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.     

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     

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.     

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)     

II. Aufbau fl?chenrepr?sentativer Probenahmen von Umweltproben zur Schadstoffanalytik am Beispiel der Regenwürmer in landwirtschaftlich genutzten R?umen

Ein sinnvoller Einsatz von Akkumulationsindikatoren erfordert zur Qualit?tssicherung neben den vorhandenen Laborstandards ein anspruchsvolles Probenahmeverfahren, um repr?sentative und reproduzierbate Aussagen über einen Untersuchungsraum treffen zu k?nnen. Am Beispiel der Regenwürmer wird exemplarisch ein Probenahmeverfahren für landwirtschaftliche R?ume entwickelt und vorgeführt. Erste Ergebnisse der in den Wurm- und Kotproben gemessenen polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffe, der chlorierten Kohlenwasserstoffe und der Elemente werden dargestellt. Die Schadstoffgehalte der vergleichbaren Wurmproben belegen, da? es die repr?sentative Probenahmestelle in einem Untersuchungsgebiet nicht gibt. Die Heterogenit?t des Untersuchungsraumes kann nur durch eine geschichtete Zufallsstichprobe mit einer ausreichenden Anzahl von Einzelproben erfa?t werden.     

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     

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     

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.      

Vorschl?ge zur Charakterisierung und quantifizierung pfadübergreifender Schadstoffexpositionen

Zusammenfassung  Um zu einer sachgerechten und nachvollziehbar quantifizierbaren Beurteilung der m?glichen Gesundheitsbelastungen des Menschen durch Schadstoffe zu gelangen, ist es von grundlegender Bedeutung dessen ?u?ere Schadstoffexposition absch?tzen zu k?nnen. Um die Durchführung derartiger Absch?tzungen zu erm?glichen, werden nutzergruppen- und expositionsszenariospezifisch orale, inhalative und dermale Aufnahmeraten für die Kontaktmedien Boden, Pflanzen aus Haus- und Schreberg?rten, Trinkwasser, Staub, Hausstaub und Innenraumluft vorgeschlagen. Diese Aufnahmeraten dienen, gemeinsam mit gemessenen oder berechneten Schadstoffkonzentrationen in den entsprechenden Kontaktmedien, zur Absch?tzung der von Menschen aufgenommenen Schadstoffdosen und erm?glichen durch einen Vergleich mit tolerierbaren Schadstoffdosen eine stoff-, nutzungs- und standortbezogene Beurteilung von Schadstoffexpositionen, auch für komplexe Nutzungen.      

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.     

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).      

Bioassay zur Bestimmung von TCDD-Toxizit?ts?quivalenten (TEQ) von Umweltproben und Reststoffen

Zusammenfassung  Polychlorierte aromatische Kohlenwasserstoffe (PHAK), z.B. 2,3,7,8-Tetrachlordibenzo-p-dioxin (TCDD), weisen eine Vielzahl von toxischen Wirkungen und biologischen Effekten auf. Die Substanzklasse der PHAK besitzt die Eigenschaft der Bindung an ein cytosolisches Rezeptor-Protein, gefolgt von der Synthese bestimmter Genprodukte, u.a. von Cytochrom P450 1A1 (CYP 1A1). In dieser Arbeit wird ein Bioassay beschrieben, der erlaubt, die Induktion von CYP 1A1 als Summenparameter für die biologische Wirksamkeit der kritischen, halogenierten Verbindungen in komplexen Umweltmatrizes zu bestimmen. Zur Abtrennung von Substanzen aus den Extrakten von Umweltproben (z. B. Naturstoffe und polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe), die den Bioassay st?ren k?nnen, wurde ein Ein-S?ulen-Clean-up entwickelt. Die biologisch ermittelten TEQ-Werte stimmen gut mit den Resultaten der chemischen Analytik überein. Der Bioassay in Kombination mit dem Clean-up bietet eine zeitsparende und kostengünstige M?glichkeit zur Untersuchung von Umweltproben.      

