Nachhaltigkeit in der Pflanzenproduktion

Zusammenfassung  Teil I gibt einen überblick über den Ursprung und die Entwicklung des Begriffes “Nachhaltigkeit” im allgemeinen und für die Landwirtschaft im speziellen. Demnach wird Nachhaltigkeit zwar unter ?kologischen, sozialen und ?konomischen Aspekten diskutiert; eine allgemein anerkannte Definition des Begriffes existiert bisher jedoch weder für die jeweiligen Einzelaspekte noch unter Zusammenführung aller drei Aspekte. Dies erschwert die Ermittlung und Umsetzung der Nachhaltigkeit in der Praxis. Ausgehend von der Begriffsentwicklung und den wesentlichen heute definierten Begriffsinhalten wird deshalb für eine nachhaltige Pflanzenproduktion aus prim?r ?kologischer Sicht eine Definition vorgeschlagen. Sie dient als Grundlage für einen methodischen Ansatz, der eine Operationalisierung und damit eine Umsetzung der Nachhaltigkeit der Pflanzenproduktion in der Praxis erm?glichen soll (?Teil II).      

?konomische ans?tze zur ?kosystembewertung Am Beispiel des Bodens

Zusammenfassung  Da es in einer Industriegesellschaft unm?glich ist, die Belastungen von ?kosystemen auf ein Ma? zu reduzieren, das jegliche Sch?digung ausschlie?t, besteht die Notwendigkeit der Bewertung. Eine der zur Verfügung stehenden Bewertungstechniken ist der ?konomische Ansatz. In der Artikelserie wird dieser Ansatz am Beispiel des Bodens vorgestellt. Im vorliegenden dritten Teil wird die Berücksichtigung des Faktors Zeit durch die sogenannte Diskontierung erl?utert. Auf den ersten Blick führt die Diskontierung dazu, da? Sch?den durch Umweltbelastungen, die m?glicherweise erst von zukünftigen Generationen getragen werden müssen, für die gegenw?rtige Generation (die diese Sch?den verursacht) in ihrer Bedeutung reduziert werden. Vor diesem Hintergrund werden verschiedene Begründungen für die Diskontierung diskutiert und es wird gezeigt, warum die Diskontierung auch bei einer intergenerativen Abw?gung von Kosten und Nutzen unverzichtbar ist. Die Pr?ambel zu diesem Beitrag ist ver?ffentlicht in UWSF 2/99, S. 119, 1999.     

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.      

Langfristigkeit ?kosystemarer Forschung

Zusammenfassung  Nach wie vor findet der Faktor Zeit in den Umweltwissenschaften zu wenig Beachtung. Langfristige Beobachtungen und Me?reihen in der ?kologischen Forschung, wie sie für die Bewertung und Prognosen von Umweltzust?nden und-entwicklunger, unabdingbar w?ren, scheinen die Ausnahme zu sein. Besonders komplexe ?kosysteme, wie terrestrische oder marine Systeme, kennzeichnen sich auch durch l?ngere natürliche Eigenzeiten, die deshalb bei ihrer Erforschung berücksichtigt werden mü?ten. In diesem Zusammenhang soll verdeutlicht werden, welche Rolle zeitliche Parameter speziell in der terrestrischen ?kosystemforschung spielen. Zu diesem Zweck wurde eine Datenbank konzipiert, die Hauptcharakteristika von ?kosystemaren Analysen aufnehmen kann. Forschungsberichte verschiedener ?kosystemforschungszentren wurden zur Aufnahme in die Datenbank bearbeitet. Gezielte Abfragen auf den Datenpool erm?glichen dann eine Auswertung hinsichtlich der zeitlichen Ausrichtung bestimmter Untersuchungen. Dabei stellte sich — neben einer teilweisen Ungleichheit der Zeitskalen von Experiment und Realit?t — u.a. heraus, da? l?ngerfristige Untersuchungen ?u?erst selten durchgeführt werden. So vielf?ltig die Gründe für dieses Defizit auch sein m?gen, sie k?nnen nicht von der Forderung nach st?rkerer Berücksichtigung von langzeitlichen Beobachtungen ablenken, will die ?kosystemforschung die an sie gestellten Aufgaben erfüllen.      

