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Schadstoffuntersuchungen an Miesmuscheln in den Kuestengewaessern Mecklenburg-Vorpommerns

Im Rahmen der Gewaessergueteueberwachung des Landes Mecklenburg-Vorpommern erfolgt seit 1994 eine jaehrliche Beprobung und Anlayse von Wildpopulationen der Miesmuschel (Mytilus edulis) an 6 Stationen des Kuestenbereiches. Die Beprobung erfolgt im Oktober/November. Es werden die Konzentrationen ausgewaehlter Spurenmetalle und organischer Stoffe im Weichkoerper der Muscheln analysiert. Spurenmetalle: Cr, Ni, Cu, Zn, As, Cd, Hg, Pb. Organische Schadstoffe: HCB, HCH (Alpha, Gamma), DDT und Metabolite (o,p- und p,p), PCBs (Nr. 28-52-101-118-138-153-180).

LURCH - gwTriade: Ökologisches und ökotoxikologisches Grundwasserqualitätsmonitoring auf Basis eines integrativen Triade-Ansatzes, Teilprojekt 3

Eine Webanwendung zur Ermittlung und Vermeidung des Eintrags von Pflanzenschutzmitteln in die Umwelt

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Viele Studien zeigen, dass chemische Pflanzenschutzmittel (PSM) auch über weite Distanzen transportiert werden können und so die Umwelt belasten. Auch entlegene Schutzgebiete sind davon betroffen und werden hierdurch beeinträchtigt, was insbesondere Insektenpopulationen nachhaltig schädigt. Dies konnte durch ein deutschlandweites Kleingewässermonitoring (KgM) bestätigt werden (Liess et al., 2021). Bereits im Projekt PuMa 1.0 (Laufzeit 1.7.2021 - 30.6.2023) entwickelten die Projektpartner eine Webanwendung, mit der auf einer interaktiven Karte u.a. potenzielle Quellen von PSM identifiziert, das ökologische Risiko eines vorhergesagten PSM-Eintrags bewertet und PSM-Reduktionsszenarien simuliert werden können. Mit dem Folgeprojekt PuMa 2.0 sollen die zurzeit noch bestehenden Limitierungen dieser Webanwendung identifiziert und überwunden werden. Das Ziel ist die Weiterentwicklung der vorhandenen Webapplikation zu einer offenen, digitalen Plattform für Umweltforschung, die sich in das bestehende IT-Umfeld von Anwendern aus Umweltforschung, Landwirtschaft, Verwaltung und Umweltschutz integrieren lässt. Wissenschaftliche Ziele des Projekts PuMa 2.0 bestehen u.a. in der Quantifizierung des Oberflächenabfluss und der ökotoxikologischen Bewertung eintragsmindernder Maßnahmen. Ziele im Bereich der Softwareentwicklung bestehen u.a. in der Umsetzung mehrerer Schnittstellen für den Import und Export von Schlag- und PSM-Anwendungsdaten. Sowie der Entwicklung von Programmierschnittstellen zur Integration weiterer Expositionsmodelle und Auswertungen zur ökotoxikologischen Risikobewertung.

Bau- und bauwerksbedingte Emissionen / Immission in Wasser, Boden und Luft

Veranlassung Für umweltverträgliches und nachhaltiges Bauen ist die Kenntnis der Freisetzung von (Schad-)Stoffen über den gesamten Lebenszyklus der Bauwerke von besonderer Bedeutung. Bisher ist allerdings nicht ausreichend bekannt, welche Substanzen beim Einbau, Rückbau und während der Nutzung der Bauwerke freigesetzt werden und inwieweit diese Stoffe die Qualität von Wasser, Boden oder Luft negativ beeinflussen. Zur Untersuchung der Umweltverträglichkeit werden deshalb in diesem Vorhaben systematische Auslaugversuche mit verschiedenen Bauprodukten durchgeführt. Die freigesetzten Stoffe werden durch eine Kombination von chemischen und biologischen Analysen detektiert, identifiziert und hinsichtlich ihrer ökotoxikologischen Effekte untersucht. Auf der Basis dieser Ergebnisse werden unter Berücksichtigung von Expositionsszenarien zudem praxisfähige Prüf- und Bewertungsverfahren für Bauprodukte entwickelt. Ziele - Analyse und ökotoxikologische Bewertung stofflicher Emissionen aus Materialien wie Beton, Geokunststoffe, Elastomere und Korrosionsschutzanwendungen im Stahlbau in Wasser und Boden - Untersuchung des Einflusses verschiedener Witterungseinflüsse auf die Bildung von Transformationsprodukten und die Stofffreisetzung - Aufstellen von Freisetzungsszenarien für Stoffe aus Bauprodukten - Entwicklung von Konzepten für die Bewertung der Umweltverträglichkeit von Bauprodukten - Aufbau einer Rechercheplattform für die Auswahl umweltfreundlicher Baustoffe/Baumaterialien Für die Errichtung von Verkehrsbauwerken wie z.B. Brücken, Schleusentore, Ufersicherungen oder Offshore-Windenergieanlagen werden verschiedenste Baustoffe verwendet. Dabei handelt es sich meist um komplexe, teils reaktive Formulierungen mit Zusatzmitteln und Prozesschemikalien. Für alle Verkehrsträger (Straße, Schiene und Wasserstraße) gilt, dass viele Substanzen beim Bau, Ausbau, Betrieb und Rückbau in die Umwelt gelangen können. Die genaue chemische Zusammensetzung der Baustoffe ist allerdings oftmals nicht bekannt. Durch Verwitterungsprozesse (UV, Regen) können zudem auch unbekannte Transformationsprodukte gebildet und freigesetzt werden. Das Schwerpunktthema 204 des BMDV-Expertennetzwerks entwickelt Konzepte zur Untersuchung und Bewertung der Umweltverträglichkeit von Baustoffen hinsichtlich der Freisetzung von Substanzen und deren ökotoxikologischer Relevanz.

