<p> <p>Jährlich werden in Deutschland rund 2.050 Tonnen Feinstaub (PM₁₀) durch das Abbrennen von Feuerwerkskörpern freigesetzt, der Großteil davon in der Silvesternacht. Dies entspricht in etwa einem Prozent der gesamt freigesetzten Feinstaubmenge in Deutschland. Am ersten Tag des neuen Jahres ist die Luftbelastung mit gesundheitsgefährdendem Feinstaub vielerorts so hoch, wie sonst im ganzen Jahr nicht.</p> </p><p>Jährlich werden in Deutschland rund 2.050 Tonnen Feinstaub (PM₁₀) durch das Abbrennen von Feuerwerkskörpern freigesetzt, der Großteil davon in der Silvesternacht. Dies entspricht in etwa einem Prozent der gesamt freigesetzten Feinstaubmenge in Deutschland. Am ersten Tag des neuen Jahres ist die Luftbelastung mit gesundheitsgefährdendem Feinstaub vielerorts so hoch, wie sonst im ganzen Jahr nicht.</p><p> Silvesterfeuerwerk: Einfluss auf Mensch und Umwelt <p>Ein Feuerwerk ist schön anzusehen. Es hat aber auch negative Seiten: Verbrennungen, Augenverletzungen und Hörschädigungen, Explosionsschäden und andere Sachschäden an Fahrzeugen und Gebäuden, der Eintrag von Plastik in die Umwelt, enorme Müllmengen, verängstigte Haustiere sowie ökologische Schäden und die Störung von Wildtieren. <br><br>Jährlich werden rund 2.050 Tonnen Feinstaub (PM10) - davon rund 1.700 Tonnen PM2.5 - durch das Abbrennen von Feuerwerkskörpern freigesetzt, der größte Teil davon in der Silvesternacht. Diese Menge entspricht in etwa einem Prozent der gesamt freigesetzten PM10-Menge in Deutschland. Die Broschüre zeigt anhand aktueller Auswertungen von Luftdaten, dass am ersten Tag des neuen Jahres die Luftbelastung mit gesundheitsgefährdendem Feinstaub vielerorts so hoch ist, wie sonst im ganzen Jahr nicht. Zudem fasst sie alle relevanten Wirkungen des Feuerwerks auf Mensch und Umwelt zusammen.<br><br></p> <p>Die PM10-Stundenmittelwerte können über eine <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/api">API</a> automatisiert abgerufen werden (CSV-Tabelle mit 1-Stundenmittelwerten aller Messstationen):</p> <p><a href="https://luftdaten.umweltbundesamt.de/api-proxy/measures/csv?date_from=2022-12-31&time_from=1&date_to=2023-01-01&time_to=24&data[0][co]=1&data[0][sc]=2&data[0][ti]=12&lang=de">Beispiel Stundenwerte-Abruf Jahreswechsel 2022 - 2023</a></p> <p><a href="https://luftdaten.umweltbundesamt.de/api-proxy/measures/csv?date_from=2023-12-31&time_from=1&date_to=2024-01-01&time_to=24&data[0][co]=1&data[0][sc]=2&data[0][ti]=12&lang=de">Beispiel Stundenwerte-Abruf Jahreswechsel 2023 - 2024</a></p> <p><a href="https://luftdaten.umweltbundesamt.de/api-proxy/measures/csv?date_from=2024-12-31&time_from=1&date_to=2025-01-01&time_to=24&data[0][co]=1&data[0][sc]=2&data[0][ti]=12&lang=de">Beispiel Stundenwerte-Abruf Jahreswechsel 2024 - 2025</a> </p> <p><a href="https://luftdaten.umweltbundesamt.de/api-proxy/measures/csv?date_from=2025-12-31&time_from=1&date_to=2026-01-01&time_to=24&data[0][co]=1&data[0][sc]=2&data[0][ti]=12&lang=de">Beispiel Stundenwerte-Abruf Jahreswechsel 2025 - 2026</a> (erst ab 01.01.2026 verfügbar, Achtung: vorläufige, ungeprüfte Daten)</p> <p>Die PM10-Tagesmittelwerte können über eine API automatisiert abgerufen werden (CSV-Tabelle mit Tagesmittelwerten aller Messstationen):</p> <p><a href="https://luftdaten.umweltbundesamt.de/api-proxy/measures/csv?date_from=2023-01-01&time_from=1&date_to=2023-01-01&time_to=24&data[0][co]=1&data[0][sc]=1&data[0][ti]=12&lang=de">Beispiel Tagesmittelwert-Abruf 01.01.2023</a></p> <p><a href="https://luftdaten.umweltbundesamt.de/api-proxy/measures/csv?date_from=2024-01-01&time_from=1&date_to=2024-01-01&time_to=24&data[0][co]=1&data[0][sc]=1&data[0][ti]=12&lang=de">Beispiel