Die Anwendung gasfoermiger Pestizide bringt es mit sich, dass Reste der toxischen Gase in die Troposphaere gelangen. Um entscheiden zu koennen, ob dort eine Anreicherung der Gase erfolgt, sind die chemischen Abbaumechanismen zu erforschen und kinetisch-quantitativ zu bestimmen. Als wesentlichste Abbaureaktion kann die Umsetzung mit OH-Radikalen angesehen werden. Es werden daher primaer die Reaktionen von OH-Radikalen mit HCN, CH3Br, C2H4O sowie PH3 und deren Homologe zu vermessen sein.
Um die Persistenz des Fungizids Difenoconazol in Boeden unterschiedlicher Eigenschaften zu ermitteln, werden Feld- und Laboruntersuchungen durchgefuehrt. Die fuer den Abbau verantwortlichen Mikroorganismen werden isoliert und identifiziert.
Landwirtschaftliche Böden erfahren einen hohen Eintrag an Agrochemikalien, die wiederum abgebaut, gespeichert oder auch in andere Umweltkompartimente wie den Untergrund verlagert werden können. Unbenommen der generellen Bedeutung der Böden für die Oberflächen- und Grundwasserqualität fehlt nach wie vor ein mechanistisches Verständnis der gekoppelten geochemischen Prozesse, die den Schadstoffabbau in Böden steuern. Auf Basis eines Untersuchungsprogramms zum Pestizid- und Stickstoffaustrag auf repräsentativen Böden im Ammergebiet werden in dem Projekt die limitierenden Faktoren des Pestizidabbaus untersucht, um zu klären, weshalb intrinsisch abbaubare Stoffe auf der Feldskala äußerst persistent sein können.
Arbuskuläre Mykorrhizapilze (AMF) sind Pflanzensymbionten, die sowohl die Pflanzenfitness als auch die Bodenqualität verbessern (Verbesserung des Nährstoffkreislaufs, der Kohlenstoffspeicherung, des Abbaus von Pestiziden und der Bodenaggregation, sowie der Verringerung der Erosion). Ein Großteil der aktuellen Forschung konzentriert sich auf Aspekte der Symbiose von AMF mit Pflanzen, und relativ wenig ist darüber bekannt, wie AMF im Boden wachsen, nach Nährstoffen suchen und die Bodenqualität verbessern. Hier schlagen wir die Verwendung von RNA-seq und Proteomik vor, um die Mechanismen zu untersuchen, die dem AMF-Wachstum im Boden und der Förderung der Bodenqualität (z.B. Aggregation) zugrunde liegen. Wir erwarten Daten über die Gene/Proteine, die die AMF im Boden verwenden und die für die Landwirtschaft relevant sind, einschließlich der Stoffwechselwege, die mit der Nährstoffaufnahme aus dem Boden und den Proteinen, die sich im Boden akkumulieren und die möglicherweise mit der Bodenaggregation korreliert werden könnten, verbunden sind. Mit diesen Informationen werden wir mechanistische Modelle erstellen, die später angewandt werden können, um den Einsatz von AMF in der nachhaltigen Landwirtschaft zu verbessern.
