DE10103344C1

DE10103344C1 - Decontamination of soil and water contaminated with nitroaromatic, nitramine, triazine and/or aliphatic nitrate ester compounds under autochthonic, aerobic conditions is carried out in presence of molybdenum (compound)

Info

Publication number: DE10103344C1
Application number: DE2001103344
Authority: DE
Inventors: Ursula Lauer; Dren Isabelle Le; Albrecht Bongartz
Original assignee: IABG Industrieanlagen Betriebs GmbH
Current assignee: IABG Industrieanlagen Betriebs GmbH
Priority date: 2001-01-25
Filing date: 2001-01-25
Publication date: 2002-11-21
Anticipated expiration: 2021-01-26

Abstract

Decontamination of soil and waters contaminated with nitroaromatics, nitramines, triazines and/or aliphatic nitrate esters under autochthonic, aerobic conditions comprises adding molybdenum (Mo) or Mo compound(s) in a concentration of >= 6 mmole.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dekontamination von mit Nitroaromaten wie nitrierte Diphenylamine, Nitraminen, Triazinen und/oder aliphatischen Salpetersäureestern kontaminierten Böden und Wässer unter aeroben Bedingungen.The present invention relates to a method for decontamination with nitroaromatics such as nitrated diphenylamines, nitramines, triazines and / or aliphatic nitric acid esters contaminated soil and water under aerobic conditions.

Weltweit gehören zu den wichtigsten und kostspieligsten Umweltproblemen solche, die sich aus den Hinterlassenschaften von Industrie, Verbrauch, militärischer Nutzung und Rüstung ergeben. Für diese Hinterlassenschaften wurde der Begriff "Altlasten" geprägt. Die Einteilung der verschiedenen Altlaststandorte erfolgt in der Regel nach stofflichen Kriterien. Demnach unterscheiden sich zivile Altlasten und militärische Altlasten von Rüstungsaltlasten. Zu den zivilen Altlaststandorten zählen häufig Standorte, deren Boden und Grundwasser mit zivil verfügbaren Stoffen wie Pestiziden, aromatischen Kohlenwasserstoffen, insbesondere Nitroaromaten u. a. kontaminiert sind. Diese Stoffe und deren Vorprodukte stellen auch häufig ein Problem in Produktionsabwässern der chemischen Industrie dar. Militärtechnisch genutzte Standorte sind solche, die durch längeren Aufenthalt und Aktivität von Truppen mit Schadstoffen belastet sind. Dabei entspricht das Kontaminationsprofil dem der zivilen Altlasten.The most important and costly environmental problems worldwide are those that arise from the legacy of industry, consumption, military use and armaments. The term "legacy" was coined for these legacies. The division of the Different contaminated sites are usually based on material criteria. Therefore civil and military legacies differ from armaments legacies. To the Civil contaminated sites often include sites whose soil and groundwater are civil available substances such as pesticides, aromatic hydrocarbons, in particular Nitro aromatics and. a. are contaminated. These substances and their precursors are also common is a problem in production waste water from the chemical industry Locations are those caused by prolonged stay and activity by troops Pollutants are contaminated. The contamination profile corresponds to that of civil contamination.

Die Umweltrelevanz soll anhand der Beispiele Atrazin und der Nitromoschusverbindungen erläutert werden.The environmental relevance should be based on the examples atrazine and the nitro musk compounds are explained.

In der EU wurden 1996 im Bereich der Landwirtschaft ca. 300.000 Tonnen Pestizide verkauft. In Mittel- und Nordeuropa stellen die Herbizide, zu denen auch das Atrazin und seine Derivate gehören, den größten Anteil an den verkauften Pestiziden. Auf die bewirtschaftete landwirtschaftliche Fläche umgerechnet kamen 1996 im Schnitt 1 kg Herbizid/ha zur Anwendung. Atrazin ist ein Herbizid, das hauptsächlich im Maisanbau eingesetzt wird, aber auch in hohen Konzentrationen zur Unkrautbekämpfung an z. B. Gleisanlagen Verwendung findet. Während der Einsatz von Atrazin in Deutschland mittlerweile verboten ist, wird es in einigen EU-Ländern und der USA immer noch eingesetzt. Seine weitverbreitete Nutzung verursachte Umweltkontaminationen vor allem in Oberflächengewässern, Regenwasser, und Grundwasser. Seine hohe Umweltrelevanz erlangt das Atrazin aufgrund seiner hohen Persistenz im Grundwasser und seiner Fettlöslichkeit, die zu einer Anreicherung in der Nahrungskette führt. Atrazin steht im Verdacht, hormonell wirksam zu sein (Östrogenwirkung).Around 300,000 tonnes of pesticides were sold in the agricultural sector in the EU in 1996. In Central and northern Europe are herbicides, including atrazine and its derivatives include the largest share of pesticides sold. On the farmed Converted agricultural area in 1996 an average of 1 kg herbicide / ha Application. Atrazine is a herbicide that is mainly used in corn cultivation, however also in high concentrations for weed control on e.g. B. Track systems use place. While the use of atrazine is now banned in Germany, it is in still used in some EU countries and the United States. Its widespread use caused environmental contamination especially in surface water, rainwater, and Groundwater. The atrazine achieves its high environmental relevance due to its high persistence in groundwater and its fat solubility, which leads to an accumulation in the food chain. Atrazine is suspected of being hormonally active (estrogen effect).

Auch die Gruppe der Nitromoschusverbindungen steht im Verdacht hormonell wirksam zu sein. Z. T. sind die krebserregende Wirkung dieser Verbindungen sowie sonstige gesundheitsschädigende Wirkungen dieser als Zusatzstoffe für Waschmittel, Seifen und Kosmetika eingesetzten künstlichen Duftstoffe nachgewiesen. Die Nitromoschusverbindungen gelangen über die Abwässer in Flüsse, Seen und später ins Meer, weil sie in den Kläranlagen nicht zurückgehalten oder abgebaut werden. Im Abfluss einer Kläranlage wurden gegenüber dem Flusswasser rund 40-fach erhöhte Konzentrationen dieser Stoffgruppe gefunden. Auch die Nitromoschusverbindungen reichern sich im Fettgewebe an. 1992 wurden allein an Moschus- Xylol (neben Moschus-Keton und Moschus-Ambrett) ca. 1000 Tonnen weltweit produziert. Mittlerweile wurden Nitromoschusverbindungen in Forellen, Miesmuscheln aber auch in Muttermilch, menschlichem Fettgewebe und Trinkwasser nachgewiesen.The group of nitro musk compounds is also suspected of being hormonally active. Some of these are the carcinogenic effects of these compounds and others harmful effects of these as additives for detergents, soaps and Detected artificial fragrances used in cosmetics. The nitro musk connections reach the rivers, lakes and later into the sea via the wastewater because they are in the sewage treatment plants not be held back or dismantled. In the drain of a sewage treatment plant, River water found around 40 times higher concentrations of this group of substances. Also the Nitromusc compounds accumulate in the adipose tissue. In 1992 alone on musk Xylene (in addition to musk ketone and musk ambrett) produces approx. 1000 tons worldwide. Meanwhile, nitro musk compounds have been found in trout, mussels and in Breast milk, human adipose tissue and drinking water are detected.

Als militärische Altlasten werden Altstandorte der Militärproduktion und des Militärbetriebs bezeichnet, die ein Gefährdungspotential für Mensch und Umwelt darstellen. Zu den ehemals allgemein militärisch genutzten Standorten kommen in Deutschland ca. 3240 Rüstungsaltlastenverdachtsstandorte hinzu, wovon rund 1/5 ein mittleres bis hohes Umweltgefährdungspotential aufweisen. Zu letzteren zählen ca. 60 ehemalige Produktionsstandorte für Sprengstoffe.Old sites of military production and operation become military legacies referred to, which represent a potential hazard for humans and the environment. To the former locations used in general for military purposes come to approx. 3240 in Germany Armaments contaminated sites, of which around 1/5 are medium to high Show environmental hazard potential. The latter include around 60 former Production sites for explosives.

Rüstungsaltlasten sind Altstandorte und -ablagerungen, von denen durch rüstungsspezifische Stoffe eine allgemeine Gefährdung für das Wohl der Öffentlichkeit ausgeht. Besonders durch die Charakteristik der potentiellen Schadstoffe (insbesondere Explosivstoffe und Kampfstoffe) können sie sich stark von zivilen bzw. sonstigen militärischen Altlasten unterscheiden und verdienen deshalb ein besonderes Augenmerk. Auf diesen Standorten ist mit umweltrelevanten Kontaminationen durch Explosivstoffe, insbesondere Nitroaromaten und Nitramine sowie deren Begleit- und Nebenprodukten zu rechnen. Dabei gehört Hexogen wegen seiner Brisanz auch heute noch zu den wichtigsten Sprengstoffen. Armaments contaminated sites are old sites and deposits, one of which is armament-specific Substances pose a general threat to the public good. Especially through that Characteristics of the potential pollutants (especially explosives and warfare agents) can they differ greatly from civil or other military legacies and therefore deserve special attention. At these locations is environmentally relevant Contamination from explosives, especially nitroaromatics and nitramines and their Accompanying and by-products. Hexogen also belongs because of its explosiveness to the most important explosives today.

Ein besonderes Umweltproblem ergibt sich bei vielen Rüstungsaltlasten dadurch, daß diese aus produktionstechnischen und militärischen Gründen häufig in wasserreichen und waldreichen Gebieten anzutreffen sind. Aufgrund des Alters dieser Verunreinigungen erfolgt zum einen ein immer massiverer Schadstoffaustrag in wasserführende Bodenschichten und zum anderen liegen außer den Vor- und Endprodukten zahlreiche Abbau- und Transformationsprodukte in Boden und Wasser vor.A particular environmental problem arises with many armaments contaminated sites by the fact that they are Production-related and military reasons often in water-rich and forest-rich Areas can be found. On the one hand, due to the age of these contaminants more and more massive pollutant discharge in water-bearing soil layers and on the other in addition to the preliminary and final products, numerous mining and transformation products in soil and water in front.

