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
<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. </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. </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. </p> <p><strong>Deshalb sind QAV relevante Spurenstoffe: </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: </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: </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: </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. 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: </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>
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.
Anthropogenic CO2 emissions are rapidly changing seawater temperature, pH and carbonate chemistry. This study compares the embryonic development under high pCO2conditions across the south-north distribution range of the marine clam Limecola balthicain NW Europe. The combined effects of elevated temperature and reduced pH on hatching success and size varied strongly between the three studied populations, with the Gulf of Finland population appearing most endangered under the conditions predicted to occur by 2100. These results demonstrate that the assessment of marine faunal population persistence to future climatic conditions needs to consider the interactive effects of co-occurring physico-chemical alterations in seawater within the local context that determines population fitness, adaptation potential and the system resilience to environmental change.
Global change not only affects the long-term mean temperature, but may also lead to further changes in the frequency distribution and especially in their tails. The study of the whole frequency distribution is important as, e.g., heat and cold waves are responsible for a considerable part of morbidity and mortality due to meteorological events. Daily datasets are essential for studying such extremes of weather and climate and therefore the basis for political decisions with enormous socio-economic consequences. Reliably assessing such changes requires homogeneous observational data of high quality. Unfortunately, however, the measurement record contains many non-climatic changes, e.g. homogeneities due to relocations, new weather screens or instruments. Such changes affect not only the means, but the whole frequency distribution. To increase the quality and reliability of global daily temperature records, we propose to develop an automatic homogenisation method for daily temperature data that corrects the frequency distribution. We propose to describe homogenisation as an optimisation problem and solve it using a genetic algorithm. In this way, entire temperature networks can be homogenised simultaneously leading to an increase in sensitivity, while avoiding setting false (spurious) breaks. By not homogenising the daily data directly, but by homogenising monthly indices (probably the monthly moments), the full power and understanding of monthly homogenization methods can be carried over to the homogenisation of daily data. Furthermore, in an optimisation framework, the optimal temporal correction scale can be determined objectively and straightforwardly, that is whether the corrections are best applied annually (all twelve months get the same correction), semi-annually, seasonally or monthly. All three aspects are new: the simultaneous homogenisation of an entire network, the objective selection of the degrees of freedom of the adjustments and of the temporal averaging scale of the correction model. This new method will be applied to homogenise the temperature datasets of the International Surface Temperature Initiative. This large dataset necessitates an automatic homogenisation method. To validate the method, we will generate an artificial climate dataset with known inhomogeneities. To be able to generate such a validation dataset with realistic inhomogeneities, we need to understand the nature of inhomogeneities in daily data much better. Therefore, we intend to collect and study parallel measurements (two set-ups at one location), which allow us to study the changes in the frequency distribution if one set-up is replaced by the other. Finally, we will study and quantify the uncertainties due to persistent errors remaining in the dataset after homogenisation and utilise this to improve the accuracy of the homogenisation algorithm. The knowledge of uncertainties is also indispensable for climatologists using the homogenised data.
Die Entwicklung arktischer Luftmassen ist wichtig für die Entstehung und Beständigkeit von Wolken und Niederschlag. Zwei Phänomene – warme und feuchte Einflüsse aus dem Süden sowie kalte und trockene Strömungen aus dem Norden – verursachen besonders starke und schnelle Änderungen in den Luftmassen. Während dieser Ereignisse ändern sich die Zustände z.B. der Wolken, der Stabilität und des Feuchtebudgets sowohl räumlich als auch zeitlich. Aufgrund dieser schnellen Änderungen sowie den generellen arktischen Bedingungen mit niedrigen und oft starken Inversionen, ist es schwierig die Prozesse mit globalen Modellen mit einer groben Auflösung sinnvoll wiederzugeben. Um die entscheidenden Prozesse sowohl besser zu erfassen als auch zu parameterisieren, wird in diesem Projekt eine Kombination aus detaillierten Beobachtungen mit dem HALO Flugzeug und hoch-aufgelösten Simulationen mit dem ICON-LEM verwendet. Durch die lange Reichweite des HALO Flugzeuges wird es möglich sein dasselbe Ereignis mehrmals zu messen und dadurch einen breiten Einblick in die Struktur der Luftmasse zu bekommen. Darüber hinaus wird es durch die Lagrangsche, d.h. mit der Strömung mitbewegte, Flugstrategie möglich sein, die zeitliche Entwicklung der Luftmassen während der Ereignisse zu erfassen. Durch lokale Verfeinerungen um den tatsächlichen Flug herum wird die Auflösung des ICON-LEM Setups zwischen 1 km und 100 m variieren. Mit dieser einzigartige Kombination von Flugzeugbeobachtungen und hochauflösender Modellierung wird es möglich sein, das Feuchtebudget während der beobachteten warmen und kalten Einströmungen abzuschätzen. Anhang dieser Abschätzung können anschließend offene Fragen wie die Effizienz des Niederschlages sowie deren Einfluss auf die Beständigkeit der arktischen Mischphasenwolken untersucht werden. Während die Lagrangsche Flugstrategie es ermöglicht neue und einzigartige Forschungsfragen zu untersuchen, stellt sie die Flugplanung vor eine große Herausforderung, da eine gute Abschätzung der Luftströmungen unerlässlich sein wird. Teil dieses Projekts ist es deshalb auch die Flugplanung durch hochaufgelöste Vorhersagen und die Verfolgung bestimmter Luftmassen zu unterstützen. Insbesondere die Berechnung mehrerer Trajektorien wird es ermöglichen die verbleibenden Unsicherheiten abzuschätzen und sinnvolle Flugmuster vorzuschlagen. Die vorgeschlagene Kombination von Flugzeugbeobachtungen und hochauflösender Modellierung wird zu einem besseren Verständnis der Änderungen im Feuchtebudget und der Erhaltung von Mischphasenwolken während der feuchten sowie kalten Luftströmungen in der Arktis führen.
