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ermes-ii – Entwicklung der Grundwasser-Ressource und Monitoring des Eintrags von Spurenstoffen in das Grundwasser des Oberrheingrabens mit innovativen Instrumenten

Zusammenfassung [Redaktioneller Hinweis: Die folgende Beschreibung ist eine unstrukturierte Extraktion aus dem originalem PDF] 5 Zusammenfassung Entwicklung der Grundwasser-Ressource und Monitoring des Eintrags von Spurenstoffen in das Grundwasser des Oberrheingrabens mit innovativen Instrumenten 2022-2025 Cofinancé par l’Union Européenne Kofinanziert von der Europäischen Union Rhin Supérieur | Oberrhein ERMES-ii-Rhein ist das bislang umfassendste und innovativste grenzüberschreitende Projekt zur Überwachung und Untersuchung der Belastungen des Grundwassers im Oberrheingraben. — 2022-2026 — 6 assoziierte Regionen — 13 Partnerinstitutionen — 4,2 Mio. € Fördermittel, davon 2,2 Mio. € aus dem Programm INTERREG VI Oberrhein — 181 untersuchte Parameter — 1 497 Messstellen — Rund 450 000 Analyseergebnisse Projektträger: APRONA – Observatoire de la nappe d’Alsace, Colmar / Bearbeitung und Redaktion: APRONA, BRGM, LUBW, HLNUG, LfU, SGD-Süd, AUE-BS, AUE-BL / Quelle: Technischer Bericht des Projekts ERMES-ii-Rhein / Bildnachweis: LHG - stock.adobe.com / Abbildungen: Pierre Wisson - wisson.fr Grafikverarbeitung: Céline Emonet / Druck: Ott Imprimeurs Der redaktionelle Inhalt dieses Berichts wird unter den Bedingungen der Lizenz Creative Commons CC BY-NC-ND 4.0 zur Verfügung gestellt. Namensnennung erforderlich; kommerzielle Nutzung untersagt; Bearbeitung, Anpassung oder sonstige Veränderung nicht gestattet. Ausnahme: Das Layout, das Corporate Design, die Seitengestaltung, die Designelemente und die visuelle Aufmachung des Dokuments sind nichtvon dieser Lizenz erfasst und bleiben alle Rechte vorbehalten. Vorwort Im Einzugsgebiet des Grundwassersystems am Oberrhein leben über fünf Millionen Menschen. Der Schutz der Qualität dieser von Natur aus grenzüberschreitenden Ressource erfordert gemeinsame Aufmerksamkeit; daher werden seit 1991 Bestandsaufnahmen durchgeführt. Das Projekt ERMES-ii-Rhein markiert einen weiteren Meilenstein dieser gemeinsamen Überwachung: Die Liste der Spurenstoffe wurde aktualisiert, innovative Analysemethoden kamen zum Einsatz und das Verständnis der Eintragsprozesse von Spurenstoffen ins Grundwasser wurde vertieft, insbesondere im Zusammenhang mit Kläranlageneinleitungen in Oberflächengewässer. Ziel dieser erneuten grenzüberschreitenden Bestandsaufnahme war es, wissenschaftliche Erkenntnisse als Grundlage für fundierte Entscheidungen und Maßnahmen zur Sicherung einer guten Wasserqualität für künftige Generationen zu liefern. Diese Zusammenfassung präsentiert die wesentlichsten Ergebnisse zu den Spurenstoffen, die sich im Rahmen des Projektes für die Grundwasserqualität als besonders relevant herausgestellt haben: Pflanzenschutzmittel und ihre Metaboliten, die das größte Belastungsrisiko für die Grundwasserqualität darstellen, PFAS (per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen), deren Persistenz und Ubiquität im Grundwasser hier dokumentiert wird, weitere anthropogene Spurenstoffe, die in den meisten heutigen Kläranlagen noch nicht wirksam entfernt werden können. Alle Ergebnisse sind auf der Website www.ermes-rhin.eu verfügbar. ! Hinweis Die in dieser Broschüre dargestellten Ergebnisse der Qualitätsanalysen beziehen sich auf das Rohwasser. Sie geben die Qualität des Grundwassers vor jeglicher Aufbereitung wieder. Zur Bewertung der gemessenen Konzentrationen wurden gemeinsame Schwellenwerte festgelegt, die auf europäischen und nationalen Normen und Referenzwerten für Trinkwasser oder Grundwasser basieren. Diese Werte weichen möglicherweise von den in den einzelnen Partnerländern geltenden Normen oder Grenzwerten ab, was die Lesbarkeit und Interpretation der Ergebnisse auf nationaler Ebene beeinflussen kann. Leitungswasser wird vor der Verteilung von den Gesundheitsbehörden nach strengen Normen kontrolliert und kann einer speziellen Aufbereitung unterzogen werden. 