Mikroorganismen und ihre Bedeutung für die Zerst?rung von mineralischen Baustoffen

Mikroorganismen aus den Gruppen der chemolithotrophen und chemoorganotrophen Bakterien sowie der Pilze, Grünalgen und Cyanobakterien sind an der Korrosion (=Verwitterung von Ziegeln, Natursteinen und Beton) beteiligt. An bislang 16 im Bundesgebiet untersuchten Bauwerken sind chemoorganotrophe Bakterien und Nitrifikanten in hoher Zahl nachgewiesen worden. Thiobacillen sind in Abwasscranlagen bedeutungsvoll. Die Bakterien scheiden Salpeters?ure oder Schwefels?ure aus, die carbonatisches Bindemittel aufl?sen. Die Ern?hrung der Mikroorganismen erfolgt durch trockene und nasse Deposition von teilweise anthropogenen Stoffen. Die Bedeutung der Bakterien konnte durch Simulationsversuche mit Hilfe eigens konstruierter Anlagen nachgewiesen werden.     

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.     

?kotoxikologische Risikoanalyse der Cadmium-Belastung im Ackerboden der Industrieregion Leipzig-Halle

Die Cadmium-Belastung im Ackerboden der Region Leipzig-Halle wurde an 63 terrestrischen Standorten über einer Fl?che von etwa 7 000 km² bestimmt. Die Verteilung der durch Normierung auf einheitlichen Gehalt an Ton und organischem Material erhaltenen effektiven Expositionswerte wurde mit Literaturangaben über NOEC-Werte verglichen. Die Risikoanalyse ergibt, da? an 9% der untersuchten Standorte eine potentielle Gef?hrdung der Bodenorganismen durch Cadmium vorliegt. Cadmium contamination in the agricultural soil of the region Leipzig-Halle was determined at 63 sites covering an area of ca. 7 000 km². Normalization according to lutum and organic matter lead to effective exposure values; their distribution was compared with NOEC data taken from literature. The risk analysis reveals that the soil fauna is potentially affected by cadmium contamination at 9% of the investigated sites.     

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     

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.      

Identifizierung toxischer Verbindungen in Sedimenten: Ans?tze zur Integration von Wirkung und Bioverfügbarkeit

Zusammenfassung  Sedimente spielen eine wichtige Rolle für die Funktionen aquatischer ?kosysteme, fungieren aber auch als Senke, Speicher und Quelle für lipophile Schadstoffe und Metalle. Wirkungsorientierte Analytik (EDA) ist ein geeignetes Werkzeug, um besonders problematische Stoffe zu identifizieren. Um Missinterpretationen und falsche Priorit?tensetzung zu vermeiden, sollte dabei neben den eigentlichen Effekten die Bioverfügbarkeit berücksichtigt werden. Bioverfügbarkeit wird dabei als komplexer Prozess betrachtet, der letztendlich dazu führt, dass ein bisher partikelgebundenes Molekül am Wirkort im Organismus ankommt und dort Sch?den verursachen kann. Um diesen Prozess in der EDA operativ berücksichtigen zu k?nnen, kann er in mehrere Teilprozesse zerlegt werden. Dies beinhaltet die Desorption vom Sediment und damit die biologische Zug?nglichkeit, die Gleichgewichtsverteilung desorbierbarer Stoffe zwischen Sediment, Porenwasser und Organismus entsprechend der Aktivit?t in den verschiedenen Phasen und die toxikologische Bioverfügbarkeit als Resultat toxikokinetischer Prozesse wie Resorption, Transport, Metabolisierung und Ausscheidung. Die biologische Zug?nglichkeit als Resultat der Desorptionskinetik l?sst sich durch den Einsatz milder Extraktionsverfahren z. B. mit TENAX in die EDA einbeziehen. Die Gleichgewichtsverteilung im System Sediment-Wasser-Organismus kann durch verteilungsbasierte Dosierung simuliert werden. Erste Ergebnisse mit diesen Verfahren zeigen, dass bei Einbeziehung von Bioverfügbarkeit polare Sedimentkontaminanten relativ zu klassischen unpolaren Problemstoffen wie Polyzyklischen Aromatischen Kohlenwasserstoffen deutlich an Bedeutung gewinnen. Verantwortliche Herausgeber: Jan Schwarzbauer · Peter Heininger · Evelyn Claus     

