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ELPOS - Kriterien für die Persistenz und das Potential für Langstreckentransport von Pestiziden und Industriechemikalien

ELPOS - Kriterien für die Persistenz und das Potential für Langstreckentransport von Pestiziden und Industriechemikalien ELPOS läuft seit Oktober 1999 und wird durch das Umweltbundesamt (UBA) finanziert. Ziel des Projektes ist die Entwicklung und Untersuchung von quantitativen Kriterien für das Potential für Langstreckentransport und die Persistenz von organischen Verbindungen. Das Multimediamodell ELPOS-1.0 beschreibt chemische Abbau- und Transformationsprozesse. Es wurde zur Berechnung der allgemeinen Persistenz und der charakteristischen Transportzeit in der Luft verwendet. Diese beiden beschreibenden Größen berücksichtigen den Austausch zwischen und den Abbau in Transportmedien und sind unabhängig von den Emissionen. Physikalisch-chemische Labordaten und Abbauraten in der Umwelt von 65 zurzeit benutzten Pestiziden, 21 persistenten organischen Schadstoffen (POP) und 23 Industriechemikalien wurden zusammengestellt. Eine Sensitivitätsanalyse zeigt, dass die Sensitivität hauptsächlich von den Eigenschaften der Chemikalien und einigen Umweltparametern abhängt. Die Reihenfolge der Chemikalien kann beeinflusst werden, wenn die Unsicherheit der Parameter berücksichtigt wird. Das gilt besonders, wenn bei der Sensitivitätsanalyse anstatt des Median das 90%-Perzentil verwendet wird. Das Modell wurde modifiziert, um die Temperaturabhängigkeit in einem Bereich zwischen 5°C und 30°C darzustellen. Die allgemeine Aufenthaltszeit und die charakteristische Transportdistanz wiesen eine starke Abhängigkeit von der Temperatur auf. Die charakteristische Transportdistanz kann in Abhängigkeit von den chemischen Eigenschaften sowohl mit der Temperatur ansteigen als auch abnehmen, während die Aufenthaltszeit in jedem Fall invers mit der Temperatur korreliert. Die charakteristische Transportdistanz wurde mit gemessenen räumlichen Konzentrationsgradienten in der Umwelt verglichen. Monitoring-Daten von verschiedenen PCB-Kongeneren wurden entlang eines Nord-Süd-Transektes erhoben und zeigten die gleiche Reihenfolge von Chemikalien, wie sie anhand der charakteristischen Transportdistanz vorhergesagt wurde. Unter Berücksichtigung der Unsicherheit und den begrenzten Möglichkeiten von ELPOS kann die allgemeine Aufenthaltszeit und die charakteristische Transportdistanz der Analyse, Reihung und Begutachtung von Substanzen hinsichtlich Persistenz und Potential für Langstreckentransport dienlich sein. So wurden durch Begutachtung der derzeit benutzten Pestizide einige Kandidaten für weitere Untersuchungen und Maßnahmen identifiziert.

Überarbeitung der statistischen Guidance zu OECD Prüfrichtlinien (OECD Series on Testing and Assessment No. 54)

