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Das Verhalten anthropogener Schadstoffe im Landschaftsmaßstab stellt eine der größten Herausforderungen heutiger Umweltwissenschaften dar. Forschungsergebnisse der letzten zehn Jahre haben wiederholt gezeigt, dass Umsatzraten von Schadstoffen, die im Labor ermittelt wurden, im Widerspruch zu Feldbeobachtungen stehen. Dies weist darauf hin, dass wir die relevanten Prozesse, die den Schadstoffumsatz in der Natur bestimmen, nur unvollständig verstehen. Entsprechend sind wir nicht in der Lage, zukünftige Entwicklungen der Wasser- und Bodenqualität in Folge des Klima- und Landnutzungswandels zuverlässig vorherzusagen. Der SFB CAMPOS beruht auf der Hypothese, dass auf der Feldskala Prozesse maßgeblich sind, die in Laborexperimenten nur schwer zu erfassen sind. Viele Schadstoffe, die unter Laborbedingungen vergleichsweise schnell abgebaut werden, zeigen eine unerwartete Langlebigkeit im Feld; sie werden in Böden und Grundwasserleitern über lange Zeiträume gespeichert und können noch Jahre, nachdem der anthropogene Eintrag aufgehört hat, nachgewiesen werden. Während wichtige, aber langsame Prozesse in Laborstudien möglicherweise übersehen werden, erschwert die ausgeprägte hydrologische und biogeochemische Dynamik die Interpretation konventioneller Beobachtungskampagnen im Feld. CAMPOS zielt darauf ab, reaktive Landschaftselemente zu identifizieren und ihre Prozessdynamik mit ausführlichen Feldstudien zu biogeochemischen Umsätzen von Schadstoffen in einer beispiellosen Auflösung zu quantifizieren. Derartige Studien sind erst durch den enormen Fortschritt in der Analytik und Messtechnik der letzten Jahre (z.B. substanzspezifische Isotopen- und Enantiomeranalytik, 'non-target screening', Bioanalytik, insitu Sensoren, molekularbiologische Techniken inklusive omics) ermöglicht worden, die bislang noch nicht in gezielten Felduntersuchungen kombiniert wurden. Jedes im SFB vorgesehene Projekt vereinigt Expertise aus unterschiedlichen Disziplinen, die notwendig sind, um den Verbleib von Schadstoffen in der Natur zu verstehen. Die untersuchten Landschaftselemente umfassen Fließgewässer, den Übergang zwischen Gerinnen und dem Untergrund, Transekten im Grundwasser sowie verschiedene Bodenkompartimente. Ein neuer stochastischer Modellieransatz ermöglicht es, den reaktiven Stofftransport im Landschaftsmaßstab prozessbasiert zu modellieren und die damit verbundene Unsicherheit zu quantifizieren. Unser neuartiger multidisziplinärer Ansatz quantifiziert das langfristige Verhalten anthropogener Schadstoffe in der Umwelt, indem Einzugsgebiete als biogeochemische Reaktoren betrachtet werde. CAMPOS trägt somit zum Fortschritt der Umweltwissenschaften bei und schafft die Grundlage für realistischere Projektionen der zukünftigen Boden- und Wasserqualität unter den Bedingungen des Klima- und Landnutzungswandels.
This dataset contains processed and annotated non-target screening (NTS) feature lists from German surface water samples, analyzed by the Federal Institute of Hydrology. Sampling for water and suspended particulate matter (SPM) follows methods described in [1] and [2], with analytical methods detailed in [3]. Raw measurement files were processed via a library screening workflow using the Collective Spectral Library (CSL) [4] and the "ntsportal" backend [5]. While the dataset includes 101 surface water sites and 16 SPM sites across Germany, most are not sampled continuously. However, these data will be updated through retrospective library screening as new CSL versions are released. Please note that raw measurement files are not included. The dataset comprises three main components: (1) daily 24 h composite samples from the Koblenz/Rhine station (2017–present); (2) daily and monthly SPM composites from 13 Environmental Specimen Bank sites [6] (2005–present); and (3) grab samples from rivers and streams in Saxony (2021–2023). New samples and retrospective screening results will be incorporated into future dataset versions. This dataset contains processed and annotated non-target screening (NTS) feature lists from German surface water samples, analyzed by the Federal Institute of Hydrology. Sampling for water and suspended particulate matter (SPM) follows methods described in [1] and [2], with analytical methods detailed in [3]. Raw measurement files were processed via a library screening workflow using the Collective Spectral Library (CSL) [4] and the "ntsportal" backend [5]. While the dataset includes 351 surface water sites and 16 SPM sites across Germany, most are not sampled continuously. However, these data will be updated through retrospective library screening as new CSL versions are released. Please note that raw measurement files are not included. The dataset comprises three main components: (1) daily 24 h composite samples from the Koblenz/Rhine station (2017–present); (2) daily and monthly SPM composites from 13 Environmental Specimen Bank sites [6] (2005–present); and (3) grab samples from rivers and streams in Hesse and Saxony (2021–2023). New samples and retrospective screening results will be incorporated into future dataset versions.
