Bericht "Mikroplastik in Binnengewässern Süd und Westdeutschlands" veröffentlicht Gemeinsames Pilotprojekt von fünf Bundesländern zur Verbreitung von Mikroplastik in Flüssen abgeschlossen – Mikropartikel aus Kunststoff in unterschiedlichen Konzentrationen im Einzugsgebiet von Rhein und Donau nachgewiesen Das Thema Mikroplastik in Gewässern wird aktuell viel diskutiert. Eine umfassende Datengrundlage zur Verbreitung von Mikroplastik in unseren Gewässern fehlt jedoch bislang. Die Ergebnisse einer umfassenden Pilotstudie in insgesamt fünf Bundesländern geben zum ersten Mal einen Überblick über das Vorkommen von Mikroplastikpartikeln in verschiedensten Regionen: vom Alpenvorland bis zum Niederrhein, vom Kleingewässer bis zu Deutschlands größtem Fluss. Die Bundesländer Baden-Württemberg, Bayern, Hessen, Nordrhein-Westfalen und Rheinland-Pfalz haben oberflächennahe Wasserproben an 25 Flüssen im Einzugsgebiet von Rhein und Donau auf Mikroplastik analysieren lassen und in jedem einzelnen Gewässer unterschiedliche Konzentrationen von Mikroplastik nachgewiesen. Insgesamt 52 Proben wurden vom Projektpartner, dem Lehrstuhl für Tierökologie an der Universität Bayreuth, mit Hilfe der FTIR-Spektroskopie untersucht. Die nun vorliegenden Analysenergebnisse bilden einen der weltweit größten, methodisch einheitlich gewonnenen Datensätze zum Vorkommen von Plastikpartikeln in Flüssen. Insgesamt mehr als 19.000 Objekte wurden analysiert, 4.335 davon als Kunststoffpartikel identifiziert. Der Anteil größerer Kunststoffobjekte (Makroplastik) war sehr gering. Rund 99 Prozent der Kunststoffpartikel waren kleiner als 5 Millimeter und damit Mikroplastik zuzuordnen. Auffallend war, dass sehr kleine Mikroplastikpartikel mit einer Größe zwischen 0,3 Millimeter bis 0,02 Millimeter mit rund 62 Prozent am häufigsten vertreten waren. Die Partikel bestanden zumeist aus den Kunststoffsorten Polyethylen oder Polypropylen, welche die höchsten Marktanteile vor allem für Verpackungen und die meisten Bedarfsgegenstände aus Kunststoff in Europa haben. Hauptsächlich handelte es sich um Kunststofffragmente, unregelmäßig geformte Partikel, die von größeren Kunststoffobjekten stammen können. Zudem wurden an einem großen Teil der Messstellen auch Plastikfasern gefunden. Andere Partikelformen wie Folienreste, sogenannte Beads (Kügelchen) und Pellets wurden seltener nachgewiesen. Dabei variiert die Anzahl der Partikel zwischen den einzelnen Messstellen. Höhere Partikelkonzentrationen wurden vor allem in kleineren und mittleren Nebengewässern gemessen. Im größten untersuchten Gewässer, dem Rhein, wurden eher niedrige bis mittlere Konzentrationen gefunden, was vor allem damit zu tun hat, dass durch das größere Wasservolumen eine stärkere Vermischung und damit Abnahme der Partikelkonzentration folgt. Insgesamt liegen die aktuellen Ergebnisse der Länder in der gleichen Größenordnung wie Befunde aus vergleichbaren europäischen und nordamerikanischen Gewässern. In einem nächsten Forschungsvorhaben wird nun das Mikroplastik in den Sedimenten und in verschiedenen Wassertiefen der untersuchten Flüsse analysiert. Die Forschung zu Mikroplastik in der Umwelt und den möglichen Folgen steht noch am Anfang, gewinnt aber zunehmend an Bedeutung. Ziel der Forschungen derzeit ist, die Wissensbasis ständig zu verbreitern, um gezielter Probenahme- und Analyseverfahren zu entwickeln und zukünftige Monitoringprogramme weiter zu optimieren. Fragen zu möglichen Eintragspfaden, Auswirkungen auf die Umwelt und Minderungsmöglichkeiten werden derzeit unter anderem im Rahmen eines vom Bundesforschungsministeriums (BMBF) geförderten Forschungsschwerpunktes „Plastik in der Umwelt“ bis 2021 untersucht. Erforscht werden hier vor allem Vermeidungsstrategien, um einen Eintrag von Plastikabfällen in die Umwelt zu vermindern und wenn technisch möglich komplett zu vermeiden. Bericht "Mikroplastik in Binnengewässern Süd und Westdeutschlands" online Die Ergebnisse der bundesländerübergreifenden Untersuchungen in Baden-Württemberg, Bayern, Hessen, Nordrhein-Westfalen und Rheinland-Pfalz sind in dem Bericht "Mikroplastik in Binnengewässern Süd und Westdeutschlands" zusammengefasst und mittels Grafiken und Tabellen übersichtlich dargestellt.
