hoofdgroep maatschappelijke technologie

Transcriptie

1 hoofdgroep maatschappelijke technologie organisatie voor. toegepast-natuurwetenschappelijk onderzoek Rapport nr. Project nr. Datum R 84/ ONDERZOEK NAAR DE BIODEGRADATIE VAN DE KLEURSTOF PIGMENT GREEN IN ZEEWATER postbus AE delft H. Oldersma et al. bezoekadres schoemakerstraat 97 telex zptno J telefoon Auteurs : H. Oldersma Drs. A.O. Hanstveit Ir. J.k. de Kreuk Mw. E. v.d. Hoek Opdrachtgever : Rijkswaterstaat Directie Waterhuishouding en Waterbeweging Postbus EX 's-gravenhage INHOUD SAMENVATTING EN CONCLUSIE 1. INLEIDING RESULTATEN EN DISCUSSIE 4. MATERIALEN 2.1 De onderzochte kleurstof 2.2 Het toetsmedium 2.3 De toetsmethode 2.4 Analytische methoden REFERENTIES Niets uit deze uitgave mag worden vermenigvuldigd enlof openbaar gemaakt door middel van druk, fotocopie, microfilm of op welke andere wijze dan ook, zonder voorafgaande toestemming van TNO." Indien dit rapport in opdracht werd uitgebracht, wordt voor de rechten en verplichtingen van opdrachtgever en opdrachtnemer verwezen naar de Algemene Voorwaarden voor Onderzoeks- en Ontwikkelingsopdrachten aan TNO, 1979" dan wei de desbetreffende terzake tussen partijen gesloten overeenkomst , TNO, 's-gravenhage

2 SAMENVATTING EN CONCLUSIE De biodegradatie van de kleurstof Pigment Green werd bepaald volgens een gemodificeerde versie van de "Closed Bottle Test" (OECD 301D), waarbij Schevenings zeewater als medium en als ent werd gebruikt. Er werden drie toetsen uitgevoerd, die met tussenpozen van 1 week werden ingezet. De biodegradatie werd gevolgd met twee analysemethoden : bepaling van de biologische zuurstofvraag (BZV) en bepaling van verandering van het organisch koolstofgehalte (TOC). Gedurende 8 weken werd geen significante biodegradatie gevonden.

3 1. INLEIDING De opdrachtgever verzocht de biodegradatie in marien milieu te bepalen van de kleurstof Pigment Green. Het onderzoek werd uitgevoerd volgens de gemodificeerde "Closed Bottle Test" (OECD 301D) (4.1), waarbij natuurlijk zeewater werd gebruikt. De kleurstof werd geleverd door de opdrachtgever.

4 2. MATERIALEN EN METHODEN 2.1 DE ONDERZOCHTE KLEURSTOF Van de te onderzoeken kleurstof Pigment Green ontvingen we ca. 100 g van de opdrachtgever in een plastic pot met de codering : Heliogen - Green L 8730 ( ), een handelsnaam voor Pigment Green. Van deze stof werd een oplossing bereid door 0,1 g onder verwarming en ultrasoon trillen (ca. 1 uur) op te lossen in 100 ml gedestilleerd water. 2.2 HET TOETSMEDIUM Als toetsmedium werd zeewater gebruikt, afkomstig van de Scheveningse kust dat op 20 C werd gebracht, belucht en verrijkt werd met 0,1 g NaNO3 per liter en 0,02 g K2PO4 per liter (4.2). 2.3 DE TOETSMETHODE De toets werd volgens een gemodificeerde OECD 301D norm (4.1) uitgevoerd. Twee, resp. 10 mg van de kleurstof werden per liter medium toegevoegd. Als toetsvaten werden BOD-flessen met ingeslepen stop en een inhoud van ca. 300 ml gebruikt. De vaten werden geheel gevuld met het toetsmedium en de verschillende toevoegingen, zodat onderstaande parameters werden onderzocht. - Zeewater zonder nutriënten ; - Toetsmedium, gesteriliseerd met 0,1 mg HgCl2 per liter (controle op hydrolyse ; - Toetsmedium met 0,5 mg allylthioureum per liter (controle op nitrificatie) (4.3) ; - Toetsmedium (controle van zuurstofvraag in het zeewater) ; - Toetsmedium met 2 mg Na-acetaat per liter (controle biologische activiteit) (4.3) ; - Toetsmedium met 2 en 10 mg kleurstof per liter, gesteriliseerd met 0,1 mg HgCl2 per liter (controle op hydrolyse) ; - Toetsmedium met 2 en 10 mg kleurstof per liter met 0,5 mg allylthioreum per liter (controle op nitrificatie) ; - Toetsmedium met 2 en 10 mg kleurstof per liter met 2 mg Na-acetaat per liter (controle biologische activiteit).

5 In totaal werden drie toetsen ingezet, namelijk op 19 en 28 oktober en 3 november De eerste toets werd in drievoud ingezet, de twee volgende in tweevoud. In de twee laatste toetsen werden hydrolyse en nitrificatie echter niet gecontroleerd. In de laatste proef werd de biologische activiteit met 8 mg Na-acetaat per liter gecontroleerd. Na 0, 7, 14, 28 en 56 dagen werden monsters genomen en werden zuurstofgehalte en TOC bepaald. 2.4 ANALYTISCHE METHODEN De volgende analyses werden uitgevoerd : - Analyse van opgeloste zuurstof (DO) met een Yellow Springs, YSI model 54 zuurstofmeter ; - Analyse van de totale organische koolstof concentratie (TOC) van de toetsvloeistof. Hiervoor werden uit elk toetsvat 3 monsters van 2 ml genomen en overgebracht in glazen 10 ml-ampullen. Na toevoeging van een oplossing met ortho-fosforzuur en kaliumpersulfaat in water werd zuurstof door geleid om de kooldioxide te verwijderen, waarna de ampullen werden dichtgesmolten. De ampullen werden vervolgens 30 min. op 134 C verhit. De door oxidatie van organische verbindingen verkregen CO2 werd bepaald met een Oceanographic International Corp. Model 524 TOC-analyser.