?kologische, ?konomische und rechtliche umweltbewertung

Zusammenfassung  Der Artikel gibt einen überblick über eine Beitragsserie zum Thema Integrative Umweltbewertung. Es wird über die Genese sowie die inhaltliche und organisatorische Struktur eines Graduiertenkollegs berichtet, das in den Jahren 1996–2002 in zwei Phasen an der Universit?t Kiel eingerichter war. Insbesondere wird auf die zentralen Begriffe Integration, Umwelt und Bewertung eingegangen. Ein besonderes Augenmerk liegt zudem auf dem genannten Thema als Forschungs- und Lehrgegenstand sowie auf den Chancen und Barrieren für interdisziplin?re Kooperation und Kommunikation zwischen den Fachgruppen ?kosystemforschung, Rechtswissenschaften und Wirtschafts-/Sozialwissenschaften. Am Schluss dieses übersichtsbeitrages werden die Beitr?ge der Serie kurz vorgestellt. Online First 17.06.2002     

Ein Indikator für den Einsatz gef?hrlicher Stoffe in Produkten und Prozessen: Monoethylenglykol-?quivalente

Zusammenfassung  Zur Quantifizierung des Gefahrstoffeinsatzes in der Produktion ist im Rahmen der integrierten ?kologischen Bewertung des ?ko-Institutes (EcoGrade) eine eigene Methodik entwickelt worden. Indikator für den Gefahrstoffeinsatz sind Monoethylenglykol (‘MEG’)-?quivalente. Sie erm?glichen einen direkten, schadstoffbezogenen Prozess- und Produktvergleich (Bunke 2001). Die Bewertung basiert auf den R-S?tzen (Gefahrenhinweise) der Inhaltsstoffe. Die Methodik der MEG-?quivalente stellt eine Weiterentwicklung und Anwendung des Wirkfaktorenmodells der Technischen Regel für Gefahrstoffe (TRGS) 440 dar (AGS 2001). Die zur Bewertung erforderlichen Daten sind im Unternehmen vorhanden (Sicherheitsdatenbl?tter) bzw. ?ffentlich leicht zug?nglich (Gefahrstoffdatenbanken). Die Bilanzierung von Gefahrstoffen mit Hilfe der hier vorgestellten Methode erm?glicht es auch, in ?kobilanziellen Untersuchungen systematisch den Gefahrstoffeinsatz zu berücksichtigen. Die Methodik ist am Beispiel von Wohngeb?uden erprobt worden. Anmerkung: Als Gefahrstoffe, Schadstoffe, gef?hrliche Inhaltsstoffe bzw. gef?hrliche Stoffe werden in dieser Arbeit solche Stoffe definiert, die eines der Gef?hrlichkeitsmerkmale nach § 3 Chemikaliengesetz besitzen. OnlineFirst: 19. 12. 2001     

Ableitung ?kotoxikologisch begründeter Bodenqualit?tskriterien am Beispiel Arsen

Zusammenfassung Hintergrund  Im Rahmen von Mess- und Monitoringprogammen werden Stoffkonzentrationen in B?den gemessen. Diese Daten müssen auch in Hinblick auf die Auswirkungen auf terrestrische Bioz?nosen beurteilt werden. Ma?st?be zur Beurteilung gab es bisher jedoch nicht. Diese Lücke wurde nun durch die Vorlage eines Konzepts zur Ableitung von ?kotoxikologisch begründeten Bodenqualit?tskriterien (BQK) und dessen Anwendung für umweltrelevante Stoffe geschlossen. Schwerpunkte  Das Konzept wurde für Arsen angewendet. Hier ist der Ableitungsprozess im Detail beschrieben, von der Ethebung der Wirkungsdaten für mikrobiologische Prozesse, Pflanzen und Bodeninvertebraten bis hin zu einem Vorschlag eines BQK für Arsen. Methoden  Der konzeptionelle Ansatz für die Ableitung von BQK wurde, nach Auswertung von nationalen und internationalen Konzepten zur Bewertung von Substanzen auf terrestrische Lebensgemeinschaften, erarbeitet. Für die Bewerttung von Arsen wurden alle relevanten biotischen Prozesse und Trophieebenen berücksichtigt. Desweiteren wurden Bodeneigenschaften, die einen modifizierenden Einfluss auf die Toxizit?t von Arsen auf Biota haben, aus den vorliegenden Studien erfasst. Ergebnisse  Die Bewertung der Wirkungen von Arsen für terrestrische Lebenegemeinschaften zeigt, dass ?kotoxikologische Wirkungswerte im Bereich der Hintergrundwerte für B?den liegen k?nnen. Indes sind Studien, in denen der Einflus von Bodeneigenschaften wie Boden-pH, Bodentextur untersucht wurde, nur in sehr geringer Anzahl vorhanden. Daher warde das ?kotoxikologische Bodenqualit?tskriterium für Arsen, mit 5 mg/kg Boden TG, an Hintergrundwerten für sandige B?den orientiert (“Worst-Case”). Ein Vergleich der Ergebnisse mit ?kotoxikologisch begründeten Bodenqualit?tswerten aus Kanada, D?nemark, den Niederlanden und den Vereinigten Staaten zeigt, dass Werte für Arsen im Mittel bei nahezu 16 mg/kg Boden TG mit einer Spannweite von 5 bis 34 mg/kg liegen. Die Unterschiede zwischen den Werten sind ma?geblich durch die unterschiedlichen konzeptionellen Ans?tze zur Ableitung der Bodenqualit?tswerte begründet. Schlussfolgerungen und Ausblick  Hinsichtlich direkter Wirkungen von Stoffen in B?den wird das erarbeitete Konzept für die Ableitung von BQK zum Schutz terrestrischer Lebengemeinschaften als geeignet angesehen. Daher soll es für weitere umweltrelevante Stoffe angewendet werden. Ebenso, ist die Bewertung der indirekten Wirkungen von Bodenschadstoffen auf V?gel und S?ugetiere, die sich von Bodeninvertebraten ern?hren, notwendig. Auch sollen, neben Ausgleichsfaktoren zum Risikoausgleich, statistischprobabilistische Verfahren in Betracht gezogen werden. Online-First: 8. Mai 2000     

