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Einfluß von atmosphärischer CO2-Konzentration und pflanzlicher Artdiversität auf bodenlebende Nematoden und Mikroarthropoden eines Mesobrometums

Erhöhte atmosphärische CO2-Konzentrationen führen über vermehrtes Wurzelwachstum und vermehrte Abgabe von Wurzelexudaten zu einer intensivierten Verlagerung von Kohlenstoff in den Boden. Diese zusätzlichen Energiequellen für die Bodenmikroflora gestatten theoretisch erhöhtes mikrobielles Wachstum und erhöhte Aktivität und vermögen daher bodenbiologische Prozesse (Abbau des Bestandesabfalls, Nährstoffmineralisierung) massiv zu beeinflussen. In vielen Untersuchungen konnte dieses erwartete Anwachsen der mikrobiellen Biomasse und Aktivität jedoch nicht festgestellt werden. Möglicherweise wird die erhöhte mikrobielle Biomasse unter bestimmten Umständen effizient von bakterien- und pilzfressenden Bodentieren genutzt und der erhöhte C-Input in den Boden in tierischer Biomasse festgelegt. Untersuchungen zur Reaktion der Bodenfauna auf erhöhte atmosphärische CO2-Konzentrationen fehlen allerdings nahezu völlig. In unserem Projekt verfolgen wir die Reaktion microbivorer Organismen (Mikroarthropoden und Nematoden) in zwei vom Institut für Botanik der Universität Basel in einem Halbtrockenrasen bei Nenzlingen (CH) durchgeführten mehrjährigen CO2-Anreicherungsexperimenten.

Forschergruppe (FOR) 409: Systemverständnis: Wasser- und Stoffdynamik urbaner Standorte; System Comprehension: Dynamics of Water and Materials at Urban Locations, Teilprojekt HUMUS: Die organische Bodensubstanz und ihre Wasser- und Stoffbindung in anthropogen beeinflußten Böden

Das Projekt HUMUS hat zum Ziel, die Wasserbindung der organischen Bodensubstanz urbaner Böden zu charakterisieren. Im Zentrum stehen Geleigenschaften und der Nachweis eines Glasüberganges in der organischen Bodensubstanz. Die meisten Untersuchungen erfolgen mit Hilfe der Differential Scanning Kalorimetrie (DSC). Sie werden durch dielektrische Messungen und 1H-NMR-Relaxation (TP GEO) sowie kinetische Untersuchungen zur DOC-Freisetzung und Quellung ergänzt. Die Feldexperimente und Mikrokosmen der Forschergruppe dienen zur Verknüpfung der Wasserbindung der organischen Bodensubstanz mit Faktoren des Wasserhaushaltes (TP BODEN), Mikroorganismen und ihren Biofilmen (TP MIKRO), der Bodenmesofauna (TP FAUNA) sowie unterschiedlichen Elektrolytbedingungen. In der zweiten Projektphase werden Auswirkungen der urban beeinflußten Humuseigenschaften auf die kleinräumige Variabilität und auf den Wasser- und Stofftransport der urbanen Standorte untersucht werden.

Modification, mobilisation and colloidal stability of engineered inorganic nanoparticles in soils environment

So far, there is little knowledge on the fate of nanoparticles and nanoparticle-associated pollutants in soils. From the state of the art we presume nanoparticle aging in soils to change their surface characteristics, their sorption capacity and mobility. However, the processes controlling nanoparticles aging in soils are hardly investigated. We hypothesize that engineered inorganic nanoparticles (EINP) in soil undergo pedogenic processes such as chemical weathering, accumulation of organic matter and aggregation and that these processes govern both, the mobility of EINP and their sorption capacity for contaminants. Thereby we will mainly address the two key hypothesis of INTERNANO that (i) nanoparticle aging involves reversible and irreversible changes and (ii) that nanoparticle mobility and their interactions with pollutants are determined by environmental conditions rather than by original surface characteristics. We will expose nanoparticle to soils and soil suspensions under various, defined conditions. At the end of the respective incubation time we will study the change in surface properties, aggregation state and contaminant sorption onto nanoparticles, using methods, which are suitable for nano-scale analyses (light scattering, HR TEM, XANES). Size effects on aging will be analysed exemplarily for TiO2 EINPs. The derived process knowledge will help to evaluate the environmental significance of nanoparticles in soils and serve as a basis to predict risks associated with nanoparticle leaching from soils.

