Bei der Olivenölproduktion fallen innerhalb kürzester Zeit große Mengen Olivenabwasser (OMW) an. OMW kann aufgrund seines hohen Nährstoffgehalts als landwirtschaftlicher Dünger eingesetzt werden. Doch seine öligen und phenolischen Bestandteile schaden dem Boden. Es ist nicht bekannt, inwiefern jahreszeitliche Temperatur- und Niederschlagsschwankungen den Verbleib und die Wirkung der Abwasserkomponenten im Boden längerfristig beeinflussen. Um dem nachzugehen, wurden jeweils 14 L OMW m-2 im Winter, Frühling und Sommer auf verschiedenen Parzellen einer Olivenplantage ausgebracht. Hydrologische Bodeneigenschaften (Wassertropfeneindringzeit, Wasserleitfähigkeit, Kontaktwinkel), physikalisch-chemische Parameter (pH, EC, lösliche Ionen, phenolische Verbindungen, organischer Kohlenstoff) sowie der biologische Abbau (Köderstreifen) wurden erfasst, um den Zustand des Bodens nach der Applikation zu beurteilen. Nach einer Regensaison war die Bodenqualität der im Sommer behandelten Flächen signifikant reduziert. Dies wurde insbesondere anhand einer dreimal niedrigeren biologischen Fraßaktivität, zehnmal höherer Hydrophobizität, sowie einem viermal höheren Gehalt an phenolischen Substanzen im Vergleich zu den Kontrollflächen deutlich. Die Ausbringung im Winter zeigte gegenteilige Effekte, welche das natürliche Regenerierungspotential des Bodens erkennen lassen. Der Einfluss der Frühlingsapplikation lag zwischen den zuvor genannten. Es wurden keinerlei Anzeichen auf Verlagerung von OMW-Bestandteilen in tiefere Bodenschichten beobachtet. Während der feuchten Jahreszeiten gilt die Ausbringung gesetzlich begrenzter Mengen Olivenabwasser somit als vertretbar. Weitere Forschung ist notwendig um den Einfluss von Frühlingsapplikationen zu quantifizieren und weitere Erkenntnisse über die Zusammensetzung und Mobilität organischer OMW-Bestandteile im Boden zu gewinnen.

Bei einigen Arzneimittel (z.B. Antibiotika, Kontrastmittel, Betablocker) wird ein Teil des Wirkstoffs unmetabolisiert ausgeschieden und gelangt so über das Abwasser in kommunale Kläranlagen. Studien haben gezeigt, dass viele dieser Wirkstoffe durch eine konventionelle Abwasserbehandlung nicht effektiv abgebaut werden und somit in Oberflächengewässern nachweisbar sind. Eines der effektivsten Verfahren zur Entfernung organischer Mikroverunreinigungen und Mikroorganismen ist die Umkehrosmose. Ein bedeutender Nachteil dieses Verfahrens ist die Entsorgung der anfallenden Konzentrate, die erhöhte Konzentrationen von Mikroverunreinigungen und Mikroorganismen enthalten können. Dabei ist nicht auszuschließen, dass eine direkte Einleitung dieser Konzentrate das Ökosystem eines Gewässers schädigt. Um dieses Risiko zu minimieren, wäre eine gesonderte Behandlung des Konzentrats vor der Einleitung sinnvoll. In der hier vorliegenden Arbeit wurde die Ozonung als mögliches Oxidationsverfahren untersucht. Die untersuchten Konzentratproben stammen aus einer Kläranlage, in der der Ablauf nach Umkehrosmosebehandlung in das Grundwasser infiltriert wird. Durch die Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass durch die angewendeten Ozondosen die ausgewählten Arzneistoffe weitgehend oxidiert wurden, obwohl das Umkehrosmosekonzentrat einen sehr hohen TOC "Gehaltes von bis zu 46 mg/L aufwies. Zur Vorbeugung von Membranfouling wird Membrananlagenzuläufen, in diesem Fall dem Kläranlagenablauf, häufig Chlor zugesetzt. Eine Vergleichsstudie mit vorchlorierten und nicht vorchlorierten Kläranlagenabläufen zeigte einen Anstieg