ISO 9439 Bewertung der vollständigen aeroben biologischen Abbaubarkeit organischer Verbindungen in wässrigen Medien – Kohlendioxid-Entwicklungstest

Die in dieser Norm beschriebenen Bedingungen entsprechen nicht immer den optimalen Bedingungen für einen maximalen biologischen Abbau. Bei diesem Testsystem wird mikrobiell gewonnenes Kohlendioxid in Fallen gemessen, durch die Gas aus Testgefäßen geleitet wird. Ein Teil des Kohlendioxids verbleibt als gelöster anorganischer Kohlenstoff in den Gefäßen, und seine Konzentration kann mit fortschreitendem biologischen Abbau ansteigen.

Da der organische Kohlenstoff fast vollständig entfernt ist, nimmt die Konzentration des gelösten anorganischen Kohlenstoffs allmählich ab und erreicht gegen Ende der Inkubation tendenziell Null. Um das biogen erzeugte Kohlendioxid vollständig messen zu können, ist es daher notwendig, das Medium am Ende des Tests anzusäuern.

Die von der Internationalen Organisation für Normung (ISO) entwickelte Norm „ISO 9439 Wasserqualität – Bewertung der vollständigen aeroben Bioabbaubarkeit organischer Verbindungen in einem wässrigen Medium – Kohlendioxid-Entwicklungstest“ beschreibt ein Verfahren zur Bewertung der vollständigen Bioabbaubarkeit organischer Verbindungen durch aerobe Mikroorganismen in einem wässrigen Medium bei einer gegebenen Konzentration mittels Kohlendioxidbestimmung.

Diese Methode ist für organische Verbindungen gültig, die die folgenden Eigenschaften aufweisen:

• Unter Testbedingungen wasserlöslich. In diesem Fall kann die Entfernung gelösten organischen Kohlenstoffs als zusätzliche Information bestimmt werden.
• Unter Testbedingungen schwer wasserlöslich. In diesem Fall können besondere Vorsichtsmaßnahmen erforderlich sein, um eine gute Dispersion der Verbindung zu gewährleisten (z. B. ISO 10634).
• Nicht flüchtig oder mit vernachlässigbarem Dampfdruck unter den Testbedingungen (für flüchtige Stoffe gelten beispielsweise die Normen ISO 9408 oder ISO 14593).
• Keine Hemmwirkung auf die Testmikroorganismen bei der für den Test gewählten Konzentration. Das Vorhandensein einer Hemmwirkung kann gemäß dieser Norm oder mithilfe einer anderen Methode zur Bestimmung der Hemmwirkung einer Verbindung auf Bakterien (z. B. Norm ISO 8192) festgestellt werden.

Die biologische Abbaubarkeit organischer Verbindungen durch aerobe Mikroorganismen wird grundsätzlich in einem statischen wässrigen Testsystem ermittelt. Die Testmischung enthält ein anorganisches Medium, eine organische Verbindung in einer Konzentration von 10 mg/l bis 40 mg/l organischem Kohlenstoff als nominelle einzige Kohlenstoff- und Energiequelle sowie ein gemischtes Inokulum aus einer Kläranlage oder einer anderen Umweltquelle. Die Mischung wird in Testgefäßen geschüttelt und typischerweise bis zu 28 Tage lang mit kohlendioxidfreier Luft belüftet.

Das beim mikrobiellen Abbau entstehende Kohlendioxid wird in externen Behältern zurückgehalten, durch eine geeignete Analysemethode bestimmt, mit der theoretischen Menge verglichen und in Prozent angegeben.

Bei ausreichend wasserlöslichen Verbindungen kann optional die Entfernung gelösten organischen Kohlenstoffs gemessen werden, um zusätzliche Informationen zur vollständigen biologischen Abbaubarkeit zu erhalten. Dies kann mit der bereitgestellten Methode erfolgen. Im Anhang dieser Norm (Anhang D) wird jedoch ein nützliches Verfahren beschrieben, das die Verwendung höherer Konzentrationen der Testverbindung und des Inokulums ermöglicht und so das biologische Abbaubarkeitspotenzial des Tests erhöht. Wenn eine substanzspezifische Analysemethode verfügbar ist, können auch Informationen zur primären Abbaubarkeit gewonnen werden.

Die Inkubation sollte im Dunkeln oder bei diffusem Licht bei einer Temperatur zwischen 20 °C und 25 °C erfolgen, die während des Testzeitraums um nicht mehr als plus/minus 2 °C schwankt.

Kurz gesagt: Die Norm ISO 9439 bietet ein Verfahren zur Bewertung der vollständigen aeroben biologischen Abbaubarkeit organischer Verbindungen in wässriger Umgebung durch Messung des beim biologischen Abbau entstehenden Kohlendioxids. Diese Norm ist von entscheidender Bedeutung für Industrie und Forschung, die die Umweltauswirkungen chemischer Substanzen, insbesondere ihre Fähigkeit zur natürlichen Abbaubarkeit in Wasser, bewerten.

Mit dieser Norm soll beurteilt werden, in welchem ​​Ausmaß organische Verbindungen durch aerobe Mikroorganismen in einer wässrigen Umgebung abgebaut werden. Die Methode konzentriert sich auf die Kohlendioxidentwicklung als primären Indikator für den biologischen Abbau und spiegelt die Umwandlung von organischem Kohlenstoff in Kohlendioxid und Wasser wider.

Diese Norm gilt für:

• Wasserlösliche organische Verbindungen.
• Verbindungen mit geringer Wasserlöslichkeit sollten mit speziellen Dispergiermaßnahmen dispergiert werden (beispielsweise wie in der Norm ISO 10634 angegeben).
• Nichtflüchtige Verbindungen oder Verbindungen mit vernachlässigbarem Dampfdruck unter Testbedingungen.
• Verbindungen, die die Aktivität der Testmikroorganismen in der ausgewählten Konzentration nicht hemmen.

Das Hauptziel der ISO 9439-Norm ist die Bestimmung der vollständigen biologischen Abbaubarkeit, d. h. der vollständigen Zersetzung einer Verbindung in Kohlendioxid, Wasser und Mineralsalze durch mikrobielle Aktivität. Dies ist besonders wichtig, um das Umweltverhalten von Chemikalien wie Schmiermitteln, Tensiden, Kraftstoffen und Körperpflegeprodukten zu beurteilen und sicherzustellen, dass sie nicht in aquatischen Ökosystemen verbleiben.

Das Prüfverfahren nach ISO 9439 wird mindestens 28 Tage lang in kontinuierlich belüfteten Flaschen durchgeführt. Dabei wird die Kohlendioxidproduktion mittels Respirometrie gemessen. Die wichtigsten Schritte sind:

• Versuchsaufbau: Die Probe wird in ein wässriges Medium mit aeroben Mikroorganismen gegeben, die typischerweise aus Belebtschlamm oder einem ähnlichen Inokulum gewonnen werden. Das System wird mit kohlendioxidfreier Luft belüftet, um eine genaue Messung des durch biologischen Abbau entstehenden Kohlendioxids zu gewährleisten.
• Kohlendioxidmessung: Die Menge des freigesetzten Kohlendioxids wird regelmäßig gemessen, normalerweise indem es in einer Lösung (z. B. Natriumhydroxid) aufbewahrt und durch Titration oder andere analytische Methoden analysiert wird.
• Berechnung der biologischen Abbaubarkeit: Die prozentuale biologische Abbaubarkeit wird berechnet, indem das gemessene Kohlendioxid mit dem theoretisch maximalen Kohlendioxidgehalt verglichen wird, der bei vollständigem Abbau der Verbindung entstehen würde. Dies liefert ein klares Maß für die biologische Abbaubarkeit.

Dieser Test deckt ein breites Spektrum an Verbindungen ab, einschließlich solcher mit geringer Löslichkeit, die nicht flüchtig sind und keine hemmende Wirkung auf Mikroorganismen haben. Bei schwer löslichen Substanzen können ähnliche Techniken wie die in ISO 10634 beschriebenen angewendet werden, um eine angemessene Dispersion sicherzustellen.

Die Norm ISO 9439 wird häufig in Umweltwissenschaften und regulatorischen Zusammenhängen verwendet. Sie ist besonders wichtig für:

• Chemische Sicherheitsbewertungen: Dieser Standard wird typischerweise verwendet, um gesetzliche Anforderungen für die Meldung chemischer Stoffe zu erfüllen, wie etwa das REACH-Rahmenwerk der Länder der Europäischen Union oder die OECD-Richtlinien.
• Produktentwicklung: Branchen, die biologisch abbaubare Produkte wie Kunststoffe, Tenside oder Körperpflegeprodukte entwickeln, nutzen diesen Standard, um die Umweltverträglichkeit zu überprüfen.
• Umweltrisikobewertung: Dieser Test unterstützt die Risikobewertung für Ökosysteme, indem er dabei hilft, festzustellen, ob eine Verbindung in aquatischen Umgebungen bestehen bleibt.

Fortschrittliche Labore bieten Prüfdienstleistungen nach ISO 9439 für Branchen an, die die biologische Abbaubarkeit ihrer Produkte überprüfen möchten.

Obwohl ISO 9439 eine leistungsstarke Methode ist, weist sie einige Einschränkungen auf:

• Nichtflüchtige Anforderungen: Der Test ist nicht für flüchtige Verbindungen geeignet, da durch Belüftung die Testsubstanz verloren gehen und die Ergebnisse verfälschen kann. Für flüchtige Substanzen werden alternative Normen wie ISO 9408 oder ISO 14593 empfohlen.
• Hemmungstest: Der Test geht davon aus, dass die Verbindung die mikrobielle Aktivität nicht hemmt. Bei Verdacht auf Hemmung sind zusätzliche Tests (z. B. nach ISO 8192) erforderlich, um die Eignung der Verbindung für den Test zu bestätigen.

Folglich ist die Norm ISO 9439 ein wichtiges Instrument zur Beurteilung der aeroben biologischen Abbaubarkeit organischer Verbindungen in wässrigen Umgebungen. Durch die Messung der Kohlendioxidentwicklung bietet sie eine zuverlässige und standardisierte Methode zur Beurteilung der Abbaubarkeit einer Substanz durch Mikroorganismen und liefert wichtige Daten für den Umweltschutz und die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften.

Unser Unternehmen ist seit vielen Jahren tätig und verfolgt die globalen Entwicklungen in Wissenschaft und Technologie aufmerksam. Es verfügt über ein Team erfahrener Fachkräfte und eine breite Infrastruktur, um für Unternehmen aller Branchen Tests, Messungen und Analysen in einer Vielzahl von Bereichen durchzuführen. In diesem Zusammenhang bieten wir auch Prüfdienstleistungen gemäß ISO 9439 Wasserqualität – Bewertung der vollständigen aeroben biologischen Abbaubarkeit organischer Verbindungen in Gewässern – Kohlendioxid-Entwicklungstest an.