Raumbezug in der ?kosystemaren Umweltbeobachtung Anforderungen an die modellhafte Umsetzung im Biosph?renreservat Rh?n

Am Beispiel des l?nderübergreifenden Biosph?renreservates Rh?n wurde das Konzept einer ?kosystemaren Umweltbeobachtung konkretisiert. Die Arbeiten dienten der Operationalisierung der hohen fachlichen Anforderungen des Rats von Sachverst?ndigen für Umweltfragen an eine ‘Allgemeine ?kologische Umweltbeobachtung’, die medienund sektorübergreifende sowie m?glichst weitgehend harmonisierte Datenerhebungen und eine integrierte Datenauswertung vorsieht. Es werden die Bausteine einer stufenweisen Harmonisierung der Datenerhebung und Auswertung vorgestellt. Vertiefend behandelt werden Fragen nach methodischen Ans?tzen für eine nachvollziehbare Auswahl von Beobachtungsr?umen und Messtandorten sowie für die r?umliche Verallgemeinerung von Beobachtungsergebnissen. Das Konzept der ?kosystemaren Umweltbeobachtung nutzt hierfür das Instrument der bundesweiten standort?kologischen Raumgliederung sowie geostatistische Verfahren zur r?umlichen Zusammenführung bestehender Beobachtungsprogramme und Messnetze. Ferner werden M?glichkeiten aufgezeigt, wie mit der Durchführung hydrologischer Gebietsanalysen und mit einem ?kosystemarem Wasserhaushaltsmodell auf der Grundlage verfügbarer Daten integrierende Aussagen zur Entwicklung von Wassereinzugsgebieten getroffen werden k?nnen.     

Untersuchungen zur Eignung wildlebender Wanderratten (Rattus norvegicus) als Indikatoren der Schwermetallbelastung

Zusammenfassung  Durch die Quantifizierung von 12 chemischen Elementen im Organsystem von wildlebenden Ratten (Rattus norvegicus) aus dem Tierpark Zittau (Sachsen) sollte die Eignung dieser spezies als passiver Bioindikator untersucht werden. Neben der Ermittlung von sogenannten Hintergrund-konzentrationen standen insbesondere Fragen zur geschlechts-und altersspezifischen Akkumulation einzelner Elemente im Organsystem von Rattus norvegicus im Vordergrund. Spezifisch zeigten dabei einzelne Elemente unterschiedliche Affinit?ten zu den entsprechenden Geweben und Organen. Insbesondere die hierbei ermittelten geschlechts- und altersspezifischen Charakteristika einzelner Elemente macht eine detaillierte Ausarbeitung einer Beprobungsstrategie für den sp?teren Einsatz als passiver Bioindikator zwingend. Unter Berücksichtigung des durch die Berechnung des Body Burden (K?rperlast) im 2. Teil der Arbeit ermittelten typischen Verteilungsmusters einzelner Elemente ist Rattus norvegicus zum integrativen Monitoring-einsatz pr?destiniert. Bernd Markert ist Professor und Direktor des internationalen Hochschulinstitutes in Zittau und Lehrstuhlinhaber für Umweltverfahrenstechnik. Der Einsatz eines freilebenden, intelligenten ‘Sch?dlings’ für die Umweltüberwachung in der Bioindikation ergibt sich für ihn aus zwei zwingenden Gesichtspunkten: 1. Die Ratte als Nutztier (psychologisch/didaktischer Ansatz) 2. und als ‘missing link’ zwischen Wirbeltier und Mensch (bioindikativer/naturwissenschaftlicher Ansatz)     

