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Strategisches Monitoring von Rodentizid-Rückständen in Fischottern zur Überprüfung der Wirksamkeit von Risikominderungsmaßnahmen aus der Biozid-Zulassung

Als PBT-Stoffe gelangen antikoagulante Rodentizide bei Rattenbekämpfungen in der Kanalisation oder in Ufernähe in Gewässer, wo sie von Fischen aufgenommen und über die Nahrungskette in Top-Prädatoren wie Fischottern angereichert werden. Aufbauend auf dieser Erkenntnis aus dem Vorläufervorhaben (FKZ 3720 64 409 0) wurden in der Biozid-Zulassung Risikominderungsmaßnahmen (RMM) zur Verhinderung von Gewässereinträgen festgelegt. Um zu überprüfen, ob diese Maßnahmen geeignet sind, die Gewässerbelastung tatsächlich zu reduzieren, soll im Rahmen dieses Projekts ein strategisches Biotamonitoring anhand der systematischen Sammlung und Untersuchung von Fischotter-Totfunden aus ganz Deutschland durchgeführt werden. Dazu werden die tot aufgefundenen Tiere zentral gesammelt und obduziert, um ihren Gesundheitszustand zu untersuchen. Gleichzeitig werden sie beprobt, um die Leberproben auf Rückstände von Rodentiziden (und nach Möglichkeit auch anderen Umweltschadstoffen aus anderen Vollzügen) zu analysieren. Die Häufigkeit der positiven Rodentizid-Nachweise aber auch die Höhe ihrer Konzentration in der Leber sollen in drei aufeinander folgenden Jahren erhoben werden. Im Vergleich zu Daten aus früheren Jahren, die im Rahmen des Vorgängerprojekts erhoben wurden, erlaubt dies Rückschlüsse darüber, ob die aquatische Belastung nach Festlegung der RMM tendenziell abnimmt, zunimmt oder gleichbleibend ist. Zusätzlich dazu werden Begleitparameter wie Fundort, Rodentizideinsatz in Fundort-Nähe, Todesursache, Alter, etc. erhoben sowie Nahrungsanalysen (Untersuchung des Mageninhalts und Metabarcoding) durchgeführt. Dadurch können die Einflussfaktoren auf die Rodentizid-Rückstände in Fischottern und damit die Eintragswege dieser Stoffe statistisch ausgewertet werden.

Identifizierung von Pestizidrueckstaenden im Erdboden und in Gewaessern mit Hilfe von geophilen Insekten

Gewisse Geophile Heuschrecken legen ihre Eier in 4-5-8 cm Tiefe in den Erdboden ab. Dies geschieht jedoch nur bei bestimmter Bodenfeuchte und Korngroesse sowie bei einem gewissen Reinheitsgrad des Bodens, jede Beimengung von Insektizidspuren wird mit dem Hinterleibsende der Tiere registriert und verhindert die Eiablage. In dieser Hinsicht sind diese Insekten hervorragende Indikatoren fuer Bodenverschmutzungen.

Pflanzenschutzmittelrueckstaende in der deutschen Brotgetreideernte

a) Feststellung des Gehalts an Pflanzenschutzrueckstaenden in verschiedenen Getreidearten. Untersuchung des Abbaus bzw. des Metabolismus waehrend der Lagerung und waehrend der Verarbeitung. b) Analytische Bestimmung der Pestizide in Getreide und in Mahlprodukten in Abhaengigkeit von Lagerung und Verarbeitung einschliesslich Backprozess. Feststellung von Stoffwechselprodukten. c) Mehrjaehrige, laufende Untersuchungen in Anpassung an neue Pflanzenschutzmittel und neue analytische Verfahren.

