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Der Einfluss der Eutrophierung auf die Wasserqualität und deren Bestimmung - Transformation von algenbürtigem organischem Material in Gewässern

Wasser aus Talsperren ist in vielen Länder eine der wichtigsten Trinkwasserresourcen. Dies gilt besonders für aride Zonen, und/oder in Ländern mit hoher Bevölkerungsdichte. Allerdings sind diese Gewässer oftmals durch einen extrem euthrophen Zustand gekennzeichnet. Das Ziel dieses Projektes ist es, den Gewässergütezustand zu beschreiben, den derzeitigen Zustand der Gewässer in Hinblick auf Nährstoffgehalte und organische algenbürtige Schadstoffe zu erfassen, Ursachen, die zu einer Algenblüte führen zu bestimmen und Verfahren für die Aufbereitung zu Trinkwasser zu entwickeln. Dazu soll der Gütezustand ausgewählter Gewässer in den drei Ländern der Projektpartner (Deutschland, Israel, Jordanien) verglichen werden. Der Einfluss unterschiedlicher klimatischer Bedingungen (Mitteleuropa, Mittlerer Osten) und die unterschiedliche Nutzung der Gewässer auf deren Eutrophierung soll dabei besonders beachtet werden. Die klassischen Aufbereitungsverfahren Filtration, Adsorption, Oxidation und Desinfektion sollen auf die algenspezifische Rohwasserqualität optimiert werden. Die Ergebnisse werden sowohl hinsichtlich ökologischer Gesichtspunkte als auch hinsichtlich der Wassernutzung ausgelegt werden. Die Untersuchungen werden jeweils in Modellsystemen im Labormaßstab und im Technikumsmaßstab mit Realproben durchgeführt. Ein Probenaustausch ermöglicht die Bestimmung der unterschiedlichsten Parameter in den einzelnen Laboratorien der Projektpartner. Dazu gehört auch ein Austausch von Doktoranden, die Schulung von Mitarbeitern und die Durchführung von gemeinsamen Workshops.

Einfluss von Sterilantien auf die Ovarentwicklung und Eiproduktion von Lasius-Koeniginnen

Im Kalmusoel wurde ein Bestandteil entdeckt (cis-beta-Asaron), der in indischem und japanischem Oel etwa zwei Drittel aller Inhaltsstoffe ausmacht und der sich als Sterilans fuer eine Reihe von Insekten erwies. Es soll nun geprueft werden, ob es moeglich ist, ihn ueber die Arbeiterinnen der Ameisen in der Koenigin anzureichern und sie auf diese Weise zu sterilisieren. Die Erarbeitung solcher umweltfreundlicher Bekaempfungsmethoden ist fuer die Dezimierung schaedlicher, unsozialer Insekten in Haus und Garten von besonderem Interesse.

Entwicklung einer zur Schnakenbekaempfung geeigneten Lipidfilmmethode

Lecithine und andere Phospholipide bilden, wenn man sie auf die Wasseroberflaeche bringt, monomolekulare Schichten, welche die Oberflaechenspannung des Wassers stark herabsetzen. Es wurde ein Oberflaechenfilm aus pflanzlichen Phospholipiden entwickelt, der die Puppen der Stechmuecken und zum Teil auch die Larven an der Luftaufnahme an der Wasseroberflaeche hindert und rasch ersticken laesst. Die Nebenwirkungen auf die uebrigen luftatmenden Wasserinsekten sind relativ gering. Dieses physikalische Bekaempfungsverfahren wurde 1976 erstmals im Freiland erprobt. 1977 wurden mit diesem Verfahren in einem Grossversuch in den Rheinauen zwischen Karlsruhe und Ludwigshafen die Rheinschnaken (Aedes-Arten) bekaempft. Die Bekaempfung wurde von den Rheinanliegergemeinden durchgefuehrt und erstreckte sich auf ca. 300 ha temporaere Gewaesser.