Erste Ergebnisse zu Belastungen im Rhein Am 15. September 2014 fanden im Kurfürstlichen Schloss Mainz die 12. Mainzer Arbeitstages des Landesamtes statt. Diese standen unter dem Thema "Mikroplastik in der Umwelt". Im Vorfeld der Veranstaltung wurde seitens des Landesamtes ein entsprechender Bericht über Mikrokunststoffe erstellt. Während am Vormittag der Veranstaltung das Thema Mikroplastik aus Sicht der großen Interessensgruppen Politik, Wirtschaft, Verwaltung und Umweltschutzverbände betrachtet wurde, standen am Nachmittag wissenschaftliche Fakten im Fokus. So wurden Untersuchungsmethoden detailliert dargestellt und erste Ergebnisse präsentiert. Daneben äußerten die Wissenschaftler übereinstimmend den Wunsch, eine bessere Erforschung der noch relativ unbekannten Auswirkungen des Stoffes auf die Tier- und Pflanzenwelt voranzutreiben. Der Präsident des Landesamtes Dr. Stefan Hill eröffnete am 15. September 2014 die Fachtagung gemeinsam mit der rheinlandpfälzischen Umweltministerin Ulrike Höfken. Er freute sich mehr als 200 Teilnehmer begrüßen zu dürfen. Mit dem Thema „Mikroplastik“ habe man für die 12. Mainzer Arbeitstage ein Thema aufgegriffen, das mehr und mehr in den Fokus der Öffentlichkeit gerate und auch international von großem Interesse sei. So war es nicht verwunderlich, dass die Besucher auch aus der Schweiz, Österreich, Belgien, Frankreich und den Niederlanden angereist waren. "Mikroplastik in der Kosmetik ist vielleicht nicht der größte Verursacher von Plastikmüll im Meer, aber auf ihn kann die Industrie am leichtesten verzichten." äußerte Sabine Yacoub, die Vorsitzende des Landesverbandes Rheinland-Pfalz des BUND bei der Podiumsdiskussion der 12. Mainzer Arbeitstage des Landesamtes im Mainzer Kurfürstlichen Schloss. Waltraud Fesser von der Verbraucherzentrale Rheinland-Pfalz stimmt ihr in dieser Frage zu und fordert ein gesetzliches Verbot für Mikroplastik in der Kosmetikindustrie. Dr. Ingo Sartorius, Vertreter von PlasticsEurope, dem Verband der kunststofferzeugenden Industrie, sprach sich mit seiner Äußerung "Wir sollten dort beginnen zu handeln, wo wir mit möglichst geringem Aufwand den größten Nutzen erzielen", zumindest nicht gegen den Vorschlag aus. Er plädierte jedoch eindringlich dafür, zunächst mehr Fakten zu sammeln. Diese Auffassung vertritt auch Dr. Claus-Gerhard Bannick vom Umweltbundesamt, der sich "eine stärkere Einbindung von Länderarbeitsgemeinschaften mit Vertretern aus der Wasserwirtschaft, dem Bodenschutz sowie der Abfallwirtschaft " wünscht. Für Staatsministerin Ulrike Höfken stellt sich nicht nur die Frage der Reduzierung der Neueinleitungen: "Wir sollten uns auch überlegen, wie wir den bereits eingeleiteten Müll wieder aus den Gewässern herausbekommen." Aus Sicht aller Beteiligten der Podiumsdiskussion, die von SWR-Redakteur Axel Weiß moderiert wurde, können die Mainzer Arbeitstage "Mikroplastik in der Umwelt" einen wertvollen Beitrag zum Wissenstransfer sowie zur Entwicklung gemeinsamer Strategien leisten. Der Schweizer Student Thomas Mani präsentierte erste Untersuchungsergebnisse für den Rhein. Der junge Schweizer, der zurzeit seine Masterarbeit verfasst, beprobte an 14 Stellen den Fluss. Um möglichst genaue Messresultate zu