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Anorganische Schadstoffe in der Nahrungskette

Anorganische Elemente in Futtermittel und Lebensmittel tierischer Herkunft, Untersuchungen zum Carry Over aus Futtermitteln in landwirtschaftliche Nutztiere.

Untersuchungen ueber die J 131-Belastung der Milch in der Umgebung groesserer Kernkraftwerke im Norddeutschen Raum

Entwicklung und Erprobung sehr empfindlicher Methoden fuer die routinemaessige Ueberwachung der Milch aus der Umgebung von Kernkraftwerken. Ueberwachung des J 131-Gehaltes der Milch aus der Umgebung einiger Kernkraftwerke. Bestimmung von Transferwerten des J 131 zwischen Abluft und Milch.

Uebergang von Pflanzenbehandlungsmitteln bei sogenannter Strohballenkultur in Nutzpflanzen

Die unter Glas oder Folien durchgefuehrte Kultur von Tomaten, Paprika, Auberginen oder Gurken auf Strohballen mit anorganischer Naehrloesung humifiziert einerseits das Stroh, zum anderen erzeugt sie messbare Waerme (Energieeinsparung) und CO2 (Blattduengung) und bringt gute Ertraege. Es ist zur Zeit jedoch nicht klar, ob die dem Stroh vom Feld her anhaftenden Pflanzenbehandlungsmittel nicht in messbaren Mengen in die Ernteprodukte uebergehen.

Einfluss von bergbaulichen Aktivitaeten auf Kompostrohstoffe im noerdlichen Harzvorland

Im Harz wurden ueber Jahrhunderte Blei-Zink-Erze abgebaut und aufbereitet, was zu einer lokal unterschiedlichen starken Schwermetallbelastung im Boden gefuehrt hat. Die Schwermetallbelastung des Bodens fuehrt zu einer Schwermetallbelastung der Pflanzendecke und den organischen Abfaellen. In dem Forschungsvorhaben wurden bislang im Landkreis Osterode am Harz flaechendeckend innerhalb der Siedlungsgebiete Boden- und Kompostproben auf ihren Schadstoffgehalt untersucht. Weiterhin wurden Schadstoffquellen und moegliche Schadstofftransfers eruiert. Die erfassten Daten wurden toxikologisch bewertet und bei der Ausarbeitung eines spezifischen Sammlungskonzeptes der organischen Abfaelle fuer den Landkreis Osterode am Harz beruecksichtigt. Die Umsetzung in ein spezifisches Verwertungskonzept steht noch aus.

Untersuchungen zum Uebergang von Hexachlorbenzol - HCV - in Milch und Schlachtkoerper von Rindern

Studium der 'Entry-Rate' bzw. des 'Carry-Over' von HCB in Kuhmilch und Schlachtkoerpern von Rindern. Gezielte Fuetterungsversuche mit abgestufter HCB-Zufuhr. Ermittlung des HCB-Gehaltes in der Milch ueber laengere Zeitraeume bzw. Bestimmung der HCB-Konzentration in verschiedenen Geweben bzw. Organen von Kaelbern und Mastbullen. Gaschromatographische Bestimmung des HCB nach Abtrennung auf einer Aluminiumoxidsaeule.

Einsatz stabiler Isotope in der Ökophysiologie: Stickstoff- und Kohlenstoffallokation sowie Kohlenstoffumsatz junger Bäume im Bodenraum

Im Rahmen des hier beantragten 12-monatigen Aufenthalt bei Prof. Dr. T. Dawson werde ich verschiedene Einsatzmöglichkeiten von stabilen Isotopen zum mechanistischen Verständnis von Prozessen in der Ökophysiologie/Baumphysiologie erlernen. Besonderer Schwerpunkt wird hierbei auf dem Studium biotischer Interaktionen und Stoffumsätze im Boden liegen. Anhand von eigenem Probenmaterial aus bereits abgeschlossenen Experimenten werde ich mir zunächst die Probenaufarbeitung, Verwendung der Massenspektrometer und Dateninterpretation von Grund auf aneignen. Während eines etwa vierwöchigen Aufenthalts bei Dr. C. Andersen werde ich in die Handhabung einer Messvorrichtung für unterirdische Untersuchungen an jungen Bäumen eingeführt. Diese 'mycocosms' werden anschließend für die in Berkeley geplanten Versuche eingesetzt. Mit Hilfe der stabilen Isotope 13C und 15N und Messungen der Bodenatmungsraten werden der Fluss an neu fixiertem C von den Blättern in den Boden, der C-Umsatz dort quantifiziert sowie die N- und C-Allokation erfaßt. Die Experimente dienen dem mechanistischem Verständnis qualitativer und quantitativer Änderungen dieser Allokations- und Umsatzprozesse durch Mykorrhizapilze und Konkurrenzinteraktionen. Die erlernten Methoden werden nach Beendigung des Auslandsstipendiums in Deutschland im Rahmen von Projekten eingesetzt, die sich mit der Konkurrenz zwischen Buche und Fichte beschäftigen.

