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Umweltprobenbank des Bundes (German Environmental Specimen Bank)

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.

Waldschadeninventur

Die Waldschadeninventur wird in der derzeitigen Form seit 1985 alljaehrlich durchgefuehrt und hat die grossraeumige Beobachtung des Kronenzustandes und dessen Veraenderungen zum Ziel. Der grosse Informationsbedarf zur Erklaerung der Nadel-Blattverluste kann nur mit umfassenderen Messungen der Bodenbelastung mit Schadstoffen, der Naehrstoffversorgung, der Witterungsfaktoren, der Luftqualitaet und der Artenzusammensetzung der Krautschicht abgedeckt werden. Die Intensivbeobachtung umfasst totalisierende Messungen der Luftschadstoffe, der Witterungsfaktoren, die chemische Analyse von Nadeln, Blaettern, Streu und Boden. Diese Messungen sollen mit den Schaetzungen der Nadel-Blattverluste korreliert und ausserdem dazu verwendet werden, Hypothesen zu formulieren, die mit Experimenten im Laboratorium oder auf den Dauerbeobachtungsflaechen ueberprueft werden koennen. Die Entwicklung von feldtauglichen Methoden fuer eine intensivierte Waldschadeninventur wird zwei bis drei Jahre beanspruchen, so dass das neue Beobachtungssystem ab 1995 etabliert werden kann.

Bestimmung von Schadstoffen in der Umwelt und Untersuchungen ihrer Wanderung, Wirkung und Umwandlung

Entwicklung massenspektrometrischer Verfahren zur Bestimmung von Luftschadstoffen. Luftschadstoffmessung Quecksilber, halogenierter Kohlenwasserstoffe, organischer Schwefelverbindungen.

Entwicklung und Bau eines integrierten Messsystems zur schnellen Erfassung wichtiger umweltrelevanter Schadstoffe in der Atmosphaere

Laborschiff zur Analyse der Gewaesserqualitaet in Fluessen, dazu Entwicklung von Schnelltests

Konzeptionen der Schadstoffmessung, einschliesslich und Strahlen.

Neutronenaktivierungsanalyse von Schadstoffen in Menschenhaar mittels Forschungsfaktoren

Haar hat eine grosse Speicherfaehigkeit fuer Koerpereigene (z.B. Zink, Cu, Na, Cl etc.) wie fuer Koerperfremde (toxische) Elemente (As, Hg, Col, Sb). Haar ist daher ein geeigneter Indikator fuer, (in diesem Fall) metallische Umweltverschmutzung. As, Hg, Col, Sb, Br und Zn werden neutronenaktivierungsanalytisch bestimmt, da diese Methode noch geringste Grenzwertkonzentrationen erfasst und trotzdem nicht allzu zeitaufwendig ist (bis zu 400 Proben pro Jahr). Auswertung mit Computer.

Detektion von Schadstoffen ueber laserinduzierte Fluoreszenz

Ziel: Erkennen, identifizieren und quantifizieren von Kohlenwasserstoffen, insbesondere Oelen, an schwer zugaenglichen Orten. Anwendung: Ueberwachung der Umwelt in unmittelbarer Naehe von potentiellen Verschmutzern, wie Oeltanks und Pipelines, sowie permanenter Kontrolle von oelbelasteten Abwaessern. Verfahren: Die Fluoreszenz von Oelfilmen auf Oberflaechen wird bereits zur Detektion und teilweisen Identifikation benutzt (Ueberwachungsfluege Kuestenwache). Durch konsequentes Ausnutzen der Moeglichkeiten von Lichtwellenleitern und die systematische Optimierung der Anregungswellenlaenge und des beobachteten Fluoreszenzspektrums wird angestrebt, einen kompakten, empfindlichen Sensor zu entwickeln. Hierfuer werden zur Zeit Laborversuche durchgefuehrt, die gezielte Aussagen zu notwendigen Systemparametern (Anregungswellenlaenge, Lichtleistung, Beobachtungsband, Beobachtungszeit, Lichtleiterdesign uvm) erbringen sollen. Einsatz: Ueberall dort, wo fluoreszierende Stoffe/Stoffverbindungen an unzugaenglichen Orten, also zB im Erdreich unter Muelldeponien, Industrieanlagen oder Pipelines, detektiert bzw diese Orte ueberwacht werden muessen oder auch in Abwasserkanaelen, Seen oder dem Meer, ist ein lichtwellenleitergebundener Sensoreinsatz sinnvoll.