Untersuchungen zu den Abbau-Mechanismen der Sprengstoffe RDX und TNT durch bodenbewohnende Pilze

Sprengstoffe, v.a. TNT und Hexogen (RDX), sind als Kontaminationen in den Boden eingetragen worden und gelangen aufgrund ihrer geringen Wasserlöslichkeit langsam in das Grundwasser. Aufgrund ihrer Umwetlttoxizität ist eine Sanierung kontaminierter Standorte nötig. Bisherige Untersuchungen zum Abbau dieser Xenobiotika haben sich auf die oxidativen Enzyme von Pilzen aus fremden Habitaten (v.a. Weißfäule-Pilzen) konzentriert. Unter Ansatz basiert hingegen auf der Charakterisierung des Abbau-Potentials der nativen Bodenmycota. TNT wird durch Nitratreduktase-Aktivität reduziert und in die Humus-Schicht eingebunden, während das instabile heterozyklische RDX-Moleküle durch Reduktion gespalten und somit mineralisiert wird. TNT-Reduktion und RDX-Abbau werden durch eine große Diversität an bodenbewohnenden Pilzen durchgeführt, v.a. Zygomyceten (Cuninghamella, Absidia) und imperfekte Stadien von Ascomyceten (Penicillium, Trichoderma). Unsere derzeitigen Studien befassen sich mit der Einbringung der RDX-Fragmente in den pilzlichen Sekundärmetabolismus.

Untersuchungen ueber die Auswirkung von Klaerschlammgaben auf Schwermetalle im Boden und in Pflanzen

Es wurden an 3 Standorten in der Weststeiermark die Boeden bis ca 90 cm Tiefe sowie die Maispflanzen (getrennt nach Korn und Stroh) ueber 3 Jahre jeweils 4 mal pro Jahr beprobt und auf das Verhalten einzelner Schwermetalle untersucht.

Durchfuehrung der Veranstaltung 'Bodenverschmutzung und Risikoabschaetzung - ein Seminar ueber Schadstoffanalyse und Risikomanagement (14.-17.11.1993 in Luebeck)

Test battery for the effect determination of chemicals in soils: Suitability of test systems with mycorrhizal fungi for the risk assessment

Arbuscular Mycorrhizal Fungi (AMF) are recognized as important providers of ecosystem services, supporting soil health and key soil functions. Their ecological relevance and sensitivity to chemicals led the European Food Safety Authority (EFSA) indicate AMF as a potential group of non-target test organisms for future Ecological Risk Assessment schemes (ERA) for Plant Protection Products (PPPs). However, AMF sensitivity to chemicals is poorly understood and the impact of contaminants on the AMF life cycle, including on spore viability (AMF pre-symbiotic phase), root colonization and subsequent production of spores and soil mycelium (AMF symbiotic phase), are of growing concern due to the crucial importance of these microorganisms on soil ecosystems.The ERAMYC project included an extensive literature review on the effects of organic chemicals on the pre-symbiotic and symbiotic phases of the AMF life cycle which guided the development and refinement of test protocols for AMF testing for risk assessment. A series of laboratory experiments, including the use of different test methodologies, AMF species, host plants, test soils and test substances, culminated on the production of test protocols which were submitted to ring tests, with the objective of drafting a new OECD test guideline for AMF pre-symbiotic and symbiotic phase testing.Despite the steps given towards standardization of AMF testing, the tested methods within this project showed high variability of the estimated endpoints and a low number of valid data sets resulting from the ring test experiments. AMF intra-specific genetic variation and the technical knowledge needed for the measurement of AMF parameters (e.g. root colonization and hyphae measurements) could be the main factors contributing to the high variability of the results.Data produced in the ERAMYC project constitutes an undeniable contribution for the standardization of methods based on AMF colonization and highlights the current insufficiency of ERA of PPPs in European Union to protect this group of microorganisms in terrestrial systems.