Die zumeist großflächig und mit hohen Schadstoffkonzentrationen belasteten militärischen Liegenschaften und Rüstungsaltlasten stellen einerseits erhebliche technische Probleme für den Einsatz konventioneller Sanierungsverfahren dar, andererseits würde deren Sanierung erhebliche Sanierungskosten verschlingen. So werden derzeit die Gesamtsanierungskosten im Bereich zwei- bis dreistelliger Milliardenbeträge in Deutschland geschätzt. Außerdem übersteigen die Kosten häufig den Wert der Grundstücke, so daß viele Liegenschaften unbehandelt und letzten Endes auch ungenutzt bleiben.The military, which is mostly large and polluted with high concentrations of pollutants On the one hand, properties and armaments contamination pose considerable technical problems for the Use of conventional renovation methods, on the other hand, their renovation would be significant Devour renovation costs. So the total renovation costs in the area of two estimated to three-digit billions in Germany. In addition, the costs exceed often the value of the land, leaving many properties untreated and ultimately also remain unused.

Biologische Sanierungsmethoden haben vor diesem Hintergrund wegen ihrer ökologischen und ökonomischen Vorteile in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen und können, sinnvoll eingesetzt, zur Wertsteigerung von Flächen erheblich beitragen. Diese Methoden nutzen ganz generell die Fähigkeit von Mikroorganismen, eine Vielzahl von Umweltschadstoffen abzubauen und/oder in veränderter Form zu immobilisieren. Biologische Verfahren zum Abbau von Explosivstoffen in Böden, insbesondere Trinitrotoluol wurden z. B. in den USA im großtechnischen Maßstab eingesetzt. Hierbei handelte es sich um Kompostierungsverfahren, d. h. Verfahren mit naturgemäß hohem Anteil an organischen Zuschlagstoffen.Against this background, biological remediation methods have because of their ecological and economic advantages have become increasingly important in recent years and can used sensibly, make a significant contribution to increasing the value of space. Use these methods generally the ability of microorganisms to handle a variety of environmental pollutants dismantle and / or immobilize in a modified form. Biological processes for degradation of explosives in soils, especially trinitrotoluene, have been used e.g. B. in the United States in used on an industrial scale. These were composting processes, i.e. H. Process with a naturally high proportion of organic additives.

In Deutschland wurden auf dem ehemaligen TNT-Produktionsstandort "Tanne" bei Clausthal- Zellerfeld on-site anaerob/aerobe Mietenverfahren von mehreren Anbietern im technischen Maßstab erprobt. Dem kontaminierten Boden werden dabei in einer ersten anaeroben Stufe spezifische, leicht verwertbare Substrate zudosiert, wodurch infolge mikrobieller Umsetzung sprengstofftypische Verbindungen zu Intermediarprodukten (Diaminonitrotoluole, Triaminotoluol) reduziert werden. Diese Zwischenprodukte werden in einer zweiten aeroben Phase an die Humus- und Tonmineralfraktion der Bodenmatrix eingebunden. Es werden derzeit außerdem weitere Mietenverfahren off-site und on-site angeboten, die alle nach dem Kompostierungsprinzip arbeiten. In Germany, the former TNT production site "Tanne" near Clausthal Zellerfeld on-site anaerobic / aerobic rental process from several providers in technical Tried and tested. The contaminated soil is in a first anaerobic stage specific, easily usable substrates are metered in, as a result of microbial conversion explosive-typical compounds to intermediate products (diaminonitrotoluenes, Triaminotoluene) can be reduced. These intermediates are aerobic in a second Phase involved in the humus and clay mineral fraction of the soil matrix. It is currently also offers other off-site and on-site leasing procedures, all after the Work composting principle.

Im Ergebnis ist der Ablauf folgender: Nach dem Auskoffern des Bodens wird dieser grob gesiebt und anschließend mit dem organischen Substrat und mit Nährsalzen vermischt. Dann erfolgt der Einbau des Bodens in eine eingehauste und belüftete Mietenanlage. Durch einen Überschuss an Zuschlagstoffen wird Sauerstoff schnell verbraucht, so daß eine anaerobe Behandlungsphase einsetzt. Dabei werden die sprengstofftypischen Verbindungen (STV), zu denen TNT, Hexogen, Aminonitrotoluole u. a. gehören, reduziert und die Umwandlungsprodukte in einer anschließenden aeroben Phase (durch häufiges Umwenden der Miete) humifiziert.As a result, the process is as follows: After the soil has been extracted, it is roughly screened and then mixed with the organic substrate and nutrient salts. Then the Installation of the floor in a housed and ventilated rental system. By a surplus Additives oxygen is consumed quickly, making an anaerobic treatment phase starts. The explosive-typical compounds (STV), to which TNT, hexogen, Aminonitrotoluenes u. a. belong, reduced and the conversion products in one subsequent aerobic phase (by frequently turning the rent) humified.

Diese Verfahren haben folgende entscheidende Nachteile:
These processes have the following major disadvantages:

- The procedures only work ex situ d. H. with excavation,
- There must be high proportions of organic substances to set the degradation conditions be added. This limits the recyclability of the floors and the installation on site strong one,
- contaminated water cannot be treated,
- The immobilization of pollutants encounters acceptance problems with the approval authorities, since remobilization in soils cannot be ruled out,
- The treatment costs are too high and in particular exceed the usual landfill costs.

Für die Dekontamination von mit Nitroaromaten wie nitrierte Diphenylamine, Nitraminen, Triazinen und aliphatischen Salpetersäureestern verunreinigter Wässer (Grund-, Oberflächen-, Prozesswässer) ist es Stand der Technik, die Aktivkohlefiltration zur Schadstoffeliminierung einzusetzen. In der Regel wird die beladene Aktivkohle thermisch entsorgt, da eine Regenerierung aufwendig und unwirtschaftlich ist. Insgesamt betrachtet ist auch dieses Verfahren umweltbelastend und kostenintensiv. Darüber hinaus werden für schlecht an Aktivkohle anreicherbare Stoffe wie die polaren aromatischen Nitroverbindungen (Tabelle 3), Nitramine wie Hexogen und Triazine wie Atrazin aufgrund ihrer Adsorptionseigenschaften schlechte Dekontaminationsergebnisse erzielt. Nitromoschusverbindungen werden in üblichen Kläranlagen nicht ausreichend abgebaut oder zurückgehalten.For the decontamination of nitroaromatics such as nitrated diphenylamines, nitramines, Triazines and aliphatic nitric acid esters of contaminated water (ground, surface, Process water), it is state of the art, activated carbon filtration to eliminate pollutants use. As a rule, the loaded activated carbon is disposed of thermally, as a Regeneration is complex and uneconomical. Viewed overall, this is also Processes polluting and costly. They are also considered bad Substances that can be enriched with activated carbon, such as the polar aromatic nitro compounds (Table 3), Nitramines like hexogen and triazines like atrazine due to their adsorption properties poor decontamination results. Nitromusc compounds are common Sewage treatment plants not sufficiently dismantled or withheld.

TNT, der ehemals am meisten verwendete Explosivstoff, galt lange Zeit aufgrund seiner Ökotoxizität und Persistenz als biologisch nicht abbaubar. Dies wurde allerdings durch verschiedene Untersuchungen in den letzten Jahren widerlegt. Bislang konnte jedoch ein vollständiger Abbau nur unter spezifischen Laborbedingungen mit einigen Mikroorganismen erzielt werden. Die meisten Organismen bauen Nitroaromaten wie TNT nur unvollständig ab. Dabei können jedoch Metabolite entstehen, die häufig toxischer und wasserlöslicher sind als TNT selbst. Entwickelte biologische ex-situ Sanierungsverfahren für Böden nutzen deshalb die Festlegung von Transformationsprodukten des TNT in die Humusmatrix.TNT, the formerly most used explosive, was considered a long time because of its Ecotoxicity and persistence as non-biodegradable. However, this was due to various studies have been refuted in recent years. So far, however, one complete degradation only under specific laboratory conditions with some microorganisms be achieved. Most organisms only partially decompose nitro aromatics such as TNT. However, metabolites can occur that are often more toxic and water-soluble than TNT itself. Developed biological ex-situ remediation methods for floors therefore use the Definition of transformation products of the TNT in the humus matrix.

Die Nachteile dieser Verfahren sind, daß noch Unklarheit bezüglich einer dauerhaften Festlegung im Boden besteht und außerdem auch Zwischenprodukte wie z. B. nitroaromatische Benzoesäuren und Aminonitrobenzoesäuren entstehen können, die offenbar mit dem Sickerwasser mobilisiert werden können. Diese mikrobiellen Transformationsprodukte sind nicht nur aufgrund ihrer hydrophilen Eigenschaften wesentlich mobiler in den Umweltmedien, sie stehen auch im Verdacht, erbgutschädigende Wirkungen zu besitzen.The disadvantages of these methods are that they are still unclear regarding permanent Determination in the soil and also intermediate products such. B. nitroaromatic Benzoic and aminonitrobenzoic acids can arise, which apparently with the Leachate can be mobilized. These microbial transformation products are not only because of their hydrophilic properties are they much more mobile in the environmental media are also suspected to have mutagenic effects.

Auch bei einer Aktivkohlefiltration spielen spontane, unvollständige biologische Transformationsprozesse der genannten Stoffe eine Rolle. Bei den Kontrolluntersuchungen der Reinigungsleistung werden Transformationsprodukte häufig nicht analysiert und können so unentdeckt in die Umwelt gelangen.Even with activated carbon filtration, spontaneous, incomplete biological play Transformation processes of the substances mentioned matter. In the control examinations of Cleaning products are often not analyzed in transformation products and can get into the environment undetected.

Für Hexogen (RDX) gilt, daß die Toxizität zwar im Vergleich zu TNT geringer ist. RDX ist jedoch im Gegensatz zu TNT wesentlich mobiler und gegenüber natürlichen Abbauvorgängen relativ persistent. Auch für Hexogen gilt, daß im Zuge von biologischen, vorwiegend anaeroben Abbauprozessen toxische, z. T. kanzerogene Produkte wie Hydrazine und Nitrosamine entstehen können, die wesentlich mobiler als der Ausgangsstoff sind.For hexogen (RDX), the toxicity is lower than that of TNT. RDX is however, in contrast to TNT, it is much more mobile and compared to natural degradation processes relatively persistent. Also for hexogen applies that in the course of biological, predominantly anaerobic Degradation processes toxic, e.g. T. carcinogenic products such as hydrazines and nitrosamines arise can, which are much more mobile than the starting material.