Labor-Algentest: Bedeutung der toxikologischen Endpunkte

Zusammenfassung  Die Bestimmung der Algentoxizit?t im Labor ist ein Standardverfahren. Ausgehend von einer Wachstumshemmung unter Stoffeinflu? sind verschiedene toxikologische Endpunkte als Wirkungskennzahlen (EC) zu kalkulieren. Die EC50 für die Wachstumsrate μ wird mit der EC50 für die Biomasse verglichen. Die intrinsische Toxizit?t eines Stoffes kann allein von der weitestgehend prüfzeit-unabh?ngigen EC50 für die Wachstumsrate μ richtig wiedergegeben werden. Für die Bewertung algentoxischer Stoffe in der Umwelt ist aus ?kologischer Sicht (Populationsdynamik und Produktivit?t des “Biomassepools” des Phytoplanktons) ebenfalls die Verwendung der Ergebnisse zur Wachstumsrate erforderlich. Die Auswerteunterschiede der nationalen und internationalen Prüfrichtlinien sollten daher auf die alleinige Bestimmung der Wachstumsratenhemmung vereinheitlicht werden.      

Ein neuer Biotest mit der HefeSaccharomyces cerevisiae auf aquatische Toxizit?t

Zusammenfassung  Die G?rleistung der HefeSaccharomyces cerevisiae wird als Bioindikator zur Erfassung aquatoxischer Wirkungen genutzt. Dazu wird die CO₂-Produktion der Hefezellen nach einer Vermehrungsphase unter toxischen Einflüssen gemessen. Als Kennwert (EC₂₀) dient die Schadstoffkonzentration, die die G?rung um 20% mindert. Es werden organische Verbindungen (unpolare und polare Narkotika), anorganische Salze (insbesondere von Schwermetallen), Tenside und Pflanzenschutzmittel geprüft. Die Ergebnisse werden, soweit verfügbar, mit den Daten eines Ciliatentestes mitTetrahymena pyriformis verglichen. Es ergab sich eine übereinstimmung von 90% bei vergleichbarer Testempfindlichkeit. Ergebnisse des Hefetests sind damit ?kotoxikologisch aussagef?hig. Der Test ist reproduzierbar, methodisch einfach zu handhaben und bietet eine Alternative für die Abwasserprüfung, da steriles Arbeiten nicht erforderlich ist. Online-First: 15. Juni 2000     

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     

Analyse der Immissionsstruktur der BTXE-Aromaten und der Ru?parameter in Innenstadtbereichen

