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Pflanzenschutzmittel in der Umwelt

Bei Untersuchungen des Landesamtes für Natur, Umwelt und Klima Nordrhein-Westfalen (LANUK) wurden in Niederschlägen aus Regen und Staubpartikeln zahlreiche Wirkstoffe von Pflanzenschutzmitteln und deren Abbauprodukte, so genannte Metaboliten, nachgewiesen. Die Substanzen wurden an allen acht Messstationen, die sowohl nah an landwirtschaftlichen Flächen als auch fern davon installiert wurden, gefunden. Das LANUK hat über drei Jahre zwischen 2021 bis 2023 Proben gesammelt und unter 100 möglichen Schadstoffen und ihren Metaboliten 52 Pflanzenschutzmittel nachgewiesen. Die Ergebnisse bestätigen die Erkenntnisse aus Studien in anderen Bundesländern. LANUK-Präsidentin Elke Reichert erklärte: „Wir weisen mit dieser Untersuchung eine landesweite Verteilung der Substanzen über einen atmosphärischen Transport nach. In fast allen Monaten wurden Pflanzenschutzmittel in gesammelten Niederschlägen aus Regen und Staubpartikeln gefunden. Auch an landwirtschaftsfernen Messstationen gibt es demnach Einträge, die in der Regel nicht aus dem direkten Umfeld stammen, sondern offensichtlich über weitere Strecken verbreitet worden sind.“ Neben den Einträgen im Frühjahr und Sommer, in denen Pflanzenschutzmittel hauptsächlich angewendet werden, habe man auch im Herbst und Winter an allen Messstationen Wirkstoffe gefunden. Für die Messstationen wurden vier Orte in der Nähe von landwirtschaftlichen Flächen ausgewählt, in Bocholt, im Kreis Gütersloh, in Essen und Langenfeld sowie vier landwirtschaftsferne Standorte im Bergischen Land, Egge, Eifel und im Rothaargebirge. Im Ergebnis wurden mehr Wirkstoffe in der Nähe von landwirtschaftlichen Flächen nachgewiesen, aber auch an Orten, die im Umkreis von fünf Kilometern keine Ackerfläche aufwiesen, fand das LANUK Pflanzenschutzmittel und ihre Metaboliten. Für die Studie wurden an den acht Messstationen eigens konstruierte Niederschlagssammler installiert, die monatlich die nassen und trockenen Niederschläge (Staub) sammelten. Im LANUK-Labor erfolgte die Bestimmung des Volumens und die Untersuchung der Proben. Nachgewiesen wurden landesweit 52 Pflanzenschutzmittel und ihre Abbauprodukte  aus verschiedenen Wirkstoffklassen. Dabei handelt es sich um vier Insektizide, 23 Herbizide und zehn Herbizid-Metaboliten sowie 13 Fungizide und zwei Fungizid-Metaboliten. An den Messpunkten wurden zwischen Ende April und September zusätzlich standardisierte Graskulturen in Containern aufgebaut, um nachzuweisen, ob sich Schadstoffe aus der Luft auch später in den Pflanzen wiederfinden.  2023 wurden an allen Messstationen Pflanzenschutzmittel bzw. ihre Metabolite in den Graskulturen nachgewiesen. Die einzelnen Wirkstoffe sind für bestimmte Anwendungsgebiete und Kulturen zugelassen. 85 Prozent der in dieser Studie ermittelten Pflanzenschutzmittel sind für den professionellen landwirtschaftlichen Gebrauch vorgesehen. Ein Eintrag dieser Wirkstoffe aus der privaten Anwendung in Klein- und Hausgärten ist an den untersuchten Standorten demnach auszuschließen. Verglichen mit den ausgebrachten Mengen werden zwar nur geringe Mengen von Pflanzenschutzmitteln an den Messpunkten eingetragen, sie müssen sich jedoch über weite Strecken auch in Gebiete von Nordrhein-Westfalen, in denen keine oder nur sehr wenige Ackerflächen als mögliche Herkunftsflächen vorhanden sind, verteilen. Welche Einflüsse diese Stoffeinträge auf die belebte Umwelt und damit auch die Biodiversität außerhalb der Anwendungsflächen haben kann, muss noch in weiteren Studien untersucht werden. Zum Fachbericht: https://www.lanuk.nrw.de/publikationen/publikation/eintrag-von-pflanzenschutzmitteln-in-landwirtschaftsfernen-gebieten-in-nordrhein-westfalen zurück