3 Das Grundwasser des Oberrheingrabens: ein gemeinsames Erbe, das es zu schützen gilt Kennzahlen zum Grundwasserleiter 3 Länder Fläche: 9 237 km² Durchschnittliche Mächtigkeit: 70 – 80 m Volumen: ca. 150 Mrd. m³ zwischen Basel und Worms 5 Mio. Abnehmer von Trinkwasser Der Oberrheingraben ist einer der bedeutendsten Grundwasserspeicher Westeuropas. Diese ebenso außergewöhnliche wie empfindliche Ressource erstreckt sich von Basel bis Mainz über eine Länge von 300 Kilometern auf dem Gebiet von drei Ländern und versorgt rund fünf Millionen Menschen mit Trinkwasser. Ihre Verfügbarkeit ist zugleich ihre Schwäche. Da der Grundwasserleiter im Oberrheingraben größtenteils oberflächennah und gut durchlässig ist, ist er durch äußere Einflüsse gefährdet: Oberflächenwasser aus Niederschlag oder von Fließgewässern kann schnell versickern, wodurch auch Schadstoffe leicht in den Untergrund eindringen können. Durch anthropogene Aktivitäten freigesetzte Stoffe gelangen so in Böden und Gewässer und können innerhalb weniger Tage oder Wochen in das Grundwasser eingetragen werden. Die Oberrheinische Tiefebene ist eines der am intensivsten genutzten Gebiete Westeuropas. Die anthropogenen Belastungen in diesem Gebiet sind vielfältig; sie können diffus sein, wie beispielsweise die Landwirtschaft, aber auch punktueller auftreten und mit städtischen Gebieten, Industriebetrieben oder den zahlreichen Kläranlagen zusammenhängen. Was wir in die Umwelt entsorgen, verschwindet nicht einfach. Ein Großteil davon gelangt schließlich ins Grundwasser und möglicherweise in unser Trinkwasser. Die Ursachen für die Verschmutzung des Grundwassers 4 Spurenstoffe: unsichtbar, aber weit verbreitet Ein Spurenstoff ist ein Stoff, der bereits in geringsten Konzentrationen – in der Größenordnung von einem Millionstel oder Milliardstel Gramm pro Liter, was der Menge eines Zuckerwürfels in einem olympischen Schwimmbecken entspricht, – toxische Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit und die Ökosysteme haben kann. Viele dieser Spurenstoffe sind erst seit kurzem im Labor durch neue Methoden nachweisbar. Es gibt unzählige Spurenstoffe: Pflanzenschutzmittel, Arzneimittel, Industrieprodukte, Lebensmittelzusatzstoffe, Reinigungsmittel u. a. Sie sind das chemische Spiegelbild unserer Lebensweise und stammen aus vielen Anwendungsbereichen, z. B. aus Landwirtschaft und Industrie sowie aus Privathaushalten und Gesundheitswesen. In das Grundwasser gelangen Spurenstoffe z. B. durch diffuse Versickerung in den Boden oder durch direkte Einleitungen bzw. Kläranlageneinleitungen in Gewässer, die in Interaktion mit dem Grundwasser stehen. Zahlreiche Spurenstoffe (Pflanzenschutzmittel, aber auch pharmazeutische Substanzen, PFAS u. a.) werden im Boden und in Gewässern zu anderen Substanzen abgebaut. Diese sogenannten Metaboliten sind oft ebenso toxisch wie ihre Ausgangsstoffe, aber ggfs. mobiler und persistenter. Da sie weniger bekannt sind, verfügen sie nicht immer über einen gesetzlichen Grenzwert. Sogenannte neuartige Spurenstoffe sind Stoffe, deren Vorhandensein und/oder Toxizität noch nicht lange bekannt sind und die bisher nur wenig oder gar nicht reguliert sind. Ihre langfristigen Auswirkungen und Wechselwirkungen sind noch unzureichend dokumentiert. Sie stellen die Wasserwirtschaft jedoch schon jetzt vor neue und erhebliche Herausforderungen. Derzeit werden mehr als 100 000 Substanzen zur Gruppe der Spurenstoffe gezählt. Quelle: Wasserbehörde Adour-Garonne, 2022 Pharmazeutische Substanzen Das Projekt ERMES-ii-Rhein28 Das Projekt verfolgt drei übergeordnete Ziele: — Bestandsaufnahme der Gesamtqualität der Grundwasserressource: an 1497 Messstellen wurden grenzüberschreitend 181 Parameter, darunter 144 organische Spurenstoffe, untersucht — Verbesserung der Kenntnisse zur Interaktion zwischen Fließgewässern und Grundwasser sowie zu Spurenstoffe­ inträgen aus geklärtem Abwasser — Identifizierung bisher unbekannter Schadstoffe im Grundwasser des Oberrheingrabens mithilfe innovativer Analysemethoden.Pflanzenschutzmittel (PSM) Mono-und polyzyclische 5 aromatische Kohlenwasser­ stoffe (MAK-PAK) Süßstoffe Vers­chie-­ denes 4 4 Spurenmetalle und Halbmetalle 16 70 Leicht- flüchtige Halogen- kohlen- wasserstoffe (LHKW) 10 Physikalisch-chemische Parameter 20 Per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen (mit TFA) (PFAS) 24 — Aufschlüsselung der untersuchten Parameter nach Stoffgruppen 5