Tagesmittelwert-Abruf 01.01.2024</a></p> <p><a href="https://luftdaten.umweltbundesamt.de/api-proxy/measures/csv?date_from=2025-01-01&time_from=1&date_to=2025-01-01&time_to=24&data[0][co]=1&data[0][sc]=1&data[0][ti]=12&lang=de">Beispiel Tagesmittelwert-Abruf 01.01.2025</a> </p> <p><a href="https://luftdaten.umweltbundesamt.de/api-proxy/measures/csv?date_from=2026-01-01&time_from=1&date_to=2026-01-01&time_to=24&data[0][co]=1&data[0][sc]=1&data[0][ti]=12&lang=de">Beispiel Tagesmittelwert-Abruf 01.01.2026</a> (erst ab 02.01.2026 verfügbar, Achtung: vorläufige, ungeprüfte Daten)</p> </p><p> PM10-Tagesmittelwerte am Neujahrstag <p>Einhergehend mit den durch das Silvesterfeuerwerk freigesetzten Emissionen ist die <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/pm10">PM10</a>-Belastung in der Silvesternacht hoch. Besonders an den Stunden nach Mitternacht treten Messwerte von bis zu mehreren 1.000 Mikrogramm pro m³ im Stundenmittel auf. Diese hohen Stundenwerte beeinflussen auch den PM10-Tagesmittelwert, mit dem der Schutz der menschlichen Gesundheit beurteilt wird. Tagesmittelwerte größer 50 µg/m³ gelten demnach bereits als einer von 35 zulässigen Überschreitungstagen.</p> <p>Die der Höhe nach absteigenden PM10-Neujahrstagesmittelwerte aller Messstationen machen deutlich, dass die Belastung abhängig von den Wetterbedingungen in den letzten 10 Jahren zwar variierte, jedoch meist eine Vielzahl der Messstationen Werte oberhalb des Tagesgrenzwertes registrierte. Anders an den Neujahrstagen 2021 und 2022: durch die außergewöhnlich niedrigen freigesetzten PM10-Mengen aufgrund der Corona-Maßnahmen fehlen die üblichen Spitzenwerte komplett. Mit der Aufhebung aller Maßnahmen zum Jahreswechsel 2022/2023 ordnet sich der Neujahrstag 2023 wieder als ein typisch belasteter 1. Januar ein.</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/12969/bilder/pm10_tmw_2015-2025.png"> </a> <strong> PM10-Tagesmittelwerte am Neujahrstag </strong> <br> <p>Tagesmittelwerte aller Stationen an den Neujahrstagen 2015-2025 in µg/m³</p> Quelle: Umweltbundesamt Downloads: <ul> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/12969/bilder/dateien/pm10_tagesmittelwerte_2015-2025.xlsx"> (74,40 kB)</a></li> </ul> </p><p> </p><p>Informationen für...</p>
Die Verschmutzung durch Kunststoffe hat sich zu einer anerkannten Bedrohung für terrestrische Ökosysteme entwickelt. Sobald Kunststoffe in die Umwelt gelangen, kommt es zu einem Abbau, der die Eigenschaften des Plastikmülls verändert (z. B. Sorptionsfähigkeit, Sprödigkeit, Flexibilität), was Auswirkungen auf Pflanzen-Boden-Systeme haben kann. Die Photodegradation kann als einer der häufigsten Prozesse des Kunststoffabbaus weltweit angesehen werden. Dadurch wird Kunststoff spröde und zersplittert in kleine Stücke (Mikroplastik), erhöht seine Sorptionskapazität für Metalle und organische Verbindungen und kann potenziell das Sickerwasser oder gefährliche Chemikalien in den Boden erhöhen. Der Abbau von Mikroplastik kann nicht nur die Bodenfunktionalität und die Struktur von Lebensgemeinschaften verändern, sondern auch die Leistung von Pflanzen, so dass die jüngsten Forschungen, die scheinbar positive Auswirkungen von Mikroplastik auf die Pflanzenproduktivität und die Bodeneigenschaften beschreiben, möglicherweise nur einen Teil der Wahrheit erfassen, da sie nur die Auswirkungen von unberührtem Mikroplastik (bevor es abgebaut wurde) auf Pflanzen-Boden-Systeme berücksichtigen. Das Ziel dieses Projekts ist es zu verstehen, wie abgebautes Mikroplastik (das echte Mikroplastik, das tatsächlich in die Bodenmatrix gelangt) die Pflanzen-Boden-Funktionalität unter Verwendung von Mikrokosmen beeinflusst. Konkret möchte ich i) die Mechanismen entwirren, durch die sich der Abbau von Mikroplastik (Mikroplastik, Form, Polymertyp, Größe und Sickerwasser) auf Pflanzen-Boden-Systeme auswirkt, und ii) die Auswirkungen auf die Struktur der Pflanzengemeinschaften testen, die sie haben können. Um dies zu wissen, werde ich eine Reihe von Experimenten entwickeln, um dies zu untersuchen. Zunächst möchte ich den Abbau von Mikroplastik in Abhängigkeit von der Form des Mikroplastiks (Fasern, Folien, Schäume) und dem Polymertyp (z.B. Polyethylen, Polypropylen) untersuchen. Dann möchte ich die Mechanismen des Mikroplastikabbaus in Abhängigkeit von der Größe des Mikroplastiks und den chemischen Sickerstoffen entschlüsseln, und schließlich möchte ich verstehen, welche Auswirkungen die Form des Mikroplastiks, der Polymertyp, die Größe und die Sickerstoffe auf wichtige Lebensstadien der Pflanzenentwicklung haben. Das heißt, Samenkeimung, Pflanzenwachstum und Pflanzenfitness. Darüber hinaus möchte ich die potenziellen Auswirkungen verstehen, die all dies auf die Konkurrenzfähigkeit von Pflanzenarten haben kann.
Plastik wurde in einer Vielzahl von Umweltkompartimenten nachgewiesen, überwiegend als Mikroplastik, d.h. Kunststoffteile kleiner als 5 mm. Erste Untersuchungen wurden in marinen und aquatischen Systemen durchgeführt; Böden sind hingegen erst kürzlich in Bezug auf Mikroplastik in den Fokus gerückt, wobei Daten zeigen, dass es sich um eine verbreitete Kontamination der Böden handelt, mit potenziellen Folgen für bodenphysikalische, -chemische und -biologische Parameter. Angesichts der Vielzahl von Eintragspfaden, zu denen Plastikmüll, Kompost, Ablagerung aus der Luft und Straßen gehören, ist davon auszugehen, dass Mikroplastik in Böden der Biodiversitäts-Exploratorien vorhanden ist. Unsere Forschung hat zwei Ziele: Erstens wollen wir wissen, ob Mikroplastik (Vorhandensein und/oder Typ) die Intensität der Landnutzung widerspiegeln kann. Dafür werden wir Böden aus allen 150 EPs im Grünland beproben und mit Extraktions- und Identifikationsmethoden (Fourier-Transform-Infrarot-Spektroskopie-Mikroskopie) auf Mikroplastikgehalt, -art und -zusammensetzung untersuchen. Wir können diese Daten dann mit Komponenten der Landnutzungsintensität (LUI) sowie mit Bodeneigenschaften verknüpfen. Zweitens wollen wir die Auswirkungen einer experimentellen Mikroplastik-Zugabe im Feld entlang des Landnutzungsgradienten testen. Wir werden dies mit dem Einsatz und der Wiederentnahme (nach einem Jahr) von kleinen Mesh-Beuteln mit Mikroplastik-kontaminiertem Boden angehen, die in allen VPs im Grünland vergraben werden (mit dem Boden der jeweiligen VPs). Wir verwende hierfür Polyesterfasern, von denen wir bereits wissen, dass sie klare und konsistente Auswirkungen auf bodenphysikalische Eigenschaften und Bodenprozesse haben. Unsere Messvariablen umfassen pilzbezogene Bodenprozesse (Zersetzung, Bodenaggregation) und Pilz-Lebensgemeinschaften, die mittels Illumina MiSeq Hochdurchsatzsequenzierung erfasst werden. Mit unserem Feldversuch wollen wir testen, wie sich Mikroplastik-Effekte zwischen Bodenart und Umweltkontext sowie der Intensität der Landnutzung unterscheiden. Alle experimentellen Objekte werden anschließend aus dem Feld entfernt, um sicherzustellen, dass es keine dauerhafte Kontamination der Exploratorien-Böden gibt. Da wir in diesem Bereich nur einen Mikroplastik-Typ verwenden werden und die Mikroplastik-Verschmutzung