Trophic magnification factors (TMFs) have been derived in a variety of different aquatic eco-systems worldwide to investigate accumulation patterns of environmentally relevant chemicals. Not only is the TMF interesting for chemicals’ risk assessment related questions, but also for monitoring aspects under the European Water Framework Directive (WFD). This study is the first TMF study con-ducted in a German freshwater ecosystem, that is, Lake Templin near Potsdam. Aim of the study was to investigate the food web magnification following existing guidance to derive reliable TMFs that could be used for regulatory purposes. A sampling campaign yielded 15 biota samples covering about three trophic levels, which have been processed and cryo-preserved following standardized protocols of the German Environmental Specimen Bank (ESB). The samples remain available for future analysis and, thus, form a “food web on ice”. These large-scale food web samples are ready-to-use for a broad variety of analyses. In a first step, a plausibility check was performed. Different persistent organic pollutants (POPs), which are known to magnify in food webs and are not readily metabolized, serve as benchmarks. It could be shown that for nearly all of the POPs analyzed, the TMFs are significantly above 1. In a few cases, an enrichment is also seen, but not statistically relevant. Since not only POPs with lipophilic accumulation properties were analyzed, it could be concluded that the food web on ice samples from Lake Templin can be used to characterize the trophic magnification potential of further substances with less investigated bioaccumulation properties present in the samples. To this end, several PFAS , pharmaceuticals, pesticides and methyl siloxanes were investigated in the samples to derive their TMFs. Veröffentlicht in Texte | 137/2022.
Deutschlands wichtigster Trinkwasserspender und Garant für Ökosysteme muss dauerhaft geschützt werden Der Internationale Tag des Wassers 2022 steht unter dem Motto “Groundwater: Making the Invisible Visible – Unser Grundwasser: der unsichtbare Schatz”. In Deutschland werden rund 70 Prozent des Trinkwassers aus Grund- und Quellwasser gewonnen. Unsere Ökosysteme, vor allem die Wälder, sind auf eine ausreichende Menge an Grundwasser angewiesen. Deshalb kürt das Umweltbundesamt „Grundwasser“ zum Gewässertyp des Jahres 2022. Verunreinigungen, zum Beispiel durch Nitrat oder Pflanzenschutzmittel, Klimawandel und Wasserentnahmen gefährden die Qualität und Menge dieses lebenswichtigen Gutes. In den Sommern 2018 und 2019 führten die geringen Niederschläge und die Hitze bei gleichbleibenden und teils steigenden Wasserentnahmen dazu, dass viele Grundwasserspiegel sanken. Das hatte vielerorts große Ertragsverluste in der Landwirtschaft und negative Auswirkungen für die Wälder zur Folge. Deshalb sind Maßnahmen zu ergreifen, um das verfügbare Wasser wieder länger in der Landschaft zu halten und den Landschaftswasserhaushalt zu stabilisieren. Die Qualität des Grundwassers wird hierzulande insbesondere durch hohe Nitrat- und Pflanzenschutzmittel-Einträge gefährdet. Rund ein Drittel der Grundwasserkörper in Deutschland sind wegen zu hoher Nitratbelastung in einem schlechten chemischen Zustand. Rückstände von Pflanzenschutzmitteln lassen sich an mehr als jeder zweiten Messstelle nachweisen. Um Grundwasser auch weiterhin ohne teure Aufbereitung als Trinkwasser nutzen zu können, dürfen in Zukunft deutlich weniger Nitrat und Pflanzenschutzmittel ins Grundwasser gelangen. Auch aus ökologischer Sicht ist das Grundwasser Gewässertyp des Jahres: Der Untergrund ist ein wichtiger nutzbarer Wasserspeicher und Lebensraum, den eine vielfältige Organismengemeinschaft besiedelt. Im Grundwasser erstreckt sich das wohl größte von Süßwasser bestimmte Ökosystem weltweit. Dabei hat das Grundwasser wichtige Funktionen im globalen Wasserkreislauf. Zum Beispiel leben dort für uns nicht sichtbar zahlreiche Grundwassertiere, die sich in den wassergefüllten Lücken und Klüften des Untergrundes bewegen und diese offen halten und so wichtige Beiträge zur Grundwasserqualität leisten. Auch diese Lebewesen müssen vor Belastungen durch schädliche Chemikalien und durch Temperaturveränderungen geschützt werden.