Da sich die mit Pflanzenschutzmittel und Explosivstoffen verunreinigten Liegenschaften oftmals einerseits in bzw. in der Nähe von Grundwasserschutzgebieten befinden, besteht für diese Altlasten ein erhöhtes Gefährdungspotential für das Grundwasser. Andererseits könnten diese Liegenschaften, ohne die vorhandene Kontamination, als wertvolles Bauland ausgewiesen oder anderweitig wertsteigernd genutzt werden.Because the properties contaminated with pesticides and explosives often on the one hand in or near groundwater protection areas exists for them Contaminated sites pose an increased risk to groundwater. On the other hand, these could Properties, without the existing contamination, are shown as valuable building land or otherwise used to add value.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher in der Bereitstellung eines effizienten, kostengünstigen Verfahrens, um mit organischen Stickstoff-Verbindungen verunreinigte Böden und Wässer zu sanieren. The object of the present invention is therefore to provide an efficient, inexpensive method to soils contaminated with organic nitrogen compounds and to rehabilitate water.

Die Aufgabe wird durch den in den Patentansprüchen definierten Gegenstand gelöst.The object is achieved by the subject-matter defined in the patent claims.

Die Erfindung wird durch die nachfolgenden Figuren näher erläutert.The invention is explained in more detail by the following figures.

Fig. 1 zeigt schematisch das Ergebnis des Abbaus von Nitraminen, Nitroaromaten und Hexyl in Original-Grundwasserproben mit autochthoner Grundwassermikroflora und Zusatz verschiedener Pilzarten (Deuteromyceten und Basidiomyceten). RDX bedeutet 1,3,5-Trinitro hexahydro-1,3,5-triazin (Hexogen), Hexyl bedeutet 2,2',4-,4',6,6'-Hexanitrodiphenylamin, HMX bedeutet 1,3,5,7-Tetranitro-octahydro-1,3,5,7-tetrazocin (Oktogen), 1,3,5-TNB bedeutet 1,3,5-Trinitrobenzol, 2,4,6-TNT bedeutet 2,4,6-Trinitrotoluol, 2,6-DNT bedeutet 2,6- Dinitrotoluol, 2,4-DNT bedeutet 2,4-Dintitrotoluol, 2-A-4,6-DNT bedeutet 2-Amino-4,6- dinitrotoluol, 4-A-2,6-DNT bedeutet 4-Amino-2,6-dinitrotoluol, 3,4-DNT bedeutet 3,4- Dinitrotoluol, 4-NT bedeutet 4-Nitrotoluol, 3,5-DNT bedeutet 3,5-Dinitrotoluol, 2-NT bedeutet 2-Nitrotoluol, 3-NT bedeutet 3-Nitrotoluol. Fig. 1 shows schematically the result of the degradation of nitramines, nitroaromatics and hexyl in original groundwater samples with autochthonous groundwater microflora and addition of various types of fungi (Deuteromycetes and Basidiomycetes). RDX means 1,3,5-trinitro hexahydro-1,3,5-triazine (hexogen), hexyl means 2,2 ', 4-, 4', 6,6'-hexanitrodiphenylamine, HMX means 1,3,5, 7-tetranitro-octahydro-1,3,5,7-tetrazocin (octogen), 1,3,5-TNB means 1,3,5-trinitrobenzene, 2,4,6-TNT means 2,4,6-trinitrotoluene , 2,6-DNT means 2,6-dinitrotoluene, 2,4-DNT means 2,4-dinitrotoluene, 2-A-4,6-DNT means 2-amino-4,6-dinitrotoluene, 4-A-2 , 6-DNT means 4-amino-2,6-dinitrotoluene, 3,4-DNT means 3,4-dinitrotoluene, 4-NT means 4-nitrotoluene, 3,5-DNT means 3,5-dinitrotoluene, 2-NT means 2-nitrotoluene, 3-NT means 3-nitrotoluene.

Fig. 2 zeigt in einer Grafik das Ergebnis des Abbaus von Hexogen (0,2 mmol) durch Penicillium spec. in Mineralmedium mit 4% Kaliumnitrat und 2% Glukose bei 15°C; Glukose und Kaliumnitrat wurden am 12. Tag nachdosiert. Die Vorinkubation des Stammes wurde im gleichen Medium durchgeführt. Das Mineralmedium setzte sich aus 0,5 g MgSO₄× 7H₂O, 0,1 g NaCl, 0,1 g CaCl₂, 0,875 g KH₂PO₄, 0,13 g K₂HPO₄ und 1 mg FeSO₄ pro Liter, sowie 10 ml/l Spurenelementlösung zusammen. MTG bedeutet Myceltrockengewicht, RDX bedeutet Hexogen. Fig. 2 shows a graph of the result of the degradation of hexogen (0.2 mmol) by Penicillium spec. in mineral medium with 4% potassium nitrate and 2% glucose at 15 ° C; Glucose and potassium nitrate were added on day 12. The strain was preincubated in the same medium. The mineral medium consisted of 0.5 g MgSO ₄ × 7H ₂ O, 0.1 g NaCl, 0.1 g CaCl ₂ , 0.875 g KH ₂ PO ₄ , 0.13 g K ₂ HPO ₄ and 1 mg FeSO ₄ pro Liter, as well as 10 ml / l trace element solution together. MTG means dry mycelium weight, RDX means hexogen.

Fig. 3 zeigt in einer Grafik das Ergebnis des Abbaus von Nitraminen, Nitroaromaten und Hexyl durch Penicillium spec im Rührkesselreaktor mit kontaminiertem Grundwasser nach Zugabe von Induktoren, Glukose und Mineralmedium einer Rüstungsaltlast (20 l-Maßstab bei 15°C, unsterile Bedingungen). 1,3,5-TNB bedeutet 1,3,5-Trinitrobenzol, 2,4,6-TNT bedeutet 2,4,6- Trinitrotoluol, 4-A-2,6-DNT bedeutet 4-Amino-2,6-dinitrotoluol, 2A46-DNT bedeutet 2-Amino- 4,6-dinitrotoluol, 2,6-DNT bedeutet 2,6-Dinitrotoluol, 2,4-DNT bedeutet 2,4-Dintitrotoluol. Fig. 3 shows in a graphic the result of the degradation of nitramines, nitroaromatics and hexyl by Penicillium spec in a stirred tank reactor with contaminated groundwater after adding inductors, glucose and mineral medium to an armament load (20 l scale at 15 ° C, non-sterile conditions). 1,3,5-TNB means 1,3,5-trinitrobenzene, 2,4,6-TNT means 2,4,6-trinitrotoluene, 4-A-2,6-DNT means 4-amino-2,6- dinitrotoluene, 2A46-DNT means 2-amino-4,6-dinitrotoluene, 2,6-DNT means 2,6-dinitrotoluene, 2,4-DNT means 2,4-dintitrotoluene.

Fig. 4 zeigt in einer Grafik die Abbaukinetik für Hexogen einer diskontinuierlichen, sterilen Kultivierung von Penicillium spec. im Rührkesselreaktor mit Grundwasser bei 15°C. Die Nitroaromaten Trinitrotoluol, Trinitrobenzol, und 4-Amino-2,6-Dinitrotoluol waren bereits nach 42 h Versuchsdauer im Kulturfiltrat nicht mehr nachweisbar. Diese Substanzen wurden auch nicht im Mycelextrakt detektiert. Somit wurde ein biologischer Abbau nachgewiesen. MTG bedeutet Myceltrockengewicht, RDX bedeutet Hexogen. FIG. 4 shows the degradation kinetics for hexogen of a discontinuous, sterile cultivation of Penicillium spec. in a stirred tank reactor with ground water at 15 ° C. The nitroaromatics trinitrotoluene, trinitrobenzene and 4-amino-2,6-dinitrotoluene were no longer detectable in the culture filtrate after a test period of 42 hours. These substances were also not detected in the mycelium extract. Biodegradation has thus been demonstrated. MTG means dry mycelium weight, RDX means hexogen.

Fig. 5 zeigt in einer Grafik die Kinetik des Hexogenabbaus durch Penicillium spec. in Submerskulturen bei 15°C in Mineralmedium mit Glukose (2%), Natriumnitrat (1,5 g/l) und Molybdän (6 mmol) als Cofaktor der Nitratreduktase, Wolfram (6 mmol) als Inhibitor der Nitratreduktase und Kontrolle ohne Moybdän und ohne Wolfram. Die Ergebnisse zeigen, daß bei Zugabe von Molybdän der Hexogenabbau um ein Vielfaches gesteigert wird. Gleichzeitig wird der Hexogenabbau durch Wolfram, das ein bekannter Inhibitor der Nitratreduktase ist und an Stelle von Molybdän in das Enzym eingebaut wird, gehemmt. Fig. 5 shows in a graph the kinetics of Hexogenabbaus spec by Penicillium. in submerged cultures at 15 ° C in mineral medium with glucose (2%), sodium nitrate (1.5 g / l) and molybdenum (6 mmol) as cofactor of nitrate reductase, tungsten (6 mmol) as inhibitor of nitrate reductase and control without and without moybdenum Tungsten. The results show that the addition of molybdenum increases the hexogen breakdown many times over. At the same time, the hexogen breakdown is inhibited by tungsten, which is a known inhibitor of nitrate reductase and is incorporated into the enzyme instead of molybdenum.

Der hier verwendete Ausdruck "Böden" bezeichnet Bodenschichten und Bodenzonen, die nicht mit Grundwasser gesättigt sind.The term "soils" used here refers to soil layers and soil zones that are not are saturated with groundwater.

Der hier verwendete Ausdruck "Wässer" bezeichnet Oberflächengewässer, mit Pumpsystemen gefördertes Grundwasser sowie Grundwasser in situ in mit wassergesättigten Bodenhorizonten, Sickerwässer, Prozesswasser aus der Produktion der aufgeführten Stoffe bzw. Prozessabwässer.The term "waters" used here denotes surface waters, with pump systems extracted groundwater as well as groundwater in situ with water-saturated soil horizons, Leachate, process water from the production of the listed substances or process waste water.

Der hier verwendete Ausdruck "Induktor" bezeichnet Substanzen, die einerseits die Expression der assimilatorischen Nitratreduktase induzieren und andererseits für die Aktivität der assimilatorischen Nitratreduktase notwendig sind. bzw. deren Aktivität steigern. Induktoren der assimilatorischen Nitratreduktase sind z. B. Molybdän oder Molybdänverbindungen wie Molybdänphosphorsäure, Molybdänsalze, insbesondere Natriummolybdat, oder Nitrate, insbesondere Kaliumnitrat, Natriumnitrat oder Calciumnitrat.The term “inductor” used here denotes substances which, on the one hand, express the expression of the assimilatory nitrate reductase and on the other hand for the activity of the assimilatory nitrate reductase are necessary. or increase their activity. Inductors of assimilatory nitrate reductase are e.g. B. molybdenum or Molybdenum compounds such as molybdenum phosphoric acid, molybdenum salts, in particular Sodium molybdate, or nitrates, especially potassium nitrate, sodium nitrate or calcium nitrate.

Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens zur Dekontamination von mit nitroaromatischen Verbindungen wie nitrierte Diphenylamine, Nitraminen, Triazinen und/oder aliphatischen Salpetersäureestern kontaminierten Böden und Wässer unter aeroben Bedingungen, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren unter Zusatz von Induktoren der assimilatorischen Nitratreduktase gemäß Patentanspruch 1 durchgeführt wird.One aspect of the present invention is to provide a method for Decontamination of nitroaromatic compounds such as nitrated diphenylamines, Soils and contaminated with nitramines, triazines and / or aliphatic nitric acid esters Water under aerobic conditions, characterized in that the method with addition is carried out by inducers of assimilatory nitrate reductase according to claim 1.

Die durch das erfindungsgemäße Verfahren abzubauenden Verbindungen sind vorzugsweise Sprengstoffe, Pflanzenbehandlungsmittel wie Pestizide oder Herbizide, und Duftstoffe oder Ausgangsverbindungen für deren Herstellung oder z. B. der Farbstoffherstellung. Insbesondere können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die in den Tabellen 1 bis 4 aufgeführten Verbindungen abgebaut werden. Insbesondere kann das Verfahren zum Abbau von Hexogen, Hexyl oder TNT verwendet werden.The compounds to be degraded by the process according to the invention are preferred Explosives, plant treatment agents such as pesticides or herbicides, and fragrances or starting compounds for their preparation or z. B. the Dye manufacturing. In particular, with the method according to the invention the compounds listed in Tables 1 to 4 are broken down. In particular, it can Processes for the degradation of hexogen, hexyl or TNT can be used.

Hexogen (im nachfolgenden auch als RDX bezeichnet) ist eine nitrierte heterocyclische Verbindung (Grundkörper: Hexahydrotriazin), die zu den Nitraminen gehört. Die wichtigste chemische Funktionalität im Molekül ist durch die drei Nitraminfunktionen (=N-NO₂) gegeben. Eine chemische Ähnlichkeit zu Hexogen weisen homologe Moleküle z. B. Oktogen, Moleküle mit einem Triazin-Grundgerüst und/oder mit Nitraminfunktionen, aber auch aliphatische Salpetersäureester mit der Funktionalität -O-NO₂ und Nitroaliphaten (∼C-NO₂) auf. Damit gehören zu den mit dem erfindungsgemäßen Verfahren abbaubaren Verbindungen auch die aromatischen Triazine, die als Herbizide in beträchtlicher Menge in die Umwelt gelangt sind (siehe Tabelle 4). Unter den Nitraminen, sind die als Sprengstoffe eingesetzten Stoffe Tetryl und Nitroguanidin (556-88-7) hervorzuheben. Zu den aliphatischen Salpetersäureestern gehören die sogenannten Sprengöle wie z. B. Nitroglycerin, Nitropenta, Ethylenglycoldinitrat, Nitrocellulose und verwandte und homologe Verbindungen.Hexogen (hereinafter also referred to as RDX) is a nitrated heterocyclic compound (main body: hexahydrotriazine), which belongs to the nitramines. The most important chemical functionality in the molecule is given by the three nitramine functions (= N-NO ₂ ). Homologous molecules have a chemical similarity to hexogen. B. octogen, molecules with a triazine backbone and / or with nitramine functions, but also aliphatic nitric acid esters with the functionality -O-NO ₂ and nitroaliphatics (∼C-NO ₂ ). The compounds which can be degraded by the process according to the invention therefore also include the aromatic triazines which have been released into the environment in considerable quantities as herbicides (see Table 4). Among the nitramines, the substances used as explosives are tetryl and nitroguanidine (556-88-7). The aliphatic nitric acid esters include the so-called explosive oils such. B. nitroglycerin, nitropenta, ethylene glycol dinitrate, nitrocellulose and related and homologous compounds.

Hexyl ist das symmetrisch hexanitrierte Diphenylamin. Zu den chemisch ähnlichen Verbindungen sind der Grundkörper Diphenylamin (122-39-7), seine nitrierten Derivate, sowie weitere Grundkörper mit Phenyl-Stickstoff-Funktionen z. B. Phenylharnstoffverbindungen zu rechnen, zumal wenn sie zusätzlich Nitrofunktionen tragen. Eine große Ähnlichkeit besitzen auch nitrierte Naphthaline wie 1,5- und 1,8-Dinitronaphthalin. Das Verfahren kann wegen der Hauptgruppenbeziehung zwischen Stickstoff und Phosphor auch auf Phenyl- Phosphorverbindungen angewendet werden. Zu den nitrierten Diphenylaminen gehören z. B. das Tetranitrocarbazol und die Mononitrodiphenylamine. Zu den N,N-Diphenylharnstoffen gehören die sogenannten Centralite und Arkadite, die als Stabilisatoren bei der Sprengstoffproduktion Verwendung finden. Außerdem gibt es eine Reihe von Herbiziden, die sich vom Phenylharnstoff als Grundkörper ableiten und ebenfalls abgebaut werden. Phenylphosphor- oder Diphenylphosphorverbindungen (CLARK, Pfiffikus etc.) wurden Anfang des Jahrhunderts als Kampfstoffe verwendet und finden heute z. B. Anwendung bei der Produktion von Pflanzenschutzmitteln.Hexyl is the symmetrically hexanitrated diphenylamine. To the chemically similar ones Compounds are the basic body diphenylamine (122-39-7), its nitrated derivatives, as well further basic body with phenyl nitrogen functions z. B. phenylurea compounds count, especially if they also carry nitro functions. Have a great similarity also nitrated naphthalenes such as 1,5- and 1,8-dinitronaphthalene. The procedure can be because of Main group relationship between nitrogen and phosphorus also on phenyl Phosphorus compounds are applied. The nitrated diphenylamines include e.g. B. that Tetranitrocarbazole and the mononitrodiphenylamines. The N, N-diphenylureas include the so-called Centralite and Arkadite, which act as stabilizers in the production of explosives Find use. There are also a number of herbicides that come from phenylurea derive as a basic body and also be dismantled. Phenylphosphorus or Diphenylphosphorus compounds (CLARK, Pfiffikus etc.) were used at the beginning of the century Warfare agents used and find z. B. Application in the production of Pesticides.

Neben Hexogen und Hexyl wurde häufig auch 2,4,6-TNT produziert. In Untersuchungen und den Abbauversuchen mit nativen Grundwasserproben aus einer Rüstungsaltlast wurden eine ganze Reihe von Begleitstoffen festgestellt, die sich hauptsächlich auf die Produktion von TNT zurückführen lassen. In den Abbauversuchen wurde ein Abbau auch dieser Begleitstoffe festgestellt. Das Verfahren kann somit ferner zum Abbau dieser Verbindungen verwendet werden. Die nachgewiesenen Begleitstoffe gehören im wesentlichen folgenden Stoffgruppen an:
In addition to hexogen and hexyl, 2,4,6-TNT was also frequently produced. In investigations and the degradation tests with native groundwater samples from an old armament load, a whole series of accompanying substances were found, which can mainly be traced back to the production of TNT. A degradation of these accompanying substances was also found in the degradation tests. The method can thus also be used to break down these compounds. The proven accompanying substances essentially belong to the following groups of substances:

a) aromatic nitro and amino compounds such. B. the following benzene and toluene derivatives: Trinitro (all isomers), dinitro (all isomers), mononitro (all isomers), mono-amino Dinitro- (all isomers), Diamino-Mononitro- (all isomers), Mono-Amino-Mononitro- (all Isomers), mono-, di- and triamino- (all isomers), (see in particular the substances of Table 1),
b) halogenated aromatic nitro and amino compounds such. B. the mono- or dihalogenated derivatives of the aromatic nitro and amino compounds mentioned above such as B. 1-chloro-2,4-dinitrobenzene (see Table 2)
c) nitrated and / or aminated aromatic sulfonic acid compounds and side chain-oxidized Aromatic alkyls (e.g. benzyl alcohols, benzaldehydes, benzoic acids), nitrated and / or aminated, such as B. the substances in Table 3.

Zu den nitroaromatischen Verbindungen gehören auch eine Reihe von synthetischen Duftstoffen, die benzoiden Nitromoschusverbindungen, wie z. B. Moschusxylol (81-15-2), Moschusketon (81-14-1), Moschus Ambrette (83-66-9), Moschus Tibeten (145-39-1) und Moschus Mosken (116-66-5), die in großen Mengen bei der Herstellung von Körperpflegemitteln eingesetzt werden. Nitroaromatic compounds also include a number of synthetic fragrances, the benzoid nitromusus compounds, such as. B. Musk xylene (81-15-2), Musk ketone (81-14-1), Musk Ambrette (83-66-9), Musk Tibetan (145-39-1) and Musk Mosken (116-66-5) used in large quantities in the manufacture of personal care products become.

