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Langzeittrends für Trifluoressigsäure in terrestrischen Umweltproben - Untersuchung von Pflanzenproben der Umweltprobenbank des Bundes (UPB) auf Trifluoressigsäure

Dieser Bericht beschreibt die Gehalte und zeitliche Entwicklungen der persistenten und mobilen Substanz Trifluoracetat (TFA), dem Anion der Trifluoressigsäure, in archivierten pflanzlichen Proben der Umweltprobenbank des Bundes (UPB). Der Bericht stellt eine Ergänzung zu der im November 2021 erschienenen Studie (TEXTE 177/2021; Freeling und Scheurer (2021)) dar, in der Zeitreihen der TFA-Gehalte in Blattproben von Laubbäumen erhoben wurden. Der hier vorliegende Bericht befasst sich mit den zeitlichen Trends von TFA in den Proben von Nadelbaumarten und umfasst den Zeitraum von 1985 bis 2022. Die TFA-Gehalte in den Proben der Gemeinen Fichte und der Waldkiefer bewegten sich im zwei- bis dreistelligen (mikro)g/kg-Bereich (bezogen auf das Trockengewicht). Die höchsten TFA-Gehalte (bis zu knapp 1000 (mikro)g/kg Trockengewicht) wurde in Proben der Gemeinen Fichte gefunden. Für beide Baumarten bzw. Probenahmestandorte konnte ein statistisch signifikanter Anstieg der TFA-Gehalte innerhalb des Untersuchungszeitraums festgestellt werden. Ferner zeigten beide Zeitreihen einen ähnlichen zeitlichen Verlauf der TFA-Gehalte. Die zeitlichen Entwicklungen der TFA-Gehalte der Nadelbaumproben deckten sich gut mit den in der vorangegangenen Studie erhobenen Gehalten der Laubbaumproben. Diese Untersuchungen sind ein weiterer Hinweis für einen deutlichen Anstieg der atmosphärischen TFA-Deposition innerhalb der letzten Jahrzehnte in Deutschland. Quelle: Forschungsbericht

30 years trends of microplastic pollution: mass-quantitative analysis of archived mussel samples from the North and Baltic Seas

Microplastics (MP) are ubiquitous throughout the environment as a result of an ongoing, increasing, but also lavish use, of plastics over time and its inherent persistence. In contrast, there are almost no data that allow drawing conclusions about the evolution of plastic pollution in the environment over the past decades. This study investigates the MP load in blue mussels from the North and Baltic Sea archived by the German Environmental Specimen Bank in a time series covering almost 30 years. Samples were enzymatically and chemically oxidative digested for MP extraction and subsequent analyzed mass-quantitatively for nine common polymer clusters by pyrolysis gas chromatography-mass spectrometry. Seven polymer clusters were detected in mussel tissue. Summed MP levels were at ppm levels (<20 ÎÌg/g mussel, dry weight). North Sea samples reflected a gradual increase from the 1980s/90s to the 2000s whereas those from Baltic Sea showed consistently higher, rather constant MP levels similar to the North Sea site later than 2000. Polymer composition of both sites stood out by cluster (C) of C-PVC and C-PET at both sites. Mussels from Baltic Sea site had larger C-PE and C-PP proportions. Opposed polymer- and site-specific trends indicated both regional and trans-regional MP sources for different polymer clusters. The MP composition of mussels showed strong similarities with adjacent sediment and water samples. The study introduces a relevant dataset addressing the temporal development of MP pollution. It emphasizes a high indicative potential of environmental MP composition/loads received by mussels but raises the necessity on adequate control materials accompany such kind of studies. © 2022 Elsevier

Retrospective analysis of cyclic volatile methylsiloxanes in archived German fish samples covering a period of two decades

Cyclic volatile methylsiloxanes (cVMS) are widely applied chemicals used as intermediates in the production of silicon polymers or as ingredients in personal care products. cVMS are under scrutiny due to their environmental properties and their potential for long-range atmospheric transport, persistence and food web magnification. In 2018, the cVMS octamethylcyclotetrasiloxane (D4), decamethylcyclopentasiloxane (D5) and dodecamethylcyclohexasiloxane (D6) were identified as Substances of Very High Concern (SVHC) under the European REACH regulation. To obtain current data on the presence of cVMS in German waters, the spatial and temporal occurrence of D4, D5 and D6 in fillets of bream from major rivers archived in the German Environmental Specimen Bank (ESB) was analyzed with a GC-ICP-MS/MS coupling method. The spatial comparison of 17 sites for the year 2017 revealed that highest cVMS burdens occurred in samples from the Saar river (near to the French/German border). cVMS levels in fish from a lake in northern Germany did not exceed the limits of detection. For selected sites, time series covering the period from 1995 to 2017 were investigated. In most years D5 concentrations in fish were clearly higher than the observed D4 and D6 concentrations. Overall maximum D4 and D5 concentrations (about 320 and 7600 ng gâ Ì1 wet weight, respectively) were found at one Saar site in 2009. In three of five analyzed time series D5 concentrations peaked 2007â€Ì2011. In recent years, cVMS levels in fish decreased at almost all sites. To allow an assessment of the relevance of the detected cVMS fish concentrations these were compared to environmental quality standards (EQS) for D4 and D5 which were recently enacted in the context of the Swedish implementation of the European Water Framework Directive (WFD). The D5 EQS in fish was exceeded at four sites in several years in the investigated period and in the Saar even till 2017.