erlangen, entnahm er an jedem Messpunkt mindestens drei Wasserproben. Jeweils eine Probe für Mainz, Bad Honnef und Seltz hat der Student bereits ausgewertet. Die Ergebnisse sind gleichwertig. An allen drei Orten lag die Anzahl der wahrscheinlichen Mikroplastikartikel zwischen 300 und 500 pro 1000 Kubikmeter Wasser. Aus seinen Ergebnissen würde sich somit eine Menge von 1,7 Kilogramm Mikroplastik, die jeden Tag in Mainz den Rhein passieren, ableiten. Thomas Mani wies bei seiner Studie ausdrücklich darauf hin, dass seine Resultate auf Grund der geringen Probenzahl sowie der fehlenden Messtechnik nicht als repräsentativ und vorläufig angesehen werden können. Gleichzeitig bat er die im Saal anwesenden Wissenschaftler um Unterstützung bei der exakten Analyse der Proben. Möglichst genaue Analysemethoden waren der Themenschwerpunkt von Dr. Martin Löder vom Alfred-WegenerInstitut. In seinem Fachvortrag ging er auf die technischen Möglichkeiten der FTIR Spektroskopie ein. Dabei wurden folgende Fakten deutlich: Die Analyse einer Wasserprobe auf Mikroplastik ist sehr zeitaufwendig, da zur Herstellung einer reinen und verwertbaren Probe in mehrtägigen Verfahren eine Zugabe von Enzymen erfolgen muss. Die vorhandene Messtechnik benötigt acht bis zehn Stunden, um die verdächtigen Partikel mittels eines Infrarotverfahrens zu ermitteln. Die klare Feststellung, ob es sich bei den verdächtigen Kleinstpartikeln tatsächlich um Mikroplastik handelt, benötigt im Labor wiederum - je nach Menge der gefundenen Partikel - zwei bis fünf Stunden. Die Kosten betragen nur zur Bestimmung größerer Mikroplastikpartikel mindestens 50.000 Euro pro Messvorrichtung. Mit dieser lassen sich jedoch keinesfalls massenhaft Proben untersuchen, sondern lediglich Einzelproben analysieren. Durch die unterschiedlichen Parameter der wenigen durchgeführten Studien zum Thema "Mikroplastik" lassen sich keine Vergleiche zwischen den Untersuchungen ziehen. Positiv am Spektroskopieverfahren ist aus Sicht des Wissenschaftlers jedoch die exakte Bestimmung der Substanzen: "Jeder Partikel, der in die Kategorie Mikroplastik fällt, zeigt eine bestimmte Charakteristik." Somit hinterlässt er also einen eindeutigen "Fingerabdruck" im Wasser und kann eindeutig dem jeweiligen „Kunststoff“ zugeordnet werden. Das Fehlen klarer Erkenntnisse ist aus Sicht von Dr. Georg Reifferscheid von der Bundesanstalt für Gewässerkunde das größte Problem in der Forschung: "Wir wissen nicht, ob und wann Plastik gefährlich ist." Aus seiner Sicht gibt es - außer bei den Weichmachern - keine fundierten Kenntnisse über die Auswirkungen von Mikroplastik auf Natur und Lebewesen. Diese Auffassung wurde auch von allen übrigen Experten geteilt. Gerade deshalb sind aus ihrer Sicht solche Fachtagungen von großer Bedeutung. Hier können Vertreter unterschiedlicher Fachrichtungen ihre Erkenntnisse austauschen, Fakten an Interessierte weitergeben und Impulse für künftige Projekte setzen. Einen guten Überblick über die momentanen Erkenntnisse zum komplexen Themenblock bietet auch der Bericht "Mikrokunststoffe" des Landesamtes sowie die Kurzdarstellungen der Fachbeiträge, die für alle Interessierten weitgehend im Downloadbereich unserer Fachbehörde zusammengestellt wurden.