aber ein vielschichtiges Thema ist, werden wir auch ein komplementäres Laborexperiment durchführen, bei dem wir nur einen Bodentyp pro Exploratorium verwenden, aber zusätzlich zu den Mikrofasern eine Reihe von verschiedenen Mikroplastik-Typen testen. Insgesamt wird dieses Projekt Einblicke in die Verbreitung und Wirkung von Mikroplastik in Böden liefern, indem sie die einzigartige Fülle der für die Exploratorien verfügbaren Informationen nutzt und gleichzeitig eine neue Variable bietet, die für andere Forscher (z.B. in Syntheseprojekten), aber auch für Stakeholder von Interesse sein kann.
Weltweit werden Böden zunehmend mit Plastikmüll belastet. Der kontinuierliche Eintrag von Mikroplastik beeinflusst Lebensbedingungen von Pflanzen und Bodenorganismen. Bislang verstehen wir nur unzureichend, wie sich die Anwesenheit von Mikroplastik auf Struktur und Funktionsweise des Bodens auswirkt. Es ist unklar, wie stark die Rhizosphäre dadurch beeinflusst wird und welche Risiken sich daraus für die Pflanzen ergeben. Inzwischen gibt es verschiedene Analyseverfahren, um unterschiedliche Aspekte der Mikroplastikverschmutzung des Bodens zu untersuchen. Allerdings beinhalten diese Verfahren üblicherweise Prozessschritte, bei denen die Integrität der Probe zerstört wird, wodurch sich der Zusammenhang zwischen der Verteilung von Mikroplastik in der Probe und der Mikrostruktur und Hydraulik des Bodens nicht mehr erschließen lässt. Vor kurzem haben wir jedoch einen nicht-invasiven Ansatz entwickelt, mit dem Mikroplastik in sandigen Böden nachgewiesen werden kann. Mittels komplementärer Neutronen- und Röntgentomographie lassen sich Mikroplastikpartikeln im trockenen Boden detektieren und gleichzeitig die dreidimensionale Struktur der Bodenmatrix analysieren. In diesem Projekt wird die Methode getestet, optimiert und dann angewandt, um besser zu verstehen, wie Mikroplastik unterschiedlicher Größe und Form die Mikrostruktur und Eigenschaften des Bodens beeinflusst. Außerdem wird untersucht, ob in die Rhizosphäre eingelagertes Mikroplastik die Bedingungen für das Wurzelwachstum und die Wasseraufnahme verändert und welchen Einfluss Mikroplastik unterschiedlicher Größe und Form auf die Infiltration und Wasserbewegung im Boden hat. Zunächst wird die Auflösung der Methode optimiert, um auch sehr feine Strukturen, wie Mikroplastikfasern und Folienfragmente, detektieren zu können. Die Segmentierung der 3D Bilddaten wird durch die Berücksichtigung von Form-Deskriptoren sowie durch Maschinelles Lernen unterstützt, um Mikroplastikpartikeln von organischen Bodenbestandteilen zu unterscheiden. In einem Aggregationsexperiment mit wird für einen natürlichen Sandboden der Einfluss von Mikroplastikfasern auf die Bildung und Stabilität von Bodenaggregaten mittels hochauflösender Dual-mode Tomographie analysiert. Im nächsten Schritt wird die Rhizosphäre junger Mais- und Lupinenpflanzen untersucht, um potentielle Einflüsse verschieden geformter Mikroplastikpartikel auf lokale Strukturen der Bodenmatrix, Wurzeln und Wasserpfade zu ermitteln. Schließlich werden wir High-Speed Neutronentomographie einsetzen, um dynamischen 3D-Infiltrationsmuster in Bodensäulen mit und ohne Wurzelsysteme zu erfassen. Die Form und Geschwindigkeit der Wasserfront wird zeigen, ob und wie die Bodenbenetzbarkeit durch eingelagerte Mikroplastikpartikel beeinflusst wird. Das vorgeschlagene Projekt wird einzigartige neue Einblicke in die durch Mikroplastik modifizierte Struktur der Bodenmatrix geben, die für das mechanistische Verständnis der resultierenden Bodeneigenschaften gebraucht werden.