Erstellung einer methoden-konsistenten Zeitreihe von Stoffeinträgen und Ihren Wirkungen in Deutschland

Within the MAPESI project (FKZ 3707 64 200) deposition flux maps are determined for Germany based on a combination of observations and model results. Wet deposition is based on an interpolation scheme of observed fluxes. For the determination of dry deposition, however, we have to rely on a chemistry transport model which includes a dry deposition module. The dry deposition flux can not be monitored directly, because flux measurements are very expensive and the variability in space and time of the deposition fluxes is generally high for most of the atmospheric substances.

Erstellung einer methoden-konsistenten Zeitreihe von Stoffeinträgen und Ihren Wirkungen in Deutschland

In der vorliegenden Studie wird die Gesamt-⁠Deposition⁠ der ⁠anthropogen⁠ emittierten oxidierten Schwefelverbindungen (SOX-Snss), oxidierten Stickstoffverbindungen (NOX-N) und reduzierten Stickstoffverbindungen (NHX-N) auf der Datenbasis der Emissionsprognose des ⁠BMU⁠/⁠UBA⁠ Projektes „Strategien zur Verminderung der Feinstaubbelastung“ (PArtikel REduktions STrategien, PAREST, BMU/UBA FE-Nr. 206 43 200/01) für das ⁠Prognose⁠-Jahr 2020 ermittelt. Diese Emissionsprognosen, im PAREST-Projekt als Referenzszenario 2020 bezeichnet, sind Grundlage der Berechnungen mit dem LOTOS-EUROS Modell, das auf der Basis von Meteorologie-Daten des Jahres 2005 Ergebnisse für Trocken- und Nass- Depositionsflüsse im Prognose-Jahr 2020 liefert.

Vorhaben: Kipp-Punkte hydrologischer Systeme im Gaxun Nur Becken (Teilprojekt 3)

Das Projekt "Vorhaben: Kipp-Punkte hydrologischer Systeme im Gaxun Nur Becken (Teilprojekt 3)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Stiftung Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung e.V. in der Helmholtz-Gemeinschaft (AWI) durchgeführt. Zentralasien ist wichtiger Lebensraum und eine riesige Quelle von Staubtransport. Q-TiP untersucht die Steuerungsfaktoren von Kipp-Punkten in hydrologischen Systemen der ariden Zone Asiens, bedingt durch Klima und andere Prozesse, in der geologischen Vergangenheit und auf die Gegenwart bzw. Zukunft projiziert. Das Vorhaben stellt zwei Fragen: (1) Was erhält in dieser ariden Zone große Seesysteme über längere Zeiträume und was bedingt Kipp-Punkte, die zu deren Verschwinden führen? (2) Was sind die Auswirkungen von Kipp-Punkten auf das Landschaftssystem, auch in Hinblick auf rezente und zukünftige Klimaveränderungen? Diese Fragen sollen auf den Zeitskalen von Glazial/Interglazial-Zyklen (letzte 2-3 Millionen Jahre) und für den letzten Glazialzyklus (letzte 120.000 Jahre) untersucht werden. Der methodische Ansatz kombiniert die Analyse von Klimaindikatoren aus vorhandenen Tiefbohrungen, geomorphologische Arbeiten und Sensitivitätsstudien mittels Klimamodellierungen. Grundlegende Hypothesen sind (a) ein regionales Wasser-Recycling über geologische Zeitskalen und (b) der Einfluss tektonischer Veränderungen, welche spezifische Kipp-Punkte erreichen können und Seesysteme dadurch zum Verschwinden bringen. Das vom AWI Potsdam und der FU Berlin gemeinsam durchzuführende AP1.2 untersucht Kipp-Punkte an Bohrkernen (bis zu 230 m Tiefe) aus dem Gaxun-Nur-Becken. Mit Hilfe von granulometrischen, palynologischen, isotopischen, geochemischen und mineralogischen Analysen sowie einer umfassenden multivariaten statistischen Auswertung, sollen diese Übergangsbereiche lokalisiert und die Umweltbedingungen zur Zeit der Ablagerung näher charakterisiert werden. Meilensteine: M1-1. Abschluss der Probennahme (bis 03/17) M1-2. Abschluss aller Laboranalysen (bis 09/18) M1-3. Validierung von Kipppunkten im Kontext von Klima und Landschaftsentwicklung (bis 09/19).