Teil III: Praktische Erfahrungen mit dem Umweltmanagement in der Landwirtschaft

Zusammenfassung  Im Rahmen praktischer Untersuchungen der Autoren zu Umweltmanagementsystemen in der Landwirtschaft, und hier insbesondere der Umweltprüfung, zeigen sich die Besonderheiten der Agrarwirtschaft im Implementierungsproze?. Einige Bereiche k?nnen relativ einfach umgesetzt werden, andere Aspekte bedürfen einer differenzierteren Methodik als bei anderen Wirtschaftsbereichen. W?hrend sich das Managementaudit durch die übersichtliche Organisationsstruktur landwirtschaftlicher Betriebe meist als unkritisch erweist, werden beim Wirkungsund Rechtsaudit einige bereichsspezifische Probleme erkannt. Das Wirkungsaudit zeigt dem Anwender nach der Einführung einer neuen, speziell auf die Landwirtschaft angepa?ten Methodik der Stoffstrombilanzierung praxisorientierte Handlungspotentiale. Die Ergebnisse k?nnen je nach Bedarf auf Betriebs-, Betriebszweigoder Kostentr?gerebene ausgewiesen relevant, da sie einhohes ?kologischen Gef?hrdungspotential besitzen und bei den praktischen Erhebungen h?ufig Gegenstand von Beanstandungen waren. Diese betreffen vor allem die Lagerung von umweltrelevanten Stoffen (Pflanzenschutzmittel, Diesel, Jauche, Gülle, Festmist oder Sickers?fte) sowie die etwaigen Notwendigkeit und Beschaffenheit eines Waschplatzes. Die Konfliktbereiche werden beschrieben und darauf aufbauend Optionen zur Verbesserung aufgezeigt. Online-Publikationsdatum: 20.12.1999     

Immissionsbelastungen im Umfeld des Flughafens München

Zusammenfassung  Die Immissionsbelastung im ?stlichen Umland des neuen Münchner Flughafens wurde im Zeitraum von 1992 bis 1995 mit Hilfe einer Reihe unterschiedlicher Messmethoden untersucht. Für die wirkungsbezogene Erfassung von Umwelteinflüssen wurden Bioindikatoren zur Bestimmung der PAK-Belastung und zur Quantifizierung der Photooxidantienbelastung eingesetzt. Darüber hinaus wurde der PAK-Gehalt des Oberbodens bestimmt. Die aktuelle Luftbelastungssituation wurde w?hrend photochemisch aktiver Wetterlagen im Sommer im Rahmen von 7 Intensivmesskampagnen untersucht. Die Bodenbelastung mit PAK liegt im Bereich der für l?ndliche Regionen typischen Hintergrundwerte mit den h?chsten Konzentrationen in der N?he stark befahrener Stra?en und weist keinen zeitlichen Trend auf. Auch der aktuelle PAK-Eintrag liegt an allen Standorten in einem für l?ndliche Regionen in Bayern typischen Bereich. Als Hauptemittent wird im Sommer der Kfz-Verkehr identifiziert, w?hrend die deutlich erh?hte Belastung im Winter auf den Hausbrand zurückgeführt werden kann. Die Photooxidantien-belastung zeigt im Flughafenumland keine ausgepr?gten Unterschiede, sie ist an den durch Stra?enverkehr beeinflussten Standorten jedoch am geringsten. Die Konzentrationen leicht flüchtiger Kohlenwasserstoffe sind an einer verkehrsreichen Stra?enkreuzung in Erding deutlich h?her als im l?ndlichen Flughafenumland. Sie zeigen ausgepr?gte Tagesg?nge, die u.a. auf den luftchemischen Abbau zurückzuführen sind. Die Hydroperoxide als sekund?re Luftschadstoffe weisen einen gegens?tzlichen Verlauf auf, der dem des Ozons mit nachmitt?glichem Maximum ?hnelt. Online-First: 23. August 2000     

Emissions- und Immissionsprognosen für den Stra?enverkehr in Deutschland

Zusammenfassung  Heute gültige und zukünftige Grenzwerte für Abgasemissionen von Kraftfahrzeugen werden bewirken, dass die limitierten Emissionen des motorisierten Stra?enverkehrs in Deutschland weiter zurückgehen werden, obwohl von einer weiteren Zunahme der Fahrleistungen ausgegangen wird. Nach den berechneten Emissionsminderungen und den abgesch?tzten Verbesserungen der Immissionen werden zukünftig wichtige Luftqualit?tsziele erreicht werden. Insbesondere wird das kanzerogene Risiko durch den Stra?enverkehr deutlich unter die Zielwerte absinken. Wichtigstes Problem der verkehrsbedingten Luftschadstoffemissionen scheinen die Feinst?ube zu sein, zu deren Minderung m?glicherweise auch die Stickoxidund NMVOC-Emissionen beitragen müssen. Die effiziente Reduktion der klimarelevanten Emissionen des Stra?enverkehrs ist die gro?e Herausforderung an Technik, Kraftstoffbereitstellung und Nutzerverhalten. Sie wird die Umweltdiskussion auf lange Zeit bestimmen. OnlineFirst: 11. 07. 2001     

?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.     

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.      

