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Method development for analysis of pharmaceuticals in environmental samples

Die Verbreitung von Arzneimittel in Gewässern und deren Gefährdungspotential für Wasserlebewesen hat in den letzten Jahren beunruhigende Ausmaße angenommen. Immer mehr Arzneimittel werden in Konzentrationen bis in den unteren ug/L-Bereich in der aquatischen Umwelt nachgewiesen. Vor diesem Hintergrund ist das Ziel dieses Projekts analytische Nachweisverfahren und Probenahmekonzepte für ausgewählte Arzneimittel und verschiedene Matrizes (Wasser, Sediment, Schwebstoff, Biota) zu entwickeln, optimieren, validieren und vergleichen. Leistungsstarke LC-MS-MS Methoden wurden für den Nachweis von extrem polaren, polaren und hormonellen Arzneimitteln in Wasserproben entwickelt und validiert. Mit Hilfe dieser Methoden wurden dann das Vorkommen und die Verteilung der ausgewählten Arzneimittel in Wasserproben aus Gewässern mit unterschiedlichen Abwasseranteilen ermittelt. Für die Analytik von Schwebstoff- und Biotaproben wurden Extraktions- und Aufreinigungsverfahren getestet, allerdings befinden sich diese Methoden noch in der Entwicklung. Des Weiteren wurde ein Monitoringskonzept entwickelt und Wasser-, Schwebstoff und Biotaproben aus sechs verschiedenen Gewässern entnommen. Quelle: Forschungsbericht

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.

Impact of long-term application of blast furnace and steel slags as liming materials on soil fertility, crop yields and plant health (SLAGFERTILISER)

Das Projekt "Impact of long-term application of blast furnace and steel slags as liming materials on soil fertility, crop yields and plant health (SLAGFERTILISER)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von FEhS, Institut für Baustoff-Forschung e.V. durchgeführt. Düngemittel aus Hochofen- und Stahlschlacken, insbesondere Thomasphosphat, wurden in der Landwirtschaft seit dem Ende des 19. Jahrhunderts verwendet. Heute werden vor allem silikatische Kalke aus Hochofen- und Stahlschlacken produziert. Allerdings dürfen diese Produkte aufgrund ihrer hohen Chrom- und Vanadiumgehalte in Österreich nicht in Verkehr gebracht werden. Ziel dieses Forschungsprojektes ist es, die Auswirkungen von Schlackendüngern bzw. -kalken auf Ernteerträge und -qualitäten als auch auf chemische und biologische Bodenparameter zu prüfen. Dabei wird besonderes Augenmerk auf die Schwermetallgehalte und -verfügbarkeit im Boden gelegt. Die AGES führt Langzeit-Feldversuche mit Thomasphosphat seit 1956 in Fuchsenbigl und Rottenhaus durch. Diese Feldversuche werden für Untersuchungen herangezogen, welche Spurenelemente sich durch Langzeitdüngung im Boden angereichert haben, ob Änderungen der Bodenparameter - auch durch eine zeitweilige Unterlassung der Düngung - stattgefunden haben und ob eine Verlagerung von Spurenelementen in tiefere Bodenschichten vorkommt. Die Analyse der Ernteprodukte (z.B. Kartoffel, Gerste, Karotten, Erbse) soll zeigen, ob und in welchem Ausmaß Spurenelemente in die Nahrungspflanze aufgenommen werden. Darüber hinaus wird ein neuer Feldversuch am Standort Waldviertel auf einem sauren Boden angelegt, um die kurzfristigen Auswirkungen der Anwendung von Schlackenkalken auf Bodenparameter und Ernteprodukte zu überprüfen. In diesem Projekt sollen wichtige Indikatoren für die Bodenfruchtbarkeit und Produktivität erhoben und die Nachhaltigkeit von Düngemitteln aus Eisen-und Stahlschlacken bewertet werden.

Pruefung und Auswertung von Versuchen der Antragsteller zum Verbleib von Pflanzenschutzmitteln im Boden, im Wasser und in der Luft

Das Projekt "Pruefung und Auswertung von Versuchen der Antragsteller zum Verbleib von Pflanzenschutzmitteln im Boden, im Wasser und in der Luft" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Biologische Bundesanstalt für Land- und Forstwirtschaft durchgeführt. Die von den Antragstellern im Rahmen des Zulassungsverfahrens vorgelegten Versuchsergebnisse werden im Hinblick auf das Abbau- und Verteilungsverhalten sowie auf die Akkumulation von Pflanzenschutzmitteln im Boden, im Wasser und in der Luft sowie auf moegliche Auswirkungen auf Folgekulturen, Rueckstandsbildung in Folgekulturen und die Wahrscheinlichkeit des Eindringens in das Grundwasser ausgewertet.

