Ziel der vorliegenden Studie ist es, für Deutschland flächendeckend Stickstoffimmobilisierungsraten für die Critical-Load-Berechnung abzuleiten. Es soll dabei geprüft werden, inwieweit die landnutzungs - spezifische Bodenübersichtskarte Deutschland 1/1.000.000 (BÜK1000N v2.3) sowohl als Karten- wie auch als Datengrundlage genutzt werden kann. Aufbauend auf dem Vorgängerprojekt (Projektnr. 76011) werden die Stickstoffimmobilisierungsraten anhand rezent gemessenen Stickstoffvorräte und dem dazugehörigen Bodenalter abgeleitet. Die Eignung der BÜK1000N als Datengrundlage wird dabei aufgrund der Datenlage zu den Stickstoffvorräten als unzureichend eingeschätzt. Die Nutzung der Daten der zweiten Bodenzustandserhebung im Wald (BZE II) wird favorisiert. An den BZE-Punkten können Stickstoffvorräte der organischen Auflage und des Mineralbodens bis zu einer Tiefe von 90 cm berechnet werden. Das Bodenalter der BZE-Punkte wird entsprechend dem Vorgehen des Vorgängerprojektes anhand der maximalen Vereisung während der letzten Eiszeit festgelegt. Die Stickstoffvorräte der BZE-Aufnahmepunkte werden den BÜK1000N-Einheiten und Corine Landnutzungsklassen zugeordnet. Es zeigt sich, dass sich die Stickstoffimmobilisierungsraten anhand der BÜK1000N-Einheiten in drei Klassen gruppieren lassen. Die höchsten Immobilisierungsraten finden sich in den organischen Böden der BÜK1000N-Einheiten 6 und 7 mit 1,37 +/- 0,29 kg ha-1 a-1, mittlere Raten in Höhe von 0,93 +/- 0.06 kg ha-1 a-1 in den BÜK1000-Einheiten 19 - 21 mit mittel- bis tiefgründige Böden vorwiegend aus Geschiebelehm oder -mergel sowie Böden im montanen und subalpinen Bereich des Alpenraums. In den übrigen BÜK1000N-Einheiten weisen die Böden Raten von 0,31 +/- 0,04 kg ha-1 a-1 auf. Innerhalb der einzelnen BÜK1000N-Einheiten zeigen sich kaum Unterschiede zwischen den Waldtypen der Corine Landnutzungsdaten, so dass empfohlen wird, die Stratifizierung der Immobilisierungsraten anhand der BÜK1000N-Einheiten vorzunehmen. Mit dem vorliegenden Regionalisierungsansatz können 98,8 % der Rezeptorflächen der Critical-Load-Berechnung abgedeckt werden. Quelle: Forschungsbericht
The project aims at developing a model of the dynamics of agrochemicals (fertilisers, pesticides) and selected heavy metals on a regional scale as a function of cropping intensity in the highland areas of Northern Thailand. The model shall predict the effects of cropping intensity on mobility and leaching of agrochemicals in the agriculturally used system itself but also on the chemical status of neighbouring ecosystems including downstream areas. The methods for measuring and estimating the fluxes of agrochemicals in soils will be adapted to the conditions of the soils and sites in Northern Thailand. Fluxes of agrochemicals will be measured in fruit tree orchards on the experimental sites established together with projects B1, C1 and D1. Also, processes governing the dynamics of agrochemicals will be studied. The objectives for the first phase are as follows: - To identify suitable study sites - To establish the methods for measuring the fluxes of agrochemicals in the study sites - To adopt the analytical procedures for pesticides - To identify and parametrise the processes governing the mobility of agrochemicals - To identify the major chemical transformation processes for agrochemicals in the soils of the project area - To establish models of the fate of agrochemicals an the plot scale. Dynamics of agrochemicals include processes of mobilisation/immobilisation, degradation and transport. Both, experiments and field inventories are needed to elucidate the complex interaction of the various processes. Field measurements of the fluxes of nutrient elements (N, P, K, Ca, Mg, Mn, Zn, Cu), pesticides and some heavy metals will be conducted at different regional scales (plot, agricultural system, small catchment, region). Laboratory and field experiments consider chemical, physicochemical and biological processes. Biological processes and degradation of pesticides will not be considered in the first phase of the project, however, they should be included later on. The project as a whole is broken down into three essential parts, which consecutively follow each other. The subproject is methods- and processes-orientated. Methods, which were developed in Hohenheim to quantify the fluxes of chemicals in soils have to be adapted to meet the requirements of the specific conditions in the study area. Recently, these methods are already under development in tropical environments (Vietnam, Costa Rica). After adaptation the methods will be used to yield flux data on the plot scale. These data are needed to help deciding which of the hypothesised processes are of major importance for modelling the dynamics of agrochemicals. The final outcome of this project phase are models of the fate of agrochemicals as a function of management intensity on the plot scale.