<p>Trifluoracetat (TFA): Persistenter Stoff überall zu finden </p><p>Eine erstmalig zu TFA – ein sehr mobiler und persistenter Stoff – erstellte interaktive Karte des Umweltbundesamtes zeigt die flächenhaften TFA-Funde in Deutschland in Oberflächengewässern und Grundwasser mit Hotspots entlang der Flusssysteme von Rhein und Elbe. TFA lässt sich großmaßstäbig nicht wieder aus der Umwelt entfernen und reichert sich daher in der Umwelt an.</p><p>Durch Abwassereinleitungen von Industrieanlagen, die bestimmte Fluor-Chemikalien herstellen oder verwenden, entstehen teils hohe Spitzenbelastungen in Fließgewässern und kann die TFA-Fracht flussabwärts erhöht werden. Auch eine Vielzahl an Pestiziden, welche zu TFA abbauen, tragen zur flächenhaften Belastung von Wasserkörpern bei. Sie werden großflächig in der Landwirtschaft angewendet und versickern von den Feldern ins Grundwasser oder werden nach Regenfällen in die Oberflächengewässer gespült. Zudem werden viele halogenierte Gase, wie insbesondere Kältemittel, in der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/a?tag=Atmosphre#alphabar">Atmosphäre</a> zu TFA abgebaut. Dieses gelangt mit dem Niederschlag in die Umwelt und verursacht eine allgemeine Hintergrundbelastung.</p><p>Mit einer interaktiven TFA-Karte, die auf der Grundlage von Daten aus 13 Bundesländern und einiger Wasserversorgungsunternehmen erstellt wurde, können sich Nutzer*innen selbst einen Überblick über die Quellen und Belastungen von TFA verschaffen, einzelne Layer aktivieren und gezielt Regionen in den Fokus nehmen. Sie ist Ergebnis des Gutachtens „Trifluoracetat (TFA): Grundlagen für eine effektive Minimierung schaffen - Räumliche Analyse der Eintragspfade in den Wasserkreislauf“, das im Auftrag des Umweltbundesamtes vom Technologiezentrum Wasser (TZW) und Institut für Wasserforschung (IWW) durchgeführt worden ist. Weitere Informationen über die Umweltbelastung mit TFA und deren Herkunft liefert der Abschlussbericht des Gutachtens sowie eine separate Internetpräsenz, als TFA-StoryMap betitelt, in der die Fakten zu TFA prägnant und anschaulich dargestellt sind.</p><p>Die Analysen des Gutachtens bekräftigen die Position des <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/u?tag=UBA#alphabar">UBA</a>, dass eine konsequente Regulierung und eine übergreifende Minimierungsstrategie notwendig sind. Aufgrund der schnellen Verbreiterung im Wasserkreislauf und fehlenden Möglichkeit, den <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/s?tag=Stoff#alphabar">Stoff</a> nachträglich wieder zu entfernen, besteht eine große Herausforderung für den Gewässerschutz und den Schutz der Trinkwasserressourcen im Speziellen. Ziel muss es daher sein, TFA-Minderungen an der Quelle zu erwirken, d.h. bei den Anwendungen, die zu TFA-Einträgen in die Gewässer führen – und nicht erst am Ende der Kette, der Trinkwassergewinnung. </p>
Ziel des Verbundvorhabens ist es, zum einen relevante Prozesse zur Mobilisierung und zur Transformation von Pestiziden aus Intensivlandwirtschaft und Bioziden aus urbanen Gebieten genauer zu untersuchen, und zum anderen die Effektivität und Nachhaltigkeit ausgewählter Bewirtschaftungsmaßnahmen zur Verbesserung des ökologischen Zustands von Grund- und Oberflächengewässern im Hinblick auf diese Prozesse zu bewerten. Daraus abgeleitete Maßnahmen werden direkt in das regionale Wassermanagement implementiert. Es entstehen beim Abbau von Pestiziden Transformationsprodukte (TP), die mobiler, persistenter und sogar toxischer für die Umwelt sein können als die Ausgangssubstanzen. Jedoch hat sich gezeigt, dass viele TP noch immer nicht bekannt sind und die Eigenschaften vieler bekannter TP noch nicht erforscht wurden. Berücksichtigt man nun, dass bestimmte Gewässerbewirtschaftungsmaßnahmen (GBM) dem Zweck dienen Pestizide zurückzuhalten um deren Abbau zu erhöhen, ist damit zu rechnen, dass es in GBM zu einer vermehrten Bildung von TP kommt. Daher hat es sich das Teilprojekt 1 zum Ziel gesetzt folgende Fragen zu beantworten: Welches Transformations-Verhalten zeigen ausgewählte Pestizide bei bestimmten, in GBM stattfindenden Prozessen? Welche potentielle Umweltgefährdung ergibt sich aufgrund der Eigenschaften gebildeter TP? Wie tragen GBM zur Eintragsreduzierung von Muttersubstanz und TP bei und wie breiten sich die Stoffe im EZG aus? Welche GBM können einen Beitrag zum nachhaltigen regionalen Wassermanagement in den Modellgebieten liefern? Der im Teilprojekt 1 verfolgte Lösungsansatz kombiniert daher experimentelle Untersuchungen (Analytik, Test zum Abbauverhalten und Toxizität) mit Anwendungen computerbasierter Modelle zur Bewertung der Substanzeigenschaften sowie die Ausbreitung in der Umwelt. Erst diese Kombination ermöglicht eine zielführende Bewertung der Umweltgefährdung infolge der untersuchten Substanzen und ihrer TP sowie der Nachhaltigkeit der untersuchten GBM.
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