These files are part of the supporting information of the scientific article "Pollutant patterns resulting from rain events in a large river – lessons learned for future monitoring" (https://doi.org/10.1186/s12302-025-01213-7). The study aimed to provide an enhanced understanding of event-based emission and pollutant processes in a large river to support future monitoring. The dataset includes feature lists resulting from non-target screening by liquid chromatography coupled to high resolution mass spectrometry (LC-HRMS) of water samples from the Moselle River. The samples were taken as daily composite samples during rain events and as 14-day composite samples at a monitoring station in Koblenz (Germany) from April to September 2021. Method blanks were prepared with ultrapure water (Milli-Q) following the procedure of preparation of water samples. Method blanks were prepared with each monthly sample batch. Blank samples are indicated by “Method_Blank” in the filename. Further, raw LC-HRMS measurement files (mzXML format) of two samples relevant for structure elucidation of prioritized features are included in the dataset. For each sample, raw files in negative (ESIneg) and positive (ESIpos) ionisation mode are provided. Please consider the "readme" file before working with the information provided in the feature lists.
Das "Non-Target Screening im Rheineinzugsgebiet" ist eine Initiative, deren Ziel es ist, die Non-Target Screening (NTS) Methodik zwischen den Umweltüberwachungsbehörden im Rheineinzugsgebiet zu harmonisieren. Das Ziel dieser Harmonisierung ist es, eine hohe Vergleichbarkeit der NTS-Daten aus verschiedenen Laboren zu erreichen, um neu auftretende Schadstoffe über die Überwachungsstationen entlang des Rheins und seiner Nebenflüsse hinweg zu detektieren und zu verfolgen. Das Projekt wird von der Internationalen Kommission zum Schutz des Rheins koordiniert und umfasst derzeit Institutionen aus fünf europäischen Ländern. Ein Vorgängerprojekt, genannt "Rhein-Projekt NTS", lief von 2021 bis 2024 und wurde von der Europäischen Union über das LIFE-Programm finanziert. Während dieser frühen Phase wurde eine Plattform für die schnelle, automatisierte, zentralisierte Auswertung und Speicherung von NTS-Daten entwickelt. Diese Plattform wird als NTS-Tool bezeichnet und wird von der deutschen Landesbehörde IT Baden-Württemberg gehostet. Das NTS-Tool umfasst derzeit eine harmonisierte Analysemethode auf Basis der Flüssigchromatographie gekoppelt mit hochauflösender Massenspektrometrie (LC-HRMS), IT-Infrastruktur (Cloud, Terminalserver), die Software enviMass zur Auswertung von NTS-Daten, Qualitätskontrollmaßnahmen basierend auf isotopenmarkierten Standardverbindungen sowie das Datenaggregierungs- und Visualisierungstool (DAV-Tool). Das DAV-Tool ermöglicht es Laborpersonal, nach neuartigen Schadstoffen in allen beteiligten Überwachungsstationen zu suchen. Das NTS-Tool wird im Rahmen des Internationalen Warn- und Alarmplans Rhein (IWAP Rhein) für Warnzwecke genutzt, da die zentrale Datenauswertung es ermöglicht, Schadstoffe schnell zu identifizieren, sodass geeignete Maßnahmen ergriffen werden können, um die öffentliche Gesundheit und die Umwelt zu schützen. Ein weiteres Ziel des Projekts ist der Wissenstransfer über bekannte und unbekannte neuartige Schadstoffe an Expertengruppen und Trinkwasserversorger im Rheineinzugsgebiet. Die Ergebnisse, die mit dem NTS-Tool gewonnen werden, sollen zur Überwachung der im "Rhein 2040"-Programm formulierten Ziele beitragen, einschließlich des 30%-Reduktionsziels für Mikroverunreinigungen, den Zielen des "Null-Schadstoff-Aktionsplans" der EU sowie den individuellen Strategien der Staaten im Rheineinzugsgebiet. Das Rheinüberwachungsprogramm und das Programm „Rhein 2040“ stützen sich auf die NTS-Methode, um neu auftretende chemische Substanzen zu identifizieren.
