Dynamics and Fate of Brominated Flame Retardants (BFRs) in Simulated Sludge Treatment

Hadi, Saptono

Klärschlamm ist eine Hauptsenke der bromierten Flammschutzmittel (BFRs), welcher wahrscheinlich zur weiteren Emission dieser Verbindungen in die Umwelt beiträgt. Detaillierte Kenntnisse über den Verbleib und das Verhalten von BFRs während der Schlammbehandlung sind wichtig um eine weitere Verteilung der BFRs in die Umwelt zu verhindern. In dieser Studie wurden Batchexperimente mit BFRs in Schlamm unter verschiedenen Bedingungen (anaerob, aerob, anaerob-aerob und UV/Vis-Bestrahlung) durchgeführt um die verschiedenen Behandlungsverfahren von Schlamm zu simulieren. Vier Testverbindungen wurden ausgewählt: Tetrabrombisphenol A (TBBPA), Hexabromcyclododecan (HBCD), Decabromdiphenylether (BDE-209) und Decabromdiphenylethan (deBDethane). Beim anaeroben Batch-Test nahmen die Verlustraten nach folgender Reihenfolge ab: HBCD > TBBPA > BDE-209 >> deBDethane. Es wurde festgestellt, dass der Abbau von BFRs unter anaerobe Bedingungen aufgrund von reduktiven Debromierungen begünstigt wird. Beim aeroben Batch-Test fanden die Konzentrationsabnahmen langsamer statt. Es wurde folgende Reihenfolge der Verlustraten ermittelt: HBCD >> TBBPA > BDE-209 ~ deBDethane. Bei der sequentiellen anaeroben-aeroben Schlammbehandlung wurden geringere Verlustraten gemessen als unter anaerobe Bedingungen. Im UV/Vis-Bestrahlungstest wurde eine schnelle Konzentrationsabnahme von BDE-209 und HBCD beobachtet. Die Reihenfolge der Verlustraten waren wie folgt: BDE-209 ~ HBCD > TBBPA >> deBDethane. Der Bestrahlungstest zeigte ebenfalls, dass die Konzentrationsannahme stark abhängig von der Eindringtiefe des Lichts in die Schichten des Schlamms war. Abbauprodukte der Testverbindungen wurden während der Batchexperimente festgestellt. Nieder bromierte Kongenere wurden als biologische Abbauprodukte von BDE-209 unter anaeroben und UV/Vis-Bestrahlungstest identifiziert. Zusammenfassend ist zu bemerken, dass nicht alle BFRs einen persistenten Charakter im Klärschlamm aufweisen. DeBDethane war die Verbindung, die unter allen Testbedingungen die höchste Persistenz aufwies. In dem Zusammenhang ist es bemerkenswert, dass deBDethane im Rahmen der PBDD/PBDF Regelung als Ersatz für BDE-209 gewählt wurde.

Sewage sludge is a main sink of brominated flame retardants (BFRs) and is likely a carrier of further emission of the compounds into the environment. Detailed knowledge about the fate and behaviour of BFRs during sludge treatment, thus, is important in order to prevent further distribution of BFRs in the environment. In this study, batch experiments of BFRs in sludge under different conditions (anaerobic, aerobic, anaerobic-aerobic, and UV/Vis irradiation) were performed in order to simulate different treatment processes of sludge. Four test compounds were selected: tetrabromobisphenol A (TBBPA), hexabromocyclododecane (HBCD), decabromodiphenyl ether (BDE-209), and decabromodiphenyl ethane (deBDethane). In the anaerobic batch test, the dissipation rate decreased according to the following order: HBCD > TBBPA > BDE-209 >> deBDethane. It was found that anaerobic conditions are preferable for BFRs degradation by reductive debromination. In the aerobic batch test, the dissipation of BFRs was slower, and the order of dissipation was as the following: HBCD >> TBBPA > BDE-209 ~ deBDethane. Higher than anaerobic dissipation rates for BFRs were not measured under the sequential anaerobic-aerobic treatment. In the UV/Vis irradiation test, fast dissipation of BDE-209 and HBCD was observed, and the order of dissipation was as the following: BDE-209 ~ HBCD > TBBPA >> deBDethane. The irradiation test also showed that dissipation process was highly dependent on the penetration of light into the deeper layer of the sludge. Degradation products of test compounds were detected during the batch tests. Lower brominated congeners were identified as biodegradation products of BDE-209 under anaerobic and UV/Vis irradiation test. In total, not all BFRs have to be classified as persistent in sewage sludge. DeBDethane was the most persistent compound under all test conditions. It is remarkable since deBDethane was chosen for replacement of BDE-209 in the context of PBDD/PBDF regulation.

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Hadi, Saptono: Dynamics and Fate of Brominated Flame Retardants (BFRs) in Simulated Sludge Treatment. 2015.

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