Zusammenfassung Ziel und Hintergrund  In einem vier Thüringer St?dte umfassenden, stra?enverkehrsbezogenen, Immissionsmessprogramm wurden Immissionsparameter erfasst und statistisch aufzubereitet, um Zusammenh?nge zwischen dem Verkehrsgeschehen und der Immission zu erkennen und deren lokale Auspr?gung für die betrachteten Standorte zu beschreiben Methoden  Dazu, wurden die aromatischen, Kohlenwasserstoffe Benzol, Toluol Ethylbenzol, o-, m- und p-Xylol, die Ru?parameter Gesamtkohlenstoff, elementarer Kohlenstoff und organischer Kohlenstoff über zehn Monate bestimmt. Die Beprobung erstreckte sich jeweils über 24 Stunden und erfolgte an, Wochentagen und Wochenenden sowie in der kalten und warmen Jahreszeit. Zeitgleich verlief die Ermittlung der Anzahl, Art und Geschwindigkeit der Fahrzeuge an, der Messtelle. Zur Untersuchung der Daten wurden die deskriptive Statistik, die Analyse der Korrelation, die Cluster- und die Hauptkomponentenanalyse eingestzt. Ergebnisse  Für alle Standorte l?sst sich mit Hilfe der Korrelations-und Regressionsanalyse zeigen, dass der Stra?enverkehr unter Berücksichtigung seiner Merkmale die Parameter der Ru?immission und der-struktur beeinflusst. Im Gegensatz dazu ist eine direkte Verkehrsabh?ngigkeit der BTXE-Immission oder-struktur mit diesen Mitteln nicht nachzuweisen. Zwischen den Immissions-konzentrationen der BTXE-Aromaten und der Ru?komponenten lassen sich jedoch Korrelationen mit hoher Signifikanz finden. Die Auspr?gung der Korrelationen differient unter den Standorten. Mit Hilfe der Clusteranalyse lassen sich die Erhebungsgebiete gruppieren, mit der Hauptkomponentenanalyse k?nnen verkehrsabh?ngige und verkehrsunabh?ngige Faktoren extrahiert werden. Schlussfolgerungen, Empfehlungen und Ausblick  Clusteranalyse und Hauptkomponentenanalyse sind geeignet, die ?rtlichen Gegebenheiten zu beschreiben und Standorte untereinander zu vergleichen. Die neu eingeführten Indexparameter der BTXE-Aromaten k?nnen als Indikatoren technischer Ver?nderungen im Bereich der Emissionen aus Fahrzeugen, Haushalten und der Industrie herangezogen werden k?nnen.

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OnlineFirst: 28. April 2003     

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.      

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     

Priorisierung von bioziden Wirkstoffen aufgrund der potenziellen Gef?hrdung schweizerischer Oberfl?chengew?sser

Zusammenfassung   Hintergrund, Ziel und Fragestellungen Biozide Wirkstoffe k?nnen als Mikroverunreinigungen in Gew?ssern auftreten. Die heute in der Schweiz eingesetzten Biozide sollten daher in Bezug auf deren Umweltrisiko beurteilt und priorisiert werden. Folgende Fragestellungen standen im Vordergrund: Welche bioziden Wirkstoffe werden für welche Zwecke und in welchen Mengen verwendet? Gibt es Eintr?ge in das Abwasser und in die Oberfl?chengew?sser? Was sind Umweltverhalten und ?kotoxikologische Auswirkungen der Biozide? Wie kann eine Priorisierung der zahlreichen Wirkstoffe erfolgen? Welche Biozide sollten für weitergehende Abkl?rungen vorgeschlagen werden? Methoden Für die zur Diskussion stehende Problematik wurden Herstellerfirmen, Vekaufsorganisationen, Anwender und Umweltexperten als zentrale Akteure identifiziert und befragt. Dabei wurden chemische Identit?ten, Produktzusammensetzungen, Einsatzmengen, Produktarten sowie Art und Ort der Anwendungen ermittelt. Die entsprechenden Informationen wurden in einer Datenbank mit Angaben zu 1760 Produkten mit insgesamt 277 unterschiedlichen Wirkstoffen erfasst. Für die Priorit?tensetzung wurde ein mehrstufiges Priorisierungsverfahren bezüglich der Gew?ssergef?hrdung durch Biozide entwickelt. Dabei wurden m?gliche Umweltemissionen sowie Angaben über Umweltverhalten und ?kotoxikologische Eigenschaften berücksichtigt. Ergebnisse In der Europ?ischen Union wurden 372 Substanzen als biozide Wirkstoffe notifiziert. Für die Schweiz konnte der Einsatz von 277 Substanzen ermittelt werden, die in einer Gesamtmenge von etwa 7500 Tonnen pro Jahr verbraucht werden. Mehr als 95 % des Gesamtverbrauchs bzw. der Gesamtemission basieren auf ca. 30 Wirkstoffen, von denen sieben Substanzen biologisch schnell abbaubar sind. Eine Expertengruppe w?hlte 22 Substanzen bzw. Substanzgruppen als Kandidaten für eine weitergehende Beurteilung aus. Es zeigte sich, dass zahlreiche dieser Substanzen stark ?kotoxisch für aquatische Organismen sind und bei den heute eingesetzten Mengen eine Umweltgef?hrdung bewirken k?nnten. Diskussion Obwohl in der Schweiz gegen 300 biozide Wirkstoffe zur Anwendung kommen, werden nur etwa 35 Substanzen in relevanten Mengen verbraucht und emittiert (mehr als 15 t/a Verbrauch bzw. mehr als 5 t/a Emission pro Substanz). Für 22 dieser Wirkstoffe besteht aufgrund der schlechten Abbaubarkeit potenziell ein Risiko für eine Umweltgef?hrdung in Oberfl?chengew?ssern. Diese Substanzen werden in der Schweiz insgesamt in vergleichbaren Mengen wie die Pestizide eingesetzt. Empfehlungen und Ausblick Im Hinblick auf die – im Vergleich zu den prim?r landwirtschaftlich eingesetzten Pestiziden – sehr schlechte Datenlage sind für die Biozide n?here Abkl?rungen zu Einsatz, Umweltverhalten und ?kotoxizit?t der priorit?ren Substanzen anzustreben. Für die Anwendung der Biozide sollten Handlungsempfehlungen erarbeitet werden, die sich an der Best Practice für die spezifischen Produktarten orientieren.      