Ziel des Projekts 'Weiterentwicklung des Online-Portals für die Gewässerbeobachtung der Zukunft - Bewertung von NTS Daten für Umwelt- und Chemikaliengesetze (GdZ II)' ist es, Bewertungsoptionen für NTS Daten zu entwickeln und die fachlichen und technischen Voraussetzungen für den dauerhaften Austausch qualitätsgesicherter Daten zwischen dem Umweltbundesamt (UBA) und der Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG) für eine umfassende Unterstützung der Umwelt- und Stoffgesetze sowie des Spurenstoffzentrums und weiterer Institutionen zu schaffen. Bisher fehlen die notwendigen Ansätze zum Datenaustausch, sodass grundlegende Erkenntnisse zwischen den beiden Bundesoberbehörden UBA und BfG gesammelt werden sollen. Die Verknüpfung von relevanten Stoff- und Monitoringdaten bietet die Möglichkeit, eine Bewertung zu erstellen, die das Umweltverhalten von priorisierten Stoffen und Stoffgemischen abdeckt und Lösungsansätze zur Verbesserung des Chemikalienmanagements aufzeigen kann. Zentrales Element der GdZ II ist das NTS Portal, das die BfG im Auftrag des UBA im REFOPLAN FKZ 3720 222 010 entwickelt hat. Es enthält NTS Messungen des Bundes und der Länder aus der Gewässerbeobachtung. Im Laufe des Projektes werden Möglichkeiten geschaffen, das Portal interessierten Anwender*innen innerhalb des UBAs leicht verständlich zugänglich zu machen.
Immer mehr Stoffe werden weltweit zugelassen und produziert. Sie gelangen in die Umwelt und finden sich auch in Böden wieder. In Artikel 5 der novellierten Mantelverordnung, die unter anderem die BBodSchV umfasst und im August 2023 in Kraft tritt, fordert der Bund eine Evaluierung der Werteregelungen für Schadstoffe in Böden bis 2027. Das hier anvisierte Vorhaben unterstützt die Regulierung der neuen prioritären Schadstoffe in Böden. Mit herkömmlichen Analysemethoden können nur wenige und vorher definierte Stoffe im Boden gemessen werden. Non-target screening kann zahlreiche und bisher übersehene Schadstoffe identifizieren. Die Methodik ist etabliert für Wasser, steckt aber noch in den Kinderschuhen für Böden als hochkomplexe Matrix. Im geplanten Vorhaben wird die Methode des Non-target screenings in Böden weiterentwickelt - als Grundlage für eine zeitgemäße effektive Regulatorik von Schadstoffen in Böden. Das Vorhaben geht Hand in Hand mit der derzeit am UBA entwickelten Priorisierungsstrategie für Schadstoffe in Böden.
Bei dem beantragten Gerät handelt es um die Kombination eines Hochleistungsflüssigkeitschromatographie-Gerätes (Ultra High Performance Liquid Chromatography, UHPLC) zur Stofftrennung mit einem hochauflösenden Massenspektrometer (Kopplung eines Quadrupol-Systems mit einem Flugzeitmassenspektrometer, „Time of Flight“, QTOF-MS, im folgendem kurz als HR-MS bezeichnet) neuester Bauart. Das Gerät soll zur Strukturaufklärung unbekannter organischer Spurenstoffe in Umweltproben und anderen Matrices eingesetzt werden. Die Forschungen der Antragsteller beschäftigen sich umfassend mit dem Auftreten, den Eigenschaften und dem Verhalten von überwiegend anthropogen in den Wasserkreislauf eingetragenen Chemikalien sowie der Verfolgung von biotischen und abiotischen Transformationsprozessen in technischen und natürlichen Systemen. Die Verfügbarkeit eines hochauflösenden Massenspektrometers ist für die Charakterisierung von Abbaupfaden und für die Identifizierung von Produkten, deren Umweltrelevanz ebenfalls aufgeklärt werden muss, unabdingbar. Weiterhin wird das Gerät zur Identifizierung von anthropogenen Spurenschadstoffen in allen Ebenen des globalen Wasserkreislaufs benötigt, wobei als methodischer Ansatz u.a. ein „Non-Target Screening“ verwendet werden soll. Im Rahmen diverser aktueller und geplanter Forschungsarbeiten müssen für eine Vielzahl von Umweltchemikalien deren Metaboliten und Transformationsprodukte sicher identifiziert werden. Das angestrebte hochauflösende LC-MS-System kann außerdem zur exakten Quantifizierung von organischen Spurenstoffen eingesetzt werden, was bei den Antragstellern erhebliche Bedeutung besitzt. Die geplante Anschaffung bewirkt eine weitere Steigerung der bereits bestehenden hochwertigen und vielschichtigen Forschung und führt zu einer signifikanten Erhöhung der Wettbewerbsfähigkeit sowie Attraktivität hinsichtlich des wissenschaftlichen Nachwuchses aller beteiligten Institutionen der Fakultät Umweltwissenschaften. Ein HR-MS ist bislang an der gesamten Fakultät nicht vorhanden.