6 3. RESULTATEN EN DISCUSSIE Uit het verloop van de zuurstofconcentratie blijkt dat in geen van de toetsen de zuurstofvraag significant toenam na toevoeging van de kleurstof. Uit de zuurstofvraag als gevolg van toevoeging van acetaat blijkt de activiteit van het inoculum voldoende was. Enige remming van de activiteit van micro-organismen in het water werd gevonden. Bij een toevoeging van 2 mg kleurstof per liter medium werd na 14 dagen incubatie een remming gevonden in de afbraak van Na-acetaat van 9-11% ; bij een toevoeging van 10 mg bedroeg deze 12-19%. De TOC-metingen gaven naar verwachting grote spreiding te zien. De slechte oplosbaarheid en affinitiet van de kleurstof voor glas en deeltjes in het water zijn hiervan de oorzaak. Gedurende de toets bleek veel kleurstof neer te slaan c.q. te hechten aan vaste (zand-)deeltjes. De conclusie is derhalve dat de kleurstof gedurende 8 weken niet wordt afgebroken in zeewater.

7 MTJ14/C 7 Resultaten van de eerste proef met de kleurstof. Tabel 1 Resultaten van de zuurstof bepalingen : zuurstofvraag in mg.02.1 Inhoud proefvat Incubatietijd in dagen Controle zeewater 1,27 1,33 2,73 2,76 Toetsmedium + 2 ppm kleurstof 1,1 1,8 2,2 2,4 Toetsmedium + 10 ppm kleurstof 1,0 1,9 1,6 3,0 Toetsmedium + acetaat 2,7 3,6 3,6 Toetsmedium + 2 ppm kleurstof + acetaat 2,7 3,2 - Toetsmedium + 10 ppm kleurstof + acetaat 2,7 2,9 - Toetsmedium + 2 ppm kleurstof + HgCl ,8 Toetsmedium + 10 ppm kleurstof + HgCl ,0 Toetsmedium + allylthioureum ,4 Tabel 2 TOC-waarden ((relatief) verschil met blanco zeewater) in mg.c.1 Inhoud proefvat Incubatietijd in dagen Gemiddelde en (spreiding) Toetsmedium + 2 ppm kleurstof 0 0,42 (-0,01 1,35) 28 1,88 ( 1,72 2,03) 57 1,03 ( 0,72 1,39) Toetsmedium + 2 ppm kleurstof + HgCl 2 0 2,51 ( 2,34 2,60) 57 2,06 (-1,96 5,04) Toetsmedium + 10 ppm kleurstof 0 2,68 ( 1,92 3,60) 28 1,33 (-0,46 3,62) 57 0,98 (-0,24 2,60) Toetsmedium + 10 ppm kleurstof + HgCl2 0 2,43 ( 1,45 3,16) 57 1,05 ( 0,48 1,34)

8 Resultaten van de tweede proef met de kleurstof. -1 Tabel 3 Resultaten van de zuurstof bepalingen : zuurstofvraag in mg.02.1 Inhoud proefvat Incubatietijd in dagen Controle zeewater To'etsmedium + 2 ppm kleurstof 1,4 2,3 3,0 3,9 Toetsmedium + 10 ppm kleurstof 1,1 2,1 2,6 3,6 Toetsmedium + acetaat 2,8 4,0 4,6 5,4 Toetsmedium + 2 ppm kleurstof + acetaat 2,7 3,6 - - Toetsmedium + 10 ppm kleurstof + acetaat 2,6 3,5 - -

9 Resultaten van de derde proef met de kleurstof. -1 Tabel 4 Resultaten van de zuurstof bepaling : zuurstofvraag in mg.02.1 Inhoud proefvat Incubatietijd in dagen Controle zeewater 2,9 3,5 4,4 5,6 Toetsmedium + 2 ppm kleurstof 2,4 3,0 4,0 5,5 Toetsmedium + 10 ppm kleurstof 1,8 2,4 2,8 3,8 Toetsmedium + acetaat 9,0 10,0 Toetsmedium + 2 ppm kleurstof + acetaat 8,3 9,1 Toetsmedium + 10 ppm kleurstof + acetaat 7,0 8,4 - Tabel 5 TOC-waarden {(relatief) verschil met blanco zeewater) in mg.c.l Inhoud proefvat Incubatietijd in dagen Gemiddelde en (spreiding) Toetsmedium + 2 ppm kleurstof 0 1,07 (0 ) 25 1,89) 28 1,70 (1,62 1,77) 56 1,85 (1,20 2,49) Toetsmedium + 10 ppm kleurstof 0 2,97 (1,39 4,54) 28 1,20 (1,00 1,40) 56 1,52 (1,04 1,99)

10 4. REFERENTIES 1. OECD 301 D Ready biodegradability : Closed bottle test. OECD Guideline for testing of chemicals 301D. OECD, Paris, Afbreekbaarheid, Toxiciteit en Bio-accumulatie. Bepaling van de afbreekbaarheid. Hfdst Staatsuitgeverij, Den Haag (1980). 3. NEN Bepaling van het biochemisch zuurstofverbruik (BZV). Nederlandse Norm. Nederlands Normalisatie Instituut, Rijswijk, NPR 6513 Water-Screening test for ready biodegradation of organic compounds. Nederlandse Praktijk Richtlijn NPR Nederlands Normalisatie Instituut, Delft, 1982.