Tabelle 1 Table 1

Sprengstofftypische Verbindungen Compounds typical of explosives

Tabelle 2 Table 2

Halogenderivate von sprengstofftypischen Verbindungen Halogen derivatives of compounds typical of explosives

Tabelle 3 Table 3

Polare aromatische Nitroverbindungen (Phenole, Benzoesäuren, Sulfonsäuren) Polar aromatic nitro compounds (phenols, benzoic acids, sulfonic acids)

Tabelle 4 Table 4

Triazine triazines

Überraschenderweise wurde gefunden, daß alle die genannten Verbindungen durch die assimilatorische Nitratreduktase (im nachfolgenden auch "NR" genannt) degradiert werden. Die assimilatorische Nitrat-Reduktase (EC 1.6.6.3) ist die bei der Stickstoff-Assimilation beteiligte Oxidoreduktase, die Nitrat zu Nitrit reduziert. Dabei werden die Nitroreste von den Verbindungen reduziert und abgespalten, so daß die Verbindungen dann weiter biologisch insbesondere aerob abgebaut werden können. Die Nitroreste werden offenbar in Form von Ammonium assimiliert und überwiegend in die Biomasse eingebaut. Vorteil des aeroben Abbaus ist, daß weniger toxische Zwischenprodukte im Vergleich zum aneroben Abbau gebildet werden. Die NR wird von der autochthonen Mikroflora (Bakterien und Pilzen) auch in den zu kontaminierenden Böden und Wässern exprimiert. Um eine ausreichend hohe Expression der NR zu erreichen, muß die NR induziert werden, z. B. über die Gabe von Induktoren. Als Induktoren werden Molybdän oder Molybdänverbindungen wie Molybdänphosphorsäure, Molybdänsalze, insbesondere Natriummolybdat und gegebenfalls zusätzlich Nitrat, insbesondere Kaliumnitrat, Natriumnitrat oder Calciumnitrat verwendet.Surprisingly, it was found that all of the compounds mentioned by the assimilatory nitrate reductase (hereinafter also referred to as "NR") can be degraded. The Assimilatory nitrate reductase (EC 1.6.6.3) is the one involved in nitrogen assimilation Oxidoreductase, which reduces nitrate to nitrite. The nitro residues from the Compounds reduced and split off, so that the compounds then continue to be biological in particular can be degraded aerobically. The nitro residues are apparently in the form of Ammonium assimilated and mainly built into the biomass. Advantage of aerobic degradation is that less toxic intermediates are formed compared to anerobic degradation. The NR is also in the autochthonous microflora (bacteria and fungi) contaminating soil and water. In order to have a sufficiently high expression of the NR to achieve, the NR must be induced, for. B. on the administration of inductors. As Inductors are like molybdenum or molybdenum compounds Molybdenum phosphoric acid, molybdenum salts, in particular sodium molybdate and optionally also nitrate, especially potassium nitrate, sodium nitrate or calcium nitrate used.

Nitrat wird normalerweise in einer wässrigen Nährlösung zu Boden und Wasser zugegeben. Bei Boden kann je nach Bodenfeuchte auch ungelöstes Nitrat zugegeben werden. Molybdän kann als metallisches Molybdän oder als Molybdänverbindung z. B. in Form von Molybdatophosphorsäure [H₃(P(Mo₃O₁₀))] in Wasser gelöst oder als Salz z. B. als Natriummolybdat in Wasser gelöst in Konzentrationen von z. B. 6 mmol Böden und Wasser zugesetzt werden. Der natürlich vorhandene Molybdängehalt in Wasser und Bodeneluat kann dabei berücksichtigt werden.Nitrate is usually added to the soil and water in an aqueous nutrient solution. Depending on the soil moisture, undissolved nitrate can also be added to the soil. Molybdenum can be used as metallic molybdenum or as a molybdenum compound z. B. in the form of molybdate phosphoric acid [H ₃ (P (Mo ₃ O ₁₀ ))] dissolved in water or as a salt z. B. as sodium molybdate in water in concentrations of z. B. 6 mmol soils and water can be added. The naturally present molybdenum content in water and soil eluate can be taken into account.

Die assimilatorische NR wird von zahlreichen Pilzen, insbesondere Deuteromyceten sowie zahlreichen Bodenbakterien exprimiert. Das erfindungsgemäße Verfahren kann daher mit den autochthonen Mikroorganismen durchgeführt werden. Es kann aber auch unter Zugabe von Mikroorganismen, die in der Lage sind, bei erfindungsgemäßer Induktion die NR zu exprimieren, durchgeführt werden. Vorzugsweise werden Deuteromyceten, insbesondere der Gattungen Fusarium, Aspergillus oder Penicillium, insbesondere die Arten P. citreonigrum (Syn.: P. aeneum, P. citreoviride), P. turbatum, P. sublateritium, P cyaneum, P. decumbens (Syn.: P. arabicum, P. glaucolanosum), Penicillium janczewskii (Syn.: P. nigricans, P. echinatum, P. swiecickii) inkl. der Unterart Furcatum, Sektionen Furcatum und Divaricatum, Gruppe Canescentia und P. adametzii zu den zu kontaminierenden Böden und Wässern zugesetzt. Die Zugabe z. B. der Pilzstämme kann in Form von Sporen (z. B. 10⁶ Sporen/ml Endtiter) oder als vorkultiviertes Mycel (z. B. etwa 1 g/l) erfolgen. Bei Pilzen erfolgt die Nutzung von Nitrat als Stickstoffquelle strikt aerob, bei Bakterien kann sie auch anaerob ablaufen.The assimilatory NR is expressed by numerous fungi, especially Deuteromycetes and numerous soil bacteria. The method according to the invention can therefore be carried out with the autochthonous microorganisms. However, it can also be carried out with the addition of microorganisms which are capable of expressing the NR with induction according to the invention. Deuteromycetes, in particular of the genera Fusarium, Aspergillus or Penicillium, in particular the species P. citreonigrum (syn .: P. aeneum, P. citreoviride), P. turbatum, P. sublateritium, P. cyaneum, P. decumbens (syn .: P. arabicum, P. glaucolanosum), Penicillium janczewskii (syn .: P. nigricans, P. echinatum, P. swiecickii) including the subspecies Furcatum, Furcatum and Divaricatum sections, Canescentia and P. adametzii groups on the soils to be contaminated and Added to water. The addition of e.g. B. the fungal strains can be in the form of spores (e.g. 10 ⁶ spores / ml final titer) or as precultivated mycelium (e.g. about 1 g / l). In the case of fungi, nitrate is used strictly aerobically as a nitrogen source, and in bacteria it can also run anaerobically.

Bei Anwesenheit von Ammonium als N-Quelle wird die Nitratreduktion in der Regel gehemmt. Daher kann gegebenenfalls Ammonium aus den zu dekontaminierenden Böden und Wässern, insbesondere aus den Gewässern, in üblicherweise angewandten. Verfahren entfernt werden. Dabei bietet sich eine zweistufige biologische Behandlung an: in der ersten Stufe wird Ammonium auf übliche Art entfernt, in der zweiten Stufe werden die durch Induktion der NR abbaubaren Verbindungen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren abgebaut.In the presence of ammonium as an N source, the nitrate reduction is usually inhibited. Therefore, ammonium from the soils and water to be decontaminated, especially from the waters, in commonly used. Procedures are removed. There is a two-stage biological treatment: the first stage is Ammonium removed in the usual way, in the second stage by induction of the NR degradable compounds degraded by the inventive method.

Ferner kann eine leicht verwertbare Kohlenstoffquelle, vorzugsweise Glukose, Saccharose oder Maltose bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden. Die Menge richtet sich nach dem bereits vorhandenen DOC-Wert im Bodeneluat bzw. Wasser und nach der Höhe der Schadstoffkonzentration, wobei in der Regel wird ein molares Verhältnis C/N von etwa 10 : 1 bis etwa 5 : 1 eingestellt wird. Ferner kann eine Phosphatquelle zugesetzt werden.Furthermore, an easily usable carbon source, preferably glucose, sucrose or Maltose can be used in carrying out the method according to the invention. The The amount depends on the DOC value already present in the soil eluate or water and according to the level of the pollutant concentration, which is usually a molar ratio C / N is set from about 10: 1 to about 5: 1. A source of phosphate can also be added.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann sowohl in situ als auch ex situ durchgeführt werden. Soll das Verfahren in situ mit kontaminierten Böden durchgeführt werden, ist es vorteilhaft, den Boden vorher/oder gleichzeitig mit der Zugabe der Induktoren aufzulockern. Sollen Gewässer dekontaminiert werden, muss besonders beachtet werden, daß die Nitratverwertung im Zuge der sog. "Nitratatmung" möglichst unterbunden wird. Hierfür kann Sauerstoff mittels Zwangsbelüftung und eine leicht verwertbare Kohlenstoffquelle eingebracht werden.The process according to the invention can be carried out both in situ and ex situ. Should If the process is carried out in situ with contaminated soils, it is advantageous to Loosen the soil beforehand / or simultaneously with the addition of the inductors. Should waters decontaminated, special attention must be paid to the fact that so-called "nitrate breathing" is prevented as far as possible. Oxygen can be used for this Forced ventilation and an easily usable carbon source.

Für eine Zwangsbelüftung kann bei den zu dekontaminierenden Böden die mechanische Behandlung durch Pflügen, Grubbern, Sieben oder Umwenden ausreichen. Eine erneute Behandlung kann im Abstand von ein bis vier Wochen und gegebenenfalls mehrmals wiederholt werden. Zur Zwangsbelüftung bei Wasser kann Luft eingeblasen werden, wobei die Sättigung mit O₂ zwischen etwa 50% und etwa 80% liegen sollte. Unsere Erfahrungswerte im Stand der Technik hinsichtlich der Belüftung von Grundwasser liegen bei 3 bis 5 l Luft/min.For forced ventilation, mechanical treatment by plowing, cultivating, sieving or turning over can be sufficient for the floors to be decontaminated. Repeated treatment can be repeated at intervals of one to four weeks and, if necessary, several times. For forced ventilation in water, air can be blown in, the saturation with O _{2 should be} between about 50% and about 80%. Our experience in the state of the art with regard to aeration of groundwater is 3 to 5 l air / min.

Für einen optimalen Abbau der Schadstoffe ist es bevorzugt, bei Böden einen Feuchtegehalt von 50% bis 60% in Bezug auf die Wasserhaltekapazität einzustellen. Bei höherem Feuchtegehalt kann der Boden durch häufigere mechanische Behandlung oder eine geeignete Zwangsbelüftung verringert werden, bei niedrigerem Feuchtegehalt kann der Boden bewässert werden. Die Einstellung der gewünschten Bodenfeuchte erfolgt nach der für jeden Boden charakteristischen Wasserhaltekapazität. Diese kann vor Verfahrensbeginn zusammen mit den Schadstoffgehalten und den Nährstoffgehalten bestimmt werden.For optimal degradation of the pollutants, it is preferred to have a moisture content of Set 50% to 60% in relation to the water holding capacity. At higher Moisture content in the soil can be achieved through more frequent mechanical treatment or a suitable one Forced ventilation can be reduced, the soil can be watered at a lower moisture content become. The desired soil moisture is set according to that for each soil characteristic water holding capacity. This can be done together with the Pollutant levels and nutrient levels can be determined.

Vorzugsweise wird das Verfahren sowohl im Boden als auch in Wässern bei einem pH-Wert im Bereich von pH 3,0 bis pH 8,0, insbesondere im Bereich von pH 4,0 bis pH 6,0 durchgeführt.The method is preferably carried out both in the soil and in water at a pH in Range from pH 3.0 to pH 8.0, in particular in the range from pH 4.0 to pH 6.0 carried out.

