Die Verwendung von kationischem Polyacrylamid (CPAM) bei der Schlammentwässerung in kommunalen Kläranlagen (KKA) wirft wichtige Fragen bezüglich seines Umweltverhaltens auf, insbesondere wenn behandelter Klärschlamm auf landwirtschaftlichen Flächen ausgebracht wird. Das Verständnis des Abbaus und der Persistenz von CPAM im Boden ist entscheidend für die Bewertung seiner ökologischen Auswirkungen. Forschungen, wie sie von Environmental Sciences Europe veröffentlicht wurden, beleuchten diese kritischen Aspekte.

CPAM, ein Polymer mit einer Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungsrückgrat, ist bekannt für seine starke Sorption an organischem Material und Tonpartikeln im Boden. Diese hohe Sorptionskapazität führt im Allgemeinen zu einer geringen Mobilität, was bedeutet, dass es dazu neigt, in den oberen Bodenschichten zu verbleiben und unwahrscheinlich ist, ins Grundwasser zu gelangen. Studien mit radioaktiv markiertem CPAM zeigten eine sehr begrenzte vertikale Bewegung mit vernachlässigbarer Translokation über die obersten 10 cm des Bodens hinaus. Darüber hinaus wurde die Aufnahme von CPAM oder seinen radioaktiven Markern durch Pflanzen als minimal befunden, was darauf hindeutet, dass es nicht ohne Weiteres über Feldfrüchte in die Nahrungskette gelangt.

Der Abbau von CPAM im Boden ist ein langsamer Prozess. Obwohl verschiedene Mechanismen, einschließlich chemischem, photochemischem und biologischem Abbau, zu seiner Umwandlung beitragen, ist das C-C-Rückgrat des Polymers besonders widerstandsfähig. Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass der primäre Abbau durch den Zerfall von Polymersegmenten in kürzere Ketten erfolgt, die dann von Bodenmikroorganismen genutzt werden können. Die vollständige Mineralisierung von CPAM ist jedoch ein langwieriger Prozess.

Eine bedeutende Studie, die in Außenlysimetern durchgeführt und von Environmental Sciences Europe berichtet wurde, hatte zum Ziel, die Umwelthalbwertszeit von CPAM zu ermitteln. Die Ergebnisse zeigten, dass der Abbaugrad auch unter konservativen Bewertungsmethoden, die sich ausschließlich auf den Verlust von Radioaktivität (vermutlich als CO2) konzentrieren, den regulatorischen Standards entsprach, wie beispielsweise dem Grenzwert der deutschen Düngeverordnung von 20 % Abbau innerhalb von zwei Jahren. Die geschätzte Halbwertszeit, basierend auf der Mineralisierung, wurde auf etwa 5,5 Jahre geschätzt. Es ist wichtig zu beachten, dass diese Berechnung konservativ ist, da sie andere Transformationsprozesse wie die Hydrolyse von Seitenketten oder die Einlagerung in die Bodenmatrix nicht vollständig berücksichtigt.

Die Implikationen dieser Ergebnisse sind für Praktiken der landwirtschaftlichen Ausbringung erheblich. Während CPAM einen langsamen Abbau und eine geringe Mobilität aufweist, erfordert seine Persistenz im Bodenumfeld eine sorgfältige Berücksichtigung. Kontinuierliche Überwachung und Einhaltung der Anwendungsrichtlinien sind unerlässlich, um seine Präsenz in landwirtschaftlichen Böden verantwortungsvoll zu managen. Die fortlaufende Forschung zum Umweltverhalten von Polymeren wie CPAM ist entscheidend für die Entwicklung nachhaltiger Abfallwirtschaftsstrategien und die Gewährleistung der langfristigen Gesundheit unserer Ökosysteme.