Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe aus diffusen Quellen Atmosph?rische Deposition und Anreicherung in B?den des l?ndlichen Raums

Ziel und Absicht  

Durch atmosph?rische Deposition gelangen polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) auch in industriefernen Regionen in B?den und Sedimente. Als persistente organische Verbindungen (POP) k?nnen sie dort akkumulieren. ?hnliche PAK-Verteilungsmuster der atmosph?rischen Deposition, Boden- und Sedimentproben weisen auf einen engen Zusammenhang zwischen dem Eintrag aus der Luft und der Akkumulation dieser Substanzen in terrestrischen ?kosystemen hin. Ziel dieses Beitrages ist es zum einen, die aktuellen Boden-Hintergrundkonzentrationen im l?ndlichen Raum auf die atmosph?rische Deposition zu beziehen. Des weiteren wird mit einem einfachen Sch?tzverfahren ermittelt, wann mit überschreitungen der Vorsorgewerte nach Bundes-Bodenschutz-und Altlastenverordnung (BBodSchV) im l?ndlichen Raum zu rechnen ist. Dies wird im Kontext der aktuellen Umweltgesetzgebung diskutiert.     

Ein Moosbiomonitoring zur Ermittlung atmosph?rischer Elementeintr?ge in die Euroregion Nei?e (D, PL, CZ)

Zusammenfassung  Durch ein Moosbiomonitoring sollte die H?he und die Verteilung der atmosph?rischen Deposition von 37 Elementen in der Euroregion Nei?e (ERN) nach den politischen und wirtschaftlichen Ver?nderungen erfasst und mit anderen Regionen verglichen werden. Weiterhin sollten die Akkumulationseigenschaften vonPleurozium schreberi undPolytrichum formosum, den in dieser Studie verwendeten Moosarten, miteinander verglichen werden. Bis Anfang der 90er Jahre war diese Region Teil des “Schwarzen Dreiecks”, das sich durch eine extrem hohe atmosph?rische Staubbelastung auszeichnete. Durch die Schlie?ung zahlreicher Betriebe, der Ausrüstung der Kraftwerke mit Filteranlagen, der abnehmenden Bedeutung der Braunkohle als h?uslicher Energietr?ger ver?nderte sich die Situation drastisch. Die Elementkonzentrationen in den Moosen der ERN lassen sich heute mit denen der alten Bundesl?nder vergleichen. Lediglich für Fe und Ti konnten deutlich h?here Gehalte ermittelt werden. Dies ist auf den h?heren Anteil der Braunkohle als Energietr?ger zurückzuführen. In der Region um Katowice in Oberschlesien konnten für einige Elemente mehr als 10 fach h?here Gehalte in den Moosen als in der ERN ermittelt werden. Das Oberschlesische Industrierevier weist eine derart hobe atmosph?rische Belastungen auf, dass hier ein dringender Handlungsbedarf besteht. Online-First: 21. Juni 2000     

Dioxin?hnliche polychlorierte Biphenyle (PCB) in der Umwelt

Zusammenfassung Ziel und Absicht  Der derzeitige Kenntnisstand zu Quellen, Verbleib in der Umwelt, Exposition des Menschen und gesundheitlicher Bewertung von dioxin?hnlichen polychlorierten Biphenylen (PCB) und nicht dioxin?hnlichen PCB wird mit Fokus auf den deutschsprachigen Raum dargestellt und zusammengefasst. Methoden  Grundlage für den aktuellen Kenntnisstand sind die Vortr?ge und Diskussionsergebnisse eines zweit?gigen bundesweiten Statuskolloquiums. Die Bedeutung der dioxin?hnlichen PCB wird insbesondere in Relation zu den polychlorlerten Dibenzo-p-dioxinen (PCDD) und Dibenzofuranen (PCDF) betrachtet. Dazu dient in erster Linie ein Vergleich der Toxizit?ts?quivalentkonzentrationen (TEQ) beider Stoffgruppen in den betrachteten Umweltmatrices. Ergebnisse und Schlussfolgerungen  In vielen Umweltmedien sind die TEQ-Werte der dioxin?hnlichen PCB ?hnlich hoch wie die PCDD/PCDF-Gehalte, in den meisten Lebensmitteln tierischen Ursprungs sogar h?her. In den meisten Medien hat das nichtortho substituierte PCB 126 aufgrund seines hohen Toxizit?ts?quivalenzfaktors von 0,1 den mit Abstand h?chsten Beitrag zum PCB-TEQ. Für die gro?fl?chige Umweltbelastung mit PCB ist offensichtlich der atmosph?rische (Fern) Transport wesentlich. Für den Eintritt der dioxin?hnlichen, PCB in terrestrische Nahrungsketten ist der Transfer Atmosph?re-Pflanze wahrscheinlich der entscheidende Schritt. Empfehlungen und Ausblick  Trotz des Rückgangs der Umweltbelastung mit PCB und PCDD/PCDF überschreitet ein erheblicher Teil der Bev?lkerung in Deutschland und anderen europ?ischen Staaten gegenw?rtig noch die duldbare Aufnahme an, dioxin?hnlichen Substanzen. Aber auch aufgrund einer aktuellen toxikologischen Neubewertung der nicht-dioxin?hnlichen PCB muss die Verminderung der PCB-Exposition weiter betrieben werden. OnlineFirst: 11. April 2005     

Luftverfrachtetes Atrazin im Grundwasser?