Die Bundesländer Baden-Württemberg, Bayern, Hessen, Nordrhein-Westfalen und Rheinland-Pfalz haben oberflächennahe Wasserproben an 25 Flüssen im Einzugsgebiet von Rhein und Donau auf Mikroplastik analysieren lassen. Insgesamt 52 Proben wurden vom Projektpartner, dem Lehrstuhl für Tierökologie an der Universität Bayreuth, mit Hilfe der FTIR-Spektroskopie untersucht. Die nun im Abschlussbericht vorliegenden Analysenergebnisse bilden einen der weltweit größten, methodisch einheitlich gewonnenen Datensätze zum Vorkommen von Plastikpartikeln in Flüssen. Die Verschmutzung der Weltmeere durch Kunststoffmüll ist seit Jahrzehnten bekannt. Seit einigen Jahren erfährt auch das Thema „(Mikro)Plastik in Binnengewässern“ zunehmend Aufmerksamkeit in Wissenschaft, Politik und Öffentlichkeit. Fließgewässer werden nicht mehr nur als potentielle Eintragspfade in marine Systeme diskutiert, sondern systematisch hinsichtlich ihrer Belastung mit Mikroplastikpartikeln untersucht. Entsprechend der historisch jungen Betrachtungsweise gibt es noch keine vereinheitlichten Monitoring- und Analyseverfahren. Die Ergebnisse aus den wenigen verfügbaren Studien lassen sich daher meist nicht ohne weiteres untereinander vergleichen. Um erstmals einen einheitlichen Datensatz über ein größeres geographisches Gebiet mit unterschiedlichen Fließgewässertypen zu generieren, haben sich in Deutschland fünf Bundesländer (Baden-Württemberg, Bayern, Hessen, Nordrhein-Westfalen und Rheinland-Pfalz) zusammengeschlossen und mit dem gemeinsamen Projektpartner (Universität Bayreuth, Lehrstuhl Tierökologie I) Mikroplastik-Konzentrationen in unterschiedlichen Kompartimenten von süd- und westdeutschen Fließgewässern ermittelt. Der gemeinsame Bericht gibt einen Überblick über die Mikroplastikkonzentrationen in Fließgewässern vom Alpenvorland bis zum Niederrhein. In insgesamt fünf Bundesländern wurden qualitative und quantitative Analysen von Kunststoffpartikeln in unterschiedlichen Gewässerkompartimenten von Fließgewässern und Seen durchgeführt. In dem nun vorliegenden, ersten Berichtsteil werden die Ergebnisse der oberflächennahen Wasserproben vorgestellt. Allein dieses Untersuchungsprogramm ist mit 52 Messstellen eines der umfangreichsten Messprogramme in Fließgewässern weltweit. Für den Länderbericht wurden oberflächennahe Wasserproben verschiedenster Gewässer, von den großen Strömen Rhein und Donau, über größere und mittlere Zuflüsse (z. B. Mosel und Altmühl) bis hin zu kleinen Nebengewässern wie Kraichbach und Körsch untersucht. Dadurch wurde ein breites Spektrum an hydrologischen Gegebenheiten und anthropogenen Einflüssen abgedeckt. Die Kunststoffpartikel wurden mittels FTIR (Fourier-Infrarot)-Spektroskopie charakterisiert, einem der wenigen anerkannten Verfahren zum eindeutigen Nachweis von Plastikpartikeln. Im Rahmen des oberflächennahen Monitorings wurden insgesamt mehr als 19.000 Partikel untersucht, wovon 4.335 eindeutig als Kunststoffpartikel identifiziert werden konnten. In den Proben wurde jeweils Anzahl, Größe, Form und Polymertyp der erfassten Kunststoffpartikel bestimmt. Neben Makroplastik (> 5 mm), großem Mikroplastik (5 - 1mm) und kleinem Mikroplastik (1 mm – 300 µm) wurde zusätzlich die Kategorie sehr kleines Mikroplastik (300 µm – 20 µm) eingeführt. Gerade die detaillierte analytische Charakterisierung aller Partikel bis zu einer vergleichsweise sehr geringen Größe unterstreicht die Relevanz dieses Datensatzes. Unter Berücksichtigung einiger Unsicherheiten einer Pilotstudie erlaubt der umfangreiche Datensatz erste Aussagen zu allgemeingültigen Mustern sowie messstellenspezifischen Besonderheiten der vorgefundenen Größenfraktionen, Polymersorten und Formen der Kunststoffpartikel. Zusammenfassend lassen sich folgende Aussagen aus den vorliegenden Ergebnissen ableiten: (Mikro)Plastik wird an allen Probestellen nachgewiesen. Es kann von einer zivilisatorischen Grundlast von Kunststoffpartikeln in den Gewässern ausgegangen werden. Quellregionen sind von dieser allgemeinen Aussage ausgenommen (Stichprobe zu klein). Die Partikelkonzentrationen (> 5 mm bis 20 µm) liegen im Bereich von 2,9 Partikeln pro m³ im Rhein bei Nackenheim bis 214 Partikeln pro m³ in der