Analyse der Verfahren, neue Wasserverteilsysteme, Steuer- und Regelsysteme zur besseren Abstimmung der Wassergabe, energiesparende Wasserbereitstellung Erprobung wassersparender Verfahren (Abwasserverregnung, Einzelregnerverfahren, Tropfbewaesserung), Planungsverfahren.
In vielen Teilen der Erde ist Abwasserbewässerung eine gängige Praxis. Bewässerung mit ungeklärtem Abwasser resultiert in der Akkumulation von Rückständen von Pharmaka und Desinfektionsmitteln in Böden. Wechsel von Bewässerung mit ungeklärtem zu geklärtem Abwasser ist in vielen Ländern im Gang, so auch im Mezquital Tal in Mexiko. Über die Dynamik der mikrobiellen und chemischen Kontaminanten sowie der Antibiotikaresistenz-Gene als Folge der Veränderung des Bewässerung-Regimes ist jedoch nur wenig bekannt. Wir postulieren, dass die Vorteile des Wechsels des Bewässerungsregimes auf Flächen, die für lange Zeit mit Abwasser bewässert wurden, in der Übergangsphase marginal sind, da 1.) der Wechsel des Bewässerungswassers Schadstoffe freisetzt, die sich im Boden akkumuliert haben, 2.) die Schadstoffkonzentrationen, die im ungeklärten bzw. geklärten Abwasser vorliegen bzw., die von den Böden freigesetzt und den Pflanzen aufgenommen werden, groß genug sind, um auf Antibiotikaresistenzbildung zu selektieren und Resistenzübertragung im Boden und in den Pflanzen zu induzieren und 3.) die Freisetzung der Schadstoffe und die damit verbundene Selektion für Antibiotikaresistenzen vom Bodentyp abhängt. SP 4 wird diese Hypothesen mit 3 verschiedenen Bodentypen, Leptosol, Phaeozem und Vertisol für häufig eingesetzte Antibiotika, die sich in Struktur und Wirkmechanismus unterscheiden, Sulfamethoxazol, Trimethoprim, Ciprofloxacin, Clindamycin, Erythromycin, Azithromycin und für Desinfektionsmittel, die zu den quaternären Alkylammoniumverbindungen gehören (Alkyltrimethylammonium-, Dialkyldimethylammonium- und Benzylalkylammonium-Verbindungen), in 3 gemeinsamen Versuchen in der Forschungsgruppe untersuchen. Wir werden den Einfluss von variierenden Schadstoffkonzentrationen auf die Zusammensetzung der mikrobiellen Gemeinschaft und die Abundanz von pathogenen Gram-positiven Bakterien in ungeklärtem, geklärtem Abwasser, in Boden- und Pflanzenproben mit kulturunabhängigen Methoden (Kooperation mit SP 5) analysieren. Wir werden die Konzentrationen von Antibiotikaresistenz-Genen und konjugativen Plasmiden mit quantitativer real-time PCR in Abwasser, geklärtem Abwasser, Boden- und Pflanzenproben (Kooperation mit SP5) bestimmen, konjugative Resistenzplasmide von Gram-positiven pathogenen Bakterien sequenzieren (Kooperation mit SP 6) und ausgewählte Plasmide an SP 3 für „Minimale Selektive Konzentration“-Tests übergeben. Außerdem werden wir horizontale Transferraten für Antibiotikaresistenz-Gene zwischen Gram-positiven Bakterien in Abwasser-, Boden- und Pflanzenproben (Kooperation mit SP 5) mit einer von SP 4 entwickelten Methode ermitteln. Auf diese Weise liefert SP 4 mikrobielle und Resistenzdynamik-Daten für das von SP7 zu entwickelnde konzeptuelle und quantitative Modell und trägt zum ganzheitlichen Verständnis des Einflusses der Abwasserqualität auf die Wechselwirkungen zwischen Schadstoffen und Antibiotika-resistenten Bakterien in Abwasserbewässerungssystemen bei.