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

Das Projekt "Untersuchung der Bildung und der Struktur gebundener Rückstände des Fungizids Cyprodinil in Pflanzen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Fachbereich 01 Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät, Lehrstuhl Biologie V - Umweltanalytik durchgeführt. 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.

Charakterisierung von Umweltschadstoffen mit Hilfe oberflaechenanalytischer Methoden

Das Projekt "Charakterisierung von Umweltschadstoffen mit Hilfe oberflaechenanalytischer Methoden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Kernforschungszentrum Karlsruhe GmbH, Institut für Radiochemie durchgeführt. Die Charakterisierung der Schadstoffkomponenten auf Luftaerosolen und Filterstaubproben aus Muellverbrennungsanlagen laesst Rueckschluesse auf die Prozesse bei der Entstehung, Ausbreitung und Filterung zu. Mit Hilfe oberflaechenanalytischer Methoden, insbesondere XPS und AES, werden Zusammensetzung und chemische Form von Schadstoffen bestimmt. Geplant sind ferner Untersuchungen zur katalytischen Schadstoffumwandlung an Modellaerosolen unter besonderer Beruecksichtigung der Schwermetallspezies und Untersuchungen zur Konzentrationsverteilung ueber den Teilchenquerschnitt, die Eignung oxidischer Substanzen in Aerosolen als Gassensoren soll geprueft werden. Aus bisherigen Arbeiten im Rahmen des POETA-Programms zeigt sich die besondere Bedeutung des Nachweises von Schwefelspezies sowie die Notwendigkeit grundlegender Untersuchungen zum Probenverhalten unter dem Einfluss von Roentgen- oder Elektronenbestrahlung.

Pflanze am Beispiel TiO2, CeO2, MWCNT und Quantum dots

Das Projekt "Pflanze am Beispiel TiO2, CeO2, MWCNT und Quantum dots" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Vita 34 AG durchgeführt. In den letzten Jahren beschäftigten sich eine Vielzahl von Veröffentlichungen mit der Thematik 'Nanopartikel' und deren Auswirkungen auf die Umwelt. Nanopartikel, freigesetzt aus industriellen bzw. im Haushalt genutzten Nanomaterialien, gelangen durch Anwendung, Verschleiß bzw. Abfallentsorgung in die Abwässer und Klärschlämme der Wasseraufbereitung. Ziel des Projektes ist es, den Verbleib von Nanopartikeln in Abwasserkläranlagen zu untersuchen und explizit die mögliche Aufnahme von Nanopartikeln aus Klärschlammen über den Bodenpfad in die Pflanze zu untersuchen. Vita 34 übernimmt vorwiegend die Entwicklung, Planung und Durchführung der Laborversuche mit Pflanzen. Insgesamt werden jeweils vier Pflanzenarten aus dem Bereich der Nahrungsmittel- und Nutzpflanzen untersucht. Dazu zählen Radieschen, Feldsalat, Sonnenblume und das deutsche Weidelgras. Für die Untersuchungen werden zwei Testsysteme verwendet. Im ersten Ansatz wird die Aufnahme von radiomarkierten Nanopartikel (TiO2 und CeO2) über die wässrige Phase (Leitungswasser, synthetisches und vorgeklärtes Abwasser) betrachtet. Die Radiomarkierung erlaubt es in geringen (umweltrelevanten) Konzentrationen zu arbeiten. In der Pflanze können so die Aufnahmewege und die Ort der Ablagerung besser verdeutlicht werden. Die wässrige Phase erlaubt es außerdem die Aufnahme ohne Wechselwirkung mit Bodenpartikeln abzubilden. Im zweiten Ansatz wird die Aufnahme aus natürlichen Bodenmatrizes nachgebildet. Topfversuche zeigen die Aufnahme der Nanopartikel aus dem Boden bzw. Bodenporenwasser in die Pflanze. Als Kontrolle wird der Ansatz vorerst ohne Klärschlamm untersucht. Anschließend wird Nanopartikel dotierter Klärschlamm beigefügt. In beiden Ansätzen werden ausgewählte Parameter (pH, Zeta-Potential, Leitfähigkeit, Partikelgröße, org. Gehalt, u.a.) ermittelt, um die Agglomerationseigenschaften der Nanopartikel abbilden und verstehen zu können. Die Synthese von radiomarkierten Nanopartikeln und der Nachweis in den verschiedenen Matrizes wird bei unserem Partner, dem HZDR, realisiert und unter Strahlenschutzbedingungen statt finden. Aus den Ergebnissen wird eine systematische Bewertung von möglichen Umweltgefährdungen ausgehend von Nanopartikel entlang des Wirkungspfades Klärschlamm - Boden - Pflanze erstellt. Standartarbeitsanweisungen, Richtlinien bzw. Konzepte sowohl für die landwirtschaftliche Praxis als auch Vorschläge für eine potentielle Phytosanierung werden ausgearbeitet.