Die Anwendung von Mulchfolien ist essentieller Bestandteil einer nachhaltigen Landwirtschaft. Allerdings treten zunehmende Umweltprobleme mit der damit assoziierten Müllakkumulation sowie auch der Mikroplastikkontamination im Umweltsystem auf. Das Mikroplastik ist hierbei ein physikalisches Abbauprodukt der Mulchfolien, welches sich im Agrarökosystem, in den Böden, den Gewässern und potentiell auch in der Nahrungskette verteilt. Daher wird der Übergang zu bioabbaubaren Mulchfolien als wegweisende Lösung aus dieser Problematik angesehen. Allerdings sind die Abbauprodukte dieser abbaubaren Plastikformen und deren Implikationen bisher wenig erforscht und ihre Auswirkung auf das Umweltsystem kann nicht abgeschätzt werden. Das übergreifende Ziel dieses Projekt ist es daher zu untersuchen, ob und in welchem Umfang die Freisetzung dieser Abbauprodukte das Bodenmikrobiom und dessen Funktionen aber auch den pflanzlichen Metabolismus und die Wurzelexsudation beeinflusst. Um diese zu untersuchen identifizieren wir die Abbauprodukte mittels einer Inkubation der bioabbaubaren Folien in einem Modellbodensystem mit Inokulaten mikrobieller Bodengemeinschaften. Des Weiteren wird die Auswirkung dieser Abbauprodukte auf das System Pflanzen-Boden in einem Mesokosmusversuch eruiert. In diesem werden die Auswirkung auf bodenmikrobielle Gemeinschaften, deren Funktionen und die Wurzelmetabolite von Mais untersucht - alle Faktoren, welche essentiell für Nährstoffkreisläufe und die Bodenfruchtbarkeit verantwortlich sind. Isotopenmarkierte abbaubare und konventionelle Plastikfolien (z.B. 13C-Polyhydroxybutyrate (PHBs - gewonnen aus mikrobiellen Kulturen), 13C-Polyethylene) werden eingesetzt um die Dynamik des Abbaus und das Schicksal der Abbauprodukte im Boden zu verfolgen. Die Applikation von 13C-markierten PHBs auf Böden mit 14C-angereicherter mikrobieller Nekromasse (repräsentativ für die junge organische Bodensubstanz) wird es uns nicht nur ermöglichen potentielle Primingeffekte der Abbauprodukte zu quantifizieren, sondern auch, welche Pools der organischen Bodensubstanz hiervon besonders betroffen sind. All diese Studien finden auf repräsentativen koreanischen und deutschen Ackerböden statt. Das so generierte übergeordnete Verständnis der Auswirkungen bioabbaubarer Mulchfolien auf das Boden-Pflanze-System wird es uns erlauben Implikationen für das Agrarökosystem abzuschätzen. Diese Erkenntnisse werden zu grundsätzlichen Empfehlungen über eine nachhaltige Weiterentwicklung einer zukunftsorientierten Landwirtschaft beitragen.