Emscher (im Mündungsbereich). Die Partikelkonzentrationen innerhalb eines Gewässers bewegen sich häufig in einer vergleichbaren Größenordnung. Konzentrationsanstiege im Bereich von Ballungsgebieten (städtisch oder industriell) oder eine Zunahme entlang des Flussverlaufes wurden nur in Einzelfällen beobachtet. Der größte Anteil (88,5 %) der gesammelten Partikel gehört der Größenklasse „kleines Mikroplastik“ (1 mm – 20 µm) an. Dies bezieht sich auf die Anzahl erfasster Partikel und berücksichtigt nicht die Masse der einzelnen Fraktionen. Am häufigsten (zusammen 88 %) wurden die Polymere Polyethylen (PE) und Polypropylen (PP) nachgewiesen. Dominierende Partikelform an nahezu allen untersuchten Messstellen waren Fragmente. Fasern, Folien, Beads und Pellets wurden in geringem Umfang bzw. an einzelnen Messstellen gefunden. Trotz der vielen Übereinstimmungen bezüglich Anzahl, Größe, Material und Form der gefundenen Partikel lassen sich aus den Ergebnissen des flächigen Messprogramms auch regionale Unterschiede feststellen. Die Pilotstudie der Länder liefert erste Ergebnisse über das Vorkommen von Mikroplastik in süd- und westdeutschen Gewässern. Auch wenn einige im Bericht beschriebene Unsicherheiten beachtet werden müssen, kann der Datensatz unter Berücksichtigung des aktuellen Forschungsstandes und im Vergleich zu international publizierten Studien zu den umfangreichsten und detailliertesten Datensätzen bezüglich Mikroplastik in Binnengewässern gezählt werden. Vorbehaltlich der Tatsache, dass ein 1:1-Vergleich von Studien untereinander aufgrund der im Bericht ausführlich geschilderten Unterschiede nur bedingt möglich ist, zeigt ein internationaler Vergleich, dass die in den süd- und westdeutschen Fließgewässern gemessenen Konzentrationen in der gleichen Größenordnung wie in anderen europäischen und nordamerikanischen Gewässern liegen und damit „durchschnittlichen“ Mikroplastikkonzentrationen in Regionen mit vergleichbaren zivilisatorischen Mustern entsprechen. Der Nachweis von Mikroplastik an allen untersuchten Messstellen zeigt die ubiquitäre Präsenz dieser Fremdstoffe in der Umwelt. Obwohl wissenschaftliche Erkenntnisse über die ökologischen Auswirkungen von (Mikro)plastik in Binnengewässern noch weitgehend fehlen, sollten im Sinne des Vorsorgeprinzips frühzeitig Maßnahmen zur Reduktion weiterer Einträge eingeleitet werden, um eine fortschreitende Akkumulation dieser hochpersistenten Materialien zu vermeiden. Von großer Bedeutung ist deshalb die Ermittlung relevanter Eintragspfade, um Maßnahmen effizient an der Quelle anzusetzen. Die Vielzahl offener Forschungsfragen im Bereich Mikroplastik kann aber nur in großangelegten Forschungsprojekten bearbeitet werden. Dies kann nicht allein auf Länderebene geleistet werden. Sehr umfassende Projekte zu diesen Themen werden deshalb aktuell auf Bundes- bzw. EU-Ebene gefördert. So hat der Bund 2017 die BMBF-Fördermaßnahme „Plastik in der Umwelt: Quellen, Senken, Lösungsansätze“ gestartet. Dr. Jens Mayer Tel.: 0611-6939 769 Mikroplastik in Binnengewässern Süd- und Westdeutschlands
Das Projekt "FT-IR Spektroskopie als schnelle Methode zur Bestimmung der biochemischen Zusammensetzung pflanzlicher Biomasse" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Leipzig, Institut für Biologie I, Abteilung Pflanzenphysiologie durchgeführt. Will man in ökologischen Stoffkreisläufen auch die Energieumsätze bestimmen, ist es erforderlich, den Nahrungswert der einzelnen Stufen in der Nahrungskette zu kennen. Für aquatische Stoffkreisläufe sind die Energieumsätze bislang nicht genau genug untersucht, um einigermaßen genaue Bilanzen aufstellen zu können, da eine ausreichend empfindliche und genaue Analytik nicht verfügbar ist. In dem Vorhaben soll die quantitative spektroskopische Bestimmung von Fetten, Kohlenhydraten und Proteinen, wie sie aus der Lebensmittelanalytik bekannt ist, so verfeinert werden, daß sie auf Phytoplankton anwendbar wird.
Das Projekt "Erprobung der FT-IR Spektroskopie zur Auswertung von Silizium/Kohlenstoff Verhältniswerten in ausgewählten Diatomeen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Leipzig, Institut für Biologie I, Abteilung Pflanzenphysiologie durchgeführt.