Natürliche Kolloide, einschließlich Nanopartikel, sind in der Umwelt ubiquitär und wichtige Sorptionspartner für Arzneimittel wie Antibiotika. Es ist jedoch fast nichts darüber bekannt wie Abwasserbehandlung sowie Bodentyp die Prävalenz von Kolloiden und kolloidassoziierter Antibiotika modulieren. Auch Auswirkungen von Kolloiden auf die Bioverfügbarkeit von Antibiotika im Boden sind unklar. Wir stellen die Hypothese auf, dass i) große Teile der Antibiotika im Abwasser, im Boden und im Sickerwasser an Kolloide gebunden sind, und dass ii) eine Veränderung der Abwasserqualität sowie iii) verschiedene Bodentypen die Zusammensetzung der Kolloide sowie den Anteil der daran gebundenen Antibiotika verändern. Wir gehen davon aus, dass iv) die Bindung von Antibiotika an Kolloide deren Bioverfügbarkeit und die Selektion von Antibiotikaresistenzgenen verringert, während die Pflanzenaufnahme von Antibiotika nicht durch Abwasserbehandlung beeinflusst wird, da dadurch zwar geringere Gesamtkonzentrationen verglichen zum unbehandelten Abwasser erreicht werden, diese jedoch besser verfügbar sind. Um diese Hypothesen zu testen, werden wir i) Antibiotika in der kolloidalen und echt gelösten Phase von unbehandeltem Abwasser, Boden und Sickerwasser des Säulen- und Feldexperiments im Phaeozem analysieren. Um Veränderungen in der Kolloid-Antibiotika Assoziation aufzuklären, die ii) durch Veränderungen der Abwasserqualität und iii) des Bodentyps verursacht werden, werden wir Antibiotika in gelöster und kolloidaler Form in mit behandeltem und unbehandeltem Abwasser bewässerten Leptosolen und Vertisolen analysieren (Säulen- und Feldexperiment). Die Auswirkungen von iv) Kolloiden auf Bioverfügbarkeit und Selektion von Antibiotikaresistenzgenen, wird durch ein Satellitenexperiment zusammen mit SP 3 bewertet, in dem minimale Hemmkonzentrationen und Wachstumskurven für Bakterien in Lösungen in An- und Abwesenheit von Bodenkolloiden bestimmen werden. Um reale Böden mit unterschiedlichen Kolloidzusammensetzungen aus verschiedenen Bodentypen einzubeziehen, werden wir dort zusätzlich Antibiotikakonzentrationen sowie minimale selektive Konzentrationen unter Verwendung isogenresistenter und anfälliger Stämme in der echt gelösten und kolloidalen Fraktion des zentralen Inkubationsexperiments bestimmen. Die v) Pflanzenaufnahme von Antibiotika wird im zentralen Säulen- und Feldversuch quantifiziert. Zum besseren Verständnis der an der Antibiotikabindung beteiligten Kolloidphasen erfassen wir die kolloidale Größenverteilung sowie ihre Zusammensetzung mittels Feldflussfraktionierung für alle Abwasser- und Bodenproben. Die Verknüpfung der Informationen über Kolloid-Antibiotikum-Wechselwirkungen mit den Gesamtkonzentrationen (SP 2) und mikrobiologischen Parametern aus den anderen Teilprojekten liefert eine einmalige Chance, erstmalig ein tieferes Verständnis zu erhalten, welche Rolle Kolloide für die Mobilität und Bioverfügbarkeit von Antibiotika in Böden unter Abwasserbewässerung spielen.