Absch?tzung der Quecksilberexposition

Zusammenfassung  Ein quecksilberkontaminierter Altstandort dient als Beispiel für eine umweltmedizinische Beurteilung der Belastung der im Umfeld wohnenden Personen durch Quecksilberimmissionen. Dabei wird die innere Exposition für sieben verschiedene Altersgruppen bezüglich der KontaktmedienBoden, Luft undNahrungsmittel anhand von konventionell festgelegten Szenarien abgesch?tzt und ein Vergleich mit den epidemiologischen Ergebnissen eines Humanmonitorings angestrebt. Die standortspezifisch und pfadspezifisch durchgeführte Expositionsabsch?tzung stützt sich auf cine Vielzahl von unterschiedlichen Probenehmern sowie auf über mehrere Jahre durchgeführte Konzentrationsmessungen in den aufnahmerelevanten Kompartimenten. Sowohl die Berechnungen als auch die epidemiologischen Untersuchungen zeigen eine leichte Erh?hung der Quecksilberexposition, gemessen an strengen Richtwerten.      

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:

LIMPACT: Ein Expertensystem zur Absch?tzung der Pflanzenschutzmittel-Belastung kleiner Flie?gew?sser mittels der Makroinvertebraten-Fauna

Zusammenfassung  Die Entwicklung, der Aufbau und die Evaluierung eines biologischen Indikatorsystems für die Pflanzenschutzmittel-Belastung in kleinen Flie?gew?ssern wird vorgestellt. In Flie?gew?ssern mit landwirtschaftlichem Einzugsgebiet stuft das Expertensystem LIMPACT die Belastung in vier Klassen ‘unbelastet/nicht nachgewiesen’, ‘gering’, ‘mittel’ und ‘hoch’ belastet ein. Eingangsdaten sind dabei die Abundanzdaten der benthischen Makroinvertebraten-Fauna zu vier Terminen im Jahresverlauf (M?rz/April; Mai/Juni; Juli/August; September/Oktober) und neun physikalisch-chemische bzw. morphologische Flie?gew?sserparameter. Die Wissenbasis wurde mit dem Shellbaukasten D3 aufgebaut und enth?lt 921 Regeln zum etablieren oder de-etablieren einer Bewertungsklasse. Es wurden 39 Arten und Taxa analysiert und dabei 13 positive und 24 negative Indikatorspezies definiert. Positive Indikatorarten zeigen eine hohe Belastung durch hohe Abundanzen an, w?hrend negative Indikatorarten durch eine hohe Abundanz eine Belastung ausschlie?en und unbelastete B?che anzeigen. Die Datenbasis enthielt 157 j?hrliche Untersuchungen und wurde auch zur Evaluierung eingesetzt. Die korrekte Klassifikationsrate liegt bei 66,7–85,5% der F?lle. Die meisten verbleibenden F?llen werden nicht falsch eingestuft, sondern infolge der konservativen Bewertung bei geringer Datengrundlage nicht klassifiziert. Online First: 31.05.2002     

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     

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.     

?kotoxikologische Sedimentbewertung Sedimenttoxizit?t, Biotest, Testkombination

Die übersicht stellt notwendige Komponenten einer ?kotoxikologischen Bewertung für kontaminierte Sedimente vor. Die jeweiligen St?rken und Schw?chen der ?kologischen und toxikologischen Verfahren werden herausgearbeitet. Die bestehenden Biotestmethoden werden auf Grundlage der bekannten Expositionswege zu einer Testkombination für die Anwendung in der Praxis ausgew?hlt. Ein integriertes Bewertungsschema, bestehend aus den Komponenten Sedimentchemie, Sedimenttoxizit?t undin situ Untersuchungen, macht eine flexible und abgestufte Vorgehensweise m?glich und berücksichtigt den Stand der Forschung. Die Gesichtspunkte der überwachungsbeh?rden und die der ?kologischen Forschung ergeben eine dichotome Zielsetzung, die z.T. mit den glcichen Methoden bearbeitet werden kann.     

Seventh International Congress of Ecology: Symposium on “Trace Metals in the Environment” Florenz, Juli 1998

Der VII. Internationale Kongre? für ?kologie ergab die M?glichkeit, auch einige Spezialisten aus der ?kologischen Spurenelementforschung in Florenz zusammenzubringen. Dabei zeigte sich deutlich, da? noch wesentliche Arbeit auf dem Weg zu einem generellen Verst?ndnis der Wirkung einzelner Elemente und ihrer Spezies vor uns liegt. Obwohl auf analytischem Sektor beachtliche Durchbrüche durch die Entwicklung leistungsf?higer Methoden bewerkstelligt wurden, bleiben noch wichtige Fragen zur essentiellen und/oder toxikologischen Wirkung einzelner Spurenelemente zu beantworten. Hieraus lassen sich aus den Beitr?gen der Teilnehmer des Symposiums folgende Forderungen ableiten:

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.     

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