A) Einzelsubstanztestung

Prinzip
Erfassung der biologischen Abbaubarkeit über die DOC- oder CSB-Elimination.

Kurzbeschreibung 
Der Prüfgegenstand wird als einzige Kohlenstoffquelle in einem mineralischen Medium zusammen mit Belebtschlamm (0,2 – 1,0 g/L) einer kommunalen Kläranlage bis zu 28 Tagen inkubiert. Der Abbau wird durch die Bestimmung des DOC oder CSB verfolgt. Das Verhältnis zwischen dem zur Zeit der Probenahme eliminierten DOC- (oder CSB-)Wert und dem 3 Stunden nach Beginn des Tests gemessenen Wert (jeweils nach Berücksichtigung des Inokulum-Blindwerts) wird als Prozentsatz des biologischen Abbaus angegeben.

Substanzeigenschaften 
Der Test eignet sich für wasserlösliche oder emulgierbare, nicht flüchtige bzw. nicht schäumende und nicht toxische organische Stoffe, die im Testsystem nur beschränkt adsorbiert werden.       

B) Abwasseruntersuchung

Prinzip
Erfassung der biologischen Abbaubarkeit über die DOC- oder CSB-Elimination.

Kurzbeschreibung
Der Prüfgegenstand wird als einzige Kohlenstoffquelle in einem mineralischen Medium zusammen mit Belebtschlamm (0,2 – 1,0 g/L) einer kommunalen Kläranlage über normalerweise 7 Tage inkubiert. Der Abbau wird durch die Bestimmung des DOC oder CSB verfolgt. Der Abbaugrad bzw. die Elimination ergibt sich als prozentuale Verminderung des DOC- oder des CSB-Wertes im Testansatz (nach Berücksichtigung des Inokulum-Blindwerts). Optional kann die Versuchsdauer bis zum Erreichen der Plateauphase verlängert werden.

Kriterium
Die Bewertungskriterien werden in den einzelnen Anhängen zur Abwasserverordnung festgeschrieben. Zum Beispiel wird im Anhang 51 der Abwasserverordnung für Sickerwasser aus Mülldeponien eine CSB-Elimination von 75% gefordert und im Anhang 22 (Chemische Industrie) eine CSB-Elimination von 80%.

Substanzeigenschaften
Der Zahn-Wellens-Test eignet sich für wasserlösliche oder emulgierbare, nicht flüchtige bzw. nicht schäumende Abwässer.

Hintergrund
Der Zahn-Wellens-Test ist derzeit der wichtigste Test zur Erfassung der inhärenten biologischen Abbaubarkeit. Allerdings ist er für schwer wasserlösliche oder stark an den Belebtschlamm adsorbierende Substanzen nicht geeignet, da er nur die DOC-Elimination erfasst und nicht zwischen biologischem Abbau und abiotischen Eliminationsfaktoren unterscheidet. Beim Kombinationstest wird zusätzlich zur DOC-Elimination auch die CO₂-Entwicklung erfasst, indem die Reaktoren analog wie beim Sturmtest (OECD 301 B) kontinuierlich mit CO₂-freier Luft belüftet werden. Das beim Bioabbau freigesetzte CO₂ wird dann in Natriumhydroxid-Absorbern aufgefangen und nachfolgend über IC-Messungen (inorganic carbon) quantifiziert. Hierdurch wird neben der DOC-Elimination auch die Mineralisierung (Endabbaubarkeit) der Substanz erfasst.

Kurzbeschreibung
Der Prüfgegenstand wird als einzige Kohlenstoffquelle in einem mineralischen Medium zusammen mit Belebtschlamm einer kommunalen Kläranlage bis zu 28 Tagen inkubiert. Um die CO₂-Freistzeung der Kontrollansätze (Blindwerte) zu begrenzen, wird vorzugsweise die untere Belebtschlammkonzentration entsprechend der OECD 302 B (200 mg/L TS) eingestellt. Der biologische Abbau wird durch die Bestimmung des DOC in den Reaktoren sowie des IC in den Absorbern verfolgt. Die erste Probenahme erfolgt wie beim OECD 302 B 3 Stunden nach Beginn des Tests und dann ein-bis zweimal pro Woche. Als Bezugspunkt dient der eingesetzt Kohlenstoff bzw. der ThCO₂ zu Beginn des Tests (und nicht der Dreistundenwert wie beim OECD 302 B).

Kriterium
Ein Abbaugrad von > 70 % des ThCO₂ innerhalb von 28 Tagen wird als Nachweis der inhärenten biologischen Endabbaubarkeit (Mineralisierung) gewertet. Die DOC-Elimination dient lediglich als zusätzliche Information.