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
Laminierte Seesedimente sind unschätzbare Informationsquellen zur Geschichte der Umwelt und des Klimas direkt aus der Lebenssphäre des Menschen. Ein exzellentes Beispiel dafür ist der Sihailongwan-Maarsee aus NE-China. In einem immer noch dicht bewaldeten Vulkangebiet gelegen, bieten seine Sedimente ein ungestörtes Abbild der Monsunvariationen über zehntausende von Jahren. Nur die letzten ca. 200 Jahre zeigen einen deutlichen lokalen anthropogenen Einfluss. Das Monsunklima der Region mit Hauptniederschlägen während des Sommers und extrem kalten Wintern unter dem Einfluss des Sibirischen Hochdrucksystems bildet die Voraussetzung für die Bildung von saisonal deutlich geschichteten Sedimenten (Warven), die in dem tiefen Maarsee dann auch überwiegend ungestört erhalten bleiben. Insbesondere die Auftauphase im Frühjahr bringt einen regelmässigen Sedimenteintrag in den See, der das Gerüst für eine derzeit bis 65.000 Jahre vor heute zurückreichende Warvenchronologie bildet. Für das letzte Glazial zeigen Pollenspektren aus dem Sihailongwan-Profil Vegetationsvariationen im Gleichklang mit bekannten klimatischen Variationen des zirkum-nordatlantischen Raumes (Dansgaard-Oeschger-Zyklen) zu dieser Zeit. Der Einfluss dieser Warmphasen auf das Ökosystem See war jedoch sehr unterschiedlich. So sind die Warven aus den Dansgaard-Oeschger (D/O) Zyklen 14 bis 17 mit extrem dicken Diatomeenlagen (hauptsächlich Stephanodiscus parvus/minutulus) denen vom Beginn der spätglazialen Erwärmung zum Verwechseln ähnlich, während Warven aus dem D/O-Zyklus 8 kaum Unterschiede zu überwiegend klastischen Warven aus kalten Interstadialen aufweisen. Gradierte Ereignislagen mit umgelagertem Bodenmaterial sind deutliche Hinweise auf ein Permafrost-Regime während der Kaltphasen. Auch während des Spätglazials treten deutliche klimatische Schwankungen auf, die der in europäischen Sedimentarchiven definierten Gerzensee-Oszillation und der Jüngeren Dryas zeitlich exakt entsprechen. Das frühe Holozän ist von einer Vielzahl Chinesischer Paläoklima-Archive als Phase mit intensiverem Sommermonsun bekannt. Überraschenderweise sind die minerogenen Fluxraten im Sihailongwan-See während des frühen Holozäns trotz dichter Bewaldung des Einzugsgebietes sehr hoch. Sowohl Mikrofaziesanalysen der Sedimente als auch geochemische Untersuchungen deuten auf remoten Staub als Ursache dieses verstärkten klastischen Eintrags hin. Der insbesondere in den letzten Jahrzehnten zunehmende Einfluss des Menschen zeigt sich in den Sedimenten des Sihailongwan-Maarsees vor allem in einem wiederum zunehmenden Staubeintrag und einer Versauerung im Einzugsgebiet. Der anthropogene Einflusss auf die lokale Vegetation ist immer noch gering.
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.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 731 |
| Europa | 6 |
| Kommune | 1 |
| Land | 33 |
| Weitere | 2 |
| Wirtschaft | 3 |
| Wissenschaft | 240 |
| Zivilgesellschaft | 18 |
| Type | Count |
|---|---|
| Chemische Verbindung | 24 |
| Daten und Messstellen | 17 |
| Förderprogramm | 621 |
| Taxon | 1 |
| Text | 95 |
| unbekannt | 6 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 120 |
| Offen | 633 |
| Unbekannt | 10 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 574 |
| Englisch | 251 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Archiv | 5 |
| Bild | 10 |
| Datei | 4 |
| Dokument | 42 |
| Keine | 536 |
| Unbekannt | 1 |
| Webseite | 194 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 589 |
| Lebewesen und Lebensräume | 704 |
| Luft | 513 |
| Mensch und Umwelt | 761 |
| Wasser | 561 |
| Weitere | 763 |