Waffenwirkung und Umwelt

Das Projekt "Waffenwirkung und Umwelt" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bochum, Institut für Friedenssicherungsrecht und Humanitäres Völkerrecht durchgeführt. Die Umwelt wird durch die neuen Vertraege des humanitaeren Voelkerrechts wie z.B. im Zusatzprotokoll I vom 12.12.1977 zu den Genfer Abkommen vom 12.8.1949 auch im bewaffneten Konflikt geschuetzt. Das Ausmass und den Umfang des Schutzes an Hand der Vertragsvorschriften und des voelkerrechtlichen Gewohnheitsrechts praezise zu bestimmen, stoesst angesichts der in den Vertraegen verwendeten Terminologie und der uneinheitlichen Staatenpraxis auf Schwierigkeiten. Die interdisziplinaer angelegte zweite Phase des Projekts dient der Aufarbeitung der naturwissenschaftlichen Rahmenbedingungen der voelkerrechtlichen Vorschriften. Dabei werden unter naturwissenschaftlichen Gesichtspunkten sowohl methodische Fragestellungen des Schutzes der Umwelt im bewaffneten Konflikt aufgegriffen als auch Untersuchungen ueber die Auswirkungen bestimmter Waffen und Kriegsfuehrungsmethoden auf die Umwelt durchgefuehrt. Das Ziel des Projektes ist die Herausarbeitung von Empfehlungen fuer eine Verbesserung des Schutzes der Umwelt im bewaffneten Konflikt, die in den Prozess der Ueberpruefung der vertraglichen und gewohnheitsrechtlichen Grundlagen in den Vereinten Nationen Eingang finden koennen.

Teilvorhaben 7: Comet-Assay an Primaerzellen und permanenten Zellinien von Fischen

Das Projekt "Teilvorhaben 7: Comet-Assay an Primaerzellen und permanenten Zellinien von Fischen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Umweltforschungszentrum Leipzig-Halle, Sektion Chemische Ökotoxikologie durchgeführt. Ziel des Verbundvorhabens ist die vergleichende Analyse und Bewertung von Indikatortests zur routinemaessigen Erfassung gentoxischer Belastung in Oberflaechenwasser. Das Teilvorhaben der UFZ-Sektion chemische Oekotoxikologie untersucht Sensitivitaet, Praktikabilitaet und Plausibilitaet des Comet-Assay an Fischzellen als in vitro-Screening-Methode. Fuer dieses Ziel wird der Comet-Assay zum Einsatz mit Primaerhepatocyten und Zellinien (mit und ohne externe Metabolisierungssysteme) von Fischen modifiziert sowie Fragen nach Dosis- und Zeitabhaengigkeit geklaert. Anschliessend wird der Comet-Assay - parallel zu den anderen Arbeitsgruppen im Vorhaben - fuer die Untersuchung unterschiedlich belasteten Oberflaechenwassers, Uferfiltrates und Trinkwassers eingesetzt. Hierbei finden native und angereicherte Proben Verwendung. Die Ergebnisse der in vitro-Exposition von Fischzellen werden im Vergleich mit Befunden aus in vivo- und in situ-Exposition von Fischen und Muscheln verifiziert.

Biophysicical models for the effectiveness of different radiations

Das Projekt "Biophysicical models for the effectiveness of different radiations" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von GSF-Forschungszentrum für Umwelt und Gesundheit, GmbH durchgeführt. Objective: This project involves experimental and theoretical research towards a better understanding of the biological radiation actions of different radiation fields, with particular emphasis on low doses and low dose rates. It aims at an improvement of our present knowledge on somatic and genetic radiation risks of man and to help develop radiation protection instrumentation to measure the characteristic properties with regard to these endpoints in mixed radiation fields. In addition, the combined action of radiation and chemicals (also of those prevalent in the environment) will be investigated on a mechanistic level. General Information: This goal shall be reached by the development of new models based on: the improvement of biophysical track structure calculations for relevant radiation fields (photons, neutrons, electrons, ions) in particular by introducing structured cell geometry, condensed state cross sections, time dependency, and chemical and biological reactions; various codes of other authors will be compared in critical bench mark calculations; the analysis of such physical to chemical to biological track structures will be improved using new cluster algorithms and by testing biophysical models which will be developed; selective radiation biological experiments with soft X-rays and UV-photons will be performed, as well as with alpha-particles and gamma-rays; the biological systems will include appropriate transformational and inactivation assays, etc. The usefulness of a better understanding of radiation effects on members of the public has often been described in the radiation protection literature. This understanding is necessary also to improve the protection of workers and the public in the ALARA-sense of the IRCP, where overestimations of radiation risks might lead, for example, to a not optimum allocation of large resources. Collaboration is foreseen with other projects working on the improvements of dosimeters and on biological radiation effects. Achievements: Objectives of the project include calculation of secondary electrons produced in a water molecule and in a water cluster by proton and electron impact to investigate the influence of physical state on double differential ionization cross sections, testing of the geometry routines simulating a lymphocyte and calculation of single strand breaks (SSB), double strand breaks (DSB) and fields of dicentric chromosomes using simple models of deoxyribonucleic acid (DNA) interaction. A set of calculations of the double and single differential cross sections for secondary electron emission as a function of angle and secondary electron energy have been completed for the case of proton impact on a water molecule and a cluster of water molecules using methods developed for electron impact. ... Prime Contractor: GSF-Forschungszentrum für Umwelt und Gesundheit GmbH; Oberschleissheim; Germany.