Fortschreibung von Verbrauch und Verbleib von Quecksilber und Cadmium sowie Arbeiten ueber den Verbrauch und Verbleib von Blei, HCB und PCB

Das Projekt "Fortschreibung von Verbrauch und Verbleib von Quecksilber und Cadmium sowie Arbeiten ueber den Verbrauch und Verbleib von Blei, HCB und PCB" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Landesgewerbeanstalt Bayern durchgeführt. Die in frueheren Jahren erarbeiteten Stoffbilanzen Quecksilber und Cadmium werden fortgeschrieben. Neue Bilanzen sollen fuer Blei, HCB und PCB erstellt werden. Es wird mit Direktbefragung ermittelt, welche Mengen zur Verwendung in einem bestimmten Kalenderjahr zur Verfuegung standen. Durch ein Stoffflussschema werden die Ergebnisse grafisch dargestellt.

Pflanze am Beispiel TiO2, CeO2, MWCNT und Quantum dots

Das Projekt "Pflanze am Beispiel TiO2, CeO2, MWCNT und Quantum dots" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von AUD Analytik- und Umweltdienstleistungs GmbH durchgeführt. Ziel des Projektes ist es, den Verbleib von Nanopartikeln in Wasseraufbereitungsanlagen zu untersuchen und explizit die mögliche Aufnahme von Nanopartikeln aus Klärschlämmen in Pflanzen zu bewerten. Für Nanopartikel sind Kenntnisse zum geschlossenen Prozessverständnis und Verbleib entlang der Kausalkette der Abwasserbehandlung und Entsorgung während der mechanischen, biologischen und chemischem Reinigung, der Freisetzung über geklärte Wässer bzw. den Klärschlamm, deren weiterer Transport über den Bodenwasserpfad bis in die Pflanze bisher unzureichend. Die Bioverfügbarkeit und die mögliche Einführung von Nanopartikeln in die Nahrungskette aus den der landwirtschaftlichen Verwertung zugeführten Klärschlämmen (Dünger, Landschaftsbau) wird anhand von Untersuchungen zur Partikelaufnahme in Pflanzen untersucht. Die Datenrecherche hat insbesondere die Ermittlung von Untersuchungsergebnissen zu Nanopartikeln in Abwasserbehandlungsanlagen und deren Prozessverhalten zum Gegenstand. Des Weiteren bilden Nanopartikel im Klärschlamm sowie deren Ausbringung in der Landwirtschaft in Bezug auf Umweltverträglichkeit einen Rechercheschwerpunkt. Mittels Laborkläranlagen wird das Prozessverhalten der Nanopartikel in Abwasserbehandlungsanlagen untersucht. Die Bestimmung von Nanopartikeln in den realen Abwässern und Schlämmen von Kläranlagen ist bisher messtechnisch nicht hinreichend gelöst. In Laborkläranlagen sollen deshalb zur Untersuchung der Wirkungspfade bestimmter Nanopartikel Versuchsserien gefahren werden. Dadurch werden grundsätzlich auch Lösungsansätze zur Entfernung von Nanopartikeln aus Abwässern und Klärschlämmen zugänglich. Über eine Auswertung aller durch das Vorhaben erlangten Daten und deren Systematisierung soll eine vollständige Beschreibung der Wirkungspfade ermöglicht werden. Ziel dieses Arbeitspaketes ist die Entwicklung von Bewertungsmethoden und Strategien für die Umweltbewertung von Nanopartikeln in der Prozesskette Abwasser - Klärschlamm - Pflanze.

Kreislauf der Schwermetalle und ihr Verbleib im Meer

Das Projekt "Kreislauf der Schwermetalle und ihr Verbleib im Meer" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Hydrographisches Institut durchgeführt. Der Kreislauf toxischer Spurenelemente (ohne die biologische Komponente) soll im brackischen und marinen Milieu untersucht werden. Die quantitativen Zusammenhaenge insgesamt und die der einzelnen Kreislaufphasen sollen erforscht werden, um die von den Fluessen in die See eingebrachten Mengen an Spurenelementen besser abschaetzen zu koennen und um ihre Wege im marinen Bereich zu verfolgen. Um Aussagen zum endgueltigen Verbleib machen zu koennen, muessen Untersuchungen ueber das Wasser- und Sedimentationsverhalten der Schadstoffe in der Nordsee angestellt werden. Die erhofften Ergebnisse sollen eine Abschaetzung der Belastung und Belastbarkeit der Nordsee mit Schwermetallen ermoeglichen und zu einer brauchbaren Ueberwachungsmethodik fuehren.

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