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Wassergüte Fließgewässer Mecklenburg-Vorpommern

Das Beobachtungsprogramm ermittelt Daten zur Wasserbeschaffenheit von etwa 300 Fließgewässermessstellen des Landes Mecklenburg-Vorpommern seit 1974. Seit 1992 erfolgt die regelmäßige Beprobung und Untersuchung der Wasserbeschaffenheit der Fließgewässer auf der Grundlage von Erlassen des Umweltministeriums M-V zu Gewässergüteüberwachung, die regelmäßig fortgeschrieben werden. Derzeit sind etwa 180 Fließgewässermessstellen in das Untersuchungsprogramm einbezogen. Die Auswahl der zu untersuchenden Parameter ergibt sich aus der Klassifizierung der Fließgewässer nach "Sauerstoffhaushalt und organische Belastung" sowie "Nährstoffe". Dazu werden ein Grundmessprogramm Chemie (z.B. Sauerstoffgehalt, BSB5, Phosphor, Stickstoff), ein erweitertes Grundmessprogramm Chemie an ausgewählten Messstellen (z.B. TOC, AOX, Sulfat), ein Grundmessprogramm Biologie (Saprobienindex), ein erweitertes Messprogramm Biologie (z.B. chlorophyll a) angewandt sowie auch Schwermetalle, Arsen, Pestizide, Arzneimittel, Halogenkohlenwasserstoffe, BTX und Komplexbildner in der Wasserphase untersucht. Das Grundmessprogramm Biologie dient der saprobiologischen Gewässeruntersuchung im Rahmen der fünfjährigen (seit 1994) Erstellung der biologischen Gewässergütekarte. Wegen der Nichteignung des bislang daraus ermittelten Saprobienindex für die in M-V typischen langsam fließenden, dür Rückstau beeinflussten Flachlandflüsse wurde als neues Bewertungsverfahren der Standorttypieindex (STI) entwickelt. Dieser bezieht neben der biologischen Gewässerqualität auch den morphologischen Zustand von Sohle, Ufer und Aue bzw. die Auswirkungen anthropogener Einflüsse mit ein. Daneben werden an ausgewählten Messstellen Schwebstoffe (Schwermetall, Arsen, organische Supurenstoffe) sowie Sedimente (Nährstoffe, Schwermetalle, Arsen, Chlorpestizide, PCB, PAK, TBT, Dioxine) untersucht.

Entwicklung chromatographischer Verfahren fuer die extreme Spurenanalyse von Pestiziden im Grund- und Oberflaechenwasser

StStG Kohle: Eliminierung von Mikroschadstoffen aus kommunalen Abwässern mit Hilfe immobilisierter Enzyme (ELIMIK), Biokatalysatoren/Koordinierung

Ressortforschungsplan 2024, Humanbiomonitoring-Analytik GerES VI: Persistente organische Schadstoffe (POP) im Blut

Ziel des Vorhabens ist die Humanbiomonitoring-Analytik von GerES VI Proben. Gemessen werden sollen persistente Schadstoffe ('persistent organic pollutants', POPs) im Blut von 1500 GerES VI Teilnehmenden. Es sollen fünf polychlorierte Biphenylether (PCB), sowie sechs Organochlorpestizide (OCP) gemessen werden. Das Monitoring der POPs trägt zur Einhaltung des Stockholmer Übereinkommens bei, daher werden aktuelle, für Deutschland repräsentative Erwachsenendaten benötigt.

Insektizide Pilzinhaltsstoffe

Insekten-Neuropeptide - Konformation und Design von Peptidomimetika

In Insekten werden zahlreiche physiologische Prozesse durch Neuropeptide gesteuert. Diese Insekten-Neuropeptide bzw. ihre Rezeptoren wurden bisher als insektizide Targets nur wenig beachtet. Die Gründe hierfür liegen hauptsächlich in der Problematik peptidischer Wirkstoffe, wie geringe metabolische Stabilität und problematische physikochemische Eigenschaften. Das Ziel der Arbeiten ist die Entwicklung eines nicht-peptischen, toxikologisch unbedenklichen, und artselektiven Wirkstoffs zur Bekämpfung des Baumwollschädling Heliothis virescens. Für das diuretische Neuropeptid Helicokinin I wurden mittels diverser Aminosäure-Scans dezidierte Struktur-Aktivitätsbeziehungen erarbeitet. Mittels aufwändiger NMR-Untersuchungen (Kooperation Prof. Zerbe Uni Zürich) wurden die Vorzugskonformationen der Neuropeptide Myosuppressin, Tachykinin und Helicokinin in künstlichen Membranen als Modelle für die rezeptorgebundene Konformation ermittelt. Die aufgeführten Arbeiten erlauben erstmalig die Aufstellung einer Hypothese bzgl. der 'biologisch aktiven' Konformation eines Insekten-Neuropeptids und das gezielte Design von Neuropeptid-Mimetika. Von diesem Modell abgeleitete Turnmimetika befinden sich derzeit in Bearbeitung.

