel (NM-300K) in Böden für den
Klärschlammpfad. Mit Klärschlammpfad ist das Aufbringen von
silbernanopartikelhaltigem Klärschlamm auf landwirtschaftliche Nutzflächen
gemeint. Im Atmungshemmtest nach OECD Richtlinie 209 (1984) hat sich gezeigt,
dass die Wirkung von NM-300K in der Kläranlage stark von der Zusammensetzung
des Abwassers abhängig ist. Vor allem die Konzentration der verschiedenen
Salze scheint eine große Rolle zu spielen. Die Kläranlagensimulationen haben
bestätigt, dass bei umweltrelevanten Konzentrationen > 90% der
Silbernanopartikel im Klärschlamm verbleiben und nicht in den Vorfluter
gelangen. An Klärschlamm gebundene Silbernanopartikel (NM-300K) entfalten nach
Abbau des Klärschlammes durch die Bodenmikroorganismen wieder die Wirkung von
reinem NM-300K. Diese Aussage gilt nur für entwässerten, nicht gefaulten
Klärschlamm. Es bestehen Hinweise darauf, dass durch die Faulung von
Klärschlamm eine langfristige Detoxifizierung von Silbernanopartikeln bewirkt
wird. Weitere Untersuchungen sind zur Untermauerung notwendig. Die
Risikocharakterisierung zeigt, dass die PNEC für NM-300K in Böden bei 0,05
mg/kg TM Boden und für den Klärschlammpfad bei 30 mg/kg TS Klärschlamm liegt.
Nur wenige Informationen zum Verbleib von Silbernanopartikeln in Böden sind
gegenwärtig vorhanden. Es gibt Hinweise darauf, dass die Mobilität im Boden
eingeschränkt ist. Bei einer Applikation von Klärschlamm aus kommunalen
Kläranlagen mit Silbergehalten von 2-50 mg/kg TS Klärschlamm und einer
Akkumulation an Silber in Böden, wären Gehalte die der PNEC entsprechen
schnell erreicht. Der Vergleich von PEC-Werten aus Modellrechnungen für Böden,
auf den mit Silbernanopartikeln belasteter Klärschlamm ausgebracht wurde, mit
den in dieser Arbeit abgeleiteten PNECs für NM-300K zeigt, dass bei
wiederholter Applikation von Klärschlamm ein Risiko für Organismen des
terrestrischen Ökosystems nicht ausgeschlossen werden kann.The main goal of this PhD thesis was the preparation of a risk
characterisation of a specific silver nanoparticle (NM-300K) in soils for the
sewage-sludge pathway. The sewage-sludge pathway is, in this context, the
application of sewage sludge that contains silver nanoparticles to
agricultural land. In the respiration inhibition test, performed according to
OECD Guideline 209 (1984), the effects of NM-300K in a wastewater treatment
plants (WWTP) are highly dependent on the composition of the wastewater. The
concentration of various salts seems to play a major role. The simulation of
WWTPs has confirmed that at environmentally relevant concentrations, >90% of
silver nanoparticles remain in sewage-sludge and may not reach the water
course. The effects of NM-300K bound to sewage-sludge can be minimised to
those of pure NM-300K after the sewage-sludge is processed by micro-organisms
(for dewatered sewage-sludge only, not digested sludge). There is evidence
that through the digestion of sewage sludge a long-term detoxification of
silver nanoparticles occurs. Further studies are necessary to substantiate
this hypothesis. The risk characterization also showed that the PNEC for NM-
300K in the soils is 0.05 mg/kg dry matter soil while for the sewage-sludge
pathway the PNEC is 30 mg/kg dry matter sludge. Little information on the fate
of silver nanoparticles in soil is currently available, however, there are
indications that the mobility is limited in the soil. With accumulation of
silver nanoparticles in soils from agricultural application of sewage-sludge
from WWTPs, containing 2-50 mg/kg dry matter sludge, the PNEC for soils would
be reached quickly. The comparison of PEC values from model calculations for
silver nanoparticles in soil (applied via sewage-sludge) with PNEC values for
NM-300K indicates that risk to terrestrial ecosystem organisms from repeated
sewage-sludge application cannot be excluded
