Raumbezug und Repräsentativität in der Ökologischen Flächenstichprobe

The quality of regionalizations can only be evaluated with regard to its specific purposes. In environmental monitoring, regionalizations, besides being an analysis tool, has a great importance on the selection of monitoring sites. The article describes the relationship between regionalization, selection procedure and representativeness using the example of Ecological Area Sampling (EAS) and presents the regionalization which was tested in an EAS pilot study.     

Characterizing pesticide sorption and degradation in microscale biopurification systems using column displacement experiments

Biopurification systems treating pesticide contaminated water are very efficient, however they operate as a black box. Processes inside the system are not yet characterized. To optimize the performance, knowledge of degradation and retention processes needs to be generated. Therefore, displacement experiments were carried out for four pesticides (isoproturon, bentazone, metalaxyl, linuron) in columns containing different organic mixtures. Bromide, isoproturon and bentazone breakthrough curves (BTCs) were well described using the convection-dispersion equation (CDE) and a first-order degradation kinetic approach. Metalaxyl and linuron BTCs were well described using the CDE model expanded with Monod-type kinetics. Freundlich sorption, first-order degradation and Monod kinetics coefficients were fitted to the BTCs. Fitted values of the distribution coefficient K_f,column were much lower than those determined from batch experiments. Based on mobility, pesticides were ranked as: bentazone > metalaxyl - isoproturon > linuron. Based on degradability, pesticides were ranked as: linuron > metalaxyl - isoproturon > bentazone.     

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.      

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     

Assessing Landscape Functions with Broad-Scale Environmental Data: Insights Gained from a Prototype Development for Europe

We examine the advantages and disadvantages of a methodological framework designed to analyze the poorly understood relationships between the ecosystem properties of large portions of land, and their capacities (stocks) to provide goods and services (flows). These capacities (stocks) are referred to as landscape functions. The core of our assessment is a set of expert- and literature-driven binary links, expressing whether specific land uses or other environmental properties have a supportive or neutral role for given landscape functions. The binary links were applied to the environmental properties of 581 administrative units of Europe with widely differing environmental conditions and this resulted in a spatially explicit landscape function assessment. To check under what circumstances the binary links are able to replace complex interrelations, we compared the landscape function maps with independently generated continent-wide assessments (maps of ecosystem services or environmental parameters/indicators). This rigorous testing revealed that for 9 out of 15 functions the straightforward binary links work satisfactorily and generate plausible geographical patterns. This conclusion holds primarily for production functions. The sensitivity of the nine landscape functions to changes in land use was assessed with four land use scenarios (IPCC SRES). It was found that most European regions maintain their capacity to provide the selected services under any of the four scenarios, although in some cases at other locations within the region. At the proposed continental scale, the selected input parameters are thus valid proxies which can be used to assess the mid-term potential of landscapes to provide goods and services.     

Objectives of public economic policy and the adaptation to climate change

Much can be learned about adaptation by applying structures and methodologies already used in other research fields. This study employs a public economic policy approach to investigate how – or if at all – adaptation should be supported by the public sector. Three different fields of adaptation activity are identified which are especially relevant for government intervention and the study proposes ways in which government intervention could be conducted. The analysis takes into account that developing regions are particularly vulnerable and they have insufficient funds to adequately adapt to climate change.     

Requisite Simplicities to Help Negotiate Complex Problems

Decision makers responsible for natural resource management often complain that science delivers fragmented information that is not useful at the scale of implementation. We offer a way of negotiating complex problems by putting forward a requisite simplicity. A requisite simplicity attempts to discard some detail, while retaining conceptual clarity and scientific rigor, and helps us move to a new position where we can benefit from new knowledge. We illustrate the above using three case studies: elephant densities and vegetation change in a national park, the use of rules of thumb to support decision making in agriculture, and the management of salt in irrigation. We identify potential requisite simplicities that can allow us to generate new understanding, lead to action and provide opportunities for structured learning.     

Transport and degradation of pesticides in a biopurification system under variable flux, part I: A microcosm study

The efficiency of a biopurification system, developed to treat pesticide contaminated water, is to a large extent determined by the chemical and hydraulic load. Insight into the behaviour of pesticides under different fluxes is necessary. The behaviour of metalaxyl, bentazone, linuron, isoproturon and metamitron was studied under three different fluxes with or without the presence of pesticide-primed soil in column experiments. Due to the time-dependent sorption process, retention of the pesticides with intermediate mobility was significantly influenced by the flux. The higher the flux, the slower pesticides will be sorbed, which resulted in a lower retention. Degradation of the intermediate mobile pesticides was also submissive to variations in flux. An increase in flux, led to a decrease in retention, which in turn decreased the opportunity time for biodegradation. Finally, the presence of pesticide-primed soil was only beneficial for the degradation of metalaxyl.     

Arsenaufnahme von Wildpflanzen auf einem kampfstoffkontaminierten Rüstungsaltlastenstandort

The risk assessment of former ammunition factories, where chemical weapons consisting of diphenylarsenic compounds have been produced or stored is difficult because of the lack of data concerning bioavailability and metabolism of the residues of these sternutators. In order to estimate the contamination of fodder plants by typical pollutants of the former Heeresmunitionsanstalt Löcknitz, the total concentration of arsenic was determined in 186 samples of wild plants. The total arsenic concentration in plants of high feed value did not exceed 1 ppm, whereas 15% of the samples of plants of middle and little value in regard to animal fodder showed arsenic concentrations above 1ppm. The uptake of arsenic by wild plants, however, appears to be comparably low taken the high-grade contamination of the soil into account. A final toxicological evaluation of the risk potential is not yet possible because it requires the characterization of the anorganic and organic arsenic compounds in these plants.     

Different collector types for sampling deposition of polycyclic aromatic hydrocarbons--comparison of measurement results and their uncertainty

Different collector types, sample workup procedures and analysis methods to measure the deposition of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) were tested and compared. Whilst sample workup and analysis methods did not influence the results of PAH deposition measurements, using different collector types changed the measured deposition rates of PAH significantly. The results obtained with a funnel-bottle collector showed the highest deposition rates and a low measurement uncertainty. The deposition rates obtained with the wet-only collectors were the lowest at industrial sites and under dry weather conditions. For the open-jar collectors the measurement uncertainty was high. Only at an industrial site with extremely high PAH deposition rates the results of open-jar collectors were comparable to those obtained with funnel-bottle collectors. Thus, if bulk deposition of PAH has to be measured, funnel-bottle combinations are proved to be the collectors of choice. These collectors were the only ones always fulfilling the requirements of European legislation.