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Integrierte Bewertungsstrategie für die Bewertung der aquatischen und terrestrischen Bioakkumulation von Stoffen

Auf Basis der vorangegangenen FuE-Vorhaben der Koordinierungsgruppe Ökotoxikologie und Bioakkumulation soll die derzeitige Bewertungsstrategie für die Bewertung der Bioakkumulation weiterentwickelt werden. Ziel ist die Entwicklung einer integrierten Bewertungsstrategie (IATA) sowohl für die aquatische als auch für die terrestrische Bioakkumulation, die zudem neue wissenschaftliche Erkenntnisse berücksichtigt. Insbesondere die terrestrische Bioakkumulation wird in den Stoffregulationen noch nicht ausreichend berücksichtigt, obwohl inzwischen bekannt ist, dass für bestimmte Stoffe (z.B. PFAS) hier ein besonderes Risiko liegt. Auch die in den letzten Jahren entstandenen oder in Entwicklung befindlichen Alternativmethoden müssen geprüft werden um Vorschläge zu erarbeiten, ob und wie diese in die Bewertungsstrategie integriert werden können. Für diese Prüfung sind experimentelle Untersuchungen, Unsicherheitsanalysen und Literaturrecherchen heranzuziehen.

Anreicherung von Schwermetallen in Nahrungsketten von terrestrischen Oekosystemen. Subletale Effekte auf Populationen von fuer die Bodenfruchtbarkeit wichtigen Tierarten

Gefragt wird, in welcher Weise die Kenndaten von Populationen durch die Anreicherung von Schwermetallen veraendert werden. Auswirkung auf die Abundanz wird gesucht.

Untersuchung zur Bilanz und Schadwirkung ausgewaehlter Schwermetalle in der Kieler Bucht (mit drei Unterthemen)

Es wurde eine Bestandsaufnahme der Metalle Cd, Zn, Fe, Mn, Cu, Pb fuer den Bereich der Kieler Bucht erstellt. Zur Zeit wird durch 3 Arbeitsgruppen an den folgenden Problemstellungen gearbeitet: 1. Aufnahmemechanismen der Metalle Cd und Zn in Plankton- und natuerlichen Gewaesserkulturen. Dabei werden als Parameter die Aufnahmegeschwindigkeit, die Schaedigungswirkung, das Adaptionsverhalten des Planktons aus unterschiedlichen Umweltverhaeltnissen, die Beteiligung von Mikroorganismen sowie die Abhaengigkeit von Aminosaeuren, DOC und Naehrstoffe untersucht. 2. Aufnahme und Auswirkung von Cd in der Nahrungskette am Beispiel eines Laboroekosystems. 3. Untersuchung der Anreicherung von Cd und Zn in Oberflaechenfilmen und Transport in die Atmosphaere. Diese Untersuchung wird sowohl an Seewasserproben als auch an den unter 1 genannten Kulturen durchgefuehrt.

Umgestaltung eines Wassereinzugsgebietes im Nationalpark Eifel von einem Fichtenwaldreinbestand zu einem standortgerechten Laubmischwald: Dynamik des Kohlenstoff- und Wasserhaushaltes; Heterogenität relevanter Standortfaktoren für die Waldentwicklung - Untersuchungen zum Wasser- und Stoffhaushalt kleiner bewaldeter Einzugsgebiete unter besonderer Berücksichtigung periglazialer Deckschichten (Natio