Neue relevante Spurenstoffe

<p> <p>Das Gremium zur Bewertung der Relevanz von Spurenstoffen hat im November 2025 und April 2026 die Einschätzung des Spurenstoffzentrums bestätigt: Die Stoffgruppen der quartären Ammoniumverbindungen und der chlorierten Organophosphat-Flammschutzmittel, ein weiterer Duftstoff sowie zwei Nitrifikationsinhibitoren sind relevante Spurenstoffe.</p> </p><p>Das Gremium zur Bewertung der Relevanz von Spurenstoffen hat im November 2025 und April 2026 die Einschätzung des Spurenstoffzentrums bestätigt: Die Stoffgruppen der quartären Ammoniumverbindungen und der chlorierten Organophosphat-Flammschutzmittel, ein weiterer Duftstoff sowie zwei Nitrifikationsinhibitoren sind relevante Spurenstoffe.</p><p> <p>Die Gruppe der quartären Ammoniumverbindungen und der chlorierten Organophosphat-basierten Flammschutzmittel, der synthetische Duftstoff AHTN (Tonalid) sowie die Düngemittelzusatzstoffe Dicyandiamid und 3-Methylpyrazol sind relevante Spurenstoffe – so entschied kürzlich das Gremium zur Bewertung der Relevanz von Spurenstoffen. Damit stimmte das <a href="https://www.umweltbundesamt.de/gremium-zur-bewertung-der-relevanz-von">Gremium mit der Einschätzung des Spurenstoffzentrums des Bundes</a> überein. Mit der Einstufung bestätigt das Gremium erstmals für Düngemittelzusatzstoffe mit umweltoffener Ausbringung die Besorgnis für Mensch und Umwelt.&nbsp;</p> <p>Die Einstufung als „relevanter Spurenstoff“ weist darauf hin, dass Maßnahmen zur Eintragsminderung in Gewässer ergriffen werden sollten. Die Kurzdossiers aller relevanten Spurenstoffe sind <a href="https://www.umweltbundesamt.de/relevante-spurenstoffe">hier</a> veröffentlicht.&nbsp;</p> Quartäre Ammoniumverbindungen <p><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/10596/dokumente/2025-11-21_kurzdossier_qav_gremium_final.pdf">Quartäre Ammoniumverbindungen (QAV)</a> sind kationische Verbindungen, die in einer Vielzahl von Produkten und Anwendungsgebieten zum Einsatz kommen. Als kationische Tenside sind QAV typischerweise oberflächenaktiv und können antibakteriell, aber auch gegen Pilze, Hefen und Algen sowie in geringem Maße antiviral wirken. Aufgrund dieser Eigenschaften kommen QAV als biozide Wirkstoffe, u. a. in Desinfektions- oder Holzschutzmitteln, Konservierungsmitteln oder Detergenzien mit antiviraler oder antibakterieller Wirkung zum Einsatz.</p> <p>Zu den als relevant bewerteten QAV gehören:</p> <ul> <li>Benzalkoniumchloride (BAC), </li> <li>Dialkyldimethylammoniumchloride (DDAC) und </li> <li>Alkyltrimethylammoniumchloride (ATMAC/TMAC)</li> </ul> <p>Die betrachteten QAV sind ökotoxisch, können also Wasserorganismen schädigen. Sie werden in Deutschland flächendeckend in Oberflächengewässern nachgewiesen – überwiegend gebunden an Schwebstoffe. Schwebstoffe sind fein verteilte, im Wasser schwebende Partikel wie organisches Material oder Sedimente, an die sich Schadstoffe anlagern können und die daher eine wichtige Rolle für Transport und Verbleib dieser Stoffe in Gewässern spielen. Die in der Umwelt auftretenden Konzentrationen von QAV sind zum Teil bereits so hoch, dass negative Effekte auf Wasserorganismen nicht ausgeschlossen werden können. Auch in Kläranlagenabläufen sind sie messbar, was auf eine begrenzte Entfernung oder hohe Einträge über das Abwasser hinweist. &nbsp;</p> <p><strong>Deshalb sind QAV relevante Spurenstoffe:&nbsp;</strong></p> <ul> <li>Ökotoxizität</li> <li>Ubiquitäres Vorkommen an Schwebstoffen</li> <li>Teilweise Überschreitung ökotoxikologischer Schwellenwerte in Gewässern</li> </ul> Die Gruppe der chlorierten Organophosphat-Flammschutzmittel <p>Stellvertretend für die <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/document/2026-04-13_Kurzdossier_Organophosphat-basierte_FSM_final.pdf">Gruppe der chlorierten Organophosphat-Flammschutzmittel</a> hat das Gremium folgende Stoffe bewertet:</p> <ul> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/tcpp">TCPP</a> (Tris(2-chlorisopropyl)phosphat und Reaktionsprodukte von Phosphoryltrichlorid mit 2-Methyloxiran), </li> <li>TCEP (Tris(2-chlorethyl)phosphat) und </li> <li>TDCP (Tris(1,3-dichlorisopropyl)phosphat)</li> </ul> <p>Die drei Substanzen sind vor allem als Weichmacher mit flammhemmender Wirkung in polyurethanhaltigen Erzeugnissen (z. B. in der Bau-, Textil-, Papier-, Möbel-, Automobilindustrie) vorhanden. Ebenso sind sie in Klebstoffen, Lacken, Farben und Beschichtungsmitteln enthalten.