Zum Beitrag „Atrazin — Atmosph?rischer Eintrag und Immissions-Konzentrationen” vonR. Herterich (UWSF 3/4, S. 196–200, 1991)     

Epiphytische Flechten im Wandel von Immissionen und Klima ? Ergebnisse einer Vergleichskartierung 1989/2007 in Nordwestdeutschland

Zusammenfassung   Hintergrund, Ziel und Zweck Borkenbewohnende (epiphytische) Flechten reagieren sehr empfindlich auf verschiedene Umwelteinflüsse wie Stoffgehalte in der Atmosph?re und Temperaturen. Sie haben als Bioindikatoren für Luftverunreinigungen einen hohen Stellenwert bei Umweltuntersuchungen. Basierend auf einer 1989 durchgeführten Kartierung borkenbewohnender (epiphytischer) Flechten in einem landwirtschaftlich intensiv genutzten Raum Nordwestdeutschlands erfolgte 2007 eine Wiederholungsuntersuchung. Dabei galt es, m?gliche Ver?nderungen der Immissionssituation und des Klimas zu erkennen. Material und Methoden Die Studie basiert auf einer vergleichenden Kartierung epiphytischer Flechten von 355 Tr?gerb?umen an 45 Monitoringpunkten. Die angewandte Methode orientiert sich an der 1989 angewandten halb-quantitativen Erfassung. Ergebnisse Es stellten sich gravierende Ver?nderungen in der Vegetation rindenbewohnender Flechten heraus. Insgesamt war eine Erh?hung der Artenzahl an nahezu allen Monitoringpunkten festzustellen. Es wurde eine sehr starke Abnahme s?uretoleranter Arten und eine deutliche Zunahme basen- und n?hrstofffordernder Flechtenarten festgestellt. Darüber hinaus zeigte sich eine deutliche Zunahme w?rmeliebender Flechtenarten mit einem Verbreitungsschwerpunkt in Südeuropa bei gleichzeitigem Rückgang von Arten mit einem boreal-montanem Verbreitungsschwerpunkt. Diskussion Die festgestellte Entwicklung steht im Einklang mit überregionalen Beobachtungen. Sie wird im Wesentlichen auf eine gro?r?umig ver?nderte Immissionssituation, d. h. einer Abnahme der atmosph?rischen SO₂-Belastung und Zunahme der Ammoniakbelastung zurückgeführt. Ebenso treten deutliche Auswirkungen der Klimaerw?rmung hervor. Schlussfolgerungen Mit relativ geringem Untersuchungsaufwand lie?en sich Ver?nderungen bei den epiphytischen Flechten in den letzten 18 Jahren aufzeigen. Diese sind relevant für die Beurteilung regional und kleinr?umig ver?nderter Umweltbedingungen, die auch für andere Organismen und ?kosysteme l?ngerfristig von gro?er Bedeutung sind. Empfehlungen und Ausblick Unter Verwendung standardisierter Methoden vermitteln epiphytische Flechten ein differenziertes Bild der Luftbelastungssituation in Ballungsr?umen und in landwirtschaftlich genutzten Regionen. Darüber hinaus sind sie offensichtlich gute Indikatoren für Temperatur?nderungen ihrer Umgebung. Weiterer Forschungsbedarf besteht für die Verwendung epiphytischer Flechten zum Biomonitoring von Klimaver?nderungen.      

Verteilung und Abnahme von bodennahem Ozon in st?dtischen und l?ndlichen Regionen

Zusammenfassung  Eine Zusammenstellung der Ozon-Me?werte der Luftme?stationnetze in Hessen und NRW ergab für die Jahresmittelwerte von 1990–1998 im Durchschnitt eine schwache Abnahme der Ozonkonzentrationen. Dabei lagen die Jahresmittelwerte der Ozonkonzentrationen über Waldstationen doppelt so hoch wie über Stadtstationen. Die Ozonkonzentrationen verhalten sich im regionalen Vergleich umgekehrt proportional zur Verkehrsdichte. In der Zahl der überschreitungen der gesetzlich festgelegten Grenzwerte von ≥180 μg Ozon/m³ pro Jahr lagen die Waldstationen mit dem 2–3 fachen Wert über den Stadtstationen. Lediglich die j?hrlichen Maximalwerte der stündlich gemessenen Ozonwerte n?hern sich einander. Die hohen Ozonwerte über den Waldstationen stehen im Zusammenhang mit den niedrigen Konzentrationen von NOx. Nachts reduziert sich das Ozon über den Waldstationen durch Rückreaktion mit vergleichsweise geringen Konzentrationen von NO nur bis ca. 50%, w?hrend der Ozongehalt über Stadtstationen bis nahe Null absinkt. Dieser Vorgang über den Stadtstationen wird auch durch Photolyse des in hohen Konzentrationen vorliegenden NO₂ und die dadurch erfolgende erh?hte Bildung von Ozon w?hrend des Tages nicht wieder kompensiert. Für die hier dargestellten Ergebnisse gibt es prinzipiell keine Unterschiede zwischen den Ozonverh?ltnissen in Hessen und NRW.      