Umweltbelastungen der Landwirtschaft

<p>Die Landwirtschaft ist Deutschlands größte Flächennutzerin. Gleichzeitig ist sie ein wichtiges Standbein unserer Volkswirtschaft. Sie sichert die Ernährung und produziert nachwachsende Rohstoffe. Darüber hinaus spielt sie eine wesentliche Rolle für den Erhalt und die Entwicklung der Kulturlandschaft. Doch mit der zunehmenden Intensivierung sind vielfältige Umweltbelastungen verbunden.</p><p>Landwirtschaft in Deutschland</p><p>Rund die Hälfte der Fläche Deutschlands, das sind insgesamt 16,6 Millionen Hektar, wurden 2023 landwirtschaftlich genutzt. Über zwei Drittel (71 Prozent) der landwirtschaftlich genutzten Fläche wird ackerbaulich und knapp ein Drittel (28 Prozent) als Dauergrünland bewirtschaftet. Hinzu kommen Dauerkulturen und sonstige landwirtschaftliche Nutzflächen (1 Prozent). Auf knapp 60 Prozent der Landwirtschaftsflächen werden Futtermittel für die Tierhaltung angebaut. Auf den Anbau nachwachsender Rohstoffe für die Erzeugung von Biogas (vor allem Mais) und Biokraftstoffe (vor allem Raps), sowie zur stofflichen Verwertung entfallen weitere knapp 16 Prozent der landwirtschaftlich genutzten Flächen. Die verbleibenden Flächen dienen der Lebensmittelproduktion.&nbsp;</p><p>Obwohl Land- und Forstwirtschaft und Fischerei zusammen nur etwa 1 Prozent der Bruttowertschöpfung in Deutschland erbringen und der Anteil der Beschäftigten bei lediglich 1,2 Prozent liegt, hat die Landwirtschaft wegen ihrer engen Vernetzung mit anderen Wirtschaftsbereichen nach wie vor eine beachtliche volkswirtschaftliche Bedeutung. Zu den 876.000 Beschäftigten (Familienarbeitskräfte, ständige Arbeitskräfte und Saisonarbeitskräfte) in den rund 255.000 landwirtschaftlichen Betrieben, kommen weitere Arbeitskräfte in den vor- und nachgelagerten Bereichen. Im so genannten Agribusiness waren 2022 rund 4,6 Millionen Arbeitnehmer und Arbeitnehmerinnen direkt oder indirekt mit der Herstellung, Verwendung und Weiterverarbeitung landwirtschaftlicher Produkte beschäftigt. Jeder zehnte Arbeitsplatz steht mit der Landwirtschaft in Verbindung. Insbesondere in ländlichen Gebieten sind die Landwirtschaft und ihre angrenzenden, verarbeitenden Bereiche wie Gastronomie, Handwerk und Einzelhandel bedeutende Arbeitgeber und entscheidend für die Erhaltung und nachhaltige Entwicklung des ländlichen Raums.</p><p>2022 erwirtschafteten deutsche Landwirtinnen und Landwirte einen Produktionswert von 79,5 Milliarden Euro. Diese enormen Mengen und Summen wurden nicht immer erzeugt. Noch zu Beginn des 20. Jahrhunderts erzeugte ein Landwirt/eine Landwirtin Lebensmittel für die Versorgung von vier Personen, 1950 konnten bereits zehn Menschen und heute sogar rund 140 Personen von den Erträgen versorgt werden. Grund für diese Produktivitätssteigerung sind technische Fortschritte und der Einsatz von hochleistungsstarken Maschinen, Präzisionstechniken, Dünge- und Pflanzenschutzmitteln sowie Fortschritte in der Züchtung. Dabei geht diese Intensivierung nicht spurlos an der Umwelt und ihren Kompartimenten (Boden, Wasser, Luft und Biosphäre) vorbei.</p><p>Intensivierung hinterlässt Spuren</p><p>Der Landwirtschaft kommt für den Schutz der Umweltmedien eine hohe Bedeutung und große Verantwortung zu. Schützende Fabrikmauern und abgeschlossene Räume sind nicht vorhanden. Die Landwirtschaft arbeitet in offenen Systemen. Der Einsatz von Maschinen zur Bodenbearbeitung und Ernte sowie die Ausbringung von Pflanzenschutz- oder Düngemitteln findet in der Landschaft statt und beeinflusst den Boden, das Wasser, die Luft und die in der Agrarlandschaft lebenden Tiere und Pflanzen (allgemein ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/b?tag=Biodiversitt#alphabar">Biodiversität</a>⁠). Die auf Ertragssteigerung ausgerichtete Intensivlandwirtschaft hinterlässt nicht nur eintönige, ausgeräumte Agrarlandschaften. Der Einsatz von schweren Maschinen und die intensive Bodenbearbeitung kann Bodenverdichtungen, eine steigende Gefahr für Wasser- und Winderosionen und einen Verlust der Bodenfruchtbarkeit verursachen. Für Nitratbelastungen des Grundwassers und die Nährstoffüberversorgung (⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/e?tag=Eutrophierung#alphabar">Eutrophierung</a>⁠) von Flüssen, Seen und Meeren ist vor allem die intensive Stickstoffdüngung (organisch und mineralisch) verantwortlich.</p><p>Ausgebrachte ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=Pflanzenschutzmittel#alphabar">Pflanzenschutzmittel</a>⁠ und in den Düngemitteln enthaltene Schwermetalle, Schadstoffe und Rückstände von Arzneimitteln aus der Intensivtierhaltung stellen weitere potenzielle Gefahren für terrestrische und aquatische Ökosysteme dar. Weitere Folgen sind der Verlust der Artenvielfalt und der mit Landnutzungsänderungen (vor allem Grünlandumbruch, Moornutzung und Rodung von Wäldern), der Ausbringung von Düngemitteln, der Bodenbearbeitung und Tierhaltung verbundene Ausstoß klimawirksamer Treibhausgase. Im Jahr 2022 betrug der Anteil der Landwirtschaft an den gesamten Treibhausgasemissionen Deutschlands 7,4 Prozent (ohne landwirtschaftliche ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/l?tag=Landnutzung#alphabar">Landnutzung</a>⁠ und Landnutzungsänderungen, ohne Emissionen aus Mineraldüngerproduktion).</p>

Erarbeitung von Analysemethoden fuer Pestizidrueckstaende in Lebensmitteln, Erde und Wasser

Die staendigen Fortschritte bei der Entwicklung neuer Pestizide machen es notwendig, laufend neue Methoden zu erarbeiten, die in der Praxis zur Untersuchung von Rueckstaenden in Lebensmitteln, Boeden oder Wasser in Frage kommen. Dies betrifft die Einbeziehung neuer Substanzen in bewaehrte Multimethoden sowie die Ausarbeitung neuer Verfahren, die fuer einzelne Pestizide geeignet sind. Besonders wichtig ist dabei die Kontrolle der einzelnen Arbeitsweisen in einem weiteren Labor, um unerkannte Stoerungsmoeglichkeiten oder systematische Fehler auszuschliessen.