Beim ex situ Verfahren wird der zu dekontaminierende Boden auf einer befestigten und falls notwendig drainierten Fläche aufgebracht, wobei die Feinfraktikon von der Grobfraktion getrennt werden kann, und kann direkt an Ort und Stelle dekontaminiert und anschließend wieder ausgebracht bzw. eingebaut werden. Für die Behandlung von Wasser werden vorzugsweise geschlossene Festbett- oder Rührreaktoren eingesetzt.In the ex situ process, the floor to be decontaminated is placed on a paved and if necessary drained area applied, the fine fraction from the coarse fraction can be separated, and can be decontaminated and then decontaminated on the spot be brought out or installed again. For the treatment of water preferably closed fixed bed or stirred reactors are used.

Wässer, z. B. Grundwasser, Oberflächenwasser oder Prozeßwasser, werden vorzugsweise ex situ bzw. on site im Durchflußverfahren vor Ort in belüfteten Bioreaktoren, denen kontinuierlich oder je nach Bedarf diskontinuierlich Induktoren und gegebenenfalls Kohlenstoffquellen zugesetzt werden, dekontaminert. Vorzugsweise werden dabei Durchflußreaktoren verwendet, die eine assimilatorische Nitratreduktase enthalten.Waters, e.g. B. groundwater, surface water or process water, are preferably ex situ or on site in the flow process on site in ventilated bioreactors, which continuously or, as required, discontinuous inductors and possibly carbon sources be added, decontaminated. Flow reactors are preferably used, which contain an assimilatory nitrate reductase.

Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ferner eine Vorrichtung, in dem die Wässer ex situ bzw. on site nach dem erfindungsgemäßen Verfahren dekontaminert werden können, wobei die Vorrichtung immobilisierte assimilatorische NR enthält.An aspect of the present invention is also an apparatus in which the water is ex situ or can be decontaminated on site according to the inventive method, the Device containing immobilized assimilatory NR.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung und sind nicht als einschränkend aufzufassen. The following examples illustrate the invention and are not to be interpreted as restrictive.

Sofern nicht anders angegeben, wurden die folgenden Medien und Medienbestandteile üblicherweise verwendet:
12 bis 20 g Glucose, 1,5 bis 4 g NaNO₃ oder KNO₃ (fungiert als Induktor der NR), 1,45 g bzw. 6 mmol (bezogen auf Mo) Na₂MoO₄ × 2H₂O (Induktor für NR).Unless otherwise stated, the following media and media components have been commonly used:
12 to 20 g glucose, 1.5 to 4 g NaNO ₃ or KNO ₃ (acts as an inducer of the NR), 1.45 g or 6 mmol (based on Mo) Na ₂ MoO ₄ × 2H ₂ O (inductor for NR ).

mineral medium

0,5 g MgSO₄ × 7H₂O, 0,1 g NaCl, 0,1 g CaCl₂, 0,875 g KH₂PO₄, 0,13 g K₂HPO₄, 1 mg FeSO₄ und 10 ml der folgenden Spurenelementlösung: 611 mg H₃BO_3' 389 mg MnCl₂, 56 mg CuSO₄+ 5H₂O, 56 mg ZnSO₄+ 7H₂O, 56 mg Al₂(SO₄)₃ + 18H₂O, 56 mg NiSO₄+ 6H₂O, 56 mg CoSO₄+ 7H₂O, 56 mg, H₃(P(Mo₃O₁₀)₄) × H₂O, 0,01 g Na₂MoO₄ × 2H₂O, 28 mg LiCl, 28 mg KI, 28 mg SnCl₂, 28 mg KBr, ad 1000 ml a. d. H₂O_ention. ad 1 l pH 5,5.0.5 g MgSO ₄ × 7H ₂ O, 0.1 g NaCl, 0.1 g CaCl ₂ , 0.875 g KH ₂ PO ₄ , 0.13 g K ₂ HPO ₄ , 1 mg FeSO ₄ and 10 ml of the following trace element solution : 611 mg H ₃ BO _{3 '} 389 mg MnCl ₂ , 56 mg CuSO ₄ + 5H ₂ O, 56 mg ZnSO ₄ + 7H ₂ O, 56 mg Al ₂ (SO ₄ ) ₃ + 18H ₂ O, 56 mg NiSO ₄ + 6H ₂ O, 56 mg CoSO ₄ + 7H ₂ O, 56 mg, H ₃ (P (Mo ₃ O ₁₀ ) ₄ ) × H ₂ O, 0.01 g Na ₂ MoO ₄ × 2H ₂ O, 28 mg LiCl, 28 mg KI, 28 mg SnCl ₂ , 28 mg KBr, ad 1000 ml ad H ₂ O _ention . ad 1 l pH 5.5.

example 1 Degradation of nitramines, nitroaromatics and hexyl in original groundwater samples autochthonous groundwater microflora and addition of various types of fungi (Deuteromycetes and Basidiomycetes)

Für die Untersuchung des Abbaus in nativem Grundwasser des Standorts WASAG-Elsnig (Pegel Hy 515/90 OP) wurden pro eingesetzter Pilzart 0,7 l Grundwasser mit 0,1 l einer 3-4 Tage alten Vorkultur in o. g. Medium beimpft und ein pH-Wert von 5,7 eingestellt. Im Unterschied zu Deuteromyceten wurden bei Basidiomyceten folgende Medienbestandteile dem Grundwasser zugegeben: 2 g Malzextrakt pro Liter, 4 g Hefeextrakt pro Liter, keine Spurenelementlösung. Die Inkubation erfolgte 24 Tage bei 23°C und 120 rpM im Dunkeln. Bei Versuchsabbruch wurde der pH, der Glukosegehalt und das Myzeltrockengewicht bestimmt. Als biotische Kontrolle diente Grundwasser mit autochthoner Mikroflora und o. a. Medienzusätzen sowie 100 ml aqua dest.For the investigation of mining in native groundwater at the WASAG-Elsnig site (level Hy 515/90 OP), 0.7 l of groundwater was used with 0.1 l of 3-4 day old mushrooms for each type of mushroom used Preculture in the above Inoculated medium and adjusted a pH of 5.7. In contrast to In Basidiomycetes, Deuteromycetes became the following media components in the groundwater added: 2 g malt extract per liter, 4 g yeast extract per liter, no trace element solution. The Incubation was carried out for 24 days at 23 ° C and 120 rpM in the dark. When the experiment was stopped, the pH, the glucose content and the mycelium dry weight determined. Served as a biotic control Groundwater with autochthonous microflora and the like Media additives and 100 ml aqua dest.

analytics

Vor Beginn der Versuche wurde der Ammonium-, Nitrat-, und Phosphatgehalt bestimmt (colorimetrische Testkits, Fa. Merck, Darmstadt). Die Analytik der Nitramine, Nitroaromaten und von Hexyl erfolgte nach Aufarbeitung der Kulturfiltratextrakte. Kultur und Mycel wurden über einen Büchnertrichter voneinander getrennt. Falls notwendig wurden die Proben zusätzlich zentrifugiert. Das Kulturfiltrat (KF) wurde zweimal mit dem gleichen Volumen Essigsäureethylester (EtOAc) ausgeschüttelt. Die vereinigten Extrakte wurden am Rotationsverdampfer bis zur Trocknung eingeengt. Das Mycel wurde zusammen mit dem bei der Filtration verwendeten Rundfilter zweimal 40 Min. lang unter Rühren mit dem der Kulturflüssigkeit äquivalenten Volumen Aceton extrahiert. Die vereinigten Extrakte wurden am Rotationsverdampfer eingeengt. Alternativ erfolgte die Probenaufarbeitung nach DIN 38 407 Teil 21. Zur quantitativen Analyse wurden die gewonnenen Extrakte 20fach (KF) bzw. 10fach (Mycel) konzentriert in Methanol aufgenommen. Die Analytik erfolgte mittels HPLC an einer RP 18-Phase mit Methanol/Wasser-Eluent, Diodenarraydetektion im UV-Bereich. Alternativ konnte RDX auch nach Direktinjektion analytisch bestimmt werden.Before the experiments started, the ammonium, nitrate and phosphate content determined (colorimetric test kits, Merck, Darmstadt). The analytics of the nitramines, Nitroaromatics and hexyl took place after working up the culture filtrate extracts. Culture and Mycelium were separated from each other using a Büchner funnel. If necessary, the Centrifuge samples additionally. The culture filtrate (KF) was mixed twice with the same Volume of ethyl acetate (EtOAc) shaken out. The combined extracts were on Rotary evaporator evaporated to dryness. The mycelium was combined with that of the Filtration used round filters twice for 40 min with stirring with the Culture fluid equivalent volume of acetone extracted. The combined extracts were on Rotary evaporator concentrated. Alternatively, samples were processed in accordance with DIN 38 407 Part 21. For quantitative analysis, the extracts obtained were 20 times (KF) and 10 times (Mycelium) concentrated in methanol. The analysis was carried out using HPLC on a RP 18 phase with methanol / water eluent, diode array detection in the UV range. alternative RDX could also be determined analytically after direct injection.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, waren die eingesetzten Pilzarten im Vergleich zur sterilen Kontrolle (Hy Eln 515/90 OP1) in der Lage, alle sprengstofftypischen Kontaminationen in der Grundwasserprobe nahezu vollständig bzw. vollständig zu eliminieren. In Mycelextrakten wurden keine STV nachgewiesen.As can be seen from FIG. 1, in comparison to the sterile control (Hy Eln 515/90 OP1), the fungus types used were able to almost completely or completely eliminate all contaminants typical in the groundwater sample. No STV was detected in mycelium extracts.