Identifikation der kfz-bürtigen Schadstoffbelastung mit Hilfe der Verh?ltnisse der stabilen Isotope von Kohlenstoff und Schwefel

Zusammenfassung  Reifen-, Ru?-, Motoren?l-, Asphalt-, Plastik- und Lackproben aus dem Stra?enverkehr wurden auf ihre Kohlenstoff- und Schwefel-isotopenverh?ltnisse mit dem Ziel untersucht, die Frage zu beant-worten, ob diese Isotopenverh?ltnisse als Indikatoren für die Belastungssituation und die Schadstoffquellen bei der Untersuchung von stra?ennahen B?den eingesetzt werden k?nnen. Die δ¹¹C-Werte der technischen Substrate lagen zwischen-30‰ und-18‰ relativ zum PDB-Standard, Dabei zeigte sich aufgrund der unterschiedlichen Herstellungsverfahren eine deutliche Abgrenzung der Substrate untereinander. Asphalt hatte Werte zwischen-23 und-18‰, Ru? zwischen -27 und -22‰ Die Ru?proben unterschieden sich je nach Art des verwendeten Kraftstoffs. Plastik, Lack und Motor?le zeigten ?hnliche δ¹³C-Werte, die zwischen-30 und-27‰ lagen. Reifen haben relativ konstante δ¹³C-Werte um -26‰ Der Einflu? des Stra?enverkehrs auf die δ¹³C-Werte im Stra?ensediment und in stra?ennahen B?den konnte anhand verschiedener Kohlenstoffspezies an einem Transekt an einer Landstra?e aufgezeigt werden. Ein Vergleich mit verkehrstypischen Schwermetallemissionen ergab bei einzelnen Kohlenstoffspezies einen ?hnlichen Verlauf der Schwermetallkonzentrationen und der δ¹³C-Werte. Die δ³⁴S-Werte lagen zwischen -6 und +8‰ relativ zum CDT-Standard. Eine Abgrenzung der Substrate in ihren δ¹⁴S-Werten war hierbei nicht m?glich.      

Sequentielle Schwermetallextraktion aus Staubniederschl?gen und Stra?ensedimenten Teil I: Sequentielle Schwermetallextraktion von Mikroproben

Für die Anwendung der sequentiellen Schwermetallextraktion auf Proben, die nur im Milligramm-Bereich erhalten werden k?nnen (Mikroproben, wie z. B. Staubniederschl?ge), wurde die Methode vonZeien &Brümmer (1989) weiterentwickelt. Der Extraktionsma?stab wurde um den Faktor 1∶100 verringert und die Reproduzierbarkeit des Verfahrens mit variablen Probenmengen um 20mg und einem Extraktionsvolumen von 500 μl mit Hilfe von Standardb?den nachgewiesen. M?gliche Einflüsse variabler Extraktionsverh?ltnisse (Verh?ltnis von Probenmenge zu Extraktionsvolumen) sowie eine aufwendige Vorbehandlung von Staubproben, die nach der Bergerhoff-Methode (VDI 2119/2, 1972) gesammelt wurden, lagen bei diesen Untersuchungen weitgehend im Variationsbereich des Verfahrens. Die sequentielle Extraktion kann folglich zur Untersuchung der Mobilisierbarkeit von Schwermetallen auch aus Mikroproben mit variablen Probenmengen eingesetzt werden. Mit Hilfe dieses Verfahrens wurden die Mobilisierbarkeiten von Zink, Kupfer und Blei der Schluff- und Tonfraktion von Stra?ensedimenten mit Staubniederschl?gen an zwei urbanen Standorten mit unterschiedlicher, verkehrsbedingter Schwermetallbelastung verglichen. Diese Untersuchungen werden in Teil 2 (“Sequentielle Schwermetallextraktion von st?dtischen St?uben”) vorgestellt.     

Emission halogenierter Dibenzodioxine (PXDD) und Dibenzofurane (PXDF) aus Verbrennungsmotoren beim Betrieb mit handelsüblichen Betriebsstoffen

Nach heutigem Kenntnisstand mu? bei jeder unvollst?ndigen Verbrennung, die im Beisein halogenierter Verbindungen abl?uft, mit der Entstchung von polyhalogenierten Dibenzodioxinen und Dibenzofuranen (PXDD/PXDF) gerechnet werden. Bestechenden Anzeichen, da? auch Verbrennungsmotoren diese Substanzen im Spurenbereich emittieren, mu? man Bedeutung beimessen. Da es bisher nur stichprobenartige Untersuchungen des Kfz-Verkehrs gab, hat der Bundesminister für Forschung und Technologie (BMFT) gemeinsam mit der Deutschen Wissenschaftlichen Gesellschaft für Mineral?lwirtschaft und Kohlechemie e.V. (DGMK) sowie der Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen e.V. (FVV) zur Kl?rung dieser Frage umfangreiche Forschungsarbeiten durchführen lassen. Die Ergebnisse des seit Juli 1987 gef?rderten Verbundforschungsvorhabens “Untersuchungen zur Emission halogenierter Dibenzodioxine und Dibenzofurane aus Verbrennungsmotoren beim Betrieb mit handelsüblichen Betriebsstoffen” führten schlie?lich zu dem Entwurf einer“Verordnung über ein Verbor der Scavenger im bleihaltigen Benzin”, der z.Z. auf seine Verabschiedung wartet. Partner der Untersuchung waren das Institut für Verbrennungsmotoren und Kraftfahrwesen der Universit?t Stuttgart für den motorischen Teil, das Institut für Organische Chemie der Universit?t Tübingen und der Lehrstuhl für ?kologische Chemie und Geochemie der Universit?t Bayreuth für den analytischen Teil sowie die Deutsche Gesellschaft für Mineral?lwirtschaft und Kohlechemie e.V. für die begleitende Analytik der Mineral?lprodukte.     