Hintergrund: Dieses Projekt begleitet die Umgestaltung eines Fichtenwald-Reinbestandes im Nationalpark Eifel vom derzeitigen Ist-Zustand über eine Baumentnahme hin zu einem standortgerechten Laubmischwald. Der Stoffhaushalt (Kohlenstoff, Lösungsfracht, Schwebfracht, Bachgeschiebe und Wasser) sowie die ihn beeinflussenden Faktoren (Klima, Boden, Vegetation, Landnutzung) werden genauer untersucht. Erstmalig werden für dieses Gebiet im Rahmen dieses Projektes CO2-Kreisläufe quantifiziert und Maßnahmen zur Kohlenstoffreduktion beschrieben (durch das Institut für Chemie und Dynamik der Geosphäre - Institut 4: Agrosphäre (ICG-4)). Zudem sollen zu erwartende Veränderungen auf Stoff- und Wasserkreisläufe erfasst werden. Bestehende Datenlücken für die Mittelgebirge werden damit geschlossen (durch den Lehrstuhl für Physische Geographie und Geoökologie (PGG)). Fragestellungen: Aufgabe des Projektes wird sein, präzise Informationen zum Stoff- (u.a. Kohlendioxid, Nitrat, Phosphat, Ammonium) und Wasserkreislauf zu erhalten sowie die Bedeutung standortrelevanter Parameter (Klima, Boden, Vegetation, Landnutzung) bei der Entstehung eines standorttypischen Laubmischwaldes zu erfassen. Während der Umwandlung eines Fichtenreinbestandes zu einem Laubwald - mit Vergleichsuntersuchungen im Freiland (Wiese) - sollen verschiedene Stadien der Umwandlung untersucht werden. Die Ergebnisse werden neue und vor allem quantifizierbare Erkenntnisse zum CO2-Haushalt sowie zum Wasser- und Stoffkreislauf im Ökosystem Wald liefern; Grundbausteine für eine nachhaltige Landnutzung und der Reduzierung atmosphärischen CO2. Von der Arbeitsgruppe PGG und dem ICG-4 bearbeitete Fragestellungen: - Wie wirken sich Landnutzungsänderungen auf Stoff- und Wasserhaushalt aus? - Welche Auswirkungen hat der Klimawandel auf Wasser, Boden und Vegetation? - Wie wirken sich Rückkopplungsprozesse auf terrestrische Systeme aus? - Wie wirken sich großräumige Eingriffe aus? Ziele: Ziele des Lehrstuhls für Physische Geographie und Geoökologie sind insbesondere, in Kooperation mit dem ICG-4 Veränderungen des Kohlenstoff- und Wasserhaushaltes sowie der Nährstoffkreisläufe in Erwartung des absehbaren Klimawandels und der Maßnahmen zur CO2-Reduktion zu erfassen. Gesicherte Erkenntnisse in Bezug auf den Wasserhaushalt und die ihn beeinflussenden Größen in Mittelgebirgsräumen liegen bisher kaum vor. Hier schließt das Projekt eine Datenlücke. Die Rolle der Vegetation sowie der Böden (insbesondere die bodenbildenden periglazialen Deckschichten) sind hier von Bedeutung, da Prozesse der Stoffakkumulation, -umwandlung und -transport von diesen Parametern stark abhängig sind. Deckschichten haben mit ihren Mächtigkeiten und Ausprägungen einen starken Einfluss auf Sickerwasser, Grundwasserneubildung, Retention und Oberflächenabfluss. Zudem ist für die Kooperation mit dem ICG-4 die Betrachtung des Bodenwasserhaushaltes unerlässlich, um den CO2-Vorrat im Boden zu analysieren. Die Retentionskapazitäten der Böden werden präzi

Immissionsoekologische Waldzustandserfassung Nordrhein-Westfalen

Die Immissionsbelastung von Waldbestaenden wird mit Hilfe sensitiver Bioindikatoren (Flechten u. Fichtenkronen) sowie von Fichtennadeln als Bioakkumulatoren erfasst. Anhand zusaetzlicher Erhebungen zum Bestand und Standort wird der Einfluss verschiedener Randbedingungen auf Vitalitaet und Zuwachs von Fichtenbestaenden untersucht. Die Nadelanalysen dienen auch der Abschaetzung der Naehrstoffversorgung.

Untersuchungen ueber die Anreicherung von Pestiziden in den Gliedern einer kuenstlichen marinen Nahrungskette

Entwicklung eines Standardverfahrens zur Bestimmung der Akkumulation von Pestiziden in einer marinen Nahrungstestkette; Entwicklung einer Nahrungskette Dunaliella spec. - Artemia salina - Tilapia zillii; Entwicklung von geeigneten Kultur- und Analysenverfahren. Als Modellschadstoff diente Lindan.

Biokohle

Zurzeit ist die 'Biokohle' in aller Munde, und diese wird als Wunderstoff zur Steigerung und Stabilisierung der Bodenqualität angesehen. Eigene Modellversuche mit drei verschiedenen Böden ergaben, dass die Kohlen, bis auf eine Hydro-Thermal-Kohle (HTC) aus Eichenästen, recht stabil im Boden sind und dass diese dazu beitragen können, den Kohlenstoff im Boden zu sequenzieren. Die vielfach geäußerte Vorstellung, dass eine Biokohleapplikation die spezifische Adsorption von Phosphat reduziert, konnten wir in unseren Untersuchungen nicht bestätigen. Auf drei Standorten wird die Wirkung von Biokohle aus Holzhackschnitzel-Siebresten auf einer Löss-Parabraunerde in Rauischholzhausen, einem Sandboden in Groß-Gerau und einem Alluvium in Gießen in Feldversuchen geprüft. Die Versuche begannen im Frühjahr 2012 bzw. im Herbst 2012. Es hat den Anschein, dass die Biokohle die N-Effizienz zu Silomais aus der Löss-Parabraunerde zu fördern scheint, da die Erträge in den Varianten mit Biokohle über denen ohne Biokohle lagen. Auf dem Sandboden und auch auf dem Alluvium förderet die Biokohleapplikation weder von 15 noch von 30 t/ha den Ertrag von Körnermais, Winterweizen oder Sommergerste. Die Wassernutzung wurde auf dem Sandboden nicht durch Biokohle gefördert. Verbessert wurde aber die Nitratretention durch Biokohle. Um diese Mechanismen von Biokohle besser zu verstehen, untersucht Christian Koch in seiner von der Deutschen Bundesstiftung-Umwelt (DBU) geförderten Promotion, inwieweit durch verschiedene Herstellungstemperaturen die Eigenschaften von Biokohlen aus Fichtenrestholz, Landschaftspflegeheu und Nusshäutchen von Haselnuss beeinflusst werden. Erste Ergebnisse zeigen, dass die Karbonisierungstemperatur die Sorption von Huminsäuren beeinflusst. Dagegen haben die Karbonisierungstemperaturen keinen Einfluss auf die von uns durchgeführten Versuche zur Nitratretention und Kationenaustauschkapazität (= Bariumsorption).