Nachdem bevorzugt die Wechselwirkungen von hochmolekularen Wasserinhaltsstoffen (HWIS) mit Metall-Spezies untersucht worden sind, hat sich das Interesse in den letzten Jahren verstaerkt auf die Wechselwirkungen mit organischen Verbindungen, insbesondere mit Pestiziden, verschoben. Einer der Hauptgruende dafuer ist die Annahme, dass Pestizide durch die Sickerpassage das Grundwasser unzersetzt erreichen und so letztlich auch ins Trinkwasser gelangen koennen, weil sie gegen mikrobielle Angriffe durch die HWIS abgeschirmt werden. Derartige Addukte koennen auch zu einer Erhoehung der Toxizitaet fuehren. Um aber auch Informationen ueber besonders hydrophile Verbindungen zu erhalten, untersuchen wir gegenwaertig das Verhalten von Phenoxyalkansaeure-Herbiziden, eine der seit Jahrzehnten bedeutendsten Pestizid-Gruppen. Die beiden wichtigsten Wirkstoffe dieser Gruppe - Mecoprop und Dichlorprop - sind allein in Deutschland in mehr als 100 Handelsprodukten zugelassen und sind damit ideale Leitsubstanzen fuer unsere Methodenentwicklungen. Unter Einsatz unserer chromatographischen und spektroskopischen Moeglichkeiten soll ein entscheidender Beitrag geleistet werden, inwieweit ueber die Addukte eine Mobilisierung bzw eine Deposition von Pestiziden und artverwandten Stoffen stattfinden kann.
Zielsetzung ist die Trennung und der selektive Einzelnachweis anorganischer Aluminium-Spezies. Die oekologisch-wirtschaftliche Bedeutung ergibt sich aus dem erhoehten Saeureeintrag der letzten Jahre aufgrund atmosphaerischer Deposition. Diese Aziditaet wird besonders in Form von sauren Al-Salzen (allgemein auch Kationensaeuren genannt) im Boden gespeichert. Weiterer Saeureeintrag bewirkt eine zunehmende Freisetzung von Al aus boden-buertigen Mineralien und die erneute Mobilisierung von zuvor gespeichertem Al sowie zugehoerigen sauren Anionen. Die freigesetzten Ionen gelangen mit der vertikalen Verlagerung der Bodenloesung schliesslich in das Grundwasser und fuehren hier durch Hydrolysevorgaenge zu unerwuenschter Versauerung. Zur Kenntnis der Lage von Loesungsgleichgewichten im System Bodenloesung/Festkoerper, die fuer eine Gefahrenabschaetzung und mittelfristige Voraussage der Grundwasserversauerung in Trinkwassergewinnungsgebieten (speziell: Fuhrberger Feld bei Hannover) unerlaesslich ist, ist eine zuverlaessige Speziierung von Al-Komplexen Voraussetzung. Der methodische Schwerpunkt liegt auf der Anwendung ionenchromatographischer Techniken zur Trennung und dem Vergleich mehrerer Detektionsarten zur Verifizierung erhaltener Daten. Hierbei liegt der Schwerpunkt auf der ICP-AES. Um definitive Aussagen ueber wahre Gehalte an bestimmten Spezies in Boeden treffen zu koennen, muss sowohl bei allen Messungen, als auch bei der vorausgehenden Probenahme und Probenaufarbeitung, auf die zuvor herrschenden Bedingungen (pH-Wert. Temperatur etc.) Wert gelegt werden. Desweiteren wird der Einfluss des Eintrags von saurem Regen, Sulfat, Phosphat, Nitrat und organischen Komplexbildnern wie Citronensaeure und Otalsaeure auf ein Gleichgewichtssystem im Boden untersucht werden. Hierbei ist der Aspekt der Alterung von Bodenloesungen in Betracht zu ziehen. Vorgesehen ist eine gekoppelte Kationen- und Anionenchromatographie, wodurch eventuell vorhandene Anionen. die auf einer Kationentauscher-Saeule nicht wechselwirken, so noch einzeln zu erfassen und detektierbar sind.