Stabilit?tsverhalten von ausgew?hlten anorganischen Spurenstoffen in Niederschlagsproben Stabilisierungsma?nahmen von H+, NH 4+ , PO 43? für Depositionsme?netze

Das Stabilit?tsverhalten von H⁺-, NH ₄ ⁺ -und PO ₄ ³⁻ -Ionen in Niederschlagsproben wurde unter verschiedenen Lagerungs-und Transportbedingungen untersucht. Ursachen für Ver?nderungen sind sowohlmikrobiologische als auchphysikalisch-chemische Prozesse. Die Unterdrückung mikrobieller Aktivit?ten gelingt im Rahmen vonDepositionsme?netzen mit konventioneller na?chemischer Analytik am besten durch Zusatz von Silberchloridpulver und gleichzeitiger Kühlung bei +4°C. Konzentrationsmessungen von unbehandelten Niederschlagsproben mit l?ngeren Expositions-und Transportzeiten müssen kritisch betrachtet werden.     

Aktuelle und künftige Emissionen treibhauswirksamer fluorierter Verbindungen in Deutschland

Zusammenfassung  Die fluorierten Verbindungen Schwefelhexafluorid (SF₆), perfluorierte Fluorkohlenwasserstoffe (CF₄, C₂F₆) und wasserstoffhaltige Fluorkohlenwasserstoffe (H-FKW) z?hlen zu den atmosph?rischen Spurengasen mit extrem hohen Treibhauspotentialen. Untersucht werden für Deutschland ihre realen Emissionen für 1990–1995, und Prognosen für die Jahre bis 2020 werden aufgestellt. Diesen Prognosen zufolge vermindern sich die j?hrlichen Freisetzungen von CF₄/C₂F₆ von 1990 bis 2000 von 335 t/34 t auf 100 t/10 t infolge Automatisierungsma?nahmen an der Hauptquelle (Aluminiumhütten). Die Emissionen von SF₆ bleiben dagegen bis 2020 im Schwankungsbereich zwischen 200 und 300 t j?hrlich. Hauptemittenten sind nicht elektrische Schaltanlagen, da diese relativ dicht sind und über ein Entsorgungs-und Wiederaufarbeitungskonzept für gebrauchtes Gas verfügen, sondern mit gro?em Abstand Autoreifen und Schallschutzscheiben. Bei den erst seit 1990 gezielt als FCKW-Nachfolger eingesetzten H-FKW ist mit fortschreitender FCKW-Substitution in der station?ren und mobilen K?lte-und Klimatechnik, bei PU-Montageschaum und Asthmasprays mit einer sprunghaften Zunahme der Emissionen bis auf über 9700 t/a ab dem Jahr 2007 zu rechnen, sofern sich nicht halogenfreie Alternativen st?rker durchsetzen. Im Jahr 2020 werden bei Annahme dieser Trends die kumulierten Emissionen der genannten fluorierten Verbindungen der Treibhauswirkung von 25 Mio. t CO₂ entsprechen (GWP-Betrachtungszeitraum: 100 Jahre).      

Quecksilbergasfeinreinigung mittels metall- und salzpartikelbelegter Tr?germaterialien (G/S-Reaktor) ?kotoxizit?t von Quecksilber und seiner Verbindungen

Zusammenfassung  Bei einer genauen Kenntnis der vorliegenden Quecksilberverbindungen und ihrem Verhalten im Rauchgaspfad thermischer Anlagen k?nnen durch entsprechende technische Ma?nahmen die Abscheideeffizienzen in trockenen, quasitrockenen und nassen Rauchgasreinigungsanlagen erheblich gesteigert werden, so da? der derzeit gesetzlich vorgeschriebene Emissionsgrenzwert von 50 μg/m³ [i.N.tr.] eingehalten und unterschritten wird. Die in den letzten Jahren unternommenen Aktivit?ten und Fortschritte bei der Reduzierung des Quecksilberaussto?es von thermischen Anlagen werden zusammenfassend dargestellt. Am Beispiel von tr?gerimmobilisierten metall- und/oder metallsalzpartikelbelegten Tr?germaterialien (G/S-Reaktoren) wird die selektive Entfernung des Quecksilbers bzw. dessen Verbindungen experimentell und theoretisch im Rauchgaspfad verdeutlicht. Aus der selektiven Abtrennung von Quecksilber und seinen Verbindungen in der Gasphase resultieren auch entsprechende ?kologische und ?konomische Vorteile, die den allgemein erkennbaren Trend der artspezifischen Abtrennung von Schadstoffen mit einer m?glichen Rückführung des Wertstoffes Quecksilber in den Wirtschaftskreislauf unterstützen.      