Das Projekt "Quantifizierung der Gerinnespeicherung von kohäsiven Feinpartikeln im Verlauf von künstlich erzeugten Hochwasserwellen und stationären Trockenwetterrandbedingungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Trier, Fachbereich VI Raum- und Umweltwissenschaften, Fach Hydrologie durchgeführt. Kohäsive Feinpartikel sind potentielle Träger von anorganischen und organischen Schadstoffen und spielen eine entscheidende Rolle beim Stoffaustausch zwischen Wasserkörper, Schwebstoff und Sediment. Daher ist die Kenntnis der Depositionsdynamik dieser Feinpartikel ein wichtiger Baustein für ein effizientes Sedimentmanagement und eine physikalisch basierte Modellierung des Schadstofftransfers in Fließgewässern. Es überrascht jedoch, dass sich Untersuchungen zum Transport- und Sedimentationsverhalten kohäsiver Partikel bisher häufig auf definierte stationäre Randbedingungen im Labormaßstab und Trockenwetterbedingungen im Gelände konzentrieren. Weitgehend ungeklärt ist hingegen das Verhalten von Feinpartikeln und deren Speicherung im Gerinnebett während der dynamischen Phase von Hochwasserereignissen. Um die im Gerinne ablaufenden Prozesse weitgehend unabhängig von den Einzugsgebietsprozessen zu untersuchen hat sich in unserer Arbeitsgruppe seit nunmehr über 10 Jahren ein Ansatz mit künstlich generierten Hochwasserwellen bewährt. Es ist ein genereller Vorteil von solchen Geländeexperimenten, dass einzelne steuernde Größen ausgeschlossen oder gezielt kontrolliert werden können. Außerdem ist ein solcher Ansatz eine Voraussetzung, um die Aussagekraft experimentell gewonnener Laborergebnisse zur potentiell hohen Feinpartikel-Retention in Sand- und Kiessedimenten in einem natürlichen System zu validieren. Das übergeordnete Ziel des hier beantragten Projekts ist es, die Gerinnespeicherung kohäsiver Feinpartikel in einem natürlichen System bei variierenden hydrologisch-hydraulischen Randbedingungen zu quantifizieren. Zu diesem Zweck werden standardisierte Feinpartikeltracer (Kaolinit, d50 = 2ìm, ñ = 2,6 g/cm3) sowohl im Verlauf von künstlich generierten Hochwasserwellen als auch während stationärer Trockenwetterbedingungen in einen Mittelgebirgsbach induziert. Die Retention und Sedimentation der eingegebenen Feinpartikel wird gezielt in kleinräumig variierenden Flussbettstrukturen (Hyporheische Zone, Stillwasserzonen, Gerinnerandbereiche, Riffle-Pool-Sequenzen) und für einzelne Gerinneabschnitte erfasst. Die Quantifizierung der Speicherung erfolgt mit bereits erprobten Resuspensionstechniken und Sedimentfallen sowie einer in Pilotprojekten erfolgreich getesteten Tracerfrachtberechnung mittels FTIR-DRIFT Spektroskopie an mehreren Basismessstationen im Längsprofil. In einem interdisziplinären Forscherverbund mit Kollegen des 'Hydraulics Laboratory' und des 'Dept. of Civil Engineering' der Universität Gent, der 'Ecosystem Management Research Group, Dept. of Biology' der Universität Antwerpen und des 'Dept. of Hydrology and Hydraulic Engineering' der Freien Universität Brüssel in Belgien wird darüber hinaus die Transport- und Speicherdynamik der Feinpartikel mit der neuen, FORTRAN basierten Modellierungssoftware 'FEMME' ('Flexible Environment for Mathematically Modelling the Environment') abgebildet.
Das Projekt "Species discrimination of plant roots by Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Georg-August-Universität Göttingen, Department für Nutzpflanzenwissenschaften, Abteilung Pflanzenbau durchgeführt. Comprehension of belowground competition between plant species is a central part in understanding the complex interactions in intercropped agricultural systems, between crops and weeds as well as in natural ecosystems. So far, no simple and rapid method for species discrimination of roots in the soil exists. We will be developing a method for root discrimination of various species based on Fourier Transform Infrared (FTIR)-Attenuated Total Reflexion (ATR) Spectroscopy and expanding its application to the field. The absorbance patterns of FTIR-ATR spectra represent the chemical sample composition like an individual fingerprint. By means of multivariate methods, spectra will be grouped according to spectral and chemical similarity in order to achieve species discrimination. We will investigate pea and oat roots as well as maize and barnyard grass roots using various cultivars/proveniences grown in the greenhouse. Pea and oat are recommendable species for intercropping to achieve superior grain and protein yields in an environmentally sustainable manner. To evaluate the effects of intercropping on root distribution in the field, root segments will be measured directly at the soil profile wall using a mobile FTIR spectrometer. By extracting the main root compounds (lipids, proteins, carbohydrates) and recording their FTIR-ATR spectra as references, we will elucidate the chemical basis of species-specific differences.