Die orale Aufnahme schadstoffkontaminierter Materialien aus der Umwelt bringt Risiken fuer die menschliche Gesundheit, welche sich derzeit nur grob abschaetzen lassen, da das Ausmass der dabei systemisch in den Organismus inkorporierten (resorbierten) Schadstoffmenge von vielen Faktoren abhaengt. Idealerweise kann die Menge der inkorporierten Schadstoffe durch Bestimmen des toxikokinetischen Parameters 'Bioverfuegbarkeit' ermittelt werden, wozu aber aufwendige Tierversuche erforderlich sind. Eine praktikable Alternative hierzu ist die Bestimmung der Schadstoffmenge, welche durch die Verdauungssaefte des oberen Verdauungstrakts aus den kontaminierten Partikeln mobilisiert werden kann. Die mobilisierten Schadstoffe koennen potentiell resorbiert werden. Die Schadstoffe, welche partikelgebunden bleiben, werden dagegen in der Regel unveraendert wieder ausgeschieden. Die Ueberpruefung der Mobilisierung von partikelgebundenen Schadstoffen wird in einem standardisierten in-vitro-Testsystem physiologienah unter Einsatz von synthetischem Magen- und synthetischem Darmsaft vorgenommen. Das Ziel der Untersuchungen ist eine bessere Einschaetzung der Risiken, welche sich aus der oralen Aufnahme von Arsen, Blei, Cadmium, Chrom und Quecksilber in komplexen Materialien, z.B. in Luftstaub, kontaminierten Boeden oder technogenen Materialien, ergeben.
Die Kontaminationen metallurgischer Standorte haben verschiedenste Erscheinungsformen. Sie sind verfahrensbedingt und stellen aufgrund der allgemein langen Betriebsgeschichte Altlasten dar, die nach Betriebsschließung wenn erforderlich saniert werden müssen. Um einen solchen Fall handelt es sich bei der 1990 stillgelegten Kupferhütte Ilsenburg des VEB Mansfeld Kombinates, bei der sowohl Kontaminationen durch pyrometallurgische als auch durch hydrometallurgische Prozeßschritte vorliegen. Durch die Aufarbeitung PVC-haltiger Kupferschrotte ergaben sich im Gebäudebereich der Flammofenhalle Belastungen durch polychlorierte Dibenzodioxine und -furane. Infolge von Undichtigkeiten der Elektrolysebäder und des Kellerbodens sickerten schwefelsaure Elektrolytlösungen insbesondere mit hohen Gehalten an Kupfer und Nickel sowie freier Schwefelsäure in den Untergrund der Elektrolysehallen ein. Im Rahmen eines Demonstrationsvorhabens des BMBF, des MLU) SachsenAnhalt und des Landkreises Wernigerode unter der Projektträgerschaft des Umweltbundesamtes wurde die Erarbeitung von Sanierungskonzepten in Auftrag gegeben, die auch auf andere Altlastenstandorte übertragbar sein sollten. Das Konzept für die Sanierung des Untergrundes der Elektrolysehallen, dessen Erprobung geplant ist, wurde im Unterauftrag der CUTEC entwickelt. Beim Abteufen eines Versuchsschachtes wurde bei 3,17 m eine sichtbare grünblaue Kontaminationsschicht mit einer