C?sium-137 in B?den saarl?ndischer Wald?kosysteme

Zusammenfassung Ziel und Schwerpunkte  Um das Verhalten des künstlichen Radionuklids¹³⁷Cs im Landschaftshaushalt der Saar-Lor-Lux Region zu klaren, wurdend die r?umliche Verteilung sowie das deszendente Migrationsverhalten und die Tiefenfunktionen des Radioisotops in den wichtigsten Bodensubstraten saarl?ndischer Wald?kosysteme untersucht. Ergebnisse  Demnach finden sich die h?chsten¹³⁷Cs-Aktivit?ten im Norden des Landes, w?hrend die Gebiete im Süden und Südosten deutlich geringere Konzentrationen aufweisen. Es konnten deszendente Migrationsraten zwischen 0,25 cm/a und 1,0 cm/a festgestellt werden. Durchschnittlich treten die h?chsten Migrationsraten in den tonig-schluffigen Substraten des Muschelkalks auf (0,66 cm/a), gefolgt von den lehmig ausgepr?gten Substraten des Unterrotliegenden (0,53 cm/a) und den sandigen Substraten des Buntsandsteins (0,41 cm/a). In den tonarmen Bodensubstraten des Unterrotliegenden und des Buntsandsteins lassen sich 90–95% der Aktivit?ten in den oberen 10 cm der humusreichen Oberb?den nachweisen, wohingegen in den tonreichen Substraten des Muschelkalks bis zur gleichen Tiefe nur etwa 70–76% zu finden sind. Schlussfolgerungen  Mit einem Abnehmen der als Leitbahnen fungierenden Prim?r-und Sekund?rporen in zunehmender Tiefe ist künftig mit einer deutlichen Reduzierung der Verlagerungsgeschwindigkeit von¹³⁷Cs in den Substraten des Muschelkalks zu rechnen. Insbesondere bei geringm?chtigen B?den auf kluftreichem Ausgangsgestein impliziert die maximale Eindringtiefe des Isorops von 40 cm in den Unterboden jedoch eine m?gliche Kontamination des oberfl?chennahen Grundwassers, ebenso wie an Standorten mit hohem Grundwasserstand. Ausblick  Aufgrund der hier vorgestellten Ergebnisse wurde ein¹³⁷Cs-Monitoring in das Boden-Dauerbeobachtungsprogramm des Landesamts für Umweltschutz des Saarlandes aufgenommen Online-First: 25. April 2000     

Auftausalze Anwendung im Stra?enwinterdienst, Auswirkungen auf Stra?enrandb?den und -geh?lze

AusStra?enbau undStra?enverkehr resultieren erhebliche Auswirkungen auf Landschaft und Naturhaushalt. Infolgedessen k?nnen die heterogenen und durch vielf?ltige Stoffeintr?ge gekennzeichneten Substrate im Stra?enrandbereich ihre Funktion als Wurzelraum von Pflanzen nur eingeschr?nkt erfüllen. Um den Anforderungen nach hoherVerkehrssicherheit auf Schnellverkehrsstra?en gerecht zu werden, setzen Stra?en- und Autobahnmeistereien Auftausalze im Winterdienst ein. Der Eintrag von Auftausalzen in den Stra?enrandbereich kann jedoch zu Sch?digungen von Geh?lzen und zu ?nderungen von Bodenkenndaten führen. Zur Minimierung der von Auftausalzen ausgehenden unerwünschten Wirkungen auf Stra?enrandb?den und -vegetation ist eineOptimierung der Aufwandmenge über eine den Witterungsbedingungen und Verkehrsverh?ltnissen angepa?teAuswahl der Streumittel, d.h. ihredosierte undgezielte Ausbringung anzustreben. DasFeuchtsalzverfahren (FS 30) mit Ausbringungsmengen von weniger als 10 g Salz/m² bietet hierzu einen erfolgversprechenden Weg. Weiterhin k?nnen die sich aus grobk?rnigen und n?hrstoffarmen Substraten ergebenden ungünstigen N?hrstoffverh?ltnisse in Stra?enrandb?den durchMeliorationsma?nahmen verbessert werden. Ausreichend mit N?hrstoffen versorgte B?den bilden eine wichtige Voraussetzung für ein optimales Pflanzenwachstum und erh?hen die Widerstandsf?higkeit der Vegetation gegenüber Schadfaktoren.     

GIS-gestützte Analysen zur m?glichen Gef?hrdung von Naturschutzgebieten durch den Anbau gentechnisch ver?nderter Kulturpflanzen