</p> <p>TCEP ist aufgrund der Reproduktionstoxizität als besonders besorgniserregende Substanz (Substance of Very High Concern) seit 2010 auf der ECHA-Kandidatenliste und seit 2012 auch im Verzeichnis der zulassungspflichtigen Stoffe unter <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/reach">REACH</a> enthalten (Annex XIV). In der EU wird TCEP daher nicht mehr als Flammschutzmittel verwendet, kann aber als Verunreinigung in anderen Flammschutzmitteln oder in importierten Erzeugnissen vorkommen.</p> <p>Durch ihre <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/persistenz">Persistenz</a> verbleiben diese Stoffe lange in der Umwelt. Darüber hinaus können sie sich durch ihre zum Teil ausgeprägte Mobilität im aquatischen <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/oekosystem">Ökosystem</a> sowie im Wasserkreislauf bis in das Trinkwasser ausbreiten. Die Stoffgruppe weist darüber hinaus human- und ökotoxische sowie hormonelle Aktivität auf. Alle drei Stoffe kommen in Oberflächengewässern, Grund-, Roh- und Trinkwasser vor.</p> <p><strong>Deshalb sind chlorierte Organophosphat-Flammschutzmittel relevante Spurenstoffe:&nbsp;</strong></p> <ul> <li>Persistenz</li> <li>Teilweise Mobilität </li> <li>Humantoxizität (teilweise reproduktionstoxisch und krebserzeugend)</li> <li>Teilweise Ökotoxizität </li> <li>Endokrine Aktivität (sowohl in der Umwelt als auch im Menschen)</li> </ul> AHTN (Acetylhexamethyltetralin, Tonalid) <p><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/document/2026-05-29_Kurzdossier_AHTN_Final.pdf">AHTN (Tonalid)</a> ist eine polyzyklische Moschusverbindung und ein synthetischer Duftstoff. AHTN kommt in einer breiten Produktpalette zum Einsatz, darunter in Wasch- und Reinigungsmitteln, Körperpflegeprodukten, Lufterfrischern, Wachsen, Biozidprodukten, Textilien und Papier. Neben AHTN wurde 2022 bereits <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/11536/dokumente/2023-04-14_kurzdossier_galaxolide_final.pdf">Galaxolid</a> als polyzyklische Moschusverbindung als relevant eingestuft.</p> <p>In Deutschland ist AHTN in Oberflächengewässern wie Flüssen und Seen nachweisbar. AHTN hat das Potential zur Bioakkumulation – das bedeutet, dass sich AHTN über die Zeit in Organismen und Umwelt anreichern kann. AHTN bindet außerdem an Schwebstoffe, an Sedimente am Gewässerboden und an Klärschlamm. Zudem liegen Hinweise auf Persistenz vor.</p> <p>AHTN ist als humantoxisch eingestuft, da es wahrscheinlich schädigende Effekte auf die Fortpflanzung und, bei wiederholter Aufnahme, auf die Schilddrüse ausüben kann. Ebenso ist AHTN sehr giftig für Wasserorganismen mit sowohl kurzfristiger als auch langfristiger Wirkung. Bei den in der Umwelt gemessenen Konzentrationen können auch subletale Effekte auf Wasserorganismen auftreten. Diese führen zwar nicht unmittelbar zum Tod, können aber Wachstum, Fortpflanzung oder Verhalten beeinträchtigen. Darüber hinaus kann AHTN in das Hormonsystem von aquatischen Organsimen eingreifen – zeigt also eine endokrine Aktivität.