Dicke von ca. 60 mm angetroffen. Durch Röntgendiffraktometeraufnahmen konnte herausgefunden werden, dass Umwandlungen zu basischem Kupfercarbonat Cu2((OH)2 CO3), d.h. dem im Verwitterungsbereich von Kupfersulfidlagerstätten auftretenden Sekundärmineral Malachit, stattgefunden haben. Obgleich sich basische Nickelcarbonate der Form NiCO3 2Ni(OH)2 4H2O, die sog. Zaratite, röntgenographisch nicht nachweisen ließen, ist der Schluß erlaubt, dass auch mit derartigen Umwandlungen gerechnet werden kann. Damit ist festzustellen, daß sich im Untergrund der Elektrolysehallen durch Reaktion der Kupfer und Nickelsulfate mit der carbonatischen Matrix des Terrassenschotters und des verwitterten Ilsenburgmergels 'Lagerstättenbildende Prozesse' abgespielen, die jedoch noch nicht abgeschlossen sind. Im Vergleich zu den klassischen Methoden der Bodensanierung, wie Auskoffern und exsitu-Bodenwäsche, Verfestigung oder Setzen von Spundwänden die ebenfalls im Rahmen der Untersuchungen zur Sanierung des Untergrundes der Eleyktrolysehallen der ehemaligen Kupferhütte Ilsenburg überprüft wurden, ist die Sanierung durch Carbonatisierung eine Alternative mit innovativem Charakter. Wie nachgewiesen wurde, kann durch Injektion von Na2CO3 bzw. NaHCO3 eine vollständige Carbonatisierung der mobilen Kupfer- und Nickelkontaminationen bei einer Dicke der Kontaminationszone von ca. 0,3 m in einem geschätzten Zeitraum von drei Jahren erreicht werden. Voraussetzung für die Realisierung des Sanierungskonzeptes sind genaue Kenntnisse der hydrogeologischen Verhältnisse.
Das Hauptziel des Teilvorhabens, Peroxidasen aus Pilzen, die entweder aus Submers Kulturen von Basisdiomyceten selbst isoliert oder von den Partnern ASA und AB Enzymes (assoziierter Partner) zur Verfügung gestellt werden, nach der Immobilisierung an geeigneten Trägertextilien bzgl. ihrer Enzymaktivitäten zu untersuchen. Zur biochemischen Charakterisierung der immobilisierten Peroxidasen (Km, kcat) dienen dabei neben allgemeinen Peroxidase-Modellsubstraten wie ABTS insbesondere Bixin und beta-Carotin. Ein besonderes Augenmerk liegt daneben auf der Bereitstellung des erforderlichen Cofaktors H2O2 in geeigneter Konzentration. Darüber hinaus werden die immobilisierten Peroxidasen im wiederholten oder dauerhaften Einsatz zur Bleichung von Molke erprobt. Die Bleichung der Molke wird mittels CIELab-System quantitativ erfasst. Zur biochemischen Charakterisierung der freien und textil-geträgerten Peroxidasen dienen photometrische und elektrophoretische Untersuchungen. Wichtige Parameter sind die Erfassung der (Rest)aktivität der Peroxidasen nach der Immobilisierung, die Detektion eines eventuellen Übergangs des Enzyms in die Lebensmittelmatrix Molke, sowie die Einstellung einer optimalen Konzentration des Cofaktors H2O2.