Produktion und Konsumption (Flüsse) der klimarelevanten Spurengase, Lachgas und Methan in einem Dauergrünland unter steigender atmosphärischer CO2-Konzentration

Außer dem bekannten Treibhausgas Kohlendioxid (CO2) existieren weitere stark klimawirksame Spurengase biologischen Ursprungs, z.B. Lachgas (N2O) und Methan (CH4), die mikrobiell im Boden produziert (N2O, CH4) oder im Falle des Methans auch verbraucht (oxidiert) werden. Die steigende atmosphärische CO2-Konzentration kann sich über die Pflanzen in vielfacher Weise auf die bodenmikrobiellen, Spurengasproduzierenden Prozesse auswirken. So ist beispielsweise nachgewiesen worden, dass der Wasserverbrauch der Pflanzen unter erhöhtem CO2 häufig sinkt und die Abgabe von leicht zersetzbarem Kohlenstoff an den Boden (Wurzelexudation) steigt. Beides könnte die Denitrifikation und damit die N2O-Produktion begünstigen, ebenso die Methanproduktion, wenn im Boden anaerobe Bedingungen (z.B. durch Überflutung) eintreten. Steigende Bodenfeuchte würde zugleich die Sauerstoff-abhängige Methanoxidation im Oberboden hemmen. Zu diesem Thema existieren bislang weltweit nur Kurzzeit- und Laborstudien. Im hier vorgestellten Projekt werden im Freilandexperiment die Langzeitauswirkungen steigender atmosphärischer CO2-Konzentrationen über das System Pflanze-Boden auf die Flüsse der klimawirksamen Spurengase N2O und CH4 in einem artenreichen Dauergrünland untersucht. Hierzu gelangt ein im Institut für Pflanzenökologie neuentwickeltes Freiland-CO2-Anreicherungssystem (FACE) zur Anwendung, bei dem die CO2-Konzentration in drei Anreicherungsringen seit Mai 1998 um etwa 20 Prozent gegenüber den drei Kontrollringen erhöht wurde. Über die Jahresbilanzierungen der Spurengasflüsse sowie über begleitende Prozessstudien soll geklärt werden, wie und auf welche Weise erhöhtes CO2 auf die N2O- und CH4-Spurengasflüsse rückwirkt. Die ersten Ergebnisse zeigen deutlich, dass in einem etablierten artenreichen Ökosystem wie dem untersuchten Feuchtgrünland zuerst die unterirdischen Prozesse auf die steigenden CO2-Konzentrationen reagierten (Bestandesatmung). Die oberirdische Biomasse zeigte erst nach etwa 1,5 Jahren der CO2-Anreicherung einen signifikanten Zuwachs gegenüber den Kontrollflächen. Im Jahr 1997, vor dem Beginn der CO2 -Anreicherung, waren sowohl die N2O-Emissionen als auch die CH4 Flüsse auf den (späteren) Anreicherungs- und den Kontrollflächen fast identisch. Seit Beginn der Anreicherung hingegen sind die N2O-Emissionen vor allem während der Vegetationsperiode dramatisch angestiegen: auf 278 Prozent der Emissionen der Kontrollflächen. Die Methanoxidation war rückläufig unter erhöhtem CO2: Mittlerweile oxidieren die CO2 Anreicherungsflächen 20 Prozent weniger CH4 als die Kontrollflächen (Jahr 2000), wobei auch hier der größte Unterschied während der Vegetationsperiode auftrat. Eine erhöhte Bodenfeuchte kommt als Erklärung nicht in Frage, da sich diese nicht geändert hat.