Rüdel, Heinz; Müller, Josef; Jürling, Heinrich; Bartel-Steinbach, Martina; Koschorreck, Jan Environ Sci Pollut Res 18 (2011), 9, 1457-1470 Samples from the German Environmental Specimen Bank (ESB) covering particularly the years 1994-1996, 2000-2002, and 2006-2009 were analyzed for perfluorinated compounds (PFC; mainly C4-C13 carboxylic and sulfonic acids) to gain an overview on current PFC levels and patterns in marine, limnetic, and terrestrial biota; to assess their concentrations in different trophic levels; and to investigate whether risk management measures for PFC are successful. Specimens, either standardized annual pooled samples (blue mussels, eelpout liver, bream liver, pigeon eggs) or individual single samples (cormorant eggs, rook eggs), were collected for the German ESB program from representative sampling sites according to documented guidelines. After appropriate extraction, PFC were quantified under ISO/IEC 17025 accreditation by HPLC/MS-MS with isotopically labeled internal standards. Limits of quantification (LOQs) were 0.2-0.5 ng/g. Data are reported on a wet weight basis. In most samples the predominant PFC was perfluorooctane sulfonic acid (PFOS). However, in marine mussels from North and Baltic Seas, PFOS levels were mostly below the LOQ, but low residues of PFOS amide were found which declined in recent years. Livers of eelpout showed maximum concentrations of 15-25 ng/g PFOS in the period 2000-2002 and low amounts of perfluoropentanoate in all years. Beside PFOS (median 48 ng/g) several PFC could be determined in cormorant eggs sampled in 2009 from a Baltic Sea site. For a freshwater ecosystem, current PFC burdens for cormorant eggs were even higher (median 400 ng/g PFOS). Livers of bream from rivers showed concentrations of 130-260 ng/g PFOS, but for bream from a reference lake levels were only about 6 ng/g. In contrast to cormorants, eggs of rook and feral pigeon from terrestrial ecosystems displayed only low PFC burdens (up to 6 ng/g PFOS). Generally, PFC levels were lower in marine than in freshwater biota. PFC burdens were higher in biota from the ESB-North Sea sites than in Baltic Sea organisms. Levels of PFC were quite high especially in top predators of both limnetic and marine ecosystems. Only low PFC levels were detected in eggs of terrestrial birds. A decrease of PFOS levels from maximum values around the year 2000 observed at least in North Sea biota may be a result of a production cease and shifts in marketing pattern. doi:10.1007/s11356-011-0501-9
Yuan, Bo; Rüdel, Heinz; de Wit, Cynthia A.; Koschorreck, Jan Journal of Hazardous Materials (2021), 127607; online 27. Oktober 2021 Germany is one of several major European producers of chlorinated paraffins (CPs). This study showed that not only the legacy short-chain products (SCCPs, C10-13), but also the current-use medium- and long-chain products (MCCPs, C14-17; LCCPs, C>17) as well as the very-short-chain impurities (vSCCPs, C<10) are ubiquitous in the 72 samples collected from the coastal, terrestrial, and freshwater ecosystems across the country. The concentrations of LCCPs surpassed those of the other CPs in 40% of the biota samples. Archived bream samples collected downstream of a CP-manufacturing factory showed decreasing temporal trends of (v)SCCPs and relatively constant levels of MCCPs from 1995-2019; however, the overall levels of LCCPs have increased by 290%, reflecting the impact of chemical regulation policies on changes in CP production. A visualization algorithm was developed for integrating CP results from various matrices to illustrate spatial tendencies of CP pollution. Higher levels of (v)SCCPs were indicated in the former West Germany region, while MCCP and LCCP concentrations did not seem to differ between former East and West Germany, suggesting relatively equal production and use of these chemicals after the German Reunification. The results provide an early warning signal of environmental concerns from LCCPs on the eve of their booming global production and use. doi: 10.1016/j.jhazmat.2021.127607