Alternative Beikrautregulierung im Obst- und Weinbau auf Basis Autonomer Technologien (ABOW-AT)

Zielsetzung: Aufgrund der immer strenger werdenden gesetzlichen Regelungen beim Einsatz von Pestiziden, vor allem von Glyphosat, und dem Druck aus der Gesellschaft gewinnen alternative Methoden zur Beikrautregulierung in Dauerkulturen wie Obst- und Weingärten an Bedeutung. Hier spielt vor allem die Bodenbearbeitung eine wichtige Rolle. Ziel dieser Pflegemaßnahmen ist die Schaffung und Erhaltung der natürlichen Bodenfruchtbarkeit, die als Grundlage für einen langfristigen und qualitativ hochwertigen Ertrag dient. Des Weiteren soll durch eine schonende Bearbeitung des Bodens der Austrag von Nährstoffen eingegrenzt und die Belastung des Grundwassers auf ein Minimum reduziert werden. Die mechanische Bodenbearbeitung bewirkt eine physikalische Lockerung und Belüftung des Bodens. Diese Arbeiten sind größtenteils voll mechanisiert. In Reihenkulturen wird vermehrt auf ein sogenanntes Begrünungsmanagement zurückgegriffen. Hierbei liegt der Fokus auf dem Anbau geeigneter Begrünungskulturen, die eine biologische Auflockerung der verdichteten Zonen bewirken und gleichzeitig für eine ausreichend hohe Bodenbedeckung sorgen. Dies bringt eine Reduktion der Erosion mit sich, führt zur Verbesserung bzw. Sicherung der Wasserqualität und fördert den Humusaufbau sowie das Bodenleben. Die Begrünung nimmt daher eine Schlüsselfunktion zum Erhalt bzw. zur Steigerung der Bodenfruchtbarkeit ein. Auf diese Weise soll ein funktionierendes Ökosystem mit den Reihenkulturen geschaffen werden. Die Pflege dieser Begrünungen ist jedoch mit hohem Arbeitseinsatz, Zeitaufwand und dem Einsatz schwerer Maschinen verbunden. Um die pflanzliche Konkurrenzsituation der Begrünungspflanzen mit den Dauerkulturen um Wasser und Nährstoffe steuern zu können, müssen jene regelmäßig durch mechanische Bearbeitung, z.B. durch Mähen bzw. Mulchen, auf eine bestimmte Wuchshöhe getrimmt werden. Der Bereich zwischen den Reihen ist üblicherweise traktorbefahrbar und mit handelsüblichen Geräten bearbeitbar. Schwieriger ist dies zwischen den Pflanzen (in Weingärten meist nur ca. 90 cm Abstand). Die Arbeitselemente von konventionellen Anbaugeräten sind seitlich ausschwenkbar und verfügen über mechanische Fühlerleisten. Sobald der Fühler z.B. eine Rebe detektiert, schwenkt das Gerät ein. Allerdings kann durch den Fühler die Rinde verletzt werden, was die Pflanze anfällig für Pilzbefall macht. Da es sich bei diesen Arbeiten um immer wiederkehrende und monotone Aufgaben handelt, soll die Regulierung des Bewuchses in der Reihe und vor allem im Zwischen-Stock-Bereich möglichst trivial und automatisiert erfolgen.

Pflanzliche Naturstoffe

Analytik pflanzlicher Naturstoffe mittels GLC, HPLC, GC-MS, NMR; - Aufklaerung der biologischen Aktivitaet mittels Bioassays; - Aufklaerung der Wirkprinzipien; - Entwicklung von biorationalen Pflanzenschutzmitteln; - Entwicklung von Phytopharmaka; - Biochemie und Physiologie des pflanzlichen Sekundaerstoff-Stoffwechsels; - chemische Oekologie.

Dynamische hyporheische Zone: Einfluss von instationärer Strömung und bewegtem Flussbett auf organische Spurenschadstoffen

