Arsen-kontaminiertes Grundwasser stellt eine große Gefahr für zig Millionen von Menschen dar, insbesondere in Süd- und Südost-Asien, durch seine Verwendung als Trinkwasser und für die Bewässerung von Reisfeldern. Das Hauptziel dieses Projekts ist es gemeinsam mit Wissenschaftlern der Stanford University die Menge an giftigem Arsen in den beiden wichtigsten Expositionsquellen, Wasser und Reis, zu reduzieren und zu bestimmen wie i) Arsen effizient mit Wasserfiltern aus dem Trinkwasser entfernt und ii) die Arsenaufnahme durch Reis während der Nasskultivierung reduziert werden kann. Im ersten Teilprojekt planen wir in Vietnam zu untersuchen, unter welchen Bedingungen Wasserfilter Arsen effizient entfernen, wie lange die Filter verwendet werden können und ob gesundheits-schädigende Konzentrationen von Nitrate in den Filtern gebildet werden. Wir werden einen visuell sichtbaren Indikator in den Filtern entwickeln, der es der breiten Bevölkerung erlaubt, ohne analytische Verfahren oder besonderen Bildungsstand zu bestimmen, wann die Effizienz des Filters aufgrund der Sättigung mit Arsen verschwindet und das Filtermaterial ersetzt werden muss. Darüber hinaus werden wir untersuchen, wie das Arsen-verschmutzte Filtermaterial ohne weitere Risiken entsorgt werden kann. Im zweiten Teilprojekt werden wir untersuchen, ob die Stimulation von nitrat-reduzierenden, eisenoxidierenden Bakterien in Reisfeldböden die Arsenaufnahme in Reis reduziert durch die Bindung von Arsen an die gebildeten Minerale. Wir werden bestimmen, wie die Zugabe definierter Mengen an Nitrat helfen kann, gleichzeitig die Arsenaufnahme in den Reis und die Emission des Treibhausgases N2O zu minimieren. Dieses Projekt wird für die Bevölkerung in Arsen-betroffenen Ländern praktische Lösungen bieten, um mögliche Schädigungen durch Arsen und Nitrat zu reduzieren und ihre Gesundheit und Lebenssituation zu verbessern.
Es werden einerseits neue Produktions- und Verfahrenstechnologien entwickelt und andererseits bestehende so verbessert, dass durch Verringerung der Schadstoffemission der Gefahr einer Gesundheitsschaedigung am Arbeitsplatz begegnet wird. Ziel der Untersuchungen ist es, u.a. Oxidationsmittel einzusetzen, die den Schadstoff unter wirtschaftlichen Bedingungen unschaedlich machen.
Dieses Schwerpunktthema des Themenfelds 2 behandelt die Einschleppung und Verbreitung von zum Teil invasiven Neobiota, welche die heimische Tier- und Pflanzenwelt gefährdet und somit die Biodiversität beeinträchtigt. Der Ausbau der marinen Verkehrsinfrastruktur und die damit einhergehende weitere Belastung der heimischen marinen und binnenländischen Ökosysteme durch die Einschleppung von Neobiota (z. B. über das Ballastwasser der Schiffe) sind ein wichtiger Faktor, der aber noch nicht abschließend verstanden ist. Dies betrifft auch die Verbreitungswege über die Binnenwasserstraßen sowie über das Straßen- und Schienennetz. Ein wichtiges Problem sind in diesem Zusammenhang invasive Pflanzenarten, die teilweise sogar gesundheitsschädigend sein können. Hier besteht Handlungsbedarf, um die Veränderungen in der Artenvielfalt zu dokumentieren und zu bewerten und um die Entwicklung von Techniken zu unterstützen, die helfen der Arteneinschleppung entgegenzuwirken. Das Projekt wird dazu die Bedeutung invasiver Arten an ausgewählten Brennpunkten der Infrastruktur und des Verkehrsbetriebs ermitteln und ggf. deren nachteilige Wirkungen auf den Natur- und Artenschutz und die Biodiversität analysieren. Ziele des Projekts sind die Formulierung verkehrsträgerübergreifender Strategien zur Prävention der Einschleppung oder Kontrolle der bereits vorhandenen Neobiota, die sich am Kosten-Nutzen-Verhältnis orientieren.