Modellierung von Stoffausbreitungen

Die Modellierung des Ausbreitungsverhaltens von Stoffen unterschiedlicher Eigenschaften in der Umwelt stellt eine Herausforderung dar, da die zugrundeliegenden physikalischen Transport-, chemischen Reaktions- und biologischen An- oder Abreicherungsprozesse zeitlich variabel in r?umlich heterogen strukturierten Umweltsystemen wirken. Durch geschickt gew?hlte Vereinfachungen, Abgrenzungen und Mittelungen sind bemerkenswerte Erfolge bis hin zur bedingt-prognostischen Simulation ausgew?hlter Stoffe und Stoffgruppen erzielt worden. Forschungsbedarf besteht vor allem in der Modellierung der kleinr?umigen, medienübergreifenden Ausbreitung von Stoffen in komplexen ?kosystemaren Zusammenh?ngen, einschlie?lich der Austausch- und Transfervorg?nge und der chemisch-biologischen Transformationen. Bericht vom 32. Tutzing-Symposium der DECHEMA e.V., 7. bis 10. M?rz 1994     

Einflu? chemischer Kontaminanten (insbesondere Schwermetalle) auf die Bodenorganismen und ihre ?kologisch bedeutenden Aktivit?ten

Für die Vorsorge- und Sanierungsma?nahmen im Rahmen des Bodenschutzes ist es notwendig, Auswirkungen anthropogener Bodenbelastungen auf die im Boden lebenden Organismen und auf ihre ?kologisch bedeutenden Aktivit?ten zu kennen und voll zu berücksichtigen. Der vorliegende Aufsatz bringt eine übersicht insbesondere betreffend den Einflu? von Schwermetallen auf (a) die quantitative und qualitative Zusammensetzung der Population von Bodenorganismen; (b) die mikrobiellen Umsetzungen kohlenstoff- und stickstoffhaltiger Substrate; (c) die Enzymaktivit?ten im Boden; (d) den Abbau von Pflanzenrückst?nden; (c) die Resistenzerscheinungen bei Bodenmikroorganismen und (f) die Auswirkungen abiotischer Bodenfaktoren auf die biologische Wirksamkeit der Schadstoffe. Aus den zahlreichen durch Referenzen belegten Erkenntnissen werden Schlu?folgerungen gezogen, die auf die Eignung von Mikrobenpopulationen und ihrer Aktivit?ten für die Beurteilung der anthropogenen Bodenbelastungen hinweisen.     

Neue horizonte für die chemie

Zusammenfassung  Der Begriff ‘nachhaltige Entwicklung’ wird auf seine Bedeutung und Anwendung in der Chemie am Beispiel der organischen Synthesechemie exemplarisch diskutiert. Ein Rückblick auf die Geschichte der Chemie macht die Notwendigkeit einer Weiterentwicklung im Rahmen der Konzepte der Nachhaltigkeit deutlich: nach dem Zeitalter des Steinkohlenteers und des Erd?ls in den beiden vorigen Jahrhunderten steht in diesem Jahrhundert die Suche nach neuen Rohstoffen und die Verminderung des globalen ?kotoxikologischen Gefahrenpotenzials an. Kritische Reflexion ist notwendig, damit der Begriff Nachhaltigkeit nicht zum Schlagwort verkommt. Deswegen muss auf der Ebene des Forschungshandelns ebenso angesetzt werden, wie auf derjenigen ihrer Reflexion hinsichtlich der Einordnung chemisch-wissenschaftlicher Forschungsarbeit in die gesellschaftlichen und politischen Zusammenh?nge. Neben neuer Synthesewege bedarf es der Formulierung von Kriterien für Entscheidungsfindungen.      

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