Due to the often practised uncontrolled disposal into the environment, olive oil production wastewater (OPWW) is presently a serious environmental problem in Palestine and Israel. The objectives of this interdisciplinary trilateral research project are (i) to understand the mechanisms of influence of the olive oil production wastewater on soil wettability, water storage, interaction with organic agrochemicals and pollutants; (ii) monitor short-term and long-term effects of OPWW land application in model laboratory and field experiments; (iii) identify the components responsible for unwanted changes in soil properties and (iv) analyse the mechanisms of association of OPWW OM with soil, the interplay between climatic conditions, pH, presence of multivalent cations and the resulting effects of land application. Laboratory incubation experiments, field experiments and new experiments to study heat-induced water repellency will be conducted to identify responsible OPWW compounds and mechanisms of interaction. Samples from field experiments and laboratory experiments are investigated using 3D excitation-emission fluorescence spectroscopy, thermogravimetry-differential thermal analysis-mass spectrometry (TGA-DSC-MS), LC-MS and GC-MS analyses. We will combine thermal decomposition profiles from OPWW and OPWW-treated soils in dependence of the incubation status using TGA-DSC-MS, contact angle measurements, sorption isotherms and the newly developed time dependent sessile drop method (TISED). The resulting process understanding will open a perspective for OPWW wastewater reuse in small-scale and family-scale olive oil production busi-nesses in the Mediterranean area and will further help to comprehend the until now not fully un-ravelled effects of wastewater irrigation on soil water repellency.
Im REPLAWA-Verbund werden die zentralen Fragen zum Thema Plastik in der Umwelt in Zusammenhang mit der Abwasserableitung und -behandlung untersucht. Das ISWW entwickelt dabei u.a. eine Analysemethodik für die Mikroplastikdetektion in Klärschlämmen. Darauf aufbauend werden großtechnischen Kläranlagen hinsichtlich ihrer Mikroplastikfrachten v.a. in Bezug auf die Schlammbehandlung bilanziert, sowie der Eintrag in die Landwirtschaft durch die Abwasserverregnung und Schlammverwertung evaluiert. Filtrationstechnologien zur Reduktion der Plastikeinträge werden neben der Schlammfaulung gezielt in dotierten halbtechn. Versuchsanlagen untersucht. Aus den Ergebnissen werden Strategien zur Sensibilisierung von Verbrauchern und Betreibern sowie zur Verminderung des Eintrags über das Abwasser abgeleitet. Die sozialwissenschaftliche Forschung des ISW-IB im Projektverbund ermittelt, inwiefern die internationale Debatte um die Regulierung von Plastik geeignet sind, die technisch möglichen Lösungen zu realisieren. Dabei interessiert insbesondere die internationale Normgenese im Bereich Mikroplastik und Abwasser. Es wird untersucht, inwiefern politische Lösungen mit den technischen Problemen und Herangehensweisen korrespondieren, sowie das mögliche Verhältnis von konsumentenorientierten Lösungen zu technischen 'End-of-pipe-Lösungen', die im REPLAWA-Verbund untersucht werden. ISWW: AP1: Methodenentwicklung Schlammaufschluss für Mikroplastikanalyse und Dotierung halbtechn. Versuche AP2: Untersuchung Einträge in Landwirtschaft und Grundwasser im Verregnungsgebiet Braunschweig AP3: Bilanzierung Mikroplastikfrachten auf Kläranlage Braunschweig, Unterstützung der TU Berlin bei Beprobung weiterer Kläranlagen AP4: Durchführung halbtechn. Versuche zur weitergehenden Mikroplastikabscheidung sowie Schlammfaulung AP6: Entwicklung Handlungsempfehlungen Verbund AP7: Verbundworkshops ISW-IB: AP5: Sozialwissenschaftliche Analyse AP6: Entwicklung Handlungsempfehlungen Verbund AP7: Verbundworkshops.
