Die Umweltprobenbank des Bundes (UPB) mit ihren Bereichen Bank für Umweltproben und Bank für Humanproben ist eine Daueraufgabe des Bundes unter der Gesamtverantwortung des Bundesumweltministeriums sowie der administrativen und fachlichen Koordinierung des Umweltbundesamtes. Es werden für die Bank für Umweltproben regelmäßig Tier- und Pflanzenproben aus repräsentativen Ökosystemen (marin, limnisch und terrestrisch) Deutschlands und darüber hinaus für die Bank für Humanproben im Rahmen einer Echtzeitanalyse Blut-, Urin-, Speichel- und Haarproben studentischer Kollektive gewonnen. Vor ihrer Einlagerung werden die Proben auf eine Vielzahl an umweltrelevanten Stoffen und Verbindungen (z.B. Schwermetalle, CKW und PAH) analysiert. Der eigentliche Wert der Umweltprobenbank besteht jedoch in der Archivierung der Proben. Sie werden chemisch veränderungsfrei (über Flüssigstickstoff) gelagert und somit können auch rückblickend Stoffe untersucht werden, die zum Zeitpunkt ihrer Einwirkung noch nicht bekannt oder analysierbar waren oder für nicht bedeutsam gehalten wurden. Alle im Betrieb der Umweltprobenbank anfallenden Daten und Informationen werden mit einem Datenbankmanagementsystem verwaltet und aufbereitet. Hierbei handelt es sich insbesondere um die biometrischen und analytischen Daten, das Schlüsselsystem der UPB, die Probenahmepläne, die Standardarbeitsanweisungen (SOP) zu Probenahme, Transport, Aufbereitung, Lagerung und Analytik und die Lagerbestandsdaten. Mit einem Geo-Informationssystem werden die Karten der Probenahmegebiete erstellt, mit denen perspektivisch eine Verknüpfung der analytischen Ergebnisse mit den biometrischen Daten sowie weiteren geoökologischen Daten (z.B. Daten der Flächennutzung, der Bodenökologie, der Klimatologie) erfolgen soll. Ausführliche Informationen und eine umfassende Datenrecherche sind unter www.umweltprobenbank.de abrufbar.
Das Projekt "Chemometers for in situ risk assessment of mixtures of pollutants (CHEMO-RISK)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH durchgeführt. Im Rahmen von CHEMO-RISK soll ein neues Verfahren zur Risikobewertung von Mischungen von Umweltchemikalien erarbeitet werden. Hierzu wird zunächst die Gesamtheit der Chemikalien aus einer Vielzahl von Proben aus der aquatischen Umwelt, marinen Säugetieren und dem Menschen mit Hilfe von passiven Probenehmern weitgehend frei von störenden Probenbegleitstoffen in einen Lösungsmittelextrakt überführt. Dieser Extrakt wird dann (a) mittels chemischer Analytik auf das Vorhandensein und ggf. die Menge an Einzelsubstanzen untersucht und es werden (b) mit Hilfe von zellbasierten Biotestverfahren Mischungseffekte der Gesamtheit an organischen Schadstoffen charakterisiert.
Das Projekt "Teilprojekt 8" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH - UFZ, Department Analytik durchgeführt. Basierend auf der Multielementanalytik wird ein neuartiges Verfahren zur Identifizierung und Quantifizierung von Mikroplastik (MP) aus Wasser und Feststoffproben entwickelt, getestet und validiert. Das Grundkonzept besteht darin, die Menge und die Art von MP anhand charakteristischer Elementsignaturen mithilfe der Multielementanalytik zu ermitteln. Im AP 1 erfolgt die Entwicklung der analytischen Methoden, basierend auf der induktiv gekoppelten Plasma-Massenspektrometrie (ICP-MS). Es sind Trennmethoden basierend auf der Feld-Fluss-Fraktionierung und einer mechanische Separierung von MP und Matrix zu entwickeln. Ziel ist es MP-Partikel von der Matrix so zu separieren bzw. größenspezifisch zu fraktionieren, dass der für die Detektion störende Hintergrund entfernt wird (AP1.1). Die Multielementanalytik mit ICP-MS wird in drei Varianten entwickelt und getestet: (a) nach Aufschluss von MP oder MP-haltiger Isolate und Überführung in eine homogene Lösung, (b) als (Einzel-)Partikelanalytik aus Suspension (AP1.2) und (c) als bildgebendes Verfahren mit Laserablation (LA-ICP-MS) von Filtern oder biologischen Materialien (AP1.3). Die Methoden werden validiert und vergleichend zu anderen innerhalb von MiWa fortentwickelten Methoden bewertet. Die hier entwickelten Methoden werden anschließend eingesetzt, um MP anhand seiner Elementsignatur zu charakterisieren und die Reichweite der Elementdetektion für die Identifizierung und Quantifizierung verschiedenster MP-Sorten zu evaluieren (AP2.1). Dabei wird auch der Effekt der Alterung (z.B. leaching) von MP in der Umwelt auf die Anwendbarkeit der Methoden evaluiert (AP2.2). Mit Hilfe der analytischen Methoden sollen die MP in Umweltproben detektiert und quantifiziert werden. Vor allem Proben des urban geprägten Wasserkreislaufs stehen im Fokus (AP3). Des Weiteren werden die bildgebenden Verfahren im Projektkontext zur Untersuchung von Feststoffproben und der Interaktion von MP mit Organismen (Anlagerung und Aufnahme) eingesetzt (AP4).