Hintergrund: Datenanforderungen der Europäischen Verordnungen für Industriechemikalien (REACH 1907/2006/EG), Pflanzenschutzmittel (1107/2009/EG), Biozide (528/2012/EG), Tierarzneimittel (2019/6/EG) und der Richtlinie für Arzneimittel (2004/28/EG und 2004/27/EG) basieren auf standardisierten ökotoxikologischen Labor- und Freilandtests., i.d.R. OECD-Prüfrichtlinien. Die Festlegung der statistischen Auswertung der Labordaten erfolgt derzeit in den einzelnen OECD-Prüfrichtlinien mit Hinweis auf die 2006 veröffentlichten Grundprinzipien der statistischen Auswertung für OECD-Prüfrichtlinien im OECD Dokument Nr. 54 'Current approaches in the statistical analysis of ecotoxicity data: a guidance to application'. Die im OECD Dokument Nr. 54 beschriebenen Methoden sind (teilweise) überholt und es fehlen geeignete Methoden für die Auswertung von nicht-normalverteilten Daten. Nicht-normalverteilte Daten kommen standardmäßig in aquatischen Mesokosmen und Freilandstudien an Bodenorganismen und Arthropoden vor, die eine zentrale Rolle in der Zulassung von Chemikalien spielen. Eine Überarbeitung des OECD Dokuments Nr. 54 ist dringend notwendig, weil es direkte Auswirkungen auf die statistische Auswertung aller OECD-Prüfrichtlinien für die Bewertung von Auswirkungen auf Nichtzielorganismen hat. Forschungsziele sind: 1. Aktualisierung von OECD Dokument Nr. 54 - Aufnahme fehlender Methoden-Prüfung und Aktualisierung enthaltener Methoden, 2. Überführung des OECD Dokument Nr. 54 in ein OECD Guidance Dokument (verbindlicher) - Ermöglichung direkter Verweise zu bestehenden OECD-Prüfrichtlinien und der Vereinheitlichung statistischer Verfahrensweisen innerhalb bestehender OECD Prüfrichtlinien sowie eine präzisierte Ableitung der abgeleiteten Endpunkte zur Verbesserung der Risikobewertung für Chemikalien.

Medienübergreifende Umweltanalyse - am Beispiel der Stoffgruppe der Weichmacher

Eine wichtige Maßnahme zur Vorsorge und Risikominimierung stellt im Rahmen der EU-Chemikalienpolitik die Substitution von Schadstoffen durch weniger gefährliche Alternativen dar. Weichmacher sind Industriechemikalien mit hohen Produktionsmengen, die ubiquitär nachweisbar sind. Aufgrund seiner endokrinen Wirkung steht der ehemals dominante Weichmacher DEHP seit Beginn der 2000er Jahre unter Substitutionsdruck. Neuere Untersuchungen des Umweltbundesamtes zeigen, dass Unternehmen DEHP durch andere Phthalat- und Non-Phthalat-Weichmacher substituieren. Manche der Ersatzstoffe stehen im Verdacht, persistent, bioakkumulativ und toxisch zu sein oder endokrine Wirkungen, d.h. Wirkungen auf das Hormonsystem zu zeigen. Weichmacher gelangen durch kommunale Abwässer und diffuse Eintragsquellen in die Umwelt. Angesichts der vielfältigen und teilweise sehr großflächigen Verwendung weichmacherhaltiger Produkte im Außenbereich, z.B. Kabelummantelungen, Geomembranen und Fahrzeugbauteile, sind terrestrische Matrices für Weichmacher ein relevanter Aufnahmepfad. Trotz ihrer bekannten gefährlichen Eigenschaften, beispielsweise als endokrine Disruptoren, dürfen Weichmacher über Ausnahmeregelungen weiterhin in der Landwirtschaft und anderen Verwendungen in der Umwelt eingesetzt werden. Ziel dieses Vorhabens ist die Verbesserung der sehr lückenhaften Datenlage zu Belastungen durch DEHP-Substitute in der terrestrischen Umwelt. Ein wesentlicher Teilaspekt ist die Erfassung einer nassen Deposition der alternativen Weichmacher. Es soll weiterhin die Fragestellung geklärt werden, welchen Beitrag Böden zur Gewässerbelastung mit Weichmachern liefern. Das Vorhaben erfolgt in Zusammenarbeit mit der Umweltprobenbank des Bundes. Es sollen terrestrische Proben der Umweltprobenbank (Böden, Blätter, Nahrungsnetze), Proben vom Luftmessnetz des Umweltbundesamtes und von anderen Umweltbeobachtungsprogrammen untersucht werden.