Ressortforschungsplan 2024, Beurteilung endokriner Wirkungen von Bauprodukten in der Umwelt

Ökotoxische und mutagene Wirkungen von Bauprodukten können bereits zuverlässig anhand harmonisierter Testmethodik (CEN/TS 17459) beurteilt werden. Diese Methodik wird bereits erfolgreich bei der Vergabe des Blauen Engels eingesetzt (bisher in den Produktgruppen Pflastersteine, Dachbahnen und Dachsteine). Aktuell fehlt die Möglichkeit, die endokrinen Wirkungen von Bauprodukten gleichzeitig mit den ökotoxischen und mutagenen Wirkungen zu bewerten. Dieser Aspekt sollte mit Hilfe eines Projekts anhand experimenteller Untersuchungen in die Methodik ergänzt werden. Die bereits vorhandenen YES- und YAS-Tests (ggf. weitere vorhandene Tests) für endokrine Wirkungen sollten auf ihre Eignung und Aussagefähigkeit bei Bauprodukteluaten getestet werden. Bei den Untersuchungen sind sowohl Kurzzeiteluate (24 h) als auch Langzeiteluate (64 d) gemäß harmonisierter Auslaugtests CEN/TS 16637-2 / CEN/TS 16637-3 zu untersuchen. Um einen Überblick zu gewinnen, sind diverse Bauproduktgruppen mit Regen- oder Sickerwasserkontakt in der Anwendung vom Interesse. Basierend auf bisherige Ergebnisse zur Ökotoxizität (UBA-Veröffentlichung Texte 151/2022) sind drei Produktgruppen auszuwählen (z.B. Dachbahnen, Fugenmörtel und Kunstrasensysteme). Zusätzlich zu Screening-Tests und Produktprüfungen sollte ein Ringversuch durchgeführt werden mit dem Ziel, qualifizierte Labore für den Blauen Engel für die Durchführung von Ökotox-Tests inklusive des YES- und YAS-Tests zu identifizieren. Als Ergebnis werden zusätzlich zum Abschlussbericht eine peer reviewed -Veröffentlichung, eine veröffentlichte Prüfanleitung und eine Liste von geeigneten Prüfinstituten erwartet.

BMDV-Expertennetzwerk TF 204: Metallische Überzüge im Korrosionsschutz von Stahlwasserbauwerken