Immissionsökologische Dauerbeobachtungsstationen zum Monitoring von Schadstoffen aus der Luft

An den immissionsökologischen Dauerbeobachtungsstationen werden ganzjährig im regelmäßigen Zyklus (28-Tage) mit verschiedenen Messeinrichtungen Parameter zum Monitoring von Schadstoffen aus der Luft erfasst. Zum Monitoring eutrophierender und versauernder Einträge sind elektrisch gekühlte Niederschlagssammler (Elektrisch gekühlter Bulk, Wet only) sowie Passivsammler für die Ermittlung gasförmiger Ammoniak- und NO2-Konzentrationen installiert. Der Eintrag von Metallen wird über die Sammlung des Staubniederschlags (Bergerhoff-Methode) ermittelt. Von Mai bis November wird mit Methoden des aktiven Biomonitorings die Wirkung von Stoffeinträgen auf Pflanzen ermittelt. Die Wirkung des atmogenen Eintrags von Metallen auf Pflanzen wird mit der standardisierten Graskultur erhoben, die Wirkung organischer Schadstoffe (Dioxine/Furane, PAK, PCB) wird mit standardisierten Graskulturen und Grünkohl ermittelt. Messdaten sind gegen Bereitstellungsgebühr bei der Datenstelle des LfU erhältlich.

Depositionsmessstationen zum Monitoring von Schadstoffen aus der Luft

An den Depositionsmessstationen werden ganzjährig im regelmäßigen Zyklus (28 Tage) mit verschiedenen Messeinrichtungen Parameter zum Monitoring von Schadstoffen aus der Luft erfasst. Zum Monitoring eutrophierender und versauernder Einträge sind elektrisch gekühlte Niederschlagssammler (Elektrisch gekühlter Bulk, Wet only) sowie Passivsammler für die Ermittlung gasförmiger Ammoniak- und NO2-Konzentrationen installiert. Der Eintrag von Metallen wird über die Sammlung des Staubniederschlags (Bergerhoff-Methode) ermittelt. Messdaten sind gegen Bereitstellungsgebühr bei der Datenstelle des LfU erhältlich.

Boden-Dauerbeobachtungsflächen auf landwirtschaftlich genutzten Standorten

Seit langem ist bekannt, dass sich Böden mehr oder weniger schnell verändern. Manche dieser Veränderungen haben natürliche Ursachen. Andere wiederum sind auf Bodenbelastungen zurückzuführen, die der Mensch direkt oder indirekt verursacht. Hierzu gehören zum Beispiel die Stoffeinträge über Niederschlag und Staub (Säuren, Nährstoffe, Schwermetalle, Radionukleide, organische Schadstoffe usw.). Aber auch der Land- oder Forstwirt verändert die Böden seit eh und je durch Kultivierung und Nutzung. Die weitaus meisten dieser Prozesse laufen sehr langsam und für die menschlichen Sinne nur schwer wahrnehmbar ab. Um mögliche Veränderungen zu dokumentieren, führt das LBEG das niedersächsische Boden-Dauerbeobachtungsprogramm durch. Hierzu wurde in Kooperation mit anderen Landesdienststellen ein Netz von insgesamt 90 so genannten Boden-Dauerbeobachtungsflächen (BDF) aufgebaut. Siebzig entfallen auf ortsüblich landwirtschaftlich (BDF-L) genutzte und zwanzig auf forstlich genutzte (BDF-F) Standorte. Die Auswahl von repräsentativen BDF erfolgte anhand geowissenschaftlicher Kriterien wie Boden- und Gesteinsverhältnisse, Klima und Morphologie. Darüber hinaus berücksichtigte das LBEG typische Bodennutzungen wie Land- und Forstwirtschaft oder Naturschutzflächen sowie Belastungsfaktoren (Immissionen, nutzungsbedingte Belastungen etc.). Knapp die Hälfte der BDF (43) wurden stellvertretend für bestimmte Bodenbelastungssituationen ausgewählt, beispielsweise Siedlungsgebiete, Immissionsgebiete, Auengebiete mit belasteten Flusssedimenten sowie erosionsgefährdete Gebiete. Die übrigen 47 BDF geben die Vielfalt der niedersächsischen Böden unter ortsüblicher Bewirtschaftung wieder. Sie dienen auch als Referenz für Flächen mit spezifischer Belastung. Um Aufschluss über die Ursachen und Auswirkungen möglicher Bodenveränderungen zu erhalten, ermittelt das LBEG auf allen 70 landwirtschaftlich genutzten BDF zusätzlich auch den Stoffeintrag über Dünger und Pflanzenbehandlungsmittel sowie den Stoffaustrag mit dem abgefahrenen Erntegut. Der Landwirt protokolliert alle seine Bearbeitungsmaßnahmen. Ziel ist es, auf Basis dieser repräsentativ ausgewählten Messflächen mögliche Bodenveränderungen aufzudecken, Ursache und Auswirkungen zu bewerten und zu prognostizieren. Gelingt dies, steht den Handelnden in Politik, Verwaltung und Bodennutzung rechtzeitig eine gesicherte Datengrundlage für ihre Entscheidungsprozesse zur Verfügung. In anderen Bundesländern gibt es ähnliche Programme, deren inhaltlicher Umfang unter den durchführenden Institutionen abgestimmt ist. Innerhalb Europas ist eine entsprechende Rahmenrichtlinie in Vorbereitung.