Das Projekt "Methodenentwicklung für den Nachweis von Arzneimitteln in Umweltproben" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Gewässerkunde durchgeführt. Ausgangslage: Der Verbrauch von Arzneimitteln in Deutschland hat in den letzten 10 Jahren stark zugenommen. Momentan gibt es ca. 15 Arzneimittel, die einen jährlichen Verbrauch von 80 bis 1.000 Tonnen im Jahr aufweisen. Diese Wirkstoffe zeigen seit dem Jahr 2002 einen deutlichen Anstieg von bis zu 700 %. Zunehmend werden auch Arzneimittel in die Priorisierungsprozesse der Rahmenrichtlinien für Gewässer mit einbezogen. Die Mehrzahl der überwachungspflichtigen Stoffe in Gewässern wird bisher in der Wasserphase gemessen. Für die bestehenden Überwachungskonzepte stellt der Nachweis von Arzneimitteln, wie z. B. des synthethischen Hormons EE2, in der Umwelt bisher ein Problem dar. Standardisierte Nachweismethoden für Arzneimittel in Biotaproben existieren bisher jedoch nicht. Zielstellung: Anhand ausgewählter Arzneimittelwirkstoffe sollen standardisierte Methoden entwickelt werden, mit denen Nachweise von Arzneimitteln in Lebewesen der höheren Nahrungskette (z. B. Fische) möglich sind. Methodik: Biotaproben aus Binnengewässern in Deutschland sollen auf Arzneimittel analysiert werden. Zunächst entwickelt der Auftragnehmer Nachweismethoden für priorisierte Kandidatenstoffe in Fischproben der Umweltprobenbank. Als vergleichende Proben sollen Schwebstoffe bzw. Sedimente zum Einsatz kommen. Nach Anwendung der Methode und erfolgreicher Bestimmung dieser Kandidatenstoffe sowie bei vorliegenden zeitlichen Änderungen von Verbrauchsmengen sollen Zeitreihenuntersuchungen in Proben der Umweltprobenbank prüfen, inwieweit der Arzneimittelverbrauch und der Nachweis in den Proben korrelieren. Abschließend soll der Auftragnehmer Empfehlungen für den Nachweis von Arzneimitteln in den Organismen der höheren Nahrungskette und weiterer untersuchter Matrizes ableiten.
Das Projekt "Entwicklung eines statistischen Designs für die zweite Bodenzustandserhebung Wald (BZE 2)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Arbeitsbereich für Weltforstwirtschaft und Institut für Weltforstwirtschaft des Friedrich-Löffler-Institut, Bundesforschungsinstitut für Tiergesundheit durchgeführt. Project objectives: Some fundamental statistical questions are existing in the end of implementation phase for the second soil condition survey (BZE 2) in Germany. These are described in a memorandum from the Referat 533 of BMVEL (533-7673-1/4) from 30.07.2004. This project is to be supposed to develop and implement a mathematical-statistical way for evaluation of the second soil condition survey. In a first Step possibilities and the potential for stratification to reduce the sampling error will be show. Existing Follow-up Inventory Concepts will be discussed under the special context of BZE. Soil parameters vary on a very small spatial scale. To estimate the error arising from the kind of sampling design on a sampling plot samples on a scale from 0 to 20 meters will be collected and completed by data sets suited for such questions. These data are the base for geo-statistical analysis. The error due to the sampling design can be quantified by various simulations. In the preface of BZE a set of soil samples are analysed from different laboratories and by different laboratory methods. The Varity of these results could be seen as a scope of bias. All these errors lead to an overall error budget, which shows the proportion between the individual error sources and the source for future research. Project results: This project is to be supposed to develop and implement a mathematical-statistical way for evaluation of the second soil condition survey under the scope, given by the memorandum from the Referat 533 of BMVEL (533-7673-1/4) from 30.07.2004. With the end of the project an objective scale for evaluating different versions for taking soil samples is available. First times, the relation of used resources and the realized sampling error for soil inventories can be evaluated. So there is the chance for a better estimation of error scope and for the decrease of costs in future inventories. Contribution of University of Hamburg: - developing and suggesting a mathematical statistical way for the evaluation of the second soil condition survey; - analyzing the potential of stratification to reduce the sampling error; - compiling an overall error budget estimated from errors of sampling design, local variability of soil parameters and different means of analyzing soil parameters in the laboratory.
Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung, Konstruktion und Bau eines Probenahmekorbs zur fraktionierten in-situ Partikeltrennung von Reifenabrieb in der Umwelt" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von GKD - Gebr. Kufferath AG durchgeführt. Das Verbundprojekt RAU soll Reifenpartikel aus der Nutzungsphase des Reifens umfassend beschreiben und auf theoretischer Basis ggf. Lücken zu Verlusten von Reifenpartikeln über den gesamten Lebenszyklus schließen. Es gilt die Eintragspfade von Reifenmaterial in die aquatische Umwelt zu identifizieren, zu bilanzieren und Maßnahmen der Reduzierung aufzuzeigen. Ausgewählte Maßnahmen zur Reduzierung des Eintrags von Reifenmaterial in die aquatische Umwelt sollen verifiziert werden. Auf Basis dieser wesentlichen Einflussfaktoren soll eine Bewertungsmatrix entwickelt werden, die es ermöglicht für unterschiedliche Standorte geeignete Maßnahmen abzuleiten.
Das Projekt "Teilprojekt 10: DNA-Metabarcoding von Makrozoobenthos im Rahmen der EU Wasserrahmenrichtlinie (WRRL)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Duisburg-Essen, Fachbereich Biologie und Geografie, Arbeitsgruppe Aquatische Ökosystemforschung durchgeführt. Der Verbund GBOL II wird weiter am Ausbau der ersten umfassenden DNA-Barcoding-Gendatenbank der deutschen Flora und Fauna arbeiten. Das Projekt der Universität Duisburg-Essen hat zwei Hauptziele: 1) Die Entwicklung von Feld- und Laborprotokolle für DNA-Metabarcoding, mit deren Hilfe die Biodiversität der wirbelloser Indikatorarten in Fließgewässern schnell und zuverlässig bestimmt werden können. 2) Entwicklung einer Software-basierte Analysepipeline. Mit Hilfe dieser sollen die erhobenen Werte in Qualitätswerte übersetzt werden. Für die Freiland-Beprobung sollen sowohl klassische (Multi-Habitat-Beprobung mit anschließender Sortierung) als auch neue Methoden (Homogenisieren kompletter Umweltproben inkl. anderer Bestandteile). Im Labor müssen passende degenerierte Fusionsprimer für die Amplifikation der Makrozoobenthos-Indikatortaxa entwickelt und deren Effizienz überprüft werden. Hierzu ist insbesondere die Datenbank aus dem GBOL-I-Projekt, sowie die selbst-entwickelte Primersoftware PrimerMiner nötig. Die Analysen der Proben erfolgen auf einem Illumina Next-Generation Sequencer (MiSeq bzw. NextSeq-Plattform, paired-end Sequenzierung). Die erhaltenen Proben werden mit bereits publizierten Analysenmethoden gefiltert und geclustert. Erhaltene Datensätze werden mit der gegenwärtigen Methode der Gewässerbewertung (via Software ASTERICS) unmittelbar verglichen, um Abweichungen zu identifizieren und die Methode des DNA-Metabarcoding mit Hinblick auf eine routinemäßige Anwendung zu optimieren.