Insektenschutz bei der Anwendung von Tierarzneimitteln: Management zum Erhalt der Dungfaunadiversität auf Weideflächen

Antiparasitika zur Anwendung bei Weidetieren gehören zu den Tierarzneimitteln mit der höchsten Toxizität für die Umwelt. Naturgemäß ist besonders die Diversität dungassoziierter Insekten betroffen. Auf EU-Ebene werden verschiedene Risikominderungsmaßnahmen (RMM) zur Reduzierung der Umweltrisiken vorgeschlagen. Die praktische Wirksamkeit dieser Maßnahmen hinsichtlich des Erhaltes der Insekten-Diversität wurde bisher systematisch nicht bewiesen. Ziel des Vorhabens ist, die Grundlagen hierfür zu erarbeiten, um geeignete Maßnahmen zum Schutz der Insekten zielgerichtet und erfolgreich anwenden zu können. Im ersten Teil des Vorhabens soll erarbeitet werden, welche RMM zur Verfügung stehen und anhand welcher ökologischer und populations-systematischer Kennwerte die Kontrolle eines möglichen Erfolges hinsichtlich Biodiversität und Populationserhalt bei den relevanten Insekten untersucht werden kann. Im zweiten Teil des Vorhabens sollen Freilandversuche geplant und durchgeführt werden. Es sollen unbelastete Vergleichsweiden und stark behandelte Flächen hinsichtlich Diversität der Dungfauna untersucht werden und in nachfolgenden Jahren die Auswirkungen durchgeführter RMM auf den behandelten Flächen erfasst werden. Dabei soll sich auf die klimatisch gemäßigten Bereiche Europas bezogen werden. Die im zweiten Teil des Projektes zu klärenden Detailfragen sind u.a. (aber nicht ausschließlich): Entwicklung ausgewählter dungassoziierten Insekten-Populationen im Freiland auf behandelten & unbehandelten Weiden. Auswirkungen möglicher reduzierter Dung-Insektenpopulationen (Käfer, Fliegen) auf die Nahrungsnetze. Schaffung der Datengrundlage hinsichtlich Ökologie und Biogeographie von Dungorganismen im klimatisch gemäßigten Bereich Europas. Schaffung der Grundlage für die systematische Bestimmung der Dunginsekten; hier neuere Methoden wie Meta-Barcoding oder eDNA, da klassisch-systematische entomologische Bestimmungsarbeit zukünftig nicht mehr leistbar sein wird.

Einsatz der anodischen Oxidation bei der Lebensmittelverarbeitung und in der Brauerei

An der Qualitaet des zur Herstellung und zur Verarbeitung von Lebensmitteln und Getraenken verwendeten Wassers muessen aus chemischer und mikrobiologischer Sicht hoechste Anforderungen gestellt werden. Die strengen Vorschriften der TVO und und der neuen EWG-Richtlinien genuegen oft nicht, um eine Kontamination durch pathogene Keime und Viren im Wasser beim Herstellungsprozess zu verhindern, wobei eine Schaedigung des Produktes oder eine gesundheitliche Beeintraechtigung des Konsumenten moeglich wird. Die anodische Oxidation spezifiziert in Stabgitterbuendelelektroden konnte als neues Wasserdesinfektionsverfahren aufgrund seiner in vielen Untersuchungen gestuetzten entkeimenden, viruseliminierenden und desodorierenden Wirkung durch Elektrodenentzug in diesen Bereichen eingesetzt werden, bzw. wurde in mehreren Faellen fuer Wasserdesinfektionsanlagen projektiert.

Erfassung, Identifizierung und Quantifizierung des Aufkommens von Pestiziden in bulk-gesammelter Insekten-Biomasse an ländlichen Hintergrundmessstationen des Umweltbundesamtes