Suchraum für Boden-Dauerbeobachtungsflächen auf forstlich genutzten Standorten

Seit langem ist bekannt, dass sich Böden mehr oder weniger schnell verändern. Manche dieser Veränderungen haben natürliche Ursachen. Andere wiederum sind auf Bodenbelastungen zurückzuführen, die der Mensch direkt oder indirekt verursacht. Hierzu gehören zum Beispiel die Stoffeinträge über Niederschlag und Staub (Säuren, Nährstoffe, Schwermetalle, Radionukleide, organische Schadstoffe usw.). Aber auch der Land- oder Forstwirt verändert die Böden seit eh und je durch Kultivierung und Nutzung. Die weitaus meisten dieser Prozesse laufen sehr langsam und für die menschlichen Sinne nur schwer wahrnehmbar ab. Um mögliche Veränderungen zu dokumentieren, führt das LBEG das niedersächsische Boden-Dauerbeobachtungsprogramm durch. Hierzu wurde in Kooperation mit anderen Landesdienststellen ein Netz von insgesamt 90 so genannten Boden-Dauerbeobachtungsflächen (BDF) aufgebaut. Siebzig entfallen auf ortsüblich landwirtschaftlich (BDF-L) genutzte und zwanzig auf forstlich genutzte (BDF-F) Standorte. Die Auswahl von repräsentativen Boden-Dauerbeobachtungsflächen (BDF) erfolgte anhand geowissenschaftlicher Kriterien wie Boden- und Gesteinsverhältnisse, Klima und Morphologie. Darüber hinaus berücksichtigte das LBEG typische Bodennutzungen (Land- und Forstwirtschaft, Naturschutzflächen) und Belastungsfaktoren (Immissionen, nutzungsbedingte Belastungen etc.). Ziel ist es, auf Basis dieser repräsentativ ausgewählten Messflächen mögliche Bodenveränderungen aufzudecken, Ursache und Auswirkungen zu bewerten und zu prognostizieren. Gelingt dies, steht den Handelnden in Politik, Verwaltung und Bodennutzung rechtzeitig eine gesicherte Datengrundlage für ihre Entscheidungsprozesse zur Verfügung. Das BDF-F-Programm besteht aus einer Kombination von Merkmals- und Prozessdokumentation. Die Merkmalsdokumentation beinhaltet die periodische Bestimmung von Vorräten und Zuständen wie physikalische, chemische und biologische Bodenuntersuchungen, Erhebungen der Biomasse und deren Inhaltsstoffe, Beurteilungen des Waldzustands durch Kronenansprache und Nadel-/Blattanalysen sowie Aufnahmen der Bodenvegetation. Die Prozessdokumentation geschieht durch die Messung von Flüssen im und über die Grenzen des Ökosystems. In Waldökosystemen stellen die Deposition, die Freisetzung durch Verwitterung, die Aufnahme in die Biomasse und der Sickerwasseraustrag wichtige Flüsse für viele Elemente dar. Daneben werden auch der Streufall und physikochemische Milieugrößen (Immission, Meteorologie) zur Beurteilung von Stresssituationen für die Waldökosysteme gemessen (Text: Nordwestdeutsche Forstliche Versuchsanstalt). In anderen Bundesländern gibt es ähnliche Programme, deren inhaltlicher Umfang unter den durchführenden Institutionen abgestimmt ist. Innerhalb Europas ist eine entsprechende Rahmenrichtlinie in Vorbereitung.