der Ozonstabilität nach der Chlorierung. Daraus resultierte aber auch eine Abnahme an OH-Radikalen. Die höhere Ozonstabilität könnte dazu führen, dass über eine direkte Ozonreaktion die Oxidation von Stoffen mit einer höheren Geschwindigkeitskonstante zweiter Ordnung bevorzugt würde. Der Abbau der Stoffe, die hauptsächlich über OH-Radikale oxidiert werden, würde dann gleichzeitig herabgesetzt. Für die Wirkstoffgruppe der Betablocker, die permanent in Kläranlagenabläufen nachweisbar ist, wurden die Geschwindigkeitskonstanten mit Ozon- sowie OH-Radikalen ermittelt. Untersucht wurden Acebutolol, Atenolol, Metoprolol und Propranolol. Betablocker enthalten zwei funktionelle Gruppen, die reaktiv gegenüber Ozon sind, zum einen ein sekundäres Amin und zum anderen einen aktivierten aromatischen Ring. Die Amingruppe ist dafür verantwortlich, dass die Geschwindigkeit der Ozonreaktion pH-Wert abhängig ist, da nur das deprotonierte Amin schnell mit Ozon reagieren kann. Die Geschwindigkeitskonstante für die Reaktion von Acebutolol, Atenolol and Metoprolol mit Ozon liegt bei etwa 2000 M-1 s-1, wo hingegen Propranolol mit ~1.0 105 M-1 s-1 etwa zwei Größenordnungen schneller reagiert. Die Konstanten für die Reaktionen mit OH-Radikalen liegen bei 0.5-1.0 × 1010 M-1 s-1. Die während der Ozonreaktion von Metoprolol und Propranolol gebildeten Oxidationsprodukte (OPs) wurden über HPLC-Tandem-MS identifiziert. Die Ozonreaktionen führten zur Bildung 23 OPs im Fall des Metoprolols und etwa 30 OPs beim Propranolol. Um die Auswirkung des pH-Wertes sowie der OH-Radikalreaktion auf die OP-Bildung zu untersuchen, wurden die Experimente bei pH 3 und 8, sowie mit und ohne Zugabe des Radikalfängers tert-Butanol durchgeführt. Die Menge der gebildeten OH-Radikale wurde durch den Zusatz von para-Chlorbenzoesäure ermittelt. Metoprolol: Der Einfluss des protonierten und des nicht protonierten Metoprolols auf die Menge der gebildeten OH-Radikale wurde über einen Vergleich der gemessenen para-Chlorbenzoesäureabnahme mit modellierten Werten ermittelt (Model: Acuchem). Es lassen sich dabei bessere Übereinstimmungen erzielen, wenn die Modelannahmen bei der primären Ozonreaktion des nicht protonierten Moleküls auf einer stöichiometrischen Bildung eines OH-Radikalvorproduktes (•O2-) basieren. Die Modellierung der Reaktion der protonierten Spezies unterstützt ebenfalls die These der Bildung des Vorproduktes •O2-, allerdings in unterstöichiometrischer Menge. Die Untersuchung eines Abwassers und eines Kläranlagenablaufs, die mit 10 μmol/L Metoprolol versetzt wurden, zeigte eine OP-Bildung ähnlich der bei pH 8 ohne Radikalfängerzugabe. Dies deutet auf einen signifikanten Einfluss der OH-Radikalreaktion für die Bildung der OP in realer Abwassermatrix hin. Propranolol: Das primäre OP der Ozonreaktion des Propranolols (OP-291) wird über einen Angriff am Naphthalenring gebildet, der zu einer Ringöffnung und der Bildung zweier Aldehydfunktionen führt. OP-291 wird vermutlich über eine OH-Radikalreaktion weiter zu OP-307 oxidiert, welches anschließend zu OP-281 weitereagiert. Durch die mittels Massenspektrometrie identifizierten chemischen Strukturen der OPs, können die vorgeschlagenen Bildungsreaktionen sowohl über direkte Ozonreaktion als auch über OH-Radikalreaktion bestätigt werden. Als Fazit kann festgestellt werden, dass eine Ozonung eines Kläranlagenablaufes zu der Bildung einer Vielzahl von OPs führt, die alle ein unbekanntes toxikologisches Potential haben (z.B. Bildung von Aldehydfunktionen).