StStG Kohle: Eliminierung von Mikroschadstoffen aus kommunalen Abwässern mit Hilfe immobilisierter Enzyme (ELIMIK)

StStG Kohle: Eliminierung von Mikroschadstoffen aus kommunalen Abwässern mit Hilfe immobilisierter Enzyme (ELIMIK), Trägermaterialien

StStG Kohle: Eliminierung von Mikroschadstoffen aus kommunalen Abwässern mit Hilfe immobilisierter Enzyme (ELIMIK), Biokatalysatoren/Koordinierung

StStG Kohle: Eliminierung von Mikroschadstoffen aus kommunalen Abwässern mit Hilfe immobilisierter Enzyme (ELIMIK), Enzymreaktoren

Biomonitoring Feldhasen (mikroplastikebh)

Zielsetzung: Seit Jahren sind Feldhasenbestände europaweit rückläufig. Langfristiges pathologisches Monitoring brachte Hinweise auf Fremdpartikel in Mesenteriallymphknoten und Störung der Darmflora mit Ausbildung einer Enteritis. Eine Erklärung hierfür ausschließlich durch diverse Pathogene war nicht möglich. Daraus entstehende Fragen über Belastung des Feldhasen in unterschiedlichen Regionen mit Mikroplastik bzw. toxikologischen organischen Schadstoffen sollen untersucht werden. Hierfür sollen in einer ersten Studie nach pathologischer Bearbeitung und Probennahme eine non-target LC-MS/MS auf endogene Substanzen, Industriechemikalien, Pestizide und Pharmazeutika durchgeführt werden. Eine Metallanalytik wird mittels ICP-MS durchgeführt, ebenso eine chemische Charakterisierung von organischen Partikeln (größer als 5 Mikro m) mittels FT-IR Spektroskopie & Imaging. Als Probenmaterial hierfür werden von frischtoten Feldhasen aus verschiedenen Populationen Blut, Urin, Kot, Dünndarm und Darmlymphknoten entnommen in speziell gereinigte Glasgefäßen verbracht und bis zur weiteren Untersuchung tiefgefroren. Der pathohistologische Fokus liegt auf dem Ausschluss von Darmpathogenen und morphologischen Veränderungen im Verdauungstrakt. Ziel der Studie ist es eine mögliche Belastung von Feldhasen durch 'Umwelttoxine' bzw. Mikroplastik zu erheben, mögliche geografische Unterschiede, ebenso wie Auswirkungen auf die jeweiligen Populationen zu evaluieren. Bedeutung des Projekts für die Praxis: Das Projekt soll dazu beitragen, Hinweise auf Umweltbelastung von Feldhasen als 'Bioindikator' zu erhärten/zu widerlegen und eine der Ursachen für den europaweiten Rückgang dieser Spezies zu evaluieren.

H2020-EU.3.5. - Societal Challenges - Climate action, Environment, Resource Efficiency and Raw Materials - (H2020-EU.3.5. - Gesellschaftliche Herausforderungen - Klimaschutz, Umwelt, Ressourceneffizienz und Rohstoffe), Preventing Recalcitrant Organic Mobile Industrial chemicals for Circular Economy in the Soil-sediment-water system

Für die Kreislaufwirtschaft spielt die Industrie eine tragende Rolle. Das EU-finanzierte Projekt PROMISCES wird Europa dabei unterstützen, die ehrgeizigen Ziele des Grünen Deals zu erreichen. Dazu wird es erforschen, auf welche Weise industriebedingte Umweltverschmutzung die Entwicklung einer Kreislaufwirtschaft in der EU verhindert, sowie Strategien zur Überwindung grundsätzlicher Hürden ermitteln, die dem Erreichen der Ziele des europäischen Grünen Deals und des Aktionsplans für die Kreislaufwirtschaft im Wege stehen. Das Projekt wird neue Analysemethoden und toxikologische Instrumente entwickeln, um Daten über persistente mobile Substanzen innerhalb komplexer Umweltmatrizes zu liefern und die Herkunft dieser Stoffe zu untersuchen, die aus Böden, Sedimenten, Deponien und Kläranlagen sowie über städtische Abwässer in die betreffenden natürlichen Systeme gelangen. PROMISCES wird den Verbleib dieser Substanzen und Transportprozesse einschätzen sowie die Bewertung und das Management der Gesundheitsrisiken für den Menschen verbessern.