Feuer- und Spritzverzinkung In diesem Vorhaben sollen die Korrosionsschutzwirkung, die physikalischen Eigenschaften und die ökotoxikologische Wirkung von Metallisierungen, vor allem von Verzinkungen, im Stahlwasserbau untersucht werden. Aufgabenstellung und Ziel Der Korrosionsschutz von Stahlwasserbauwerken erfolgt in der Regel durch organische Beschichtungen, teilweise in Kombination mit kathodischem Korrosionsschutz. Metallische Überzüge, wie beispielsweise Verzinkungen, können ebenfalls für den schweren Korrosionsschutz eingesetzt werden (Nürnberger 1995). Im Stahlwasserbau in Deutschland sind diese jedoch unüblich, vor allem wegen Vorbehalten bezüglich einer geringen Nutzungsdauer durch Auflösung im Kontakt mit dem Gewässer. In diesem Projekt sollen die physikalischen Eigenschaften und die ökotoxikologische Wirkung von Metallisierungen, vor allem von Verzinkungen, im Stahlwasserbau untersucht werden. Bestehende Erfahrungen aus dem Wasserbau in Deutschland und anderen Ländern sollen evaluiert und durch eigene Untersuchungen ergänzt werden. Im Ergebnis sollen die Einsatzmöglichkeiten und Einsatzgrenzen von Metallisierungen im Stahlwasserbau beschrieben werden. Dabei sollen auch Auswirkungen des gegebenenfalls aufgelösten Metalls auf das Gewässer betrachtet werden. Der konkrete Fokus liegt dabei auf den Themen: - Bewertung der Auswirkungen metallischer Überzüge auf Stahlplatten sowohl im Labor als auch in der Natur; - Auswertung der vorhandenen Erfahrungen aus dem Wasserbau in Deutschland und anderen Ländern; - Beschreiben von Einsatzmöglichkeiten und Grenzen der Spritz- und Feuerverzinkung im Stahlwasserbau. Bedeutung für die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) Verzinkungen werden als mögliche Alternative zu den üblichen Korrosionsschutzbeschichtungen diskutiert. Mit dem Ergebnis dieser Untersuchung kann eine fundiertere Entscheidung über den konkreten Anwendungsfall getroffen werden. Untersuchungsmethoden Zunächst werden in Zusammenarbeit mit dem Chemielabor der BAW die Metallplatten, die für die Feuer- und Spritzverzinkung verwendet werden, zu Informationszwecken mithilfe der optischen Emissionsspektrometrie auf ihren Si-Gehalt hin untersucht. Anschließend werden die Platten und Bleche in einer Verzinkerei spritz- und feuerverzinkt. Die Feuerverzinkung wird nach DIN EN ISO 1461 (Durch Feuerverzinken auf Stahl aufgebrachte Zinküberzüge (Stückverzinken) - Anforderungen und Prüfungen) durchgeführt. Die Spritzverzinkung wird nach DIN EN ISO 2063-1 (Thermisches Spritzen - Zink, Aluminium und deren Legierungen) durchgeführt. Danach werden Leistungstests vorgenommen, um die Eigenschaften der Feuer- und Spritzverzinkung gemäß den folgenden Normen zu untersuchen und zu analysieren. Die Naturauslagerung wird an zwei Standorten, in Trier und Kiel, stattfinden. Die ökotoxikologischen Auswirkungen werden auf theoretische Weise mit einer systematischen Literaturrecherche auf der Grundlage der RBS-Roadmap von Carlos Conforto et al. (2011) und des Wissensaustauschs mit der BfG analysiert. Folgende Untersuchungsmethoden sind geplant: - Austausch mit Betreibern von Anlagen mit Metallisierung, national und international, gegebenenfalls mit Begutachtung vor Ort; - Physikalische Untersuchungen zur Dauerhaftigkeit in Labor und Naturversuch; - Ökotoxikologische Bewertung (in Zusammenarbeit mit der BfG) durch Literaturrecherche.

Comparison of sediment and water ecotoxicity data and test methods (II)

Förderinitiative: Umwelt als knappes Gut, Entwicklung einer Methode zur wirtschaftlichen Bewertung der Sanierung von Böden

Angesichts der Unzulänglichkeit bisher verwendeter Bewertungsverfahren soll in Abstimmung mit einschlägigen Natur- und Ingenieurwissenschaften eine verlässliche, praktikable und wissenschaftlichen Anforderungen entsprechende Bewertungsmethodik entwickelt werden. Ein ausführlicher Schlussbericht und eine Publikation liegen vor.

EU-Life-Programm: Entwicklung eines Sedimentmanagementkonzeptes für die Lahn und Monitoring der Auswirkungen von im Projekt laufenden Revitalisierungsmaßnahmen auf die Sedimentqualität