Hinweis
Obwohl der CO₂/DOC-Kombinationstest weithin akzeptiert und auch unter GLP durchgeführt wird, fehlt bislang eine entsprechende Erweiterung der OECD 302 B, so dass die Akzeptanz bei den Bewertungsbehörden ggf. im Vorfeld der Durchführung geklärt werden sollte.

Substanzeigenschaften
Der Test eignet sich für wasserlösliche oder emulgierbare, nicht flüchtige bzw. nicht schäumende und nicht toxische organische Stoffe, die im Testsystem nur beschränkt adsorbiert werden. Bei schwer wasserlöslichen Substanzen kann auf die DOC-Bestimmung ggf. verzichtet werden, wobei auch die Zu- oder Abnahme des DOC bzw. der Wasserlöslichkeit durch weitere Effekte wie Hydrolyse zusätzliche Informationen zum Testverlauf geben.

Weitere Informationen
Gartiser, S., Urich, E., Alexy, R., Kümmerer, K. (2007): Ultimate biodegradation and elimination of antibiotics in inherent tests. Chemosphere 67, S. 604-613

Gartiser, S. (2009): Bestimmung der Mineralisierung und DOC-Elimination von Abwasserproben im Zahn-Wellens-Test. gwf-Wasser-Abwasser 150 (9), S. 700-710.

Prinzip
Die inhärente biologische Abbaubarkeit wird über die Bestimmung des Sauerstoffverbrauchs erfasst. Es handelt sich um den einzigen OECD genormten Test, der die inhärente Abbaubarkeit anhand der Mineralisierung bestimmt und somit auch für nicht wasserlösliche Stoffe geeignet ist. Als Alternative bietet sich auch der Zahn-Wellens Kombinationstest mit zusätzlicher Erfassung des CO₂ als Endpunkt der Mineralisierung an.

Kurzbeschreibung
Der Prüfgegenstand (30 mg/L) wird als einzige Kohlenstoffquelle in einem mineralischen Medium mit Belebtschlamm (100 mg/L TS) einer kommunalen Kläranlage in einer geschlossenen Flasche über 14 bis 28 Tage inkubiert.

Das entstandene Kohlendioxid wird in Natriumhydroxid absorbiert. Der Sauerstoffverbrauch wird aus der Änderung des Drucks im Testgefäß bestimmt. Der biologische Abbau errechnet sich aus dem Verhältnis des beim Abbau der Prüfsubstanz aufgenommenen Sauerstoffs (korrigiert um den Blindwert des Inokulums) zum theoretischen Sauerstoffbedarf (ThSB).

Als Referenz wird Diethylenglycol, eine bekanntermaßen inhärent abbaubare organische Substanz, in einer parallelen Serie mitgetestet. Am Ende des Tests wird der verbliebene gelöste organische Kohlenstoff (DOC) in den Flaschen bestimmt. Optional können auch substanzspezifische Analysen des Prüfgegenstandes und dessen Transformnationsprodukte durchgeführt werden.

Hinweise:
Abweichend von der OECD 302 C Richtlinie wird Belebtschlamm aus einer kommunalen Kläranlage als Inokulum und als mineralisches Medium das Medium nach OECD 302 B verwendet.

In der Originalvorschrift OECD 302 C wird ein aus mindestens 10 verschiedenen Quellen stammendes Mischinokulum beschrieben, das im Labor mit einem synthetischen Abwasser über ein bis fünf Monate weitergezüchtet wird, bis sich ein künstlicher Belebtschlamm entwickelt hat. Mehrere Publikationen wiesen darauf hin, dass das resultierende Inokulum hoch artifiziell ist und eine geringe mikrobielle Potenz aufweist.

Während es für den MITI (I)-TEST zur Bestimmung der leichten biologischen Abbaubarkeit über die Verordnung (EG) Nr. 440/2008, C.4-F ein Pendant für Untersuchungen unter REACH gibt, wurde der inhärenten MITI(II) Test bislang nicht in die REACH Prüfmethodenverordnung integriert.

Kriterium
Ein Abbaugrad von > 70 % des ThSB innerhalb von 28 Tagen wird als Nachweis der inhärenten biologischen Abbaubarkeit gewertet,

Substanzeigenschaften
Der MITI (II) Test eignet sich für die Bewertung der inhärenten Abbaubarkeit wasserlöslicher, semi-flüchtiger und schwerlöslicher Substanzen.