Das Projekt "Teilvorhaben: Bereitstellung und Charakterisierung eines Panels monoklonaler Antikörper gegen Legionella pneumophila zur Serotypisierung und Antigenbestimmung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Medizinische Mikrobiologie und Hygiene durchgeführt. Legionellen sind ubiquitär vorkommende Wasserbakterien. Sie können sich insbesondere im Bereich von 30-45° C sehr gut in künstlichen Wassersystemen vermehren. Werden sie als Aerosol auf den Menschen übertragen und von empfänglichen Personen eingeatmet, so kann es zu Legionella bedingten Pneumonien kommen. Diese sind meist sporadische Einzelinfektionen, selten epidemische Ausbrüche. Bei der Untersuchung der letzten Legionella- Epidemien in Warstein und in Ulm zeigte sich die Notwendigkeit, das Ausbruchsmanagements zu verbessern. Zentraler Bestandteil dieses, ist ein sensitiver und spezifischer Schnelltest auf der unserer monoklonalen Antikörper (mAk) zum Vergleich von Patienten ( Urin )und Umweltproben (Wasser aus verschiedenen Umweltquellen). Diese Antikörper werden umfänglich hinsichtlich ihrer Spezifität und Eignung für den neuen Test validiert. Letzteres ist deshalb extrem wichtig, da in einem Wassersystem unterschiedliche Legionella Stämme (Spezies , L. pneumophila Serogrupppen, monoklonale Subgruppen) auftreten können. Bei Übereinstimmung von Patienten und Umweltproben kann von einer Übertragung aus dem gegebenen Wassersystem ausgegangen werden. Damit wird es möglich, schnell notwendig antiepidemische Maßnahmen zu ergreifen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Neue Analysekonzepte zur Untersuchung von Reifenabrieb in UmwelTeilprojekt roben" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von WESSLING GmbH durchgeführt. Das Projektziel von WESSLING im Verbundprojekt 'RAU' ist die Erarbeitung, Umsetzung und Evaluierung von Analysekonzepten mit chemischen und physikalischen Verfahren zur Identifizierung und Quantifizierung von Reifenabrieb in flüssigen Medien wie Straßenabfluss, in Feststoffen wie Straßenkehricht und als luftgetragene Partikel. Dazu sollen Methoden zur Probenaufbereitung und Identifizierung der einzelnen Substanzklassen an artifiziellen Systemen, Proben mit definiertem Reifenabrieb, erarbeitet und anschließend zeitnah auf reale Proben adaptiert werden. Die Herausforderung der Analytik von Reifenabrieb liegt in der Abgrenzung anderen Schmutzpartikeln auf anorganischer Basis und organischem Material wie Laub, Holz oder andere natürlich vorkommenden Partikeln aus der Umwelt. WESSLING wird standardisierte Verfahren, die für Routinemessungen von großen Probenanzahlen verwendet werden können, erarbeiten und evaluieren.
Das Projekt "Teilvorhaben: Etablierung eines Maßnahmenkataloges für das Ausbruchsmanagement bei anthropogen verursachten aerogenen Legionellenexpositionen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bayerisches Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit durchgeführt. Ziel ist es, einen Maßnahmenkatalog für ein standardisiertes Ausbruchsmanagement unter Berücksichtigung der neu etablierten Sammel- und Analyseverfahren zu erarbeiten, um relevante Infektionsquellen schnellstmöglich identifizieren und beseitigen zu können und somit eine weitere Ausbreitung unterbunden wird. Der Maßnahmenkatalog soll mit Hilfe eines Expertenteams, das in Verantwortung des LGL etabliert wird, erstellt werden. In diesem Rahmen evaluiert das LGL als Endnutzer die im Verbund erarbeitete Screeningmethode (Antikörper-Mikroarray) zur Serotypisierung in Wasser- und Luftproben und etabliert eine Referenzmethode, die auf einer Lebend/Tot-PCR beruht. Dieses Testsystem ermöglicht die Identifizierung des Status von L. pneumophila (infektiös, kultivierbar, lebend, viable not but not culturable (VBNC), tot, in Amöben). Zum Vergleich analysiert das LGL die Proben mit dem Standardkulturverfahren. Des Weiteren wird eine Methode zur molekularbiologischen Feintypisierung für Legionellen als Referenzmethode am LGL aufgebaut. Im Einzelnen ergibt sich folgende Arbeitsplanung: 1. Etablierung eines Testsystems zur Identifizierung des Status von L. pneumophila (infektiös, kultivierbar, lebend, viable but not culturable (VBNC), tot, in Amöben) mittels Lebend/Tot-PCR, in Wasser- und Aerosolproben 2. Verbesserung der Strategien für die Bioaerosol- und Wasserprobenahme, um die Sensitivität zu steigern 3. Aufbau einer molekularen Feintypisierungsmethode zur Bestimmung der Klonalität der Legionellenstämme in Umwelt- und Patientenproben 4. Evaluierung des Screening-Programms / Messprogramms von Wasser- und Luftproben mittels Antikörper-Mikroarray, Kulturverfahren, PCR und Feintypisierung 5. Erstellung eines Maßnahmenkataloges mit Hilfe eines Expertenteams (Workshop) und daraus Erarbeitung einer VDI-Richtlinie.