<p>Eine gute Qualität des Grundwassers ist lebensnotwendig. Ziel des Grundwasserschutzes ist es, diese Ressource vor Verunreinigung zu schützen und verunreinigte Grundwasservorkommen zu sanieren.</p><p>Nitrat im Grundwasser</p><p>Die Belastung des Grundwassers mit Nitrat ist die häufigste Ursache dafür, dass Grundwasserkörper in einem schlechten chemischen Zustand sind. Erhöhte Nitratgehalte beeinträchtigen die Ökologie der Gewässer sowie die Trinkwasserqualität und können zu gesundheitlichen Beeinträchtigungen führen. Die Höhe der Nitratkonzentration hängt von mehreren Faktoren ab. Von größter Bedeutung sind die Belastungen durch die <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/l?tag=Landnutzung#alphabar">Landnutzung</a> im <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/e?tag=Einzugsgebiet#alphabar">Einzugsgebiet</a> von Messstellen. Daneben spielen die regionalen hydrogeologischen Bedingungen, wie Grundwasserflurabstand und Fließgeschwindigkeit, sowie die hydrochemischen Bedingungen im Untergrund eine wichtige Rolle.</p><p>Die Bundesländer überwachen mit landeseigenen Messnetzen den Grundwasserzustand. Für die regelmäßige Berichterstattung an die Europäische Umweltagentur (EUA) über den Zustand des Grundwassers in Deutschland wurden von den Bundesländern repräsentative Messstellen ausgewählt und zu einem Grundwasserbeschaffenheitsmessnetz (EUA-Grundwassermessnetz) zusammengefasst. Dieses Messnetz ist 2015/2016 überarbeitet worden. Es wurde von ca. 800 auf jetzt ca. 1.200 Messstellen erweitert. Der Parameter „Nitrat“ wird an allen Messstellen regelmäßig untersucht. Der Nitratbericht der Bund-/Länderarbeitsgemeinschaft (<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/l?tag=LAWA#alphabar">LAWA</a>) erscheint alle 4 Jahre.</p><p>In verschiedenen Gesetzen und Verordnungen wurden der Grenzwert sowie Maßnahmen zur Verminderung der Nitratbelastung im Grundwasser festgelegt:</p><p>Rückwirkend erfolgte die Auswertung der Daten zum Nitratgehalt im Jahr 2023 an 1.135 Messstellen des EUA-Messnetzes. 46,9 % aller Messstellen waren nicht oder nur geringfügig belastet, da der Nitratgehalt zwischen null und zehn mg/l lag. Bei 38,2 % der Messstellen lag der Nitratgehalt zwischen zehn und fünfzig mg/l. Diese Messstellen waren deutlich bis stark durch Nitrat belastet. Die übrigen 14,9 % der Messstellen enthielten zum Teil deutlich mehr als 50 mg/l Nitrat. Dieses Grundwasser kann nicht ohne weiteres zur Trinkwassergewinnung genutzt werden, da es den Grenzwert der<a href="https://www.bundesgesundheitsministerium.de/service/begriffe-von-a-z/t/trinkwasser.html">Trinkwasserverordnung</a>von 50 mg Nitrat pro Liter überschritt (siehe Abb. „Verteilung der Nitratkonzentration im EUA-Grundwassermessnetz 2023“).</p><p>Nitratbelastung des Grundwassers unter landwirtschaftlich genutzten Flächen</p><p>Das EUA-Messnetz so angelegt, dass es den Einfluss der verschiedenen landwirtschaftlichen Nutzungen wie Acker, Grünland, Siedlung und Wald auf die Beschaffenheit des Grundwassers in Deutschland repräsentativ abbilden kann. Die Zahl der ausgewählten Messstellen spiegelt die Verteilung der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/l?tag=Landnutzung#alphabar">Landnutzung</a> in Deutschland wider.