Das Projekt "Teilprojekt 3: Realisierung eines kombinierten Verfahrens aus plasmachemischer Erzeugung von CO aus CO2 und homogen-katalysierten Carbonylierungen einschließlich in-situ Spektroskopie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Katalyse e.V. an der Universität Rostock durchgeführt. Das Vorhaben zielt auf die Entwicklung eines Verfahrens zur Formierung von Kohlenmonoxid aus Kohlendioxid in Gegenwart von Wasserstoff unter Anwendung von Niedertemperaturplasmen sowie die chemische Verwertung des erzeugten Synthesegases. Die prinzipielle Anwendbarkeit des Verfahrens wird an postplasma-chemischen Carbonylierungsreaktionen, wie z.B. Rhodium-katalysierte Hydroformylierung, Palladium-katalysierten Alkoxycarbonylierung von Alkenen sowie der Cobalt-katalysierten Carbonylierung von Epoxiden demonstriert. Daran schließt sich eine Verfahrensoptimierung der oben genannten Reaktionen einschließlich der Anpassung der Konfiguration des Plasmareaktors sowie der gekoppelten Chemieversuchsapparatur an. Dies erfolgt unter Maximierung der Energieeffizienz im Vergleich zu anderen etablierten Prozessen der Synthesegaserzeugung. Des Weiteren werden die genannten Reaktionen in Plasmareaktorsystemen mit Feststoffkatalysatoren auf Machbarkeit getestet und optimiert. Weiterhin wird die Direktsynthese von Carbonylierungsprodukten im Plasmareaktor, d.h. die parallele 'inplasma' Synthesegaserzeugung und Gasphasenreaktion mit Olefinen als auch Epoxiden, exploriert. Es ist geplant, eine optimierte Verfahrensanwendung mit höherem technischem Potenzial in einem skalierbaren Demonstrator mit INP und Rafflenbeul zu entwickeln und am LIKAT zu betreiben. Für einen vertieften Einblick und die Verfolgung der chemischen Prozesse sollen auch spektroskopische Methoden, in erster Linie die FTIR-Spektroskopie zum Einsatz kommen. Neben der Online-Analytik des Produktgases nach der Plasmabehandlung, ist es Ziel, in-situ spektroskopische Untersuchungen an der Gasphase während der Plasmabehandlung vorzunehmen. Des Weiteren sind in-situ FTIR-spektroskopische Untersuchungen an Feststoffkatalysatoren geplant, welche zur Modifizierung der Produktselektivitäten bzw. der Verfahrenseffizienz eingesetzt werden.
Das Projekt "Untersuchungen des Tagesgangs verschiedener Spurengase mit Hilfe der solaren Absorptionsspektroskopie im infraroten Spektralbereich im tropischen Westpazifik (TROPAC)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bremen, Institut für Umweltphysik, Abteilung für Erdfernerkundung (Fernerkundung der Atmosphäre) durchgeführt. Der Ozean im Westpazifik ist mit Temperaturen von ganzjährig 30°C der wärmste Ozean der Welt. Im tropischen Westpazifik ist die Lufttemperatur der Grenzschicht weltweit am höchsten und die Ozonkonzentration am niedrigsten. Aufgrund der allgemeinen Advektion der Luftmassen in der unteren und mittleren Troposphäre aus dem Osten durch die Walker-Zirkulation über den Pazifik befindet sich die Luft über dem tropischen Westpazifik für längere Zeit in einer sauberen, warmen und feuchten Umgebung. Der Abbau von reaktiven Sauerstoff- und Ozonvorläufern wie NOx findet daher länger als anderswo in den Tropen, was zu sehr niedrigen Ozonkonzentrationen führte. Dies erhöht die Lebensdauer von kurzlebigen biogenen und anthropogenen Spurengasen. Darüber hinaus begünstigen hohe Meeresoberflächentemperaturen eine starke Konvektion im tropischen Westpazifik, was zu niedrigen Ozonmischungsverhältnissen in den konvektiven Ausflussgebieten in der oberen Troposphäre führen kann. Der Warmpool im Westpazifik ist auch eine wichtige Quellregion für stratosphärische Luft. Daher fallen die Region, in der die Lebensdauer kurzlebiger Spurengase erhöht ist, und die Quellregion der stratosphärischen Luft zusammen. Somit bestimmt die Zusammensetzung der troposphärischen Atmosphäre in dieser Region in hohem Maße auch die globale stratosphärische Zusammensetzung.Ozon ist aufgrund von Rückkopplungsprozessen zwischen Temperatur, Dynamik und Ozon ein wichtiges Spurengas in der Klimaforschung. Da der Warmpool im Westpazifik die Hauptquellenregion für stratosphärische Luft ist, ist die Kenntnis von Ozon und anderen kurzlebigen Spurengasen auch wichtig, um den Transport von Spurengasen in die Stratosphäre zu verstehen.Ziel unseres Projektes ist die Messung des Tagesgangs von Ozon und anderen Spurengasen mit Hilfe der hochauflösenden solaren Absorptions-FTIR-Spektroskopie. Die Messungen liefern die Gesamtsäulendichten von bis zu 20 Spurengasen. Für einige Spurengase erlaubt die Analyse der Spektrallinienform die Ableitung der Konzentrationsprofile in bis zu etwa vier atmosphärischen Höhenschichten. Ergänzt werden die Beobachtungen durch Ozonballonsondierungen, kontinuierliche Messungen der UV-Strahlung, und Modellrechnungen mit einem Chemie-Transport-Modell. Die Messungen sind für den Zeitraum August bis Oktober 2022 geplant, die Auswertung und Interpretation von November 2022 bis Januar 2023.