Veranlassung Durch Remobilisierung von Feinsedimenten, z.B. durch Baumaßnahmen, können sedimentgebundene Schadstoffe gelöst werden. Dies kann zu negativen Effekten für den chemischen und ökologischen Zustand des Gewässers führen. Um besonders kontaminierte Stellen zu identifizieren und geeignete Maßnahmen zur Minimierung der Auswirkungen zu ergreifen, ist die Charakterisierung, Bewertung und Beobachtung der Sedimente vor, während und nach der Maßnahme unabdingbar. Die aktuelle Datenbasis der Schadstoffbelastung von Sedimenten im Untersuchungsgebiet der Lahn ist nicht ausreichend, um die Sedimentqualität zu bewerten. Als Ausgangspunkt für die Sedimentqualitätsbewertung wird daher ein Sedimentkataster erstellt. Die Bewertung der Sedimentqualität erfolgt auf Basis chemischer Analysen (nach 2008/105/EG und 2013/39/EU) und ökotoxikologischer Tests (nach HABAB 2017). Im Sedimentmonitoring soll die zentrale Fragestellung beantwortet werden, wie sich die geplanten Revitalisierungsmaßnahmen zur ökologischen Aufwertung der Lahn auf die Sedimentqualität und das Remobilisierungspotenzial auswirken. Ziele - Bereitstellung eines Sedimentkatasters zur Beschreibung des Ist-Zustandes der Sedimentqualität der Lahn und Veröffentlichung in der Datenbank SedIS - Erarbeitung eines Sedimentmanagementkonzepts zur Bewertung der Sedimentqualität der Lahn sowie eine Umweltrisikobewertung und eine Handlungsanweisung zum Umgang mit Sedimenten bei zukünftigen Maßnahmen - Durchführung eines Sedimentmonitorings zur Überwachung der Einflüsse von Revitalisierungsmaßnahmen auf die Sedimentqualität - Beantwortung der Fragestellung, wie Sedimente in die Evaluierung des ökologischen und chemischen Zustandes limnischer Ökosysteme einbezogen werden können und ob dies zur Erreichung der WRRL-Umweltziele genutzt werden kann Das Ziel des Projektes ist die Revitalisierung des stark anthropogen überprägten Flusssystems Lahn. Dabei integriert das Projekt naturschutzfachliche, regulatorische und gesellschaftspolitische Fragestellungen. Im BfG-Teilprojekt soll auf Basis eines Sedimentkatasters zur Erfassung des Sediment-Ist-Zustandes ein Sedimentmanagementkonzept erstellt werden und ein, die im Gesamtprojekt geplanten Maßnahmen begleitendes, Sedimentmonitoring durchgeführt werden. Grundlegend ist die Fragestellung, wie Sedimente in die Evaluierung des ökologischen und chemischen Zustandes limnischer Ökosysteme einbezogen werden können und ob dies zur Erreichung der WRRL-Umweltziele genutzt werden kann. Die ökologische Aufwertung anthropogen überprägter Flüsse und ihre zukünftige Nutzung sind Herausforderungen bei der Umsetzung der EU-WRRL. Aufgrund der Schlüsselfunktion von Sedimenten im Naturhaushalt eines Flusssystems kommt dem Sedimentmanagement eine besondere Bedeutung zu.

Neue Technologien zur Digitalisierung molekularbiologischer Methoden zur echtzeitnahen biologischen und ökotoxikologischen Überwachung von Bundeswasserstraßen

Veranlassung Bereits bestehende molekularbiologische Methoden kennzeichnet ein komplexer, potenziell fehleranfälliger und laborbasierter Arbeitsablauf. Dies erfordert personell eine gehobene technische und bioinformatische Expertise und ist wenig nutzerfreundlich und praxisfern. Zudem führt die zeitliche Entkopplung von Probenahme, Aufbereitung und Datenanalyse in der Regel zu einem Zeitversatz von mehreren Monaten bis zum Erhalt der benötigten Information. Das Zusammenspiel einer hier zu etablierenden portablen Methode zur On-site-Generierung von Sequenzierungsdaten, in Verbindung mit einer innovativen bioinformatischen Analyse-Pipeline, bietet im Vergleich zu den bisherigen Methoden Zeitersparnis, Mobilität, Nutzerfreundlichkeit und bessere Information. Ziele - Vereinfachung und Beschleunigung von molekularbiologischen Arbeitsabläufen durch Sequenzierungstechnologien der 3. Generation und durch Etablierung eines transportablen molekularbiologischen Labors - Aufbau einer bioinformatischen Pipeline zur automatisierten und standardisierten metagenomischen Datenanalyse - Verbesserung des NemaSpear-Index zur ökotoxikologischen Bewertung; schnelle und einfache Detektion von Neobiota in Ballastwasser; echtzeitnahe Artbestimmung von Pappel-Jungaufwuchs Molekularbiologische Methoden bieten eine immense Bandbreite an Anwendungsmöglichkeiten; in vielen Bereichen von Wissenschaft und Forschung sind sie bereits etabliert und von großer Bedeutung. Für die Anwendung zur Gewässerüberwachung in der behördlichen Praxis werden sie derzeit validiert und haben langfristig das Potenzial, bestehende morphotaxonomische Methoden zur Begutachtung und Bewertung zu ergänzen oder zu ersetzen. In diesem Projekt sollen die bereits bestehenden Methoden durch neue Technologien teilautomatisiert und zum mobilen Einsatz befähigt werden. Mit dem Projekt DigiTax macht die BfG einen weiteren Schritt in das biologische Gewässermonitoring der Zukunft, indem genetische Methoden in den Punkten Mobilität und Anwenderfreundlichkeit verbessert werden.

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