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.
Die Verweilzeit von Grundwasser in ausgedehnten Grundwasserleitern liegt oft im Bereich von Dekaden, so dass auch langsame mikrobielle Stoffumsätze (z.B. von Nitrat, Atrazin und dessen Abbauprodukten) die Stofffracht in solchen Systemen erheblich beeinflussen können. In diesem Projekt werden mittels geologischer und geochemischer Analysen die reaktiven Zonen und die zugehörigen Verweil- und Kontaktzeiten des Wassers eines Kluftgrundwasserleiters bestimmt. Omics und molekularbiologische Methoden werden genutzt, um Abbaupotential und Aktivität der mikrobiellen Gemeinschaften zu untersuchen. In begleitenden Laborexperimenten werden effektive Diffusions-konstanten und metabolische Raten, deren limitierende Faktoren und die beteiligten Mikroorganismen quantifiziert.
Das Verhalten anthropogener Schadstoffe im Landschaftsmaßstab stellt eine der größten Herausforderungen heutiger Umweltwissenschaften dar. Forschungsergebnisse der letzten zehn Jahre haben wiederholt gezeigt, dass Umsatzraten von Schadstoffen, die im Labor ermittelt wurden, im Widerspruch zu Feldbeobachtungen stehen. Dies weist darauf hin, dass wir die relevanten Prozesse, die den Schadstoffumsatz in der Natur bestimmen, nur unvollständig verstehen. Entsprechend sind wir nicht in der Lage, zukünftige Entwicklungen der Wasser- und Bodenqualität in Folge des Klima- und Landnutzungswandels zuverlässig vorherzusagen. Der SFB CAMPOS beruht auf der Hypothese, dass auf der Feldskala Prozesse maßgeblich sind, die in Laborexperimenten nur schwer zu erfassen sind. Viele Schadstoffe, die unter Laborbedingungen vergleichsweise schnell abgebaut werden, zeigen eine unerwartete Langlebigkeit im Feld; sie werden in Böden und Grundwasserleitern über lange Zeiträume gespeichert und können noch Jahre, nachdem der anthropogene Eintrag aufgehört hat, nachgewiesen werden. Während wichtige, aber langsame Prozesse in Laborstudien möglicherweise übersehen werden, erschwert die ausgeprägte hydrologische und biogeochemische Dynamik die Interpretation konventioneller Beobachtungskampagnen im Feld. CAMPOS zielt darauf ab, reaktive Landschaftselemente zu identifizieren und ihre Prozessdynamik mit ausführlichen Feldstudien zu biogeochemischen Umsätzen von Schadstoffen in einer beispiellosen Auflösung zu quantifizieren. Derartige Studien sind erst durch den enormen Fortschritt in der Analytik und Messtechnik der letzten Jahre (z.B. substanzspezifische Isotopen- und Enantiomeranalytik, 'non-target screening', Bioanalytik, insitu Sensoren, molekularbiologische Techniken inklusive omics) ermöglicht worden, die bislang noch nicht in gezielten Felduntersuchungen kombiniert wurden. Jedes im SFB vorgesehene Projekt vereinigt Expertise aus unterschiedlichen Disziplinen, die notwendig sind, um den Verbleib von Schadstoffen in der Natur zu verstehen. Die untersuchten Landschaftselemente umfassen Fließgewässer, den Übergang zwischen Gerinnen und dem Untergrund, Transekten im Grundwasser sowie verschiedene Bodenkompartimente. Ein neuer stochastischer Modellieransatz ermöglicht es, den reaktiven Stofftransport im Landschaftsmaßstab prozessbasiert zu modellieren und die damit verbundene Unsicherheit zu quantifizieren. Unser neuartiger multidisziplinärer Ansatz quantifiziert das langfristige Verhalten anthropogener Schadstoffe in der Umwelt, indem Einzugsgebiete als biogeochemische Reaktoren betrachtet werde. CAMPOS trägt somit zum Fortschritt der Umweltwissenschaften bei und schafft die Grundlage für realistischere Projektionen der zukünftigen Boden- und Wasserqualität unter den Bedingungen des Klima- und Landnutzungswandels.