Hintergrundwerte von anorganischen Stoffen in Böden in Deutschland 1:1.000.000 (WMS)

Web Map Service (WMS) zur Karte der Hintergrundwerte von anorganischen Stoffen in Böden in Deutschland. Durch die LABO wurden 2017 für 16 Elemente neue, bundesweite Hintergrundwerte veröffentlicht. Sie beruhen auf Profilinformationen und Messdaten von Königswasserauszügen, die durch die BGR zusammengeführt und homogenisiert wurden. Daten mit hohen Bestimmungsgrenzen wurden nach bestimmten Kriterien von der weiteren Auswertung ausgeschlossen, damit die Bestimmungsgrenzen nicht die Hintergrundwerte beeinflussen. Um die Hintergrundwerte nicht durch Regionen mit hoher Stichprobendichte überproportional beeinflussen zu lassen, wurde in Teilen eine räumliche Ausdünnung durchgeführt. Die Werte mehrerer Horizonte eines Standortes wurden durch tiefengewichtete Mittelwerte zu einem Wert zusammengezogen. Zur Auswertung wurden die vorhandenen Messwerte verschiedenen Gruppen von Bodenausgangsgesteinen zugeordnet. Zudem wurde unterschieden, ob die Proben im Oberboden, im Unterboden oder im Untergrund genommen wurden. Bei den Oberböden wurde bei der Auswertung auch die unterschiedliche Nutzung (Acker, Grünland, Forst) berücksichtigt. Lockergesteine wurden aufgrund ihrer unterschiedlichen Zusammensetzung getrennt nach Nord- und Süddeutschland ausgewertet. Durch die Aufteilung der Daten in Teilkollektive wurden nicht in allen Fällen verlässliche Fallzahlen erreicht, sodass nur Hintergrundwerte mit Fallzahlen ?20 dargestellt werden. Das genaue Vorgehen bei der Ableitung ist dem Bericht der LABO-Bund/Länder-Arbeitsgemeinschaft Bodenschutz (2017): 'Hintergrundwerte für anorganische und organische Stoffe in Böden', 4. überarbeitete und ergänzte Auflage, zu entnehmen.

Karte der Mineralisationen

In der Karte der Mineralisationen werden die für das Erzgebirge und Vogtland bekannten gang- und stockförmigen Lagerstätten und Mineralisationen von Metallen sowie von Fluorit/Baryt abgebildet. Dabei wird zwischen hydrothermalen Lagerstätten und Mineralisationen der verschiedenen Temperaturbereiche unterschieden. Weiterhin sind die Verbreitungsgebiete schichtgebundener Lagerstätten bzw. Mineralisationen und die Rohstoffinhalte in Form von Elementsymbolen dargestellt. Die Karte der Mineralisationen stellt einen vereinfachten Auszug aus »Mineralische Rohstoffe Erzgebirge-Vogtland/Krušné hory, Karte 2: Metalle, Fluorit-Baryt-Verbreitung und Auswirkung auf die Umwelt« (WASTERNACK et al., 1995) dar. Die Karte der Mineralisationen kann als Grundlage für die Einschätzung geogener Stoffgehalte in Böden und Gewässern herangezogen werden.

System fuer schnelle und kostenguenstige Kartierung von Bodenschaeden auf grossen Flaechen

Bei dem entwickelten Prototyp handelt es sich um eine mit speziellen Sensoren bestueckte Traegerplattform, die beim Ueberfahren etwa vorhandene Konzentrationen/Aenderungen von Schadstoffen im Boden misst und die Information zeilen- und spaltenweise speichert. Durch gezielte Sensorenwahl kann in einem sehr breiten Schadstoffspektrum detektiert werden. Die gemessenen Schadstottkonzentrationen sind Basis fuer weitere, spezifische Untersuchungen. Vorteil: Die sehr teure Ueberallbeprobung entfaellt, was die Untersuchungskosten erheblich reduziert. Anwendungsbereiche: Schadstoffuntersuchungen auf ehemals militaerisch oder industriell genutzten Flaechen.

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