Untersuchung der Bildung und der Struktur gebundener Rückstände des Fungizids Cyprodinil in Pflanzen

Ziel des Projektes ist es, die gebundenen Rückstände des Fungizids Cyprodinil, die in Weizenstroh bis zu 45 Prozent und in Körnern bis zu 30 Prozent des applizierten Wirkstoffs betragen können, bezüglich ihrer Struktur und der Art der Bindung zu charakterisieren. Die in den unlöslichen Pflanzenfraktionen festgelegten Rückstände sollen durch klassische Aufschlüsse und, als zu entwickelnde neue Methode, durch Silylierung freigesetzt, in organische Lösungsmittel überführt und mit hochauflösender NMR-Spektroskopie sowie mit chromatographischen Methoden untersucht werden. Weiterhin sind Festkörper-NMR-Untersuchungen der Rückstände in festen Pflanzenproben und -fraktionen vorgesehen. Cyprodinil wird für die geplanten NMR-Untersuchungen vom Hersteller, Novartis, an geeigneten Molekülpositionen mit 13C markiert. Für die Lokalisation und quantitative Erfassung der Rückstände wird zusätzlich 14C-markierter Wirkstoff eingesetzt. Um größere Mengen von Metaboliten und gebundenen Rückständen für die geplanten Charakterisierungen herzustellen, soll Cyprodinil auch in Weizen-Zellkulturen inkubiert werden. Zur Verminderung der NMR-Untergrundsignale der Pflanzenmatrix ist vorgesehen, die Inkubation in Pflanzen bzw. Zellkulturen durchzuführen, deren natürlicher 13C-Gehalt abgereichert wurde. Für spektroskopische Vergleichsmessungen ist die Kopplung des Fungizids an synthetische Ligninpolymere geplant.

Geochemisches Monitoring anorganischer Schadstoffe

Zur Erfassung von Schadstoffbelastungen und zugeordneten geogenen Systemparametern in oberflaechennahen Sedimenten und Boeden wurde im Rahmen mehrerer Diplomarbeiten Typlokalitaeten unterschiedlicher anthropogener Nutzung und Belastung untersucht: - tonreiche Flutablagerungen in der Saale-Aue bei Halle - glaziale Sedimente im Bereich der Rieselfelder suedlich Berlin - Sandaufschuettungen auf Kinderspielplaetzen im Stadtgebiet von Berlin. Ueber spezifische Aufschluss- und Messverfahren in unterschiedlichen Kornfraktionen (- 200 mym im Oberboden bzw. - 63 mym im Unterboden und Sediment) werden unterschiedliche Bindungsarten und Mobilisierungsphasen ermittelt: - Element-Screening mittels RFA fuer 11 Haupt- und Nebenelemente sowie 20 Spurenelemente ueber Pulvertabletten an Fraktion - 63 mym; - Koenigswasseraufschluss nach DIN 38414 mit atomspektrometrischer Analytik zur Vergleichbarkeit mit Pruefwertlisten; - sequenzielle Laugungen zur Erfassung der an organische Bestandteile gebundenen Schadstoff/Schwermetallkonzentrationen (H2O2) sowie der Pflanzenverfuegbarkeit (Zitronensaeure); - sequenzielle Laugungen an Vertikalprofilen nach Zeien & Bruemmer; - Erfassung der mineralischen Komponenten ueber Abschaetzung der RFA-Hauptelementkonzentrationen mit Kontrolle ueber RD-Phasenanalytik. Die Darstellungen flaechiger Verteilungsmuster sowie zum vertikalen Migrationsverhalten von Schwermetallkonzentrationen und physiko-chemischen Systemparametern bilden die Basis des anorganischen Schadstoff-Monitoring.

Optimierung eines automatisierten Leuchtbakterien-Tests zur Ueberwachung von Produktions-Abwaessern

Ziel ist, ein fuer Produktions-Abwaesser taugliches biologisches Warnsystem, das die herkoemmlichen physikalisch-chemischen Parameter ergaenzt und zur Erkennung bzw. Vermeidung umweltrelevanter Gefaehrdungen beitraegt. Das Projekt soll den Leuchtbakterientest zur on-line Ueberwachung von Produktions-Abwaessern weiterentwickeln. Aufgaben: - Optimierung eines Testsystems auf der Ebene der Leuchtbakterien unter Laborbedingungen; - Untersuchung von Stoerfaktoren des Testsystems; - Erprobung und Optimierung des Leuchtbakterientestsystems an ausgewaehlten Abwasserteilstroemen im Werk Sindelfingen der Mercedes-Benz AG; - Erarbeitung einer Testvorschrift, welche die Grenzen der Einsatzmoeglichkeit des untersuchten Testsystems beruecksichtigt und Teststoerungen vermeidet; - Routineeinsatz des Testsystems am ausgesuchten Abwasserteilstrom, Installation eines Fruehwarnsystems.

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