In dem Projekt wird ein stochastischer Modellieransatz für den reaktiven Stofftransport im Landschaftsmaßstab entwickelt. Prozesse an der Landoberfläche und in Böden werden durch stochastische Boden-Pflanzen-Modelle beschrieben, die an ein stochastisches 3-D Strömungsmodell des Untergrunds unterhalb der Wurzelzone sowie an fließ- bzw. kontaktzeitbasierte reaktive Stofftransportmodelle für Nitrat und Pestizide gekoppelt sind. Als Ergebnis statistisch verteilter Parameter und Randbedingungen, ergeben sich statistische Verteilungen der Zielgrößen, wie z.B. Wasserstände und -flüsse, Konzentrationen reaktiver Spezies. Diese Verteilungen werden anschließend anhand gemessener Daten mittels Ensemble-Kalman-Filtermethoden konditioniert.
Die Elbe ist einer der mit Quecksilber am staerksten belasteten Fluesse der Erde. Die zuletzt im Projekt Quecksilbermonitor gemessene Konzentration des Quecksilbers im Elbewasser (in der Messstation Schnackenburg) schwankte im Verlauf der Messkampagne vom 24.2. bis 2.3.1999 zwischen ca. 25-100ng/l. 100ng/l liegt um den Faktor 10 unter der erlaubten Konzentration fuer Trinkwasser (1000ng/l). Diese im Vergleich zum Trinkwassergrenzwert geringe Konzentration scheint auf den ersten Blick nicht der Qualitaet einer Belastung zu entsprechen. Zwei Faktoren relativieren die Konzentrationsangabe: Quecksilber wird, wie andere Schwermetalle auch, an Schwebstoffe, insbesondere die Fraktion kleiner 20um gebunden. Daher ist die Konzentration des Quecksilbers im Wasser stark vom Schwebstoffgehalt abhaengig. Ausserdem wird Quecksilber in der Nahrungskette aufkonzentriert, da nur wenig Quecksilber wieder ausgeschieden wird. So wird z.B. Plankton von Kleinkrebsen aufgenommen, die dann wieder von Fischen aus dem Wasser gefiltert werden. Auf diesem Weg kann die chronische Belastung fuer einen Menschen, der regelmaessig Fisch aus der Elbe isst, so stark werden, dass Vergiftungserscheinungen wie metallischer Geschmack im Mund, nervoese Reizbarkeit sowie Zahnausfall auftreten koennen. Ziel sollte es daher sein, die Quecksilberbelastung so weit wie moeglich zu senken und weitere Verschmutzungen zu vermeiden. Die Ursache der Quecksilberbelastung der Elbe liegt primaer bei fehlenden bzw. unzureichenden industriellen und kommunalen Abwasserreinigungsanlagen und bei alten, belasteten Gewaessersedimenten, die hauptsaechlich in den neuen Bundeslaendern und auf dem Gebiet der Tschechischen Republik vorliegen. Aufgrund der Sedimentbelastung waere selbst bei der Eliminierung aller anthropogener Quecksilberquellen nur ein allmaehlicher Rueckgang der Konzentration zu erwarten. Tatsaechlich ist die Belastung der Elbe mit Quecksilber seit 1989 stark zurueckgegangen, die Quecksilbergehalte liegen aber nach wie vor erheblich ueber den Zielvorgaben fuer den Gewaesserschutz. Eine kontinuierliche Ueberwachung der Elbe wird auf Dauer unerlaesslich sein, da die Ursachen der Verschmutzung durch eine staendige Ueberwachung leichter erkennbar werden, wenn zeitlich begrenzte Einleitungen sofort erkannt werden koennen. Auch koennen die Zusammenhaenge zwischen Temperatur, Niederschlagsmenge, Wasserstand, und der Quecksilberkonzentration klarer ermittelt werden. So koennte die Rolle des bei Niedrigwasser von Schiffen aufgewirbelten Sediments beurteilt werden.
Das Projekt dient der experimentellen Ermittlung von akzeptablen Immissionsschutz-Grenzwerten fuer Waldbaeume. Es geht nicht nur um sichtbare Schaeden, sondern auch um unsichtbare (physiologische und biochemische) Schaedigungen an den wichtigsten Forstpflanzen. Grundlagen bilden Begasungsversuche mit umweltrelevanten Schadgaskonzentrationen (SO2, O3, SO2 + O3) und Topfpflanzen in Freilandkammern und sogenannten 'open-top'-Kammern (in ca. 2 Jahren mit Klimakammern). Die Resultate richten sich einerseits an die Forstwirtschaft und andererseits an die Umweltbehoerden fuer die Festlegung bzw. Anpassung von Immissionsgrenzwerten. (Das Projekt steht in einem engen Zusammenhang mit den verwandten Projekten der Herren Dres. Th. Keller und W. Landolt des gleichen Institutes).