</p> <p><strong>Deshalb ist AHTN ein relevanter Spurenstoff:&nbsp;</strong></p> <ul> <li>Potential zur Bioakkumulation</li> <li>Hinweise auf Persistenz</li> <li>Humantoxizität</li> <li>Sehr giftig für Wasserorganismen (akut und chronisch)</li> <li>Endokrine Aktivität in der Umwelt</li> </ul> Dicyandiamid (DCD) <p><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/document/2026-07-08_Kurzdossier_DCD_FINAL.pdf">Dicyandiamid (DCD)</a> kommt unter anderem in Düngemitteln als Nitrifikationsinhibitor zum Einsatz. Als Düngemittelzusatzstoff soll DCD Nitratauswaschungen und die <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/emission">Emission</a> klimaschädlicher Gase (Lachgas) aus dem Boden verringern. Die Anwendung ist in Deutschland durch die Düngemittelverordnung geregelt. Verlässliche Daten zu Produktions- und Einsatzmengen fehlen jedoch, da es kein öffentliches Register gibt. Darüber hinaus ist der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/stoff">Stoff</a> unter REACH registriert und kommt in hohen Tonnagen in pH-Regulatoren, Wasserbehandlungsprodukten, Laborchemikalien, Klebstoffen und Dichtungsmassen zum Einsatz.</p> <p>DCD gelangt unter anderem über die Düngung direkt in die Umwelt (umweltoffener Eintrag) und kann im Boden auch aus Kalkstickstoff gebildet werden. DCD wird regelmäßig in Oberflächengewässern nachgewiesen. Der Stoff ist sehr persistent und sehr mobil, wodurch er sich gut im Wasserkreislauf bis hin zu Roh- und Trinkwasserressourcen ausbreiten kann.</p> <p>Im Boden kann sich DCD zu <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/11536/dokumente/2024-06-17_kurzdossier_guanylharnstoff_final.pdf">Guanylharnstoff</a> umwandeln – einem ebenfalls relevanten Spurenstoff, der toxisch für Fische sein kann.</p> <p><strong>Deshalb ist DCD ein relevanter Spurenstoff:&nbsp;</strong></p> <ul> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/PMT-stoffe">Sehr persistent und sehr mobil </a></li> <li>Transformationsprodukt Guanylharnstoff</li> </ul> 3-Methylpyrazol (3-MP) <p><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/document/2026-07-08_Kurzdossier_3-MP_FINAL.pdf">3-Methylpyrazol (3-MP)</a> kommt in Deutschland vorwiegend als Synthesegrundstoff in Lacken zum Einsatz, ist aber auch wie DCD als Nitrifikationsinhibitor in Düngemitteln enthalten und damit über die Düngemittelverordnung geregelt. Auch für 3-MP gibt es keine verlässlichen Daten zu Produktions- und Einsatzmengen, da es kein öffentliches Register gibt.</p> <p>3-MP ist sehr persistent und sehr mobil. Damit hat der Stoff das Potential, sich ins Roh- und Trinkwasser auszubreiten. Darüber hinaus ist 3-MP humantoxisch: Der Stoff kann die Fortpflanzung beeinträchtigen (ist also reproduktionstoxisch) und kann bei wiederholter Aufnahme die Lunge schädigen. Zudem steht 3-MP im Verdacht, hormonell wirksam zu sein.</p> <p>Der Stoff gelangt über Düngemittel in die Umwelt, sowohl direkt als auch als Abbauprodukt des Nitrifikationsinhibitors MPA. Bisher findet man 3-MP nur selten in Gewässern. Allerdings gibt es nur wenige Untersuchungen und die Messmethoden müssen teilweise noch verbessert werden, um niedrigere Nachweisgrenzen zu erreichen.</p> <p>Die Anwendung in der offenen Umwelt sowie die verwendeten Mengen von 3-MP sind mit Pflanzenschutzmitteln vergleichbar. Aufgrund der humantoxischen Eigenschaften wäre 3-MP jedoch sehr wahrscheinlich nicht genehmigungsfähig, wenn es die Anforderungen der EU-Pflanzenschutzmittelverordnung erfüllen müsste. &nbsp;Weil humantoxische Risiken von 3-MP nicht ausreichend adressiert werden, deutet dies auf eine Lücke der gesetzlichen Vorgaben über das Inverkehrbringen von Nitrifikationsinhibitoren bzw. Düngemittelzusatzstoffen hin. Ein wirksamer Schutz von Umwelt und Gesundheit im Sinne des Vorsorgeprinzips ist derzeit nicht vollständig gewährleistet.</p> <p><strong>Deshalb ist 3-MP ein relevanter Spurenstoff:&nbsp;</strong></p> <ul> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/PMT-stoffe">Sehr persistent, sehr mobil und humantoxisch </a></li> <li>Endokrine Aktivität</li> </ul> </p><p>Informationen für...</p>