Zusammenfassung   Hintergrund, Ziel und Zweck Der kommerzielle Einsatz von gentechnisch ver?nderten Kulturpflanzen (GVP) wurde bislang fokussiert auf Fragen zur Koexistenz mit der konventionellen und ?kologischen Landwirtschaft sowie auf m?gliche Beeintr?chtigungen der menschlichen Gesundheit. Gro?r?umige Untersuchungen zu m?glichen direkten, indirekten und langfristigen Wirkungen auf natürliche ?kosysteme fehlen dagegen bisher. Besonders der Wahrung der Integrit?t von Naturschutzgebieten kommt hierbei eine besondere Rolle zu. Nach § 23 Bundesnaturschutzgesetz (BNatSchG) dienen Naturschutzgebiete dem besonderen Schutz von Natur und Landschaft, indem dort existierende Biotope wild lebender Arten erhalten, entwickelt und wiederhergestellt werden sollen. Der § 34a BNatSchG setzt die Nutzung von gentechnisch ver?nderte Organismen (GVO) mit Projekten gleich, welche im Falle von Gebieten gemeinschaftlicher Bedeutung (Flora-Fauna-Habitate, FFH) oder europ?ischer Vogelschutzgebiete auf ihre Vertr?glichkeit mit dem Schutzzweck zu überprüfen sind. Vor diesem Hintergrund wurde in dem vom Bundesamt für Naturschutz (BfN) gef?rderten Projekt „Abstandregelungen beim Anbau gentechnisch ver?nderter Pflanzen in der N?he von Schutzgebieten“ untersucht, inwiefern Schutzgebiete von den Auswirkungen des Anbaus gentechnisch ver?nderter Pflanzen betroffen w?ren und welche Ma?nahmen die Auswirkungen eines GVP-Anbaus mindern oder verhindern k?nnten. Im Mittelpunkt der hier vorgestellten Arbeit wird beispielhaft gezeigt, wie sich die Einführung unterschiedlicher Abstandregelungen zum Schutz der Artendiversit?t in Naturschutzgebieten auf den potenziellen Anbau von herbizidresistentem Raps (HR-Raps) und insektizidresistentem Mais (B. t.-Mais) in Nachbarschaft von Schutzgebieten fl?chenhaft auswirken würde. Zum anderen wird eine Methodik vorgestellt, die es erm?glicht, die in Deutschland eingerichteten Naturschutzgebiete in Gruppen unterschiedlicher Gef?hrdung durch einen GVP-Anbau einzuteilen, um daraus repr?sentative Schutzgebiete für eine Modellierung der GVP-Ausbreitung zu bestimmen und so den Aufwand für eine Absch?tzung der ?kologischen Folgen eines GVP-Anbaus zu reduzieren. Material und Methoden In Deutschland gab es nach Angaben des Bundesamtes für Naturschutz (Stand: 2003) etwa 7.400 Naturschutzgebiete (NSG), die einen Anteil von 3 % der Landesfl?che einnahmen. In einem geografischen Informationssystem (GIS) wurden die Schutzgebietsgeometrien mit Landnutzungsdaten aus „CORINE Landcover“ und Regionalstatistiken zur Anbaufl?che von Raps und Mais sowie einer ?kologischen Raumgliederung Deutschlands zusammengeführt. In einem ersten Schritt wurde untersucht, wie viel Agrarnutzungsfl?che bei unterschiedlichen Sicherheitsabst?nden um die NSG bundesweit und je Bundesland für einen Anbau von B. t.-Mais bzw. HR-Raps noch zur Verfügung st?nde. In einem zweiten Schritt wurden die NSG mithilfe komplexer GIS-Analysen zu Schutzgebietstypen aggregiert, die die Variationen in der Anbaudichte von Raps oder Mais in Nachbarschaft zu den Schutzgebieten sowie deren unterschiedliche Geometrie und deren landschafts?kologische Situation widerspiegeln. Dafür wurde zun?chst ein Geometriefaktor (GF) berechnet, der den Umfang eines NSG in Beziehung zu seiner Fl?che als Ma? für die relative Kontaktzone und Eindringtiefe der Wirkungen von GVP, z. B. über den Pollenflug, setzt. Die Intensit?t der GVO-Wirkungen wurde mithilfe eines Anbaudichtefaktors (AF) ausgedrückt, der auf Basis von kreisbezogenen Agrarstatistiken den Anteil der kulturartenspezifischen Nutzung innerhalb einer Zone von 4.000 m (Rapsanbau) bzw. 800 m (Maisanbau) um das NSG beschreibt. Ergebnisse Bereits bei einer Sicherheitszone von 500 m um die NSG verblieben nach den durchgeführten Berechnungen noch über 94 % der Agrarfl?chen in Deutschland für einen Anbau von GVP, bei 1.000 m Sicherheitsabstand noch etwa 88 %, bei 4.000 m dagegen nur noch etwa die H?lfte. Die Kombination von GF und AF ergaben für jede Kulturart nach Aufteilung in jeweils drei Perzentilklassen neun Modellraumklassen (MRK), die die Variation von Gebietsgeometrie und Anbaudichte in der Umgebung des NSG widerspiegeln. Am meisten gef?hrdet waren demnach solche NSG, die eine gro?e Kontaktfl?che (+ GF) und eine hohe Anbaudichte (+ AF) in ihrer Umgebung aufwiesen. NSG mit dieser Konstellation hatten einen Anteil von 7 % und nahmen eine Fl?che von 0,4 % aller NSG ein. Die Verschneidung mit der ?kologischen Raumgliederung ergab, dass mehr als ein Drittel dieser NSG in Raumklasse 62 vorkamen. Alle NSG, in deren Umgebung die h?chsten AF zu finden waren, machten jeweils bei beiden Kulturarten zusammen etwa 60 % aller NSG aus. Diskussion Der technische Ablauf der Klassenbildung erfolgte nach einem Regel basierten hierarchischen System und wurde durch Implementierung eigener GIS-Prozeduren teilautomatisiert, sodass zus?tzliche Auswertungen mit anderen GV-Pflanzen, anderen Schutzgebietstypen oder anderen Abstandsweiten ohne erheblichen Arbeitsaufwand m?glich sind. Die mithilfe von GIS-Operationen und h?ufigkeitsstatistischen Methoden berechneten Schutzgebietskategorien halfen dabei, die Folgen eines GVP-Anbaus hinsichtlich einer m?glichen Gef?hrdung von Schutzgebieten in der Anbaupraxis abzusch?tzen. Schlussfolgerungen Die Festlegung von Sicherheitsabst?nden um Schutzgebiete sollte in Abh?ngigkeit von den Ausbreitungsmechanismen und den spezifischen Wirkungen der jeweiligen Kulturart auf Nicht-Zielorganismen sowie von den jeweils vorkommenden Schutzgütern erfolgen. Besonders GV-Raps birgt aufgrund von Wildpopulationen und aufgrund seiner Kreuzungspartner ein Risiko für ein Einwandern in Schutzgebiete, selbst bei der Einrichtung von Sicherheitszonen, insbesondere wenn dort oder in den Schutzgebieten selbst konventioneller Raps angebaut wird. Dies gilt umso mehr, solange es nicht gelingt, das Saatgut frei von Verunreinigungen mit gentechnisch ver?ndertem Saatgut zu halten. Empfehlungen und Ausblick Zur Konkretisierung und Umsetzung von Ma?nahmen für die Reduzierung von Auswirkungen eines GVP-Anbaus auf Schutzgebiete bedarf es eines politischen und gesellschaftlichen Diskurses zur Abw?gung, welche der Ver?nderungen der Schutzgüter toleriert werden k?nnen, bevor es zu einem kommerziellen Anbau von GVP kommt. Hierfür sind wissenschaftliche Studien notwendig, die auf empirischer und modelltheoretischer Grundlage die Ausbreitungsreichweite von gentechnisch ver?nderten Pollen und die Verbreitung und Wirkung von in die Umwelt eingetragenen Transgenen und freigesetzten Toxinen absch?tzen. Die überwachung der GVP-Anbaufl?chen sollte im Rahmen des nach EU-Richtlinie 2001/18/EC zur Freisetzung von GVO geforderten fallspezifischen und allgemeinen Monitorings erfolgen. Die für die Planung eines Monitorings sowie für die Analyse und Bewertung der Umweltwirkungen notwendigen Informationen sowie die Monitoringdaten selbst sollten in einem webbasierten Geoinformationssystem (WebGIS) integriert und ausgewertet werden. Otto Fr?nzle zum 75. Geburtstag gewidmet     