</p><p>Die Messergebnisse zeigen, dass sich die Nitratbelastung des Grundwassers unter landwirtschaftlich genutzten Flächen zwischen 2016-2019 und 2020-2022 geringfügig verbessert hat. Der Anteil der Messstellen an denen eine Nitratkonzentration von 50 Milligramm pro Liter (mg/l) überschritten wurde liegt im aktuellen Erhebungszeitraum bei 25,6 %. Im vorherigen Zeitraum waren das noch 26,6 % (siehe Abb. „Entwicklung der mittleren Nitratgehalte im EU-Nitratmessnetz 2016-2019 und 2020-2022“).</p><p>Pflanzenschutzmittel im Grundwasser</p><p>Die Belastung des Grundwassers mit Pflanzenschutzmittelwirkstoffen und mit deren relevanten und nicht relevanten Metaboliten wird auf der DzU Seite<a href="https://www.umweltbundesamt.de/daten/chemikalien/pflanzenschutzmittel-in-der-umwelt#zugelassene-pflanzenschutzmittel">Pflanzenschutzmittel</a>thematisiert.</p>
Die moderne Meerestechnik erschliesst in immer groesseren Tiefen neue Arbeitsgebiete. Zur Zeit wird Erdoel aus etwa 200 m gewonnen, und es sind technische Geraete zum Abbau anderer Rohstoffe aus diesen Tiefen entwickelt worden. Fuer die technische Erschliessung ist der Einsatz des Menschen im freien Wasser unerlaesslich. Das Ziel der Untersuchungen ist, den Aufenthalt im hohen Ueberdruck abzusichern, Gesundheitsschaeden auszuschliessen und wirtschaftliche Tauchgaenge zu entwickeln. Dabei steht zur Zeit die Entwicklung von Dekompressionstabellen fuer groessere Tiefen im Vordergrund. Fuer den Bereich 50-150 m sind Tabellen, die kuerzere Dekompressionszeiten als bisher aufweisen, erarbeitet. Die Untersuchungen sollen bis 250 m Wassertiefe ausgedehnt werden.
Die langjaehrige Einwirkung mechanischer Schwingungen auf den Menschen fuehrt zu chronischen Schaeden der Wirbelsaeule und des Magens. Kurzfristig ergeben sich Minderung der Arbeitsleistung und -qualitaet. Verfahren der Schwingungsminderung und -daempfung muessen im Hinblick auf veraenderte Beanspruchung bewertet werden. Massnahmen zur Gestaltung von Schleppern und anderer Arbeitsmittel sind zu konkretisieren. (Das Vorhaben befindet sich im ersten Planungsstadium.)
Die BIA Kunststoff- und Galvanotechnik GmbH & Co. KG wird in Solingen eine Demonstrationsanlage zur innovativen Beschichtung von Kunststoffteilen für die Automobilindustrie einrichten. Das Unternehmen will ein Verfahren entwickeln, dass ohne umweltschädliches Chromtrioxid und weitere gefährliche Chemikalien auskommt. Das innovative Pilotprojekt wird vom Bundesumweltministerium mit rund 5 Millionen Euro aus dem Umweltinnovationsprogramm gefördert. Automobilhersteller benötigen für ihre Produktion zahlreiche Kunststoffteile, die hohen Belastungen widerstehen müssen. Durch Galvanisierung werden diese Teile besonders resistent gegen Kratzer, sie weisen eine höhere Stabilität auf und werden wärmebeständig. Bei der Oberflächenveredelung von Kunststoffteilen ist derzeit der Einsatz von Chromschwefelsäure üblich. Allerdings enthält diese Säure das äußerst umwelt- und gesundheitsschädliche Chromtrioxid (Cr(VI)). BIA Kunststoff- und Galvanotechnik möchte künftig auf das risikobehaftete Chromtrioxid in ihrer Produktion verzichten. Daher plant das Unternehmen, eine neuartige Anlage mit integrierter und kombinierter Abluftbehandlungs- und Wärmerückgewinnungsanlage einzurichten. Im Rahmen dieses innovativen Projekts soll die Produktionslinie für galvanisierte Kunststoffteile komplett auf chromtrioxidfreie Prozesse umgestellt werden. Im Vorbehandlungs- und