Das Projekt "Mineralisierung und Stabilisierung organischer Bodensubstanz" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität für Bodenkultur Wien, Institut für Bodenforschung durchgeführt. Projektziel ist die Ermittlung der Umsetzungsdynamik sowie der Mineralisierung- und Stabilisierungsprozesse organischer Bodensubstanz unterschiedlicher Stabilität unter unterschiedlichen landwirtschaftlichen Bearbeitungsmaßnahmen. Trotz unseres bereits umfangreichen Wissensstandes über die Kohlenstoffdynamik im Boden, treten in aktuellen Kohlenstoff-Bilanzierungen immer wieder Unsicherheiten bezüglich der Größe und des Umsatzes von unterschiedlich stabilen Kohlenstoff-Pools im Boden auf. Zur Erstellung und Validierung von Kohlenstoff-Modellen liegen allgemein nur wenige sichere Daten vor. Relativ wenig bekannt sind im Besonderen die Mechanismen und Transferraten von Kohlenstoff-Fraktionen zwischen labilen Pools mit raschem Umsatz und stabileren Pools mit bis zu mehreren Jahrzehnten andauernden Umsätzen. Für die Evaluierung bzw. Verbesserung von bestehenden Kohlenstoffmodellen sind diese Pool-Größen und deren Umsetzungsraten allerdings von entscheidender Bedeutung. Der 14C-Freiland-Langzeitversuch, der bereits 1967 in Fuchsenbigl in Niederöstereich nahe Wien errichtet und seitdem konsequent geführt wurde, bietet die in Österreich einmalige Chance, den Umsatz und die Bilanz des 1967 ausgebrachtem, markiertem Dünger-Kohlenstoff unter unterschiedlichen Fruchtfolgesystemen (Schwarzbrache, Sommerweizen, Fruchtfolge) über eine Periode von 35 Jahren zu untersuchen. Aufgrund dieser ausgesprochen langen Versuchsdauer sollte es möglich sein, tiefergehende Erkenntnisse über die Kohlenstoffdynamik, im Besonderen über Kohlenstoff-Pools mit langsameren Umsetzungsraten, zu gewinnen. Ziel dieses Projektes ist daher, die Größe, Struktur und Umsetzungsdynamik von unterschiedlichen Kohlenstoffpools mittels Partikelgrößen-Fraktionierung an ausgewählten Bodenproben zweier Langzeitversuche mit unterschiedlicher Bewirtschaftung zu ermitteln. Diese Ergebnisse sollen mit chemischen, isotopischen und spektroskopischen Analysen des Gesamtbodens (ohne Fraktionierung) in Einklang gebracht werden. Im besonderen erscheint es wichtig, die Rolle des Bodenhumus im Kohlenstoff-Stabilisierungsprozess besser abschätzen zu können. Abschließend werden die über die ganze Versuchsdauer erhobenen Daten verwendet, um die Kohlenstoff-Bilanzierung der untersuchten Freilandversuche unter unterschiedlichen Bewirtschaftungsmaßnahmen zu erstellen. Schlussendlich sollen diese Daten in die Validierung und Verbesserung bestehender Kohlenstoffmodelle einfließen.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 83 |
| Land | 3 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 83 |
| Text | 3 |
| License | Count |
|---|---|
| geschlossen | 3 |
| offen | 83 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 79 |
| Englisch | 16 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Dokument | 3 |
| Keine | 43 |
| Webseite | 40 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 69 |
| Lebewesen & Lebensräume | 76 |
| Luft | 66 |
| Mensch & Umwelt | 86 |
| Wasser | 64 |
| Weitere | 86 |