Pilot-Erprobung eines Anschwemmfilters zur Abwasserbehandlung als weitergehende Reinigungsstufe für kommunale Kläranlagen

Zielsetzung und Anlass: In der industriellen Verfahrenstechnik, aber auch in der Getränkeindustrie und zur Filtration von Kühlschmierstoffen werden seit Jahrzehnten Anschwemmfilter zur Reduktion von partikulären Verunreinigungen in Betriebsmitteln eingesetzt. Dabei vereint die Technologie den Vorteil der Behandlung großer Wasservolumina bei geringen Aufenthaltszeiten zur Elimination geringer Partikelkonzentrationen. Damit ist grundsätzlich denkbar, die Anschwemmtechnologie auch auf Kläranlagen zur Nachfiltration von Klarwasser nach der biologischen Reinigungsstufe einzusetzen. Eine erfolgreiche Adaption der Technologie an dieses neue Einsatzgebiet bedingt allerdings u.a. die Anpassung der Filterhilfsstoffe sowie umfangreiche betriebliche Optimierungen. Anschwemmfilter als vierte Reinigungsstufe versprechen dabei einen sehr kompakten Aufbau und die Möglichkeit der modularen Anpassung an örtliche Gegebenheiten. Ziel der vorliegenden Projektidee ist daher, die seit Jahren im Bereich der Kühlschmierstoffaufbereitung bewährten Anschwemmfilter der Fa. Hoffmann Maschinen- und Apparatebau GmbH zu modifizieren und als vierte Reinigungsstufe auf Kläranlagen zu erproben. Dabei soll ein Anschwemmfilter gleichermaßen mit zwei Zielfragestellungen optimiert werden: zum einen in Bezug auf den Rückhalt partikulärer (Suspensa, Mikroplastik) bzw. partikelgebundene Wasserinhaltstoffe (z.B. Phosphat) zum anderen für die Reduktion adsorbierbarer Spurenstoffe (Pharmaka, Pflanzenschutzmittel, Industriechemikalien) durch geeignete Filterhilfsstoffe. Durch Voruntersuchungen im Labormaßstab konnte bereits die grundsätzliche Eignung des Verfahrens zur Abwassernachreinigung aufgezeigt werden. Dabei wurden wichtige Vorkenntnisse bezüglich der Adsorption und der Adsorptionskinetik gelöster Abwasserinhaltsstoffe durch den Einsatz von Pulveraktivkohle als Adsorbens in der Filterschicht als auch zu hydraulischen und betrieblichen Parametern erzielt. Eine orientierende Wirtschaftlichkeitsbetrachtung zeigte zudem spezifische Behandlungskosten in vergleichbarem Maße wie bereits großtechnisch realisierte Behandlungsketten zur Abwasserreinigung auf. Der nächste Schritt zur Erprobung der Technologie beinhaltet daher ein Scale-Up der bisherigen Ergebnisse mit Bau einer Pilotanlage sowie deren längerfristigen Einsatz unter Betriebsbedingungen auf einer Kläranlage. Vordergründig muss sich dabei zeigen, ob die Technologie auch unter schwankenden Ablaufqualitäten die Erwartungen an die Partikelabscheidung und die Spurenstoffadsorption sicher gewährleisten und die Anlage wirtschaftlich betrieben werden kann. Bei erfolgreichem Einsatz als vierte Reinigungsstufe kann die Anschwemmtechnologie maßgeblich zur Reduktion von Schmutzfrachten aus Kläranlagenabläufen in die Umwelt beitragen. Dabei vereint sie in einem Kompaktaggregat sowohl die Möglichkeit der Reduktion von organischen und anorganischen Partikeln bzw. partikulär gebundenen Abwasserinhaltsstoffen als auch die Elimination gelöster Spurenstoffe.

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