Degradation relativ-persistenter organischer Verbindungen (Refractory Substances) sowie aromatischer Reste in Abwaessern durch denitrifizierende Bakterien in Abhaengigkeit von verschiedenen oekologischen Bedingungen

Mechanismus der biologischen Persistenz von Umweltchemikalien: halogenierte und sulfonierte Kohlenwasserstoffe

Rückstandsgehalte und Verteilung von subtherapeutischen Antibiotika in Feedlot-Böden

Feedlots sind v.a. in Nordamerika verbreitete Tierproduktionsbetriebe mit intensivster Freilandhaltung. Es wird vermutet, dass Feedlots Brennpunkte einer Umweltbelastung mit pharmazeutischen Antibiotika sind, da große Tierbestände gehalten werden, die regelmäßig Antibiotika erhalten. Es wurden Bodenproben von einer Grasland-Kontrolle sowie Boden- und Tierdung-Proben von Bodenprofilen eines gewerblichen und eines experimentellen Feedlots entnommen und analysiert. Rückstände der üblicherweise verwendeten Antibiotika Sulfamethazin, Chlortetracyclin und Tylosin wurden mit unterschiedlichen Konzentrationen in Dung, Boden und Wasser gefunden. Die Ergebnisse weisen auf eine nicht unerhebliche Persistenz, Tiefenverlagerung und insbesondere Oberflächenabfluss der Antibiotika Sulfamethazin und Chlortetracyclin hin.

Forschergruppe (FOR) 5095: Interaktionen von Schadstoffen, Antibiotikaresistenz und Pathogenen in einem sich ändernden Abwasserbewässerungssystem, Teilprojekt: Isolation und Charakterisierung von Resistenzgentragenden Umwelt- und Fäkalbakterien

Multiresistente pathogene Bakterien, insbesondere solche die zu der sogenannten ESKAPE Gruppe zählen, Enterococcus faecalis, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa und Enterobacter spp., verursachen weltweit schwerwiegende Probleme bei der Behandlung infizierter Menschen. ESKAPE Bakterien findet man in hoher Abundanz in Abwasser, auch nach der Abwasserbehandlung. Die Freisetzung der ESKAPE Bakterien bei der Bewässerung von Agrarflächen mit Abwasser stellt ein großes gesundheitliches Risiko dar. Bisher ist wenig darüber bekannt welche Faktoren die Persistenz dieser Bakterien und die Weitergabe von Antibiotikaresistenten in der Umwelt beeinflussen. Nährstoffverfügbarkeit und das Vorhandensein von Antibiotika, Desinfektionsmitteln und Schwermetallen scheinen dabei eine entscheidende Rolle zu spielen. Die Veränderung des Bewässerung Regimes nach Langzeitbewässerung mit unbehandeltem Abwasser hin zu einer Bewässerung mit behandelten Abwasser wird die Abundanz dieser Einflussfaktoren und damit die Verbreitung und Persistenz von Pathogenen und den Resistenzenzgentransfer v.a. hin zu Umweltbakterien starke beeinflussen. Ziel von SP 6 ist es, diese Forschungshypothese der Sonderforschungsgruppe mit einem kultivierungsabhängigem Analyseansatz („Culturomics“) zu untersuchen. Es wird eine Stammsammlung multiresistenter Pathogener und Umweltbakterien aus den bewässerten Systemen erstellt. Die Bakterien sollen phylogenetisch bis auf die Stammebene identifiziert werden und ihre Resistenzprofile erfasst werden. Die mikrobiologischen Daten aus SP 6 sollen mit Daten zu der Freisetzung, den Konzentrationen und der Bioverfügbarkeit von Antibiotika und Desinfektionsmitteln sowie Informationen zu minimalen selektiven Konzentrationen, Abundanzen und Transferraten von Antibiotikaresistenzgenen korreliert werden. SP 6 trägt damit zu einem integrativem mathematischen Model zum Verbleib und zur Wirkung der Zielschadstoffe zu einem mechanistischem Verständnis der Interaktionen von Schadstoffen, Antibiotika und Pathogenen in dem veränderten Bewässerung Regimes bei

Ökologische und physiologische Auswirkungen auf Lavaeidechsen nach der Ausrottung invasiver Säugetiere auf einer Galapagos-Insel

Die Ausrottung invasiver Säugetiere ist ein Managementansatz, mit dem die negativen Auswirkungen invasiver Säugetierarten auf Inselökosysteme reduziert werden sollen. Die Veränderungen im Ökosystem und der Einsatz von Antikoagulanzien aus der Luft, die bei der Ausrottung eingesetzt werden, können jedoch unerwartete Auswirkungen haben, wie z. B. kaskadenartige Auswirkungen auf das Ökosystem und die Persistenz von Antikoagulanzien auf allen trophischen Ebenen, die noch nicht genau bekannt sind. Eine für 2023 geplante Ausrottungskampagne auf der Insel Floreana auf den Galapagos-Inseln und die Wiederansiedlung von 13 einheimischen Arten auf dieser Insel bieten die Gelegenheit, die Auswirkungen der Ausrottung von Arten und der Anwendung des Antikoagulans Brodifacoum auf das Ökosystem der Insel zu untersuchen. Mit Hilfe eines BACI-Design-Ansatzes sollen die möglichen negativen Auswirkungen einer subletalen Exposition dieses Giftstoffs auf eine bisher wenig untersuchte Gruppe, die Reptilien, untersucht werden. Lavaeidechsen sind in den Nahrungsnetzen der Galapagos-Inseln gut vernetzt und erfüllen mit der Verbreitung von Samen eine wichtige Funktion für das Ökosystem. Daher werden sie als Indikatorart verwendet, um die möglichen Auswirkungen auf die Reptilienpopulationen und die Auswirkungen auf das Ökosystem nach einer Ausrottung mit Brodifacoum zu untersuchen. Diese Forschung wird Erkenntnisse über die Auswirkungen dieses Giftstoffs auf Reptilienpopulationen und ihre jeweiligen Nahrungsnetze liefern. Die Forschungsarbeiten werden auch wertvolle Daten für die erfolgreiche Wiederansiedlung einiger einheimischer Arten nach der Ausrottung auf der Insel Floreana sowie für Ausrottungspläne und Wiederansiedlungen auf dem gesamten Archipel und weltweit liefern. Dies wird es uns ermöglichen, die Techniken zum Schutz der Inseln und unser Verständnis der Folgen von Ausrottungen für das Verständnis von Inselökosystemen zu verfeinern.

Ganzheitliche Rübenderbrüssler Bekämpfung im Zuckerrübenbau mit dem entomopathogenen Pilz Metarhizium brunneum (CURCUCONT)

Zielsetzung: In Ermangelung an wirksamen, umweltfreundlichen, zugelassenen chemischen Insektiziden, soll eine ganzheitliche, direkte Bekämpfung bzw. der Populationskontrolle sowohl der Rüsselkäferlarven als auch der adulten Käfer mit dem biologischen Wirkstoff M. brunneum (GranMetTM)-Pilzgerste bzw. wasserdispergierbarem Sporenprodukt (beide Produkte von der Firma Agrifutur s.r.l.) ausgetestet werden. Mit einem mehrjährigen Monitoring soll abgesichert werden, dass die Bothynoderes - Population in den Behandlungsflächen unter der wirtschaftlichen Schadschwelle gehalten werden kann. Es soll besonders auch das Hauptaugenmerk auf i) die Austestung von neuen Pilz-Dipersionsformulierungen gerichtet sein, welche im Projekt INBIOSOIL (FP7-ENV-2011-3.1.9.-1; No. 282767) und DIACONT (BMLFUW 101111) entwickelt wurden; ii) zusätzlich sollen die Versuche zur Präventionswirkung des entomopathogenen Pilzes BIPESCO 5, formuliert auf steriler Gerste, fortgeführt und ausgedehnt werden. Dazu sollen stark befallene Zuckerrübenfelder mit dem Produkt GranMetTM behandelt werden und iii) soll auf Grundlage von Sprühversuchen mit dem entomopathogenen Pilz M. brunneum (BIPESCO 5) die oberirdische Käferbehandlung auf Praxistauglichkeit entwickelt werden (Laboraustestungen und in-situ Feldapplikationen - Applikation mit Sattelspritzgerät; Persistenzuntersuchung von Metarhizium auf Blattoberfläche zur Bestimmung optimaler Applikationszeitpunkte bzw. -Häufigkeit). Sollte sich erhärten, dass M. brunneum tatsächlich Populationsregulierend auf den Rübenderbrüssler wirkt, sollte es keine Schwierigkeit sein, auf Grundlage der EU-Verordnung (1107/2009), in naher Zukunft ein registriertes Metarhizium-Präparat auf den Markt zu bringen. Mit einem mehrjährigen Monitoring soll nun bestätigt werden, dass sich in den Behandlungsflächen die Derbrüsselkäfer-Population unter der wirtschaftlichen Schadschwelle gehalten werden kann. Einsatz von Metarhizium spp. auf Blattoberflächen: Bekanntlich kann Metarhizium, primär ein typischer Bodenpilz, auch auf Blattoberflächen und bei pflanzensaugenden Insekten als indigenes Pathogen nachgewiesen werden. Seit wenigen Jahren werden bereits Metarhizium Dispersionsformulierungen gegen Blattschädlinge (z.B. Spittlebugs, Termiten, Blattläuse, Thrips) mittels Sprühapplikation auf Kulturpflanzen geprüft bzw. angewendet (VEGA et al. 2009, STRASSER et al. 2017, MWEKE et al, 2018). Es besteht großes Interesse an der Verbesserung der Formulierungs- und Anwendungstechnologien in der Blattspritzanwendung (BUTT 2002). So wird beispielsweise der Einsatz von Additiven wie Haftmittel in Sporensuspensionen für die Sprühanwendung empfohlen, um hohe Sporenkonzentrationen auf Blattoberflächen und damit eine gute Persistenz auf den Pflanzen zu gewährleisten (INGLIS et al. 2001). Notwendige Informationen bezüglich Umwelt- und Blattpersistenz von M.spp. sollen erarbeitet werden und sind somit auch Gegenstand unserer Untersuchungen.

Modellierung der Freisetzung, Dispersion und des Verbleibs von nanopartikulärem Titandioxid aus Sonnenschutzmitteln in Badeseen

Titandioxid-Nanopartikel (n-TiO2) stellen aufgrund ihrer Persistenz und vermehrten Freisetzung aus Sonnenschutzmitteln ein zunehmendes Risiko für aquatische Ökosysteme dar. Ihre Auswirkungen sind jedoch nach wie vor schwer abzuschätzen, da einerseits erst kürzlich Analysemethoden zur Bestimmung ihrer Konzentration in Umweltmedien entwickelt wurden. Andererseits ist ihr Verbleib in aquatischen Systemen nur unzureichend erforscht. Insbesondere die Verteilung zwischen der Wasseroberfläche (SML), Wassersäule, Sedimenten, Pflanzen und Plankton hängt von Prozessen ab, die einzeln in Laborexperimenten untersucht, aber selten unter Umweltbedingungen bewertet wurden. Darüber hinaus wurde die Rolle des Windes bei der Dispersion von Nanopartikeln in der SML bisher nicht untersucht, obwohl Winddrift wahrscheinlich wesentlich zur räumlichen Dispersion von hydrophobem n-TiO2 beiträgt. In diesem Projekt untersuchen wir die Verteilung von n-TiO2 in einem typischen Badesee mittels Feldmessungen, Laborexperimenten und eines reaktiven Transportmodells. Wir werden den Eintrag von Sonnenschutzmitteln anhand von Umfragen und Proben unter den Badegästen quantifizieren und die Abwaschrate von Sonnenschutzmitteln von der Haut unter Feldbedingungen bestimmen. Die Menge an n-TiO2 in der Wasserphase, an der Wasseroberfläche (hydrophobe Filme) und in aquatischen Organismen wird mit einer neu entwickelten Methode bestimmt, die auf Spurenelementen beruht, um den natürlichen TiO2-Hintergrund zu korrigieren. Es wird eine Probenahmekampagne mit hoher Messfrequenz durchgeführt, um empirische Daten über die Ausbreitungsrate aufgrund von Konvektion und Winddrift zu erhalten. Die Akkumulation von anthropogenen n-TiO2 im Sediment wird ebenfalls durch Messungen der Konzentration vor und nach der Badesaison bestimmt. Die gewonnenen Daten werden für die Entwicklung, Prüfung und Optimierung von Verteilungsmodellen verwendet, die die räumliche Ausbreitung zusammen mit den Eigenschaften der Nanopartikeln und der Wasserchemie berücksichtigen. Zur Bestimmung der für das Modell erforderlichen Parameter werden Laborexperimente durchgeführt. Die Haftungseffizienz wird mit n-TiO2 bestimmt, dass aus Sonnenschutzmitteln extrahiert und auf natürliche Weise in Seewasser aufgebracht wurde. Surrogate für natürliche Kolloide werden auf der Grundlage einer detaillierten Untersuchung im Untersuchungssee ausgewählt und als Heteroaggregationspartner in den Laborexperimenten verwendet. Um den Einfluss des Windes auf die SML zu parametrisieren, werden Mesokosmen-Experimente durchgeführt, um die Stabilität von Sonnencreme-SML unter kontrollierten aero- und hydrodynamischen Bedingungen zu quantifizieren. Die Ergebnisse werden es erstmalig ermöglichen, die wichtigsten Prozesse zu bestimmen, die für den Verbleib von n-TiO2 aus Sonnenschutzmitteln in Badegewässern relevant sind, und die zukünftige ökologische Risikobewertung anorganischer UV-Filter in Sonnenschutzmitteln ermöglichen.

Totalabbau von halogenierten Kohlenwasserstoffen (GSF-Programm 77 991)

Pruefung und Anwendung der an Modellverbindungen des Abbauweges der Ortho-Spaltung aufgestellten Struktur-Persistenz-Korrelation chlorierter Kohlenwasserstoffe (GSF-Projekt 3740) bei fluorierten Kohlenwasserstoffen sowie bei halogenierten Kohlenwasserstoffen in Gegenwart zusaetzlicher Nichthalogensubstituenten. Erarbeitung von Grundlagen zur Zuechtung und Konstruktion neuer Bakterienstaemme fuer den Totalabbau von halogenierten aromatischen Kohlenwasserstoffen.

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