Passivsammler zur Wasseruntersuchung

Zusammenfassung  Durch r?umlich integrale Bestimmung der Schadstofffrachten [1] und zeitlich integrales Monitoring mit Schadstoff-Dosimetern [1] l?sst sich Topographie und Bewegung von Schadstofffahnen im Grundwasser bestimmen. Konventionelle Methoden der Entnahme und Untersuchung von Wasserproben sind ungeeignet zur Erfüllung dieser Anforderungen. Sorptionsaktive Passivsammler, die für entsprechende Untersuchungen in der Gasphase konzipiert sind, eignen sich nicht zur Aquiferuntersuchung. Die Passivsammler zur Untersuchung im ungest?rten Aquifer sind zentraler Bestandteil eines Systems von Probenahme- und Messsonden, das die Autoren für das Monitoring chemischer und hydraulischer Wasser-Parameter entwickelt haben. Mit den Passivsammlern lassen sich die relativen Schadstofffrachten in beliebig enger tiefenorientierter Anordnung der Messpunkte und auch zeitlich integriert zur Gewinnung von vertikalen relativen Schadstofffracht-Profilen ermitteln. Organische und anorganische relative Schadstofffrachten k?nnen damit bestimmt werden. Die gaiasafe-Passivsammler sind einfach handhabbar und lassen sich nach standardisierten chemischen Analysenmethoden auswerten. Damit erfüllen sie eine Reihe wesentlicher Anforderungen an das zielführende Monitoring von Schadstofffahnen. Die Passivsammler sind auch geeignet für die In-situ-Untersuchung von ruhigen und bewegten Gew?ssern auch in gro?er Tiefe z.B. Abw?sserkan?le, Kl?ranlagen, Flüsse und Meere und insbesondere zum Nachweis von Kontaminanten und Spurenstoffen in Wasserproben. Online First: 10. 01. 2001     

Existierende dioxininventare weltweit und neue methodik zur erstellung von vergleichbaren und vollst?ndigen emissionsinventaren

Zusammenfassung  Weltweit existieren derzeit weniger als 20 Inventare, die Dioxin- und Furanemissionen absch?tzen. Demnach werden von 16 L?ndern ca. 12.900 g TEQ in die Atmosph?re als unerwünschte Nebenprodukte emittiert. An der Spitze der Emittenten stehen die dichtbev?lkerten Industriel?nder der n?rdlichen Hemisph?re — Japan, Vereinigte Staaten. W?hrend die metallverarbeitenden Industrien in Europa der Sektor mit den h?chsten Dioxinemissionen ist, steht die Müllverbrennung bei den meisten anderen L?ndern an der Spitze. Dioxinmin-derungsmassnahmen in z.B. Deutschland und Japan haben zu starken Rückg?ngen der Emissionen geführt; weitere Minimierungspotentiale bestehen. Die bisher von den verschiedenen L?ndern erstellten Bilanzen verwendeten bisher eigene Methoden und sch?tzten vor allem die Emissionen in die Luft ab. Die künftige Stockholm Konvention zur Eliminierung von POPs verlangt, dass die Dioxinemissionen st?ndig reduziert werden. UNEP gibt hierzu mit seinem Toolkit Hilfestellung, vergleichbare Inventare zu erstellen, die die Emissionen in Luft, Wasser, aufs Land, mit Produkten und in Rückst?nden erfassen. Online-First: 14.03.2001     

Transfer von PCDD/F und anderen organischen Umweltchemikalien im System Boden-Pflanze-Luft I. Modellierung des Transferverhaltens