Bienenschaeden und Rueckstaende in Bienenprodukten durch Pflanzenschutzmassnahmen im Obstbau

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).

Hochleistungs-Flüssigchromatograph mit Tandem-Ionenfallen-Flugzeit-Massenspektrometer

Organische Spurenverunreinigungen und insbesondere deren Wirkungen rücken immer mehr in den Focus der Forschung. Rückstände von Pestiziden und Pharmaka werden inzwischen in allen Umweltkompartimenten bis hin zu Nahrungsmitteln, Trinkwasser und auch in menschlichen Geweben gefunden. Die Wirkungen solcher Stoffe sind jedoch bisher nur sehr wenig untersucht. Wirkungen werden auf Ökosystemebene, vor allem bei Wasserorganismen, aber auch bereits auf der Ebene von Vertebraten- und humanen Zellen gefunden. Besonders Besorgnis erregend ist die Feststellung synergistischer Effekte von Stoffen, die einzeln in Konzentrationen deutlich unterhalb der Wirkschwelle vorliegen. Die neu gegründete Fakultät 2 der BTU hat sich deshalb die Erforschung von Umweltverhalten und gesundheitlicher Auswirkungen solcher Verbindungen zum Ziel gesetzt. Ein besonderes Problem bei der Betrachtung von Wirkungen der Spurenstoffe stellen Metabolite und Abbauprodukte dieser Substanzen dar. Von zahlreichen Verbindungen ist das Verhalten in der Umwelt bisher kaum bekannt. Dies liegt häufig auch daran, dass bisher geeignete Analyseverfahren für die Verfolgung von Abbaumechanismen im Spurenbereich fehlen. Der LS 'Biotechnologie der Wasseraufbereitung' beschäftigt sich beispielsweise mit dem Umweltverhalten phosphororganischer Verbindungen. Der gegenwärtig bekannteste Vertreter dieser Stoffgruppe ist das Totalherbizid Glyphosat. Obwohl diese Verbindungen in großen Mengen nicht nur in der Landwirtschaft, sondern auch in der Industrie und vor allem im Haushalt verwendet werden, ist über das Umweltverhalten und vor allem über den Abbau der meisten Substanzen nur sehr wenig bekannt. Dies liegt u.a. an der äußert komplizierten Analytik, die bisher nur über LC/MS/MS oder LC/ICP-MS gelingt und nur von sehr wenigen Laboren in Deutschland beherrscht wird. Die Identifikation vieler Metaboliten scheitert bisher am Fehlen geeigneter Gerätetechnik und Methoden. Das beantragte LC/MS-IT-TOF-Gerät vereinigt erstmals die gute Empfindlichkeit des Ion-Trap mit der Massengenauigkeit der Time-Flow-Technik. Dieses Gerät besitzt somit die besten Voraussetzungen für die Identifikation von Substanzen im Spurenbereich und stellt eine wichtige Ergänzung von bereits vorhandenen Techniken wie GC/MS, LC/MS und NMR, sowie hoch effizienter Methoden und Verfahren zur Anreicherung von organischen Verbindungen dar. Es wird erwartet, dass mit Hilfe der neuen Technik völlig neue Einblicke in Umweltverhalten und Wirkungen von solchen Spurenstoffen gewonnen werden können, die bisher nicht oder nur unzureichend analysiert werden können. Mit der neuen Geräteausstattung werden dabei auch die Umwelt- und Gesundheitsforschung weiter verknüpft.

Vorkommen von Schadstoffen (Schwermetalle, Pilztoxine, Insektizidrueckstaende etc.) in Futtermitteln

Die Untersuchungen sollen dazu dienen, sichere Angaben ueber die in verschiedenen Futtermitteln vorkommenden Gehalte an Schadstoffen (Insektizidrueckstaende, Blei, Cadmium, Selen, Arsen, Fluor, Pilztoxine etc.) zu erhalten mit dem Ziel, Gefahrenquellen fuer die tierische Gesundheit und die Nahrungsmittelproduktion zu erkennen. Zu diesem Zweck wird eine grosse Anzahl der bei uns durchlaufenden Futtermittelproben gezielt auf die oben genannten Stoffe untersucht, die Untersuchungen erstrecken sich dabei sowohl auf Handelsfuttermittel als auch auf wirtschaftseigene Futtermittel.

Rueckstandsuntersuchungen in Nahrungs- und Futtermitteln

Routinemaessige Untersuchung von Nahrungs- und Futtermitteln auf Pestizid- und Schwermetallrueckstaende.

Feststellung von Pestiziden und Schwermetallen in Lebensmitteln tierischer Herkunft

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