Der Rückgang der Insekten-Biomasse in Deutschland in den letzten Jahrzehnten ist dramatisch und liegt zum Teil bei über 75 Prozent an einzelnen Standorten. Als ein kausaler Einflussfaktor wird die Nutzung von synthetischen Pestiziden in der konventionellen Landwirtschaft diskutiert. Neuste Studien zeigen auch die Pestizid-Belastung von Insekten in Naturschutzgebieten in Deutschland, die in der Nähe zu konventionell bewirtschaften Agrarflächen liegen, auch wenn Naturschutz-Pufferzonen vorhanden sind. An den UBA-Messstationen werden bereits persistente organischen Verbindungen in Niederschlag- und Feinstaubproben ganzjährig gemessen. Die Erweiterung um die Analyse von Pestiziden mittels organischer Spurenstoff-Analytik verspricht somit eine umfangreichere Übersicht des anthropogenen Einflusses auf den atmosphärischen Hintergrund und die Deposition transportierter Schadstoffe. Die Pestizidanalyse anhand der Sammlung von Insekten-Biomasse ist dabei ein weiterer wichtiger Baustein. Ziel des Projekts ist es an ausgewählten Messstationen Insektensammler aufzustellen und über den Projektzeitraum repräsentativ Insekten-Biomasse zu sammeln und zusammen mit weiteren Proben auf Pestizide zu untersuchen. Weiterhin kann die gesammelte Biomasse weiterführenden Diversitätsstudien zugeführt werden. Es werden an den sieben Messstationen des UBA-Luftmessnetz in Deutschland Pestizide bzw. Pflanzenschutzmittel in Insekten-Biomasse, Niederschlag, PM10-Freinstaub, Boden- und Vegetationsproben gemessen. Die Proben werden über einen Zeitraum von 24 Monaten erhoben.

Einfluss des organischen Materials auf Transformationsprozesse

Oxidationsverfahren werden seit Jahrzenten in der Wasseraufbereitung z.B. zur Desinfektion eingesetzt. In den letzten Jahren wird zudem Ozon als mögliche Aufbereitungsstufe für den Abbau von Schadstoffen in der Abwasseraufbereitung diskutiert und z. T. eingesetzt. Da Schadstoffe in der Regel nicht mineralisiert werden, kommt es zur Bildung einer Vielzahl von Transformationsprodukten, die in manchen Fällen eine größere toxische Wirkung haben können als ihre Ausgangssubstanzen. Diese Transformationsprozesse sind sehr komplex und wurden in den letzten Jahren intensiv in definierten Reinstwassersystemen untersucht. Hauptbestandteile der Wassermatrix wie z. B. organisches Material können jedoch ebenfalls in die Reaktionen eingreifen und ggf. die Bildung von Tranformationsprodukten beeinflussen. Dies ist möglich, da die Komplexen Transformationsprozesse häufig über die Bildung reaktiver Zwischenstufen geschieht. Das sind Übergangsprodukte wie N-zentrierte Radikale (Aminylradikale), die z.B. bei der Ozonung gebildet werden können. Die Reaktion dieser Radiale ist jedoch bisher kaum untersucht, so dass es schwer ist Transformationsreaktionen in Realsystemen vorherzusagen. Das vorliegende Projekt beschäftigt sich mit dem Einfluss von Matrixkomponenten auf Transformationsprozesse. Dabei sollen die Reaktionen reaktiver Zwischenstufen mit Modelverbindungen untersucht werden, die bestimmte funktionelle Gruppen des organischen Materials repräsentieren, wie z.B. phenolische Verbindungen. Im weiteren Projektverlauf soll der Einfluss komplexerer Substanzen wie Huminsäuren untersucht werden. Die Ergebnisse sollen dazu beitragen Transformationsprozesse in realen Systemen besser zu verstehen und somit die Vorhersage von ggf. problematischen Transformationsprodukten zu erleichtern.

Messsystem mit plasmonischem Sensor für die Vor-Ort-Analyse der E. coli-Belastung für die Wasserwiederverwendung, Teilvorhaben: Mikrofluidik - Entwicklungen im Ecoplas Messsystem

Messsystem mit plasmonischem Sensor für die Vor-Ort-Analyse der E. coli-Belastung für die Wasserwiederverwendung, Teilvorhaben: Anwendungsbedingungen und praktische Erprobung des E. coli-Sensors für Zwecke der Wasserwiederverwendung und weiterer Anwendungsfelder

Messsystem mit plasmonischem Sensor für die Vor-Ort-Analyse der E. coli-Belastung für die Wasserwiederverwendung, Teilvorhaben: Vorbereitung und Durchführung einer großtechnischen Messkampagne

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