Die Massenbilanz von PCDD/F—insbesondere von 2,3,7,8-TCDD—im System Boden-Pflanze-Luft wird mit einem einfachen konzeptuellen Modell berechnet. Die wichtigsten Ergebnisse sind:

Aufnahmepfade von POPs in Biota

Zusammenfassung  POPs (persistente organische Schadstoffe), die an aquatischen Sedimenten binden, k?nnen zurück in Nahrungsnetze gelangen und so zu einem Risiko für aquatische Organismen werden. Dabei kann die Bioakkumulation solcher Substanzen in endobenthischen, sedimentfressenden Invertebraten (z.B. aquatische Oligochaeten) eine gro?e Rolle spielen. Diese Würmer dienen vielen benthivoren Fischen als Nahrung. Letztere nehmen über diesen Weg sedimentgebundene Chemikalien auf und k?nnen hierbei deutlich h?here K?rperkonzentrationen (body residues) erreichen als durch die Anreicherung aus der Wasserphase. Die angereicherten Rückst?nde k?nnen im weiteren Verlauf der Nahrungskette an Glieder h?herer trophischer Ebenen weitergegeben werden. Zur standardisierten Bestimmung der Bioakkumulation und — magnifikation wurde eine einfache, zwei trophische Stufen umfassende Labornahrungskette etabliert. Diese bestand aus dem endobenthischen Oligochaeten Tubifex tubifex und dem Dreistachligen Stichling (Gasterosteus aculeatus) als Pr?dator. Die Experimente wurden mit ¹⁴C-markiertem Hexachlorbenzol in dotiertem künstlichem Sediment und rekonstituiertem Wasser durchgeführt. Um den Einfluss benthischer Beuteorganismen zu quantifizieren, wurden die Fische gegenüber dotiertem Wasser bzw. Sediment (Biokonzentration), vorexponierten Würmern (Biomagnifikation) und Kombinationen dieser Aufnahmepfade exponiert. HCB wurde entlang der Labornahrungskette deutlich angereichert. Es konnte gezeigt werden, dass die Exposition gegenüber der Kombination s?mtlicher Aufnahmepfade zu deutlich h?herer Anreicherung in den Fischen führte als im Falle einzelner Expositionspfade. Der Vergleich der Einzelergebnisse lie? den Schluss zu, dass neben dem freien Wasserk?rper die kontaminierte Nahrung der Hauptaufnahmeweg für den Fisch war. Bei der Bewertung von POPs wie HCB hinsichtlich Biomagnifikation und ‘secondary poisoning’ sollten daher Nahrung und Sediment als Expositionspfade unter Verwendung von Nahrungsketten-modellen und/oder Labortests st?rker berücksichtigt werden. Reter Spr?rlein war bis Januar 2000 als Ingenieur für Umweltverfahrenstechnik bei der ECT Oekotoxikologie GmbH besch?ftigt und für die HPLC-analytische Aufarbeitung der experimentellen Proben verantwortlich.     

Schwermetallbelastung von Dreissena polymorpha in Donau und Drau und ihre Bedeutung als Bioindikator

Zusammenfassung  Ziel und Absicht. Das Hauptinteresse der Untersuchung galt dem Vergleich der Schwermetallbelastung von Dreissena polymorpha mit jener im Wasser und im Sediment. Damit sollte ein Beitrag zu der kontrovers geführten Diskussion über die Rolle von D. polymorpha als Bioindikator geleister werden. Methoden. In der vorliegenden Arbeit wurden die Konzentrationen von Zink, Kupfer, Cadmium und Blei im Gesamtweichk?rper und in ausgew?hlten Organsystemen von D. polymorpha aus der Donau und der Drau mittels Atomabsorptionsspektrophotometrie (AAS) analysiert und miteinander verglichen. Ergebnisse und Schlu?folgerungen. Die Schwermetallkonzentrationen in den Gesamtweichk?rpern und den Organsystemen von D. polymorpha aus der Drau waren durchgehend h?her als jene von Muscheln aus der Donau. Für Zink und Cadmium lagen die Werte in den Muscheln aus der Drau auch deutlich über jenen, wie sie für Muscheln aus unbelasteten Gew?ssern in Deutschland und den Niederlanden angegeben wurden. Innerhalb der untersuchten Organsysteme wurden Unterschiede festgestellt. Zink und Kupfer wurden haupts?chlich in den Kiemen beziehungsweise im Gewebe von Fu? und Byssusdrüse angereichert, Cadmium und Blei hingegen im Gewebe der Mitteldarmdrüse. Die Schwermetallkonzentrationen im Sediment und in D. polymorpha waren um ein Vielfaches h?her als jene des Wassers. W?hrend zwischen den Konzentrationen im Wasser und jenen in den Muscheln kein Zusammenhang festgesteilt werden konnte, stimmten im Gegensatz dazu die Schwermetallbelastungen bei Sediment und Muscheln auffallend gut überein. Empfehlungen und Ausblick. Aufgrund der erzielten Ergebnisse wird angeregt, in zukünftigen Untersuchungen ein besonderes Augenmerk auf die Verh?ltnisse im Sediment zu richten. Erst durch eine ausreichende Kenntnis der damit in Verbindung stehenden Gegebenheiten ist eine umfassende Bewertung von D. polymorpha als Bioindikator m?glich. OnlineFirst: 30. August 2004