Glufosinat: Metabolismus in transgenen und nicht-transgenen Pflanzengeweben sowie Schicksal im Boden

Das Projekt "Glufosinat: Metabolismus in transgenen und nicht-transgenen Pflanzengeweben sowie Schicksal im Boden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institut für Umweltforschung, Biologie V, Lehrstuhl für Umweltbiologie und -chemodynamik durchgeführt. Glufosinat (oder Phosphinotricin) ist ein vergleichsweise modernes Herbizid, das seit etwa 25 Jahren in Gebrauch ist. Bei der Verbindung handelt es sich um eine Aminosäure; üblicherweise bezeichnet man das DL-Racemat als Glufosinat, das L-Enantiomer als Phosphinothricin. Die Verbindung ist Teilstruktur eines von den Pilzen Streptomyces viridochromogenes und Streptomyces hygroscopicus produzierten natürlichen Antibiotikums (Tripeptid: L-Alanin-L-Alanin-L-Phosphinothricin). Neben seiner antibakteriellen Wirkung zeigt Glufosinat eine nicht-selektive herbizide Wirkung. Der antibakterielle und herbizide Effekt geht nur vom L-Enantiomer aus; das D-Enantiomer ist inaktiv. Sowohl Glufosinat (Racemat) als auch das Tripeptid (Bialaphos oder Bilanaphos; mit L-Enantiomer) werden als Herbizide vermarktet. Die herbizide Wirkung von Phosphinothricin beruht auf einer Inhibition der Glutaminsynthetase. Glufosinat weist günstige ökotoxikologische Eigenschaften auf, z.B. bezüglich Versickerung, Abbau sowie Toxizität gegenüber Tier und Mensch. Auf Grund dieser Eigenschaften ist Glufosinat ein geeigneter Kandidat zur Herstellung gentechnisch modifizierter Herbizid-resistenter Pflanzen, um Glufosinat auch selektiv - im Nachauflauf - einsetzen zu können. Dazu wurden verschiedene Spezies, wie z.B. die Zuckerrübe, mit dem bar-Gen aus Streptomyces hygroscopicus transformiert. Das bar-Gen codiert für eine Phosphinothricin-N-acetyltransferase, die Phosphinothricin zum nicht herbizid-wirksamen, stabilen N-Acetylderivat umsetzt. Bei entsprechend hoher Expression des bar-Gens resultiert eine Glufosinat-resistente Pflanze. Ein Ziel unseres Forschungsvorhabens war es, den Metabolismus von Glufosinat und der einzelnen Enantiomere (L- und D-Phyosphinothricin) in transgenen und nicht transgenen Pflanzenzellkulturen zu untersuchen. Die transgenen Kulturen, die von der Zuckerrübe (Beta vulgaris) stammten, waren mit dem bar-Gen transformiert, exprimierten demnach die Phosphinothricin-N-acetyltransferase. Sie wurden aus entsprechenden Sprosskulturen initiiert. Daneben wurden nicht-transgene Kulturen von Zuckerrübe, Karotte (Daucus carota), Fingerhut (Digitalis purpurea) und Stechapfel (Datura stramonium) untersucht. In einer zweiten Versuchsserie wurden abgetrennte Sprosse und Blätter von 20 Wildpflanzen auf den Metabolismus von Glufosinat untersucht. Es sollte überprüft werden, ob qualitative und quantitative Unterschiede im Umsatz des Herbizids im Pflanzenreich vorkommen und möglicherweise eine natürliche (teilweise) Resistenz gegenüber Glufosinat existiert. Schließlich wurde das Schicksal des Herbizids im Boden (Abbau, Versickerung) nach Aufbringung des Wirksstoffs in einer handelsüblichen Formulierung auf ein bewachsenes Versuchsfeld im Freiland untersucht.

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