Der Datensatz enthält die statistischen Kennzahlen (z.B. Mittelwert, Maximum) für bis zu 250 Messstellen in Fließ- und Übergangsgewässern (LAWA Messstellennetz - Link siehe INFO-LINKS) sowie Angaben zu den Messstellen. Die Daten sind Grundlage für die Anwendung (Dashboard) "Schadstoffkonzentration in Fließgewässern" (Link siehe INFO-LINKS) . Grundlage für die Auswertungen sind die rechtlich vorgegebenen Umweltqualitätsnormen (UQN) für Konzentrationen in Wasser, die in der Oberflächengewässerverordnung (Link siehe INFO-LINKS) festgeschrieben sind.
Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung von innovativen Indikatoren, die eine räumlich strukturierte Beschreibung und Bewertung der Belastungssituation und des Risikopotenzials von sedimentgebundenen Schadstoffen in marinen Systemen ermöglichen. Dieses Projekt wird es zum ersten Mal ermöglichen, Daten zur Toxizität der Porenwasserkonzentration von hydrophoben organischen Schadstoffen mit sehr geringer Unsicherheit zu erheben, direkt mit einer chemischen Analyse zu korrelieren und schließlich über entsprechende künstliche Mischungen zu verifizieren. Um dies zu erreichen, wird in diesem Projekt ein in situ Gleichgewichtssammlers (Passivsammlers) auf Basis der Festphasenmikroextraktion (passive sampling) für die Untersuchung von hydrophoben organischen Schadstoffen im marinen Bereich adaptiert. Anschließend werden die mittels Silikon Hohlfasern gesammelten Schadstoffmischungen direkt durch passive dosing in kleinskalige Biotestsysteme eingebracht. Durch Verzicht auf die vorherige Extraktion der Fasern wird das Risiko, die ursprüngliche Probenzusammensetzung zu verändern, deutlich reduziert. Erhobene Daten sind daher in hohem Maße repräsentativ für die tatsächliche Belastungssituation vor Ort. Des Weiteren werden die analysierten Schadstoffmischungen künstlich wiederhergestellt, um sie mittels passive dosing in unterschiedlichen Konzentrationen in Biotests zu untersuchen. Damit sollen Konzentrations-Wirkungskurven erstellt werden, die es erlauben, das von den sedimentgebundenen Schadstoffen ausgehende Risiko abzuschätzen (Mischtoxizität).
In diesem Fachthema werden Flächen mit unterschiedlichen Bodenbelastungen (Schwermetallbelastungen) dargestellt. Die Schadstoffeinträge in die Böden sind darauf zurückzuführen, dass im Harz über Jahrhunderte Erze abgebaut und verarbeitet wurden. Dabei gelangten anorganische Schadstoffe wie Blei, Cadmium, Zink und Arsen in die Flüsse, die im Harz entspringen, und über den Wasserpfad auch in die Böden der historischen Flussauen. Räumlich betroffen sind vor allem: • der Harz selbst (Landkreise Goslar und Göttingen) • die Innerste-Aue (Landkreise Hildesheim und Wolfenbüttel, Städte Hildesheim und Salzgitter) • die Oker-Aue (Landkreise Wolfenbüttel und Gifhorn, Stadt Braunschweig) • und die Allerniederung (Landkreise Celle, Gifhorn und Soltau-Fallingbostel, Stadt Celle). Die Nutzung der betroffenen Flächen erfordert eine besondere Aufmerksamkeit, damit die Schadstoffe nicht zu Risiken für die menschliche Gesundheit führen oder eine Beeinträchtigung weiterer Böden bewirken. Dies gilt insbesondere für folgende Nutzungsarten: • Aufenthalt im Wohnumfeld (Hausgärten), • Freizeitaktivitäten, insb. auf Kinderspielflächen, • Landwirtschaft und Gartenbau, • Baumaßnahmen und Gewässerunterhaltung, durch die Bodenmaterial und Baggergut anfallen. In den belasteten Gebieten werden zahlreiche