DDT and DDE Konzentrationen im Blut-Serum durch Pestizid belastete Wohnräume

Ziel: DDT wurde früher häufig als Insektizid auch im Wohnbereich eingesetzt. Messungen zeigten, dass auch noch lange nach dem DDT Verbot (15.09.1989) DDT Konzentrationen bis 90 mg/kg Hausstaub gemessen werden können. Handlungsbedarf besteht laut Umweltbundesamt bereits ab 4 mg DDT/kg. Da die Anreicherung bzw. die Probenahme des Hausstaubes in den meisten Fällen mit einfachen Staubsaugern durchgeführt wurden, liegen keine Kenntnisse über die Größenverteilung des gesammelten Staubes vor (z.B. über die Menge der einatembaren Staubfraktion). DDT könnte aber zusätzlich auch perkutan aus Kleidungsstücken, die in den übernommenen Einbauschränken aufbewahrt und kontaminiert werden, resorbiert werden. Eine Abschätzung der inneren Belastung allein über die DDT Konzentrationen in den gesammelten Staubfraktionen ist daher nicht möglich. Methodik: Im Serum von 16 Personen, die in früheren US Wohnungen mit angeblich erhöhten DDT Belastungen leben, führten wir ein human-biomonitoring durch. Wir bestimmten im Serum der Betroffenen den DDT Metaboliten 4,4 'DDE. Ergebnisse: Im Mittel lagen die 4,4 DDE Konzentrationen im Serum mit 1,62 my/l in der Größenordnung nicht belasteter Personen (1,82 my/l).

Luftgütedaten in Potsdam

Aktuell kann es aus technischen Gründen zu Verzögerungen in der Bereitstellung der stündlichen Daten kommen.Die im Land Brandenburg kontinuierlich ermittelten Zeitreihen verschiedenster Luftschadstoffe werden erfasst, archiviert und fortgeschrieben. Die Überwachung der Luftqualität in Brandenburg erfolgt durch ein automatisches Luftgütemessnetz nach EU-weiten Vorgaben. Zeitnah werden die aktuellen Messwerte der Schadstoffe Ozon (O3), Stickstoffdioxid (NO2), Feinstaub- Partikel (PM10), Schwefeldioxid (SO2), Kohlenmonoxid (CO) und weitere mehr im LandesUmwelt / VerbraucherInformationssystem Brandenburg (LUIS-BB) veröffentlicht. Ergänzt werden diese Ergebnisse durch eine Zusammenstellung gültiger Grenzwerte sowie Monats- und Jahresauswertungen. Das Landesamt für Umwelt (LfU) betreibt für die kontinuierliche Luftüberwachung das automatische Luftgütemessnetz mit derzeit 17 Stationen zur Überwachung der Luft in Städten und ländlichen Regionen und 5 Stationen zur Überwachung der Luft im verkehrsnahen Raum. Zusätzlich existieren Messpunkte zur Bestimmung von Inhaltsstoffen im Staubniederschlag / in der Deposition. Mehr als 100 Messgeräte liefern täglich bis zu 12.000 Messwerte, die automatisch in die Messnetzzentrale des LfU übertragen, kontrolliert und von hier veröffentlicht werden.

Ermittlung des Staubniederschlags im Bereich der Tagebauneuerschliessung Hambach I

Ermittlung des staubfoermigen Niederschlages nach TA-Luft.