In Innenräumen findet sich eine Vielzahl von Chemikalien, die aus Gegenständen, Materialien oder durch menschliche Aktivitäten freigesetzt werden und ein Risiko für aquatische Ökosysteme darstellen können, falls entsprechende Chemikalien in den Wasserkreislauf gelangen. Wir stellen die Hypothese auf, dass aromatische Amine (AA), die aus Innenräumen emittiert werden, in Oberflächengewässer eingetragen werden und dort signifikant zur Belastung und der damit verbundenen Mutagenität beitragen. Gewaschene Textilien, die durch Emissionsquellen in Innenräumen mit AA kontaminiert sind, wirken als Überträger dieser Substanzen in Abwässer. Die Berücksichtigung dieses Übertragungsweges kann uns helfen, das Auftreten von AA ohne klare Emissionsquellen in Oberflächengewässern besser zu verstehen. In vielen Studien wird berichtet, dass AAs, welche in Innenräumen beispielweise durch Rauchen und Grillen von Fleisch entstehen, die Hauptursache für Mutagenität in Oberflächengewässern und häuslichen Abwässern sind. Sie können durch gasförmige und Partikeldepostion auf Textilien adsorbiert werden. Daher wollen wir den Übertragungsweg von AA aus Innenräumen in Oberflächengewässer im Hinblick auf die folgenden vier Aspekte untersuchen: (i) Stoffgruppen-spezifisches Non-target-Screening zum Nachweis der gesamten Verbindungsklasse in allen Matrizes entlang des dargestellten Expositionspfades, d.h. in Extrakten von Textilien, Staub, Waschwasser, Abwasser und Oberflächenwasser; (ii) Instrumente zum Monitoring aromatischer Amine aus Abwässern und Oberflächengewässern mittels selektiver Anreicherung, um ihren Verbleib in Kläranlagen und das damit verbundene Risiko für Wasserorganismen zu entschlüsseln; (iii) Charakterisierung der Aufnahme AA durch Textilien durch gasförmige und Partikeldeposition und ihre Verteilung in Innenräumen durch Expositionsexperimente im Labor und realen Innenräumen und (iv) Anwendung aller entwickelten Instrumente und Methoden in Kombination mit diagnostischen Mutagenitätstests zur Aufklärung der angenommenen Emissionswege. Hierbei werden Textilbelastung in Innenräumen mit verschiedenen AA-Quellen berücksichtigt, Waschexperimente durchgeführt und Proben aus Kläranlagen und Abwasserauffangbecken entnommen, um die quellenbezogenen Muster und die wichtigsten AA zu identifizieren, die die beobachtete mutagene Aktivität verursachen. Mit diesem Ansatz wollen wir die Kenntnislücke zwischen Innenraumexpsosition und der Umweltexposition schließen. In diesem Projekt wird das Fachwissen eines deutschen und eines tschechischen Forschungsinstituts kombiniert. Es umfasst das Target-, Suspect- und Non-target-Screening nach organischen Schadstoffen in komplexen Umweltmischungen, die Detektion von Mutagenität und den zugrundeliegenden Chemikalien in Oberflächenwasser mit wirkungsorientierter Analytik und passiver Probenahme in verschiedenen Umweltmatrizes, sowie die Berücksichtigung von Verteilungsmechanismen von Verbindungen in Innenräumen.
Oberflächengewässer sammeln die Wasser- und Stoffflüsse eines Einzugsgebiets. Flüsse liefern daher ein räumlich und zeitlich integriertes chemisches Signal einer Landschaft. Ziel des Projekts ist es, den Einfluss physikalisch-chemischer und biologischer Prozesse auf Transport und Umsetzungsprozesse von Schadstoffen im Gewässer besser zu verstehen. Mittels Lagrange'scher Beprobung in Kombination mit neuen analytischen und bioanalytischen Methoden werden Frachten und Abbaupotentiale bekannter und bisher nicht detektierter Mikroschadstoffe und deren Transformationsprodukte quantifiziert. Mit Hilfe eines neuen Masse/Effekt-Bilanzierungsmodell lassen sich wesentliche Faktoren bezüglich biologischer Wirkung und Umsetzungsprozesse identifizieren und beschreiben.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 79 |
| Europa | 1 |
| Land | 26 |
| Weitere | 1 |
| Wissenschaft | 13 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 43 |
| Text | 24 |
| unbekannt | 27 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 47 |
| Offen | 47 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 78 |
| Englisch | 39 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Bild | 1 |
| Dokument | 13 |
| Keine | 50 |
| Webseite | 39 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 62 |
| Lebewesen und Lebensräume | 78 |
| Luft | 47 |
| Mensch und Umwelt | 94 |
| Wasser | 76 |
| Weitere | 89 |