Organische Spurenstoffe (TrOCs) sind eine vielfältige Gruppe von Chemikalien wie Arzneimittel, Pestizide, Körperpflegeprodukte. In vielen Tieflandbächen, in die gereinigtes Abwasser eingeleitet wird, treten hohe TrOC-Belastungen auf. Diese Bäche sind oft durch Feinsedimente gekennzeichnet, in denen Wasserströmung über kleine Bettformen Druckunterschiede erzeugt, so dass Wasser ins, im und aus dem Bachbett fließt (hyporheischer Austausch). Biotransformations- und Sorptionsprozesse verringern die TrOC-Konzentrationen im Porenwasser stärker als im Oberflächenwasser. Bei vielen Verbindungen sind diese Prozesse redoxabhängig, d.h. die Verweildauer des Wassers in bestimmten Redoxzonen des Betts ist für die TrOC-Abnahme entscheidend. Bisherige Forschungen zu Fließgewässern haben sich fast ausschließlich auf stationäre Sohlformen konzentriert, obwohl Sohlformen in Fließgewässern häufig in Bewegung sind. Ihre Bewegung beeinflusst Fließwege, Fluxe und Redoxzonen im Sediment. Das Projekt zielt darauf, die Auswirkungen von sich bewegenden Sohlformen auf die TrOC-Abnahme zu untersuchen. Außerdem soll erforscht werden, wie dynamische Fließregime die Flussbettmobilität und die TrOC-Abnahme beeinflussen. Dazu werden Felduntersuchungen mit Fließrinnenexperimenten und Modellierungen kombiniert. Die Felduntersuchungen erfolgen in einem kleinen Fließgewässer mit sandigem Flussbett und hoher Spurenstoffbelastung (gereinigtes Abwasser). Der Versuchsaufbau ermöglicht eine Variation der Fließgeschwindigkeit und damit der Bewegung der Sohlformen. Planare 2D-Optoden erlauben eine Identifikation der Redoxzonierung und damit eine redoxspezifische Beprobung der TrOC-Konzentrationen. Experimente in einer einzigartigen Fließrinne an der Ben-Gurion Universität erlauben eine systematische Variation der Sohlformgeschwindigkeit, ein dynamisches Abflussregime und geben so einen Einblick in die Schlüsselprozesse, die die TrOC-Abnahme kontrollieren. Nach der Zugabe der TrOC werden Zeitreihen ihrer Abnahme im Oberflächenwasser gemessen. Die Redoxzonen im Sediment werden durch planare 2D-Optoden identifiziert und beprobt. Um die Ergebnisse zu verallgemeinern, wird ein reaktives Spurenstoff-Transportmodell für beliebig geformte, instationäre Bettformen entwickelt. Dabei wird auf Basis vorhandener Fließrinnen-Datensätze maschinelles Lernen zur Vorhersage der Fluxverteilungen im Gewässerbett eingesetzt. Strömungs- und Reaktionsparameter werden anhand von Fließgewässer- und Erpe-Datensätzen kalibriert und dann wird eine Monte-Carlo / Maschinenlernen-Studie durchgeführt, um die Reaktionsrate des Gesamtsystems anhand der beobachteten Parameter vorherzusagen. Durch die Verbesserung des mechanistischen Verständnisses der Spurenstoffabnahme in Fließgewässern soll diese Forschung die langfristigen Vorhersagen über den Verbleib von TrOCs in Fließgewässern verbessern und Sanierungsstrategien zur Verbesserung der Wasserqualität in Gewässersystemen vorantreiben.

Entwicklung einer neuen Wachs-Substrat-Struktur zur Anwendung in Gewächshäusern und Indoor Farmen auf Basis versiegelter regionaler Naturfasern, Teilvorhaben 1: Erforschung der optimalen Wachs-Substrat-Struktur für Indoor Farms

Die saisonunabhängige Versorgung mit regionalem, frischem Gemüse ist in unseren Breitengraden nur durch Gewächshäuser oder moderne Indoor-/Vertical Farms möglich. Die Effizienz dieser Anbautechniken ist um ein Vielfaches höher als im konventionellen Feldanbau durch die Kultivierung in hydroponischen Systemen, bei denen die Pflanzen in einem erdfreien Substrat wurzeln und mit einer bedarfsgerechten Nährlösung gezielt versorgt werden. Obwohl durch die Hydroponik kaum noch Pestizide eingesetzt werden sind die verwendeten Substrate wie Steinwolle, Kokossubstrate oder Torf nicht nachhaltig. Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung eines neuen, nachhaltigen Substrats basierend auf regional produzierten Naturfasern, welches die hohen Anforderungen der Hydroponik in Gewächshäusern und Indoor Farms erfüllt sowie rückstandslos kompostiert werden kann. Da die Naturfasern ähnlichen Reaktionen mit der Nährlösung wie Kokos- oder Torfsubstrate ausgesetzt wären, liegt die zentrale Innovation dieses Vorhabens in der Versiegelung der Naturfasern mit einem Biowachs auf CO2-Basis, welches die Fasern vor der Nährlösung schützt und den biologischen Abbauprozess verzögert, da sich das Biowachs erst unter Kompostierungsbedingungen abbaut. Im Vorhaben werden unterschiedliche Faser- und Wachszusammensetzungen systematisch unter kontrollierten Bedingungen sowie unter realen Kulturbedingungen untersucht, um die optimale Form sowie Strukturstabilität zur Anwendung sowohl im Gewächshaus als auch als Haltesystem für die Indoor Farm herauszufinden. Die neue Wachs-Substrat-Struktur soll vergleichbar gute Kultivierungsbedingungen zu Steinwolle erreichen und gleichzeitig dessen Nachteile eliminieren, womit große Mengen an Steinwolleabfällen und notwendiger Energie in Zukunft vermieden werden können.

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