Verchromungsprozess setzt das Unternehmen auf umweltfreundliche Technologien, die erstmalig in Deutschland im großtechnischen Maßstab umgesetzt werden. Ziel ist es, Emissionen der gefährlichen Chemikalie in die Luft und ins Wasser sowie auch den Anfall von chromhaltigen Schlämmen zu vermeiden. Durch die Umstellung auf ein chromtrioxidfreies Verfahren will die BIA Kunststoff- und Galvanotechnik jährlich 15 Tonnen Chromtrioxid eingesparen. Außerdem kann das Unternehmn auf viele weitere gesundheits- und umweltschädlicher Stoffe verzichten, die heute noch für die Verarbeitung von Chromtrioxid nötig sind. Die innovative Anlagentechnik soll auch einen Beitrag zum Klimaschutz leisten und jährlich rund 129 Tonnen CO2 einsparen. Das Bundesumweltministerium fördert die großtechnische Anwendung einer innovativen Technologie über das Umweltinnovationsprogramm. Ausschlaggebend für die Förderung war, dass das Vorhaben über den Stand der Technik hinausgeht und Demonstrationscharakter hat. Das Umweltinnovationsprogramm unterstützt seit 1979 Unternehmen dabei, innovative, umweltentlastende technische Verfahren in die Praxisanwendung zu bringen. Das Programm fördert das Potenzial, dass aus der Synergie von technischen Verfahren und industrieller Produktion sowie ökologischen und ökonomischen Anforderungen entsteht.
Die thermische Modifikation von Holz hat unter anderem das Ziel, seine Dauerhaftigkeit so zu erhöhen, dass es ohne zusätzlichen chemischen Holzschutz im Außenbereich verarbeitet werden kann. Durch die Wärmebehandlung wird das Holz in seinen chemischen, physikalischen, mechanischen und strukturellen Eigenschaften modifiziert. Die bei der thermischen Vergütung entstehenden Abbauprodukte sind zum derzeitigen Kenntnisstand noch ungenügend erforscht. Weiterhin sind problematische Geruchsstoffe der Produkte noch nicht erkannt, deren Emissionspotential bestimmt und keine technischen Möglichkeiten zur Eliminierung aufgezeigt. Durch die zunehmende Verwendung dieses Materials auch im Innenbereich verschärft sich die Frage, ob vom Thermoholz gesundheitliche Gefahren für den Menschen ausgehen.rnIm Rahmen eines DFG-Projektes in enger Kooperation mit dem Institut für Holz- und Pflanzenchemie der TU Dresden werden die während des Thermoprozesses abgebauten bzw. modifizierten flüchtigen oder durch Wasser und andere Lösungsmittel extrahierbaren Stoffe analysiert und ihre Bildungswege nachvollzogen. Besonderes Augenmerk gilt dabei Substanzen, von denen nachweislich gesundheitliche Gefahren für den Menschen ausgehen sowie solchen, die zu besonderen Eigenschaften des Thermoholzes wie Farbe, Wasseraufnahme-vermögen oder biologische Resistenz beitragen. Durch eine Veränderung und Weiterentwick-lung der Verfahrensparameter bei der Vergütung des Holzes sollen Rückschlüsse auf die während der thermischen Behandlung ablaufenden chemischen Prozesse gezogen sowie technische Möglichkeiten zur Eliminierung potentiell gesundheitsschädlicher bzw. geruchsintensiver Stoffe geprüft und entwickelt werden.
Es werden die Auswirkungen von Pflanzenschutz-Massnahmen waehrend der Obstbluete auf Bienen, Bienenbrut und Bienenprodukte in einem mehrjaehrigen Screening untersucht. Schwerpunkte bilden dabei der Einsatz von Fenoxycarb ('Insect Growth Regulator') und Streptomycin (Feuerbrand).
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