Der Einfluss der SML auf die Spurengasbiogeochemie und den Ozean-Atmosphäre-Gasaustausch

Labor- und Feldstudien zeigen, dass die Oberflächengrenzschicht des Ozeans (â€Ìsurface microlayerâ€Ì, kurz SML) die biogeochemischen Kreisläufe von klimaaktiven und atmosphärisch wichtigen Spurengasen wie Kohlenstoffdioxid (CO2), Kohlenstoffmonoxid (CO), Methan (CH4), Lachgas (N2O) und Dimethylsulfid (DMS) stark beeinflusst: (i) Jüngste Studien aus den PASSME- und SOPRAN-Projekten haben hervorgehoben, dass Anreicherungen von oberflächenaktiven Substanzen (d.h. Tensiden) einen starken (dämpfenden) Effekt sowohl auf die CO2- als auch auf die N2O-Flüsse über die SML/Atmosphären-Grenzfläche hinweg haben und (ii) Spurengase können durch (mikro)biologische oder (photo)chemische Prozesse in der SML produziert und verbraucht werden. Daher kann der oberste Teil des Ozeans, einschließlich der SML, verglichen mit dem Wasser, das in der Mischungsschicht unterhalb der SML zu finden ist, eine bedeutende Quelle oder Senke für diese Gase sein, was von sehr großer Relevanz für die Forschungseinheit BASS ist. Die Konzentrationen von CO2, N2O und anderen gelösten Gasen in der SML (oder den oberen Zentimetern des Ozeans) unterscheiden sich nachweislich von ihren Konzentrationen unterhalb der SML. Typischerweise werden die Nettoquellen und -senken wichtiger atmosphärischer Spurengase mit Konzentrationen berechnet, die in der Mischungsschicht gemessen wurden und mit Gasaustauschgeschwindigkeiten, die die SML nicht berücksichtigen. Diese Diskrepanzen führen zu falsch berechneten Austauschflüssen, die in der Folge zu großen Unsicherheiten in den Berechnungen der Klima-Antrieben und der Luftqualität in Erdsystemmodellen führen können. Durch die Verknüpfung unserer Spurengasmessungen mit Messungen von (i) der Dynamik und den molekularen Eigenschaften der organischen Materie und speziell des organischen Kohlenstoffs (SP1.1; SP1.5), (ii) der biologischen Diversität und der Stoffwechselaktivität (SP1.2), (iii) den optischen Eigenschaften der organischen Materie (SP1.3), (iv) der photochemischen Umwandlung der organischen Materie (SP1.4) und (v) den physikalischen Transportprozessen (SP2.3) werden wir ein umfassendes Verständnis darüber erlangen, wie die SML die Variabilität der Spurengasflüsse beeinflusst.

Alternative Strategien für die Bioakkumulationsbewertung superhydrophober Stoffe

1) für superhydrophobe Stoffe (Log kow 8) stößt die  Bioakkumulationsbewertung an methodischen Grenzen - aber Verdacht auf langsame jedoch stark Bioakkumulation. Ziel: Anwendbarkeit alternativer  invivo (z.B. Hyalella azteca) und invito Bewertungsmethoden für superhydrophobe Stoffe untersuchen, auch mittels experimentelle Arbeiten 2) Erhärtung des Verdachts der langsamen doch starken Bioakkumulation superhydrophober Stoffe und überzeugende Kommunikation in die wiss. und regulatorische Gemeinschaft- Vorschlag für ein alternatives Konzept zur Bewertung des Bioakkumulationspotentials superhydrophober Stoffe

LURCH - PFClean: Innovatives modulares System zur nachhaltigen Reduzierung von PFAS-Kontaminanten aus Boden und Grundwasser, Teilprojekt 5

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