Menschen und Institutionen von der Problematik berührt: Haus- und Grundbesitzer, Landwirte, planende Gemeinden, Bauunternehmen, Abfallbehörden, Träger der Gewässerunterhaltung u.a.. Die Karte bietet eine räumliche Übersicht über die Erkenntnisse, für die die zuständigen Bodenschutzbehörden bereits verbindliche Regelungen zu den Bodenbelastungen erarbeitet und in Bodenplanungsgebietsverordnungen gefasst haben. Auf den Internetseiten der Behörden (Städte Hildesheim, Salzgitter, Braunschweig und Landkreise Hildesheim und Goslar) finden Sie weitere Einzelheiten über die geltenden Vorschriften. Für andere Gebiete sind 'Erwartungsflächen für Bodenbelastungen‘ dargestellt, auf denen nach dem gegenwärtigen Erkenntnisstand vor dem Hintergrund geowissenschaftlicher Erkenntnisse mit erhöhten Schadstoffgehalten im Boden zu rechnen ist. Bei diesen Gebietsdarstellungen handelt es sich zwangsläufig um vergröbernde Abschätzungen. Bei einer detaillierten Untersuchung einzelner Punkte oder Flächen können sich in den betreffenden Gebieten erhebliche Unterschiede im Schadstoffgehalt ergeben. Einige Flächen können auch unerhebliche Belastungen aufweisen.
Die Untersuchungsgebiete liegen in den alpinen bis nivalen Höhenstufen der Nördlichen Kalkalpen. Dort existieren auf verkarsteten Kalken (CaCO3-Gehalte größer 96 Prozent) unterschiedliche Entwicklungsstufen der humusreichen Rendzina (A-C-bzw. O-C Profile) sowie verbraunte und braune Bodentypen (A-B-C-Profile). Alle Böden, besonders die braunen Varianten, weisen allochthone Glimmer, Silikate und Schwerminerale auf. So wird der Einfluß von Flugstäuben auf die Solumbildung evident. Aus diesem Sachverhalt resultieren als Forschungsschwerpunkte die rezente Flugstaubdynamik und die dadurch beeinflußte Bodengenese auf Kalkstein. Im Rahmen des geplanten Projekts ergeben sich folgende Kernfragen: 1. Wie sind die Flugstäube durch die beeinflußten Böden in den einzelnen Höhenstufen verbreitet? Welche Geofaktoren steuern die räumliche Verteilung? 2. Wieviel Flugstaub wird rezent (Größenordnung, (mm/a) eingetragen? Welche Hauptliefergebiete gibt es? Wie korrelieren Staubmenge und Solummächtigkeit? 3. Wie verändern die Stäube die Böden? Welchen Anteil haben autochthone Terrae fuscae, allochthone Braunerden und Mischformen? Welche Divergenzen und Konvergenzen der Bodenbildung gibt es in den einzelnen Untersuchungsgebieten? Gibt es Anhaltspunkte für mögliche Bildungszeiträume eine Alterseinstufung der Böden?
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 5266 |
| Europa | 13 |
| Kommune | 27 |
| Land | 405 |
| Weitere | 22 |
| Wirtschaft | 5 |
| Wissenschaft | 839 |
| Zivilgesellschaft | 142 |
| Type | Count |
|---|---|
| Daten und Messstellen | 2439 |
| Ereignis | 2 |
| Förderprogramm | 2690 |
| Gesetzestext | 3 |
| Hochwertiger Datensatz | 1 |
| Kartendienst | 1 |
| Text | 284 |
| Umweltprüfung | 3 |
| unbekannt | 71 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 274 |
| Offen | 5179 |
| Unbekannt | 40 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 5239 |
| Englisch | 2870 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Archiv | 29 |
| Bild | 46 |
| Datei | 1065 |
| Dokument | 1541 |
| Keine | 2189 |
| Unbekannt | 4 |
| Webdienst | 1 |
| Webseite | 3202 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 5493 |
| Lebewesen und Lebensräume | 5493 |
| Luft | 5493 |
| Mensch und Umwelt | 5473 |
| Wasser | 5493 |
| Weitere | 5482 |