ln HypoWave wird erstmals ein hydroponisches System zur Pflanzenproduktion untersucht, das mit speziell für den Einsatz in diesem System aufbereitetem kommunalem Abwasser betrieben wird und ohne ein Substrat zur Verankerung der Pflanze auskommt. Ziel ist es, ausgehend von einer Pilotierung in Wolfsburg und unter Berücksichtigung der nötigen Governance ein hydroponisches System zu entwickeln, bei dem eine optimale Nährstoffaufnahme der Pflanzen bei gleichzeitiger Minimierung von Schadstoffen wie Schwermetallen, organischen Spurenstoffen oder pathogenen Keimen im Produkt gewährleistet ist. Zugleich erlaubt dieses System durch die Wiederverwendung eine Verbesserung der Wasserverfügbarkeit. Mittels Fallstudien und einer Wirkungsabschätzung wird untersucht, wie sich die Anforderungen verschiedener Standorte unterscheiden und wo sich Einsatzmöglichkeiten und Marktsegmente für das hydroponische System abzeichnen . Das Teilvorhaben von aquadrat ingenieure fokussiert die Schnittstelle zwischen Forschung und Praxis. aquadrat ingenieure möchte sein Wissen zur Abwasserbehandlung Richtung landwirtschaftlicher Abwasserverwertung ausbauen und der Praxis im Hessischen Ried vermitteln. aquadrat ingenieure bringt seine Fähigkeiten und Kenntnisse in der Hygiene und Expertise bei der Bewertung der Abwasserqualität in der Abwasseraufbereitung (AP2) ein. Zudem leitet aquadrat ingenieure die Fallstudie im Hessischen Ried und untersucht das Potenzial solcher Lösungen in der Region. Es übernimmt die Kommunikation an interessierte Kläranlagenbetreiber und Landwirte. Auch bringt sich aquadrat ingenieure in den Stakeholderdialog und die Ergebnisverwertung ein.
Susanne Schön et al. 2020 Transdisziplinäres Innovationsmanagement. Nachhaltigkeitsprojekte wirksam umsetzen, wbv Quelle: IDW-online - Helke Wendt-Schwarzburg Wissenschaftskommunikation und Öffentlichkeitsarbeit inter 3 Institut für Ressourcenmanagement vom 22. April 2020 Von der umwelttechnisch sicheren Bewässerung mit Abwasser über die Bürgerwindenergie bis zu Geschäftsmodellen für das Zweinutzungshuhn: Seit mehr als 20 Jahren entwickeln Forscherinnen und Forscher Ideen und Lösungen für eine nachhaltige Land- und Forstwirtschaft, Wasser- und Energiewirtschaft, Bioökonomie oder Stadt- und Regionalentwicklung. Wie diese Lösungen wirksam in die Praxis gebracht werden können, stellt das Berliner inter 3 Institut für Ressourcenmanagement in dem jetzt erschienenen Handbuch „Transdisziplinäres Innovationsmanagement. Nachhaltigkeitsprojekte wirksam umsetzen“ vor. Unterstützt hat die Veröffentlichung das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF). In dem Handbuch zeigen die Autorinnen und Autoren, wie Elemente des betrieblichen Innovationsmanagements für die Planung und Steuerung von Nachhaltigkeitsprojekten genutzt werden können. „Aus langjähriger Erfahrung wissen wir, warum nachhaltige Lösungen es auf dem Weg in die Praxis oft schwer haben,“ sagt Dr. Susanne Schön, Geschäftsführerin von inter 3. „Mit der Begleitforschung zur Fördermaßnahme ‚Innovationsgruppen für ein Nachhaltiges Landmanagement‘ haben wir die Gelegenheit genutzt, unsere Ideen, wie sich das ändern lässt, an und mit den Innovationsgruppen zu erproben und zu systematisieren.“ Anwendungsreife, Innovationskonzept, Wissenstransfer: Wie Nachhaltigkeitsprojekte wirksam umgesetzt werden können Das Handbuch unterstützt Forscherinnen und Forscher dabei, frühzeitig den Blick auf die Interessen und Bedarfe künftiger Nutzer:innen zu richten, sich auf strategisch wirklich wichtige Aufgaben zu konzentrieren und angesichts begrenzter eigener Ressourcen schlagkräftige Allianzen zu schmieden. Ganz unterschiedliche Instrumente wie u.a. Technology Readiness Level, Design Thinking oder ein Modell sozialer Entscheidungsprozesse werden auf typische Innovationsprozesse der transdisziplinären Nachhaltigkeitsforschung