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     

Teil II: L?sungsans?tze für den landwirtschaftlichen Betrieb bei der Implementierung eines Umweltmanagementsystems

Zusammenfassung  Die Erfassung der Ist-Situation im Rahmen der Umweltprüfung bildet die Grundlage für effiziente Schritte im Rahmen der Implementierung von Umweltmanagementsystemen (UMS). Diese Basis-analyse stützt sich auf die Elemente Wirkungsaudit, Management-audit und Rechtsaudit. Durch die optimale Ausgestaltung einer Umweltprüfung wird bei der Implementierung eines UMS auch in der Landwirtschaft die Basis für einen maximalen Nutzen des Anwenders geschaffen. Dieser Nutzen ist etwa für den Betrieb in seinen Innenbeziehungen, die Transparenz der Betriebsabl?ufe, ?konomische Gesichtspunkte, wie z.B. Einsparpotentiale, Informationsgewinnung sowie Effizienzgesichtspunkte durch die Dokumentation der Ablauforganisation. Darüber hinaus nutzt ein UMS bei externen Anforderungen, wie z.B. beim Umgang mit der ?ffentlichkeit, Marktpartnern, der Stellung gegenüber Beh?rden, Deregulierung oder Haftungsminimierung.      

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.     

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     

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:

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     

Rechts- und naturwissenschaftliche Kooperation im Umweltrecht am Beispiel des Chemikalien- und Naturschutzrechts

Der Beitrag ist aus einem Vortrag hervorgegangen, den der Verfasser am 23. 9. 2009 bei der Jahrestagung der Gesellschaft Deutscher Chemiker, Fachgruppe Umweltchemie und ?kotoxikologie, in Trier gehalten hat. Wenngleich gewichtige Sachgründe für eine fachübergreifende rechts- und naturwissenschaftliche Kooperation sprechen, so stellt sie doch in der gegenw?rtigen universit?ren Forschungslandschaft eher eine Rarit?t dar. Zu den Ursachen hierfür geh?rt, dass eine derartige Kooperation mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden ist, die aus der zunehmenden Spezialisierung der Wissenschaft und der damit einhergehenden Herausbildung divergierender F?cherkulturen resultieren. Hinzu kommt, dass die aktuelle Drittmittelf?rderung, die nicht zuletzt auf die Initiierung und Intensivierung von Interdisziplinarit?t zielt, auf Rechtswissenschaftler nur eine vergleichsweise geringe Anreizwirkung ausübt. Doch mehren sich die Anzeichen dafür, dass sich hier alsbald ein Wandel vollzieht. Das Chemikalienrecht bietet jedenfalls (ebenso wie beispielsweise das Naturschutzrecht) etliche Ansatzpunkte für sachlich ertragreiches kooperatives Zusammenwirken von Rechts- und Naturwissenschaftlern.     

Aufnahme von Cyanid in Pflanzen

Zusammenfassung  Cyanide entstehen bei der Pyrolyse von Kohle, und bei der Gasreinigung wird Blaus?ure als Berliner Blau gef?llt. Diese Abf?lle sind heute h?ufig Bestandteil von innerst?dtischen Altlasten. Cyanwasserstoff HCN (Blaus?ure) ist ein schnell wirksames und starkes Gift; eisenkomplexierte Cyanide im Boden sind jedoch weit weniger giftig. Die Phytotoxizit?t von freiem Cyanid wurde für Korbweiden (Sálix viminális) mit dem Baum-Transpirationstest bestimmt. Der EC₁₀ liegt für t=72 h bei 0,76 mg KCN (0,3 mg CN) je Liter, der EC₅₀ bei 4,47 mg/l KCN. Langfristig sind 5 mg/l KCN t?dlich. Balsampappeln (Pópulus trichocárpa) k?nnen in bis zu 2500 mg/l Ferroferricyanid (Berliner Blau) überleben, wenn auch mit Wachstumsst?rungen. Weiden überlebten in einem Gaswerksboden mit bis zu 452 mg/kg Gesamt-CN. Aus der N?hrl?sung wurde mehr freies CN aufgenommen als aus dem Boden. M?glicherweise wird auch komplexiertes Cyanid in die Bl?tter verlagert. In Erlenmeyern mit Pflanzen wurde freies Cyanid bei sublethaler Dosis rasch aus der N?hrl?sung eliminiert. Die Bepflanzung mit geeigneter Vegetation k?nnte eine L?sung für viele cyanid-kontaminierte Gaswerks- und Minengel?nde sein. OnlineFirst: 09. 01. 2001