1. Vorhabenziel: Gemäß der partnerspezifischen Kernkompetenz des DTNW ist es das Hauptziel des Teilvorhabens innerhalb des Kooperationsprojektes, die von den Partnern zur Verfügung gestellten Peroxidasen nach unterschiedlichen Verfahren an textilen Trägermaterialien dauerhaft zu immobilisieren. In Zusammenarbeit mit den Partnern sollen die permanent fixierten Enzyme hinsichtlich ihrer Leistungsfähigkeit am Beispiel der Bleichung von Molke getestet und entsprechend optimiert werden. 2. Arbeitsplanung: Die Immobilisierung von unterschiedlichen Katalysatoren an textilen Trägermaterialien wird am DTNW seit vielen Jahren im Arbeitsbereich 'Biotechnologie & Katalyse' erfolgreich erforscht. Entsprechend seiner Expertise liegt die Kernzuständigkeit des DTNW innerhalb des FuE-Vorhabens bei der Immobilisierung von Peroxidasen an geeigneten textilen Trägermaterialien. Diese werden über nasschemische oder photochemische Methoden unter Zuhilfenahme von Ankermolekülen und vernetzenden Reagenzien (Cycanurchlorid, Glutardialdehyd, Polycarbodiimid etc.) an unterschiedlichen textilen Trägern permanent fixiert und über entsprechende Analyseverfahren vollständig charakterisiert (REM, UV-Vis, FT-IR (ATR), Farbreaktionen, Ninhydrin-Test, ICP-OES etc.).
A) Derzeit werden Methoden zur dynamischen Modellierung des Stickstoffhaushaltes in Ökosystemen entwickelt. Es ist bereits jetzt abzusehen, dass die in einem geplanten Projekt (Beginn November 01) erhobenen Daten zum Einfluss von N auf den Humusstatus von Waldböden nicht ausreichen (z.B. hinsichtlich der N-Dynamik und Stofffreisetzungen im Mineralboden, räumliche Repräsentativität). Entsprechend den Ergebnissen der Critical Load Konferenz von Kopenhagen (1999) und den Empfehlungen der 17.Task Force on International Cooperative Programm (ICP) Mapping spielen biologische Indikatoren und Prozesse eine zunehmende Rolle bei der Bewertung von Wirkungen von Luftschadstoffen. B) Der Arbeitsplan der Arbeitsgruppe Wirkungen (WGE) sieht die Anwendung dynamischer Modelle für den Stickstoffhaushalt und die Wirkung eutrophierenden Stickstoffs im europäischen Maßstab vor. Dazu hat das National Focal Center (NFC) Deutschland einen nationalen Beitrag zu leisten. Auf der 17. Tagung der Task Force on ICP Mapping wurde dringender Bedarf zur Durchführung eines internationalen Workshops zu Stickstoff konstatiert. C) Ziel des Vorhabens ist die Erhebung von bodenchemischen Parametern in Abhängigkeit von Geologie/Pedologie sowie atmosphärischen Belastungen (vor allem Stickstoff) und Auswirkungen auf Biozönosen bzw. biologische Prozesse an ausgewählten Standorten sowie Auswertung bereits vorhandener Datenbestände zur Anwendung und Validierung dynamischer Modelle. Der Wissensstand hinsichtlich a) der Auswirkungen atmosphärischer Depositionen von N (und anderen Luftschadstoffen) auf bestimmte Aspekte der Erhaltung der Biodiversität sowie b) der Weiterentwicklung empirischer Critical Loads soll synoptisch erfasst werden. Für einen internationalen Stickstoffworkshop im Herbst 2002, der diesbezüglich den Wissensstand und den Forschungsbedarf reflektiert, sollen sowohl fachlich inhaltliche Beiträge in englischer Sprache als auch organisatorische Beiträge geleistet werden.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 47 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 46 |
| unbekannt | 1 |
| License | Count |
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| geschlossen | 1 |
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| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 44 |
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| Resource type | Count |
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| Keine | 41 |
| Webseite | 6 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 34 |
| Lebewesen und Lebensräume | 45 |
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| Weitere | 47 |