Example 2 Degradation of hexogen (0.1 mmol) in mineral medium with 4% potassium nitrate and 2% glucose 15 ° C

Sporen von Penicillium spec. (10⁴⁵ bis 10⁶ pro ml als Endtiter) wurden bei 23°C und einer Schüttelfrequenz von 120 rpm in Submerskultur in einem 2 l-Erlenmeyerkolben (ohne Schikane und mit einem Liter Inhalt) in Mineralmedium (ohne Ammoniumsulfat) mit 2% Glucose für 8 Tage angezogen. Das Medium enthielt außerdem 0,4% KNO₃. Nach 8 Tagen wurde RDX 0,02 mM (Bezugsquelle Wehrwissenschaftliches Institut für Schutztechnik, Swistthal) zugesetzt und die Inkubationstemperatur auf 15°C gesenkt. Glukose und Kaliumnitrat wurden am 12. Tag nachdosiert. Alle 3-4 Tage wurden 100 ml Kultur entnommen und nach Abtrennung der Biomasse der Flüssig-Flüssigextraktion (s. o. unterzogen. Die Parameter pH-Wert, Glucose, NO₃- Konzentration sowie Myceltrockengewicht wurden während der Anzuchts- und Abbauphase bestimmt (s. o.). Die Probenaufbereitung und Analytik der Hexogenkonzentration erfolgte ansonsten wie oben beschrieben.Spores from Penicillium spec. (10 ⁴⁵ to 10 ⁶ per ml as final titer) were at 23 ° C and a shaking frequency of 120 rpm in submerged culture in a 2 l Erlenmeyer flask (without chicane and with a liter content) in mineral medium (without ammonium sulfate) with 2% glucose for Dressed for 8 days. The medium also contained 0.4% KNO ₃ . After 8 days, RDX 0.02 mM (reference source Wehrwissenschaftliches Institut für Schutztechnik, Swistthal) was added and the incubation temperature was reduced to 15 ° C. Glucose and potassium nitrate were added on day 12. Every 3-4 days, 100 ml of culture were removed and, after the biomass had been separated off, subjected to the liquid-liquid extraction (see above). The parameters pH, glucose, NO ₃ concentration and mycelium dry weight were determined during the growth and degradation phases (see above) Sample preparation and analysis of the hexogen concentration was otherwise carried out as described above.

Penicillium spec. begann bei 15°C am 12. Tag RDX abzubauen, eine schnelle, vollständige Metabolisierung erfolgte bis zum 28. Tag; dabei wurde weiter Nitrat (150 mg/l als Startwert bestimmt) verbraucht, der meiste RDX-Abbau erfolgte während der exponentiellen Phase bzw. während des Übergangs in die stationäre Kulturphase und nach dem Verbrauch der Glukose und von Nitrat im Medium. Penicillium spec. began to degrade RDX at 15 ° C on day 12, a quick, complete one Metabolism took place until day 28; nitrate (150 mg / l as a starting value determined) consumed, most RDX degradation occurred during the exponential phase or during the transition to the stationary culture phase and after the consumption of glucose and of nitrate in the medium.

Example 3 Degradation of nitramines, nitroaromatics and hexyl by Penicillium spec. in the stirred tank reactor with contaminated, native groundwater of an armament contamination after adding inductors, Glucose and mineral medium

Es wurde eine diskontinuierliche Kultivierung im Rührkesselreaktor im 20 l-Maßstab bei 15°C unter unsterilen Bedingungen, d. h. mit autochthoner Mikroflora durchgefohrt. Folgendes Medium wurde verwendet: 360 g (0,1 M) Glucose, 60,71 g (0,5 g N/l) NaNO₃, und oben aufgeführtes Mineralmedium. Es erfolgte aufgrund des relativ hohen Eisen-Gehaltes (Fe^2+/3+) des Grundwassers (12 mg/l) keine Zugabe von FeSO₄. Als Inoculum wurden 43,8 g Mycel (Naßgewicht) von Penicillium spec. aus einer fünf Tage alten 1 l-Vorkultur in o. g. Medium zugesetzt. Die Kultivierung erfolgte für 21 Tage bei 15°C bei Tageslicht. Die Durchmischung erfolgte durch die Drehbewegung der eingesetzten 6-Blattscheibenrührer bei 120 mm und 5 l Luft/min. Der pH-Wert wurde auf 5,1 ± 0,3 durch Zudosierung von 1 mol NaOH bzw. HCL bzw. HCl geregelt; der Sauerstoffpartialdruck (pO2) wurde kontinuierlich mittels einer pO2-Sonde gemessen. Täglich wurden die Glucose-, NO3-, NO2- und Ammoniumkonzentrationen im Kulturfiltrat wie oben beschrieben und das Myceltrockengewicht bestimmt. Die Probenaufbereitung und Analytik der STV erfolgte wie oben dargestellt.A discontinuous cultivation was carried out in a stirred tank reactor on a 20 l scale at 15 ° C. under non-sterile conditions, ie with autochthonous microflora. The following medium was used: 360 g (0.1 M) glucose, 60.71 g (0.5 g N / l) NaNO ₃ , and the mineral medium listed above. Due to the relatively high iron content (Fe ^{2 + / 3 +} ) of the groundwater (12 mg / l), no FeSO _{4 was added} . 43.8 g of mycelium (wet weight) from Penicillium spec. added from a five day old 1 liter preculture in the medium mentioned above. The cultivation was carried out for 21 days at 15 ° C in daylight. The mixing was carried out by rotating the 6-blade stirrer used at 120 mm and 5 l air / min. The pH was adjusted to 5.1 ± 0.3 by adding 1 mol NaOH or HCL or HCl; the oxygen partial pressure (pO2) was measured continuously using a pO2 probe. The glucose, NO3, NO2 and ammonium concentrations in the culture filtrate were determined daily as described above and the mycelium dry weight was determined. The sample preparation and analysis of the STV was carried out as shown above.

Wie aus Fig. 3 hervorgeht, wurden die Hauptbestandteile TNT, TNB und RDX innerhalb von 4 Tagen abgebaut. Die übrigen Nitroaromaten waren nach 16 Tagen nahezu vollständig abgebaut.As can be seen from Fig. 3, the main components TNT, TNB and RDX were degraded within 4 days. The remaining nitro aromatics were almost completely degraded after 16 days.

Example 4 Kinetics of discontinuous, sterile cultivation of Penicillium spec.

Eine diskontinuierliche, sterile Kultivierung von Penicillium spec. wurde im Rührkesselreaktor mit sterilfiltriertem Grundwasser bei 20°C, mit Glukose 18 g/l, NaNO₃ (3,04 g/l) und Mineralmedium ohne Spurenelemente durchgeführt. Als Inoculum dienten Sporen von Penicillium spec. (Endtiter 0,5 × 10⁶ Sporen/ml); pH 5,0 geregelt, 1,5 l Luft/min; 200 rpm; Glukose (2 g/l) wurde nach 170 Stunden täglich nachdosiert. Die Probenahme von 120 bis 150 ml erfolgte täglich; die Analytik erfolgte wie oben dargestellt.A discontinuous, sterile cultivation of Penicillium spec. was carried out in a stirred tank reactor with sterile-filtered groundwater at 20 ° C., with glucose 18 g / l, NaNO ₃ (3.04 g / l) and mineral medium without trace elements. Spores of Penicillium spec. Served as the inoculum. (Final titer 0.5 x 10 ⁶ spores / ml); pH 5.0 regulated, 1.5 l air / min; 200 rpm; Glucose (2 g / l) was replenished daily after 170 hours. Samples from 120 to 150 ml were taken daily; the analysis was carried out as described above.

Die Nitroaromaten Trinitrotoluol, Trinitrobenzol, und 4-Amino-2,6-Dinitrotoluol waren bereits nach 42 h Versuchsdauer im Kulturfiltrat nicht mehr nachweisbar. Diese Substanzen wurden auch im Mycelextrakt nicht detektiert. Somit wurde ein biologischer Abbau nachgewiesen. The nitro aromatics trinitrotoluene, trinitrobenzene, and 4-amino-2,6-dinitrotoluene were already no longer detectable in the culture filtrate after a test period of 42 h. These substances were also not detected in the mycelium extract. Biodegradation has thus been demonstrated.

Example 5 Hexogen degradation by Penicillium spec. with addition of inductor

Hexogen wurde unter dem Einfluß von Nitrat als Induktor und einem erhöhten Molybdängehalt als Cofaktor der NR bzw. in Anwesenheit von Wolfram (6 mmol) als Molybdänanalogon und Inhibitor der NR abgebaut. Die Experimente wurden in Submerskulturen bei 15°C in Mineralmedium mit Glukose (2%), Natriumnitrat (1,5 g/l) und Natriummolybddat (6 mmol bezogen auf Mo) als Cofaktor der NR, Wolfram (6 mmol) als Inhibitor der NR und Kontrolle ohne Moybdän und ohne Wolfram durchgeführt.Hexogen became under the influence of nitrate as an inducer and an increased molybdenum content as a cofactor of the NR or in the presence of tungsten (6 mmol) as a molybdenum analogue and NR inhibitor degraded. The experiments were carried out in submerged cultures at 15 ° C Mineral medium with glucose (2%), sodium nitrate (1.5 g / l) and sodium molybdate (6 mmol based on Mo) as cofactor of NR, tungsten (6 mmol) as inhibitor of NR and control without Moybdenum and carried out without tungsten.

Penicillium spec. wurde in 2 l-Submerskultur in o. g. Mineralmedium ohne Spurenelemente mit 18 g/l Glukose und 2 g/l Ammoniumsulfat (2 g/l) 7 Tage bei 15°C vorkultiviert, um die Expression NR während der Vorkultivierung auszuschließen. Das Mycel wurde unter sterilen Bedingungen geerntet, 3-4 mal mit 50 mM Kaliumphosphatpuffer (pH 6) gewaschen bis kein Ammonium mehr nach der o. g. Methode nachgewiesen werden konnte. Die gewaschene Mycelsuspension diente als Inokulum für 100 ml-Submerskulturen (Mineralmedium ohne Spurenelemente mit 5 g Feuchtgewicht);Penicillium spec. was precultivated in 2 l submerged culture in the above-mentioned mineral medium without trace elements with 18 g / l glucose and 2 g / l ammonium sulfate (2 g / l) for 7 days at 15 ° C. in order to exclude the expression NR during the precultivation. The mycelium was harvested under sterile conditions, washed 3-4 times with 50 mM potassium phosphate buffer (pH 6) until ammonium could no longer be detected using the above method. The washed mycelium suspension served as an inoculum for 100 ml submerged cultures (mineral medium without trace elements with 5 g wet weight);

Den Kulturen wurde außerdem Hexogen (22 mg/l) zugesetzt. Die Kulturen wurden 10 Tage bei 15°C und 120 UpM im Dunkeln inkubiert. Zu Versuchsende wurden die Parameter Hexogen-, Glucose-, Ammonium-, Nitrat-; Nitritkonzentration nach o. g. Methoden sowie Myceltrocken gewicht, pH-Wert des Kulturfiltrates bestimmt.Hexogen (22 mg / l) was also added to the cultures. The cultures were grown for 10 days Incubated at 15 ° C and 120 rpm in the dark. At the end of the experiment, the parameters Glucose, ammonium, nitrate; Nitrite concentration according to the above Methods as well as mycelium dry weight, pH of the culture filtrate determined.