angewendet, angepasst und nutzbar gemacht. Der gesamte Innovationsprozess wird entlang von Schüsselfragen dargestellt, die von Projektteams mithilfe des Handbuchs beantwortet werden können, beispielsweise: Wie anwendungsreif soll unsere Lösung werden? In welcher Innovationsphase stecken wir gerade? Welcher Faktoren können wir beeinflussen? Wie können wir Schwung in den Prozess bringen? Wie erfahren die Richtigen davon? Jedes Kapitel verknüpft eine ‚aus dem Forscherleben gegriffene‘ typische Erfahrung mit einem konkreten Lernziel und praktischen Nutzen. „Beim Innovationskonzept geht beispielsweise darum, dass die Lösung nach Projektende nicht einfach in der Schublade verschwindet. Dazu gilt es herauszuarbeiten, wer genau wie mit der Lösung weiterarbeiten kann und die erforderlichen Aktivitäten in einem Aktionsplan auch verbindlich festzuhalten. Das hört sich einfach an, ist aber keineswegs banal und gerät im Projektalltag häufig aus dem Blick,“ sagt Dr. Christian Eismann von inter 3. Er hat die Innovationsgruppen begleitet und gemeinsam mit Susanne Schön im Innovationsprozess gecoacht. Ein Praxisbuch für die Wissenschaft – damit Wissenschaft wirksam wird Das Handbuch richtet sich an Menschen mit unterschiedlicher beruflicher und fachlicher Expertise. Gute Allgemeinverständlichkeit, bildhafte Sprache und Illustrationen helfen ihnen, die Grundlagen des transdisziplinären Innovationsmanagements schnell zu verstehen und für die eigene berufliche Praxis zu nutzen. Am Fallbeispiel einer urbanen Dachfarm wird gezeigt, mit welchen Instrumenten erarbeitete Lösungen Schritt für Schritt erfolgreich implementiert werden können. Mit begleitenden Aufgabenblättern können Strategien und Maßnahmen für das eigene Nachhaltigkeitsprojekt erarbeitet werden. „Unser zentrales Anliegen ist, dass die Leser:innen mit ihren eigenen Projekten vorankommen und Wissenschaft wirksam wird,“ erläutert Susanne Schön. Bereits 2019 veröffentlichte das Autorenteam den Band „Nachhaltige Landnutzung managen“, der Erfahrungswissen aus Landmanagementprojekten mit Input aus der Innovationsforschung verknüpft. Referenz und Download Susanne Schön, Christian Eismann, Helke Wendt-Schwarzburg, David Kuhn (2020): Transdisziplinäres Innovationsmanagement. Nachhaltigkeitsprojekte wirksam umsetzen. Bielefeld: WBV, ISBN: 978-3-7639-6026-2 (Print). DOI: 10.3278/6004698w Zugang und Download als PDF auf http://www.wbv.de/artikel/6004698w wbv Open Access Download Alle Aufgabenblätter unter inter3 Wissenschaftliche Ansprechpartner*innen Dr. Susanne Schön Tel.: +49(0)30 34 34 74 52; E-Mail: schoen@inter3.de Dr. Christian Eismann Tel.: +49(0)30 34 34 74 36; E-Mail: eismann@inter3.de
The overall aim of the project is to achieve an improvement of the socio-economical conditions by increasing the usability of polluted groundwater resources at the lower Amu Darya and by avoiding or minimising future risks (sustainable development). Specific research objectives of this project are: 1) the development of site specific risk assessment and ecosystem monitoring protocols including human health; 2) to investigate the feasibility of pesticide wash out by waste water re-use; 3) to produce innovative approaches for low energy pollution removement plants; 4) development of strategies and optimisation models for minimization of agricultural pollution loads and optimisation of the distribution of the water. Amu Darya lowers were declared 'Disaster zone' in 1991 by the UN. The Amu-Darya River is one of the two main effluents of the Aral Sea. More than 3 million inhabitants live at the lower Amu-Darya (on the territories of Uzbekistan and Turkmenistan). By extreme pesticide concentrations no more groundwater resources are left, that can be used as drinking water. Child mortality is at a peak level at Central Asia and cancer diseases are widespread. The planned use of the Kaparas reservoir for drinking water supply leads to a total change of the actual water pathways. Hence there is an enormous scarcity of surface water for irrigation and a higher demand of usable groundwater to expect. The project objectives are studied in multiple spots, which will be crucial along the water chain from Kaparas reservoir to the Aral Sea. The estimation of spatial and temporal distributions both for resources and for pollutions by innovative monitoring and modelling strategies will provide the basis for an efficient concentration of efforts. Considering the severe deterioration of soil and water resources the only way for a future purification is a combination of different partial measures focusing on most polluted areas. The treatment of waste waters and its re-use will provide new water quantities for irrigation and drainage, if more water from Kaparas could not longer be used for irrigation. While water flow in mountainous areas provides good possibilities to pass constructed wetlands, the lower Amu-Darya is characterised by a very low slope and hence a very low flow energy level. The main challenge of the presented research project is to investigate the energy requirements of several technologies and the possibilities of wastewater re-use for washing out and through flow in contaminated soils. The detailed documentation of present and future possible pathways and pollution loads will provide the network along which energy requirements, technical requirements and the usability of local resources must be investigated. The latter relates directly to the economical feasibility of possible technologies and must be strongly taken into account. Related to this, risk assessment parameters for the functioning of ecosystems including human health will be adapted to
Mehrfach antibiotikaresistente Bakterien fuehren in der Humanmedizin zu nicht mehr therapierbaren Infektionen. Die Hauptreservoire von antibiotikaresistenten Bakterien liegen in den Krankenhaeusern und in der kommerziellen Tierhaltung. Eine Uebertragung von antibiotikaresistenten Bakterien ausgehend von Masttieren ueber kontaminierte Fleischprodukte auf den Menschen wurde eindeutig nachgewiesen. Antibiotikaresistente Bakterien treten aber auch in hoher Zahl im Abwasser und in der Guelle auf. Es stellt sich die Frage, inwieweit eine Uebertragung antibiotikaresistenter Bakterien oder ihrer Resistenzgene ueber die Umwelt auf Bakterien der menschlichen Flora stattfindet. Dies soll, im Unterschied zu laufenden Vorhaben, die die allgemeine Verbreitung betrachten, an zwei konkreten Modellsystemen untersucht werden: 1) Antibiotikaresistente Bakterien (E. coli, Enterococcus faecium) sollen aus einem Badegewaesser mit Abwasserzufluss isoliert und charakterisiert werden. Gleichzeitig wird ein Personenkreis, der sich fuer laengere Zeit an diesem Badegewaessern aufhaelt, auf das Vorkommen dieser antibiotikaresistenter Bakterien untersucht. Als Kontrollgruppe werden nicht badende Personen herangezogen. 2) Antibiotikaresistente Bakterien (E. coli, Enterococcus faecium), die mit Oberflaechenwasser (oder Guelle) auf landwirtschaftliche Nutzpflanzen uebertragen werden, sollen isoliert und charakterisiert werden. Personen, die sich ueberwiegend von diesen Pflanzen ernaehren (Vegetarier in einem abgegrenzten geografischen Gebiet) werden auf das Vorkommen dieser antibiotikaresistenten Bakterien untersucht. Aus diesen Untersuchungen soll abgeleitet werden, ob mit Abwasser kontaminierte Oberflaechengewaesser, die zum Baden bzw. zur Bewaesserung genutzt werden, einen kritischen Beitrag zur Problematik antibiotikaresistenter Bakterien beim Menschen leisten.
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| Bund | 45 |
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| Förderprogramm | 44 |
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