Paulus, Martin; Teubner, Diana; Rüdel, Heinz; Klein, Roland In: Armon, Robert H.; Hänninen, Osmo (Eds.): Environmental Indicators, Springer Netherlands (2015), 781-803 With due regard to high standards, the zebra mussel (Dreissena polymorpha) has been utilized as an indicator of bioaccumulative substances in the German Environmental Specimen Bank for over 20 years. On an exemplary basis, the acquired time series of mercury and p,p'-DDE-concentrations underline their high value for freshwater ecosystem monitoring as well as their specific information content. The trends of mercury serve as a mirror of the industrial changes in Eastern Germany. A comparison with other sample specimens further emphasizes its usefulness in biomagnification studies. The p,p'-DDE concentrations demonstrate the diverse application history of the insecticide p,p'-DDT, as well as the high persistency of this transformation product. Furthermore the mussel’s biometric parameters highlight various water body specific developments, which in turn illustrate the different developments of its living conditions in the large German river systems. In the meantime, the severely lacking sample availability at many sampling sites partially underscores these changes. Reduced nutrient availability, predatory pressure, and competition by the invasive quagga mussel, D. rostriformis , are being discussed as possible causes. Overall, the sample availability is susceptible to considerable temporal discontinuities due to the complex dynamics of flowing water systems, which renders the latter crucial to the success of long-term monitoring studies. doi:10.1007/978-94-017-9499-2_44
Eine Studie, die eine deutsche Forschergruppe am 7. Oktober 2013 in der Zeitschrift Current Biology veröffentlichte, zeigt auf, dass Süßwasser-Ökosysteme durch Plastikmüll ebenso stark belastet sind wie die Weltmeere. Die Wissenschaftler warnen vor den bisher wenig beachteten gesundheitlichen Gefahren und fordern verstärkte Kontrollen. Als Fallbeispiel für ein regionales Süßwasser-Ökosystem wurde der Gardasee untersucht. Da er sich direkt unterhalb der Alpen erstreckt, erwarteten die Forscher, hier eine vergleichsweise geringe Wasserverschmutzung durch Plastikmüll – vor allem durch kleinste Partikel, so genanntes Mikroplastik – anzutreffen. Umso überraschender war das Ergebnis, dass Kunststoffpartikel mit einer Größe von weniger als 5 Millimetern im Uferbereich des Sees teilweise genauso dicht verstreut sind wie an Meeresstränden.
Das Rambower Moor ist Teil des Biosphärenreservates Flusslandschaft Elbe-Brandenburg und stellt eines der wenigen Brutgebiete der Rohrdommel in Deutschland dar. Die Sicherung dieser Brutplätze und die Wiederherstellung der typischen Moorlebensräume sind das Ziel eines mit Mitteln aus dem EU-LIFE-Programm geförderten Projektes. In der vierjährigen Laufzeit des Projekts wurden Maßnahmen durchgeführt, die den Wasserstand der Brutgebiete sichern und wieder anheben. So sind der Erhalt und die Entwicklung des Rambower Moores mit seinen vielfältigen Biotopstrukturen zum Wohl der Rohrdommeln wesentliches Ziel dieses Projektes.
The current status of surface water acidification related to air pollution in Europe and North America has been assessed using country reports, monitoring data, critical loads and exceedance data, acid sensitivity and deposition maps, and data reported under the European Commissionâ€Ìs Water Framework Directive (WFD). Acidification is still observed in many countries, but the extent and severity vary. Maps of acid sensitivity and deposition suggest that surface water acidification is present in regions and countries for which no data or reports were delivered for the current assessment. Existing national monitoring varies in the ability to assess the spatial extent of acidification and the recovery responses of acidified sites. The monitoring requirements under the European Unionâ€Ìs National Emission Ceilings Directive are expected to reverse the recent decline in