Nach einer Induktionsphase von 2 Tagen begann die Hexogenkonzentration in den Versuchsansätzen abzunehmen. Während innerhalb von 10 Tagen im spurenelementfreien und wolframhaltigen Medium ein maximaler Hexogenabbau von 20% erzielt wurde, wurde Hexogen im molybdänhaltigem Ansatz trotz vergleichsweise geringerer Nitriumnitratzugabe von nur 1,5 g/l um 95% abgebaut (Fig. 5). In dem Ansatz ohne Molybdän und ohne Wolfram reichte die zugegebene Menge an Natriumnitrat nicht aus, um einen effektiven Abbau von RDX zu erzielen. After an induction phase of 2 days, the hexogen concentration in the test batches began to decrease. While a maximum hexogen breakdown of 20% was achieved within 10 days in the trace element-free and tungsten-containing medium, hexogen was reduced by 95% in the molybdenum-containing batch despite a comparatively lower addition of nitrium nitrate of only 1.5 g / l ( FIG. 5). In the approach without molybdenum and without tungsten, the amount of sodium nitrate added was not sufficient to achieve an effective breakdown of RDX.

Comparative example Degradation of hexogen in contaminated soil on a semi-industrial scale

Der vornehmlich mit Hexogen kontaminierte Boden stammte von einem ehemaligen Munitionslager und Sprenggelände. Im Zuge von Entmunitionierungsmaßnahmen wurden größere Mengen kontaminierter Boden ausgehoben und vor Ort bis zur Entsorgung (der Stand der Technik war die Entsorgung in einer Abfall-Deponie) zunächst zwischengelagert. Biologische Sanierungsverfahren nach dem bereits dargestellten Stand der Technik kamen nicht in Frage, da diese die Kriterien für einen Wiedereinbau des Bodens am Standort nicht erfüllt hätten und vergleichsweise teurer waren. Als mögliche Alternative wurde das Sanierungsverfahren im Sinne dieser Erfindung vor Ort im halbtechnischen Maßstab erprobt. Die Durchführung des Experiments erfolgte im Zeitraum Juni bis September 2000.The soil, primarily contaminated with hexogen, came from a former one Ammunition depot and explosive device. In the course of demunition measures Large quantities of contaminated soil are excavated and disposed of on site until disposal (the stand the technology was initially stored in a waste landfill). Biological remediation processes based on the prior art already presented did not come into question, as this does not meet the criteria for reinstalling the floor at the site would have been and were comparatively more expensive. That became a possible alternative Rehabilitation methods in the sense of this invention tested on site on a semi-industrial scale. The experiment was carried out between June and September 2000.

Der Boden des Standorts war mit ca. 20 bis 100 mg/kg Hexogen kontaminiert. Von einem Bodenhaufwerk wurden ca. 1 Tonne Boden entnommen und auf drei Versuchsbehälter verteilt. Der Boden wurde als Mittelsand bis Feinsand klassifiziert. In den Behältern befanden sich ca. je 360 kg Boden. Da die Verteilung von RDX im Boden sehr heterogen sein kann, wurde unmittelbar nach Befüllung eine Bodenprobe für die Analytik der Startkonzentrationen entnommen. Es wurden die Parameter RDX, Nitrat, Ammonium, Phosphat, pH im Bodeneluat und RDX, Gesamt-N, Gesamt-P, TOC, Trockenmasse, Wasserhaltekapazität im Feststoff nach allgemein bekannten DIN-Methoden bestimmt. Die Methoden-Fehlergrenze für die Hexogenbestimmung im Boden (Feststoff) liegt bei rd. 6%. Anschließend wurden zu zwei Behältern Nährstoffe bzw. Induktoren entsprechend Tabelle 5 in Wasser gelöst zugegeben. Die zugegebene Flüssigkeitsmenge richtete sich nach der bodenspezifischen Wasserhaltekapazität und wurde so berechnet, dass sich eine Wassersättigung von 50% ergab. Ein Behälter diente als Kontrolle. Zu der Kontrolle wurde die nötige Wassermenge ohne Zusätze gegeben. Ansonsten erfolgte die Behandlung analog. Anschließend wurde der Boden in den Behältern intensiv gemischt. Zur Belüftung des Milieus und der Optimierung des biologischen Abbaus wurde der Boden in den Versuchsbehältern wöchentlich mit einer Bodenkralle aufgelockert. Nach 6 Wochen wurde eine Zwischenprobenahme mit Bestimmung oben genannter Parameter vorgenommen und die Behandlung wurde bei Versuchsbehälter I wiederholt. Nach 9 Wochen erfolgte die Endprobenahme. The floor of the site was contaminated with approximately 20 to 100 mg / kg hexogen. Of a Soil piles were removed from about 1 ton of soil and distributed to three test containers. The soil was classified as medium to fine sand. There were approx 360 kg of soil. Because the distribution of RDX in the soil can be very heterogeneous Immediately after filling, a soil sample for the analysis of the starting concentrations taken. The parameters RDX, nitrate, ammonium, phosphate, pH in the soil eluate were determined and RDX, total N, total P, TOC, dry matter, water holding capacity in the solid after generally known DIN methods determined. The method error limit for the Hexogen determination in the soil (solid) is approx. 6%. Then became two Containers nutrients or inductors according to Table 5 added dissolved in water. The The amount of liquid added was based on the soil-specific water holding capacity and was calculated to give 50% water saturation. A container served as Control. The necessary amount of water was added to the control without additives. Otherwise the treatment was carried out analogously. The bottom of the containers then became intense mixed. For the ventilation of the milieu and the optimization of the biodegradation the Soil loosened weekly with a soil claw in the test containers. After 6 Weeks were an intermediate sampling with determination of the above parameters and the treatment was repeated in test container I. After 9 weeks the final sampling took place.

Tabelle 5 Table 5

Zugegebene Stoffe zu den Versuchsbehältern Added substances to the test containers

Die Analytik der Bodenproben vor Beginn der Behandlung ergab erhebliche Unterschiede der Hexogenkonzentration in den verschiedenen Versuchsbehältern. In Versuchsbehälter II wurden 30 mg/kg in der Kontrolle 19 mg/kg und in Versuchsbehälter I wurden 100 mg/kg RDX vor der Behandlung bestimmt.The analysis of the soil samples before the start of the treatment revealed considerable differences in the Hexogen concentration in the different test containers. In test container II were 30 mg / kg in the control 19 mg / kg and in test container I were 100 mg / kg RDX before Treatment determined.

Nach einem Zeitraum von 6 und 9 Wochen wurden Mischproben von den verschiedenen Versuchsbehältern entnommen und wie oben beschrieben analysiert. Bei Versuchsende nach 9 Wochen hatte sich die Hexogenkonzentration in der Kontrolle von 19 mg/kg auf 14 mg/kg RDX reduziert. In dem gleichen Zeitraum wurde in Versuchsbehälter II ein Abbau von 30 mg/kg auf 0,74 mg/kg RDX verzeichnet, d. h. 98% des Hexogens konnten bei Versuchsende nicht mehr nachgewiesen werden. Bei Versuchbehälter I wurde nach ca. 6 Wochen noch 7,3 mg/kg RDX und nach ca. 9 Wochen 12 mg/kg Hexogen festgestellt. Bei einer Ausgangskonzentration von ca. 100 mg/kg Hexogen unter Berücksichtigung der Fehlergrenzen bedeutet dies eine Reduktion von ca. 90%.After a period of 6 and 9 weeks, mixed samples of the different Test containers removed and analyzed as described above. At the end of the experiment after 9 For weeks, the hexogen concentration in the control had ranged from 19 mg / kg to 14 mg / kg RDX reduced. During the same period, a degradation of 30 mg / kg was found in test container II 0.74 mg / kg RDX recorded, i.e. H. 98% of the hexogen was no longer able at the end of the experiment be detected. In test container I, 7.3 mg / kg RDX was still added after about 6 weeks and after about 9 weeks found 12 mg / kg hexogen. With an initial concentration of approx. 100 mg / kg hexogen, taking into account the error limits, this means a reduction of about 90%.

Tabelle 6 Table 6

Hexogenkonzentrationen der Bodenversuche Hexogen concentrations in soil tests

In allen Versuchsbehältern wurden trotz Zugabe von Nährstoffen/Induktoren nach der 6. bzw. 8. Woche keine erhöhten Werte von Nitrat, Ammonium oder Phosphat im Eluat nachgewiesen. Auch in den Bodeneluaten wurden keine erhöhten Hexogengehalte festgestellt.In all test containers, despite the addition of nutrients / inductors after the 6th or 8th week no elevated levels of nitrate, ammonium or phosphate were detected in the eluate. No increased hexogen contents were found in the soil eluates either.

Claims

1. A process for the decontamination of soils and waters contaminated with nitroaromatics, nitramines, triazines and / or aliphatic nitric acid esters under autochthonous, aerobic conditions, characterized in that the process is carried out with the addition of molybdenum or molybdenum compounds, with molybdenum or the molybdenum compounds having a Concentration of at least 6 mmol is present.

2. The method according to claim 1, wherein nitrate is additionally added.

3. The method according to claim 1 or 2, wherein as molybdenum compounds Molybdenum phosphoric acid or molybdenum salts and as nitrate potassium nitrate, sodium nitrate or calcium nitrate is added.

4. The method according to any one of the preceding claims, wherein surface or Groundwater can be decontaminated.

5. The method according to any one of the preceding claims, wherein before adding the molybdenum or the molybdenum compounds ammonium from the contaminated soil and / or Watering is removed.

6. The method according to any one of the preceding claims, wherein Deuteromycetes, in particular the genus Fusarium, Aspergillus and / or Penicillium, can be added.

7. The method according to any one of the preceding claims, wherein a carbon or Energy source, in particular glucose, sucrose or maltose, and further optionally a source of phosphate is added.

8. The method according to any one of the preceding claims, wherein the moisture content in the contaminating soils to 50% to 60% in terms of Water holding capacity is set.

9. The method according to any one of the preceding claims, wherein the pH in the contaminating soils and / or waters on 3 to 8, especially on 4 to 6 is set.

10. The method according to any one of the preceding claims, wherein the method in closed fixed bed or stirred reactors is carried out.

11. The method according to any one of claims 1 to 9, wherein the method in one Flow reactor is carried out.

12. The method of claim 11, wherein the method in a flow reactor is carried out, the immobilized assimilatory nitrate reductase.