Anwendung Luftgütedatenbank des Landes Brandenburg

Die im Land Brandenburg kontinuierlich ermittelten Zeitreihen verschiedenster Luftschadstoffe werden erfasst, archiviert und fortgeschrieben. Die Überwachung der Luftqualität in Brandenburg erfolgt durch ein automatisches Luftgütemessnetz nach EU-weiten Vorgaben. Zeitnah werden die aktuellen Messwerte der Schadstoffe Ozon (O3), Stickstoffdioxid (NO2), Feinstaub- Partikel (PM10), Schwefeldioxid (SO2), Kohlenmonoxid (CO) und weitere mehr im LandesUmwelt / VerbraucherInformationssystem Brandenburg (LUIS-BB) veröffentlicht. Ergänzt werden diese Ergebnisse durch eine Zusammenstellung gültiger Grenzwerte sowie Monats- und Jahresauswertungen. Das Landesamt für Umwelt (LfU) betreibt für die kontinuierliche Luftüberwachung das automatische Luftgütemessnetz mit derzeit 17 Stationen zur Überwachung der Luft in Städten und ländlichen Regionen und 5 Stationen zur Überwachung der Luft im verkehrsnahen Raum. Zusätzlich existieren Messpunkte zur Bestimmung von Inhaltsstoffen im Staubniederschlag / in der Deposition. Mehr als 100 Messgeräte liefern täglich bis zu 12.000 Messwerte, die automatisch in die Messnetzzentrale des LfU übertragen, kontrolliert und von hier veröffentlicht werden.

Untersuchungen zur Rolle verschiedener Eisenquellen für die biologische Produktivität im Ozean mittels eines globalen Modells der Eisenisotopie

Eisen ist ein essenzieller Mikronährstoff für marine Organismen. Die Eisenverteilung im Ozean beeinflusst die Primärproduktion von Phytoplankton und dadurch die Aufnahme von Kohlendioxid im Ozean stark. Während wir langsam ein genaueres Bild der gegenwärtigen globalen Verteilung von gelöstem Eisen im Ozean bekommen, besteht noch kein Konsens in den Mechanismen, die diese Verteilung steuern, und vor allem in der Rolle der verschiedenen externen Eisenquellen für den Ozean (z.B. Eintrag durch Staub, aus Meeressedimenten, hydrothermalen Quellen und Flüssen). Einige dieser Quellen (z.B. Staubdeposition) werden sich stark mit dem laufenden Klimawandel ändern, andere, etwa der Eintrag aus Hydrothermalquellen, nicht. Wegen der Unsicherheit darüber, wie relevant die spezifischen Quellen sind, sind daher Vorhersagen zum zukünftigen Eisenkreislauf und damit zur Veränderung der Primärproduktion als Folge des Klimawandels stark erschwert.Eine neue Methode, die Rolle der verschiedenen Eisenquellen zu untersuchen, ist die Analyse der stabilen Isotopenzusammensetzung von gelöstem Eisen im Ozean. Da die verschiedenen externen Quellen von Eisen je unterschiedliche Isotopenverhältnisse haben, kann die Isotopenzusammensetzung von Eisen im Ozean im Prinzip verwendet werden, um die relativen Beiträge der verschiedenen Quellen zu erschließen. Allerdings wirken sich auch Prozesse im Inneren des Ozeans, die Eisen zwischen seinen verschiedenen Formen (gelöstes Eisen, abiotische und biologische Partikel, Redoxzustände) umwandeln, auf die Isotopenzusammensetzung aus, d.h. sie fraktionieren. Dazu kommt die Vermischung der Isotopenzusammensetzung durch physikalische Prozesse (Transport mit der Strömung und Diffusion). Die Interpretation von Eisenisotopendaten im Ozean erfordert daher die Kombination von Beobachtungen mit einem Modell des Eisenkreislaufs im Ozean. In dem beantragten Projekt wird ein globales biogeochemisches Modell von Eisen um eine explizite Darstellung von Isotopeneffekten erweitert, mit dem Ziel, die Rolle der verschiedenen Prozesse zu entschlüsseln, die die Isotopenzusammensetzung von gelöstem Eisen im Ozean beeinflussen. Das globale biogeochemische Modell basiert auf meinen früheren Arbeiten. In Kombination mit der weiter stattfindenden Zunahme von Eisenisotopenmessungen im Rahmen des internationalen GEOTRACES Programmes ermöglicht das Modell eine bessere Quantifizierung der Größe und der relativen Rolle der externen Eisenquellen für die Gegenwart und somit auch robustere Prognosen der zukünftigen marinen Primärproduktion.

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