Modellierung von Transferpfaden

Fuer das Verhalten organischer Schadstoffe im System Boden-Pflanze-Luft wurde ein auf einem Massenbilanzmodell basierendes Transfermodell entwickelt und fuer verschiedene Chemikalien (PCDD/F, Pestizide u.a.) verifiziert. Das Modell hat Eingang in die europaeische Risikorichtlinie, die multimediale Modellierung und die Expositionsanalyse von Altlasten gefunden. Insbesondere konnten die Beitraege von Wurzelaufnahme und atmosphaerischer Deposition zur Kontamination von Pflanzen als Funktion der Stoffeigenschaften geklaert werden. QSAR-Beziehungen zwischen der chemischen Struktur und der oekotoxischer Wirkung von chemischen Substanzen unterschiedlicher Strukturklassen auf Gefaesspflanzen konnten durch multivariate Methoden, u.a. Fuzzy-Clustering, ermittelt werden.

Dekontamination von mit Schwermetallen (Cd, Zn, Tl) belasteten Flaechen durch Pflanzen - Erarbeitung und Ueberpruefung von Anbauempfehlungen fuer mit Thallium belastete Flaechen

Problemstellung und Zielsetzung: Viele landwirtschaftliche Flaechen sind so stark mit Schwermetallen (SM) kontaminiert, dass ueber den Transfer Boden-Pflanze das Risiko einer Belastung der Nahrungskette besteht. Andererseits koennte ein hoher Boden-Pflanze-Transfer eine Chance zur Dekontamination solcher Flaechen bieten. Ziel des Forschungsprojektes ist, in Feldversuchen auf kontaminierten Flaechen das Risiko des Tl-Transfers Boden-Pflanze zu untersuchen und die Moeglichkeiten einer Biodekontamination von mit Tl, Cd und Zn belasteten Boeden durch Steigerung der Pflanzenentzuege abzuschaetzen. Bereits durchgefuehrte Versuche und Ergebnisse: Fuer die Untersuchungen stehen in Institutsnaehe Flaechen mit Boeden zur Verfuegung, die durch Neckarbaggergut (Cd, Zn), langjaehrige ueberhoehte Klaerschlammanwendung (Cd, Zn u.a. SM) und Zementwerksemissionen (Tl u.a. SM) kontaminiert sind. Die auf den mit Cd und Zn belasteten Boeden angebauten 50 Maisinzuchtlinien und 8 Maishybriden unterschieden sich in ihren Cd- und Zn-Entzuegen zwar um Faktor 5, dennoch wuerde trotz Auswahl der Linien mit den hoechsten Entzuegen eine Dekontamination unrealistisch lange Zeitraeume beanspruchen (ueber 500 Jahre). Auf dem mit Tl kontaminierten Boden wurden Tl-Gehalte und -entzuege von 22 Pflanzenarten untersucht. Eine Ueberschreitung des Lebensmittelrichtwertes wurde bei einigen Brassicaceen (z.B. Gruenkohl) festgestellt. Die Tl-Entzuege von Sommerraps und Gruenkohl waren so hoch, dass eine Dekontamination von mit Tl belasteten Flaechen in relativ kurzen Zeitraeumen moeglich erscheint. In Naehrloesungsversuchen mit radioaktiv markiertem Tl zeigten sich deutliche Unterschiede (Faktor 10-20) in der Tl-Aufnahme von Rotkohl, Weisskohl und Gruenkohl, wobei Rotkohl die geringste Tl-Aufnahme zeigte, Gruenkohl die hoechste. Demgegenueber waren die Unterschiede bei der Verlagerung von Tl in den Spross nur geringfuegig. Geplante Versuche: Auf den mit Tl belasteten Flaechen soll durch Untersuchung der Veraenderung der Tl-Bindungsformen im Boden in Abhaengigkeit vom Tl-Entzug ein realistischer Zeitrahmen zur Biodekontamination dieser Flaechen erarbeitet werden.

Belastung mit Pestiziden im Bereich des niedersaechsischen Verwaltungsbezirks Braunschweig bei Lebensmitteln tierischen Ursprungs, Haustieren und wildlebenden Tieren

Feststellen der Belastung von Lebensmitteln tierischen Ursprungs im Rahmen der Bakteriologischen Fleischbeschauung und an Tieren, speziell wildlebenden Tieren mit Pestiziden (Insektizide, Fungizide, Herbizide etc.). Aufgabe: Pruefen des Akkumulierens, des Recycling; Ausarbeiten von speziellen Untersuchungsmethoden, Erstellen von Untersuchungsplaenen, Untersuchung der Herkunft von Pestiziden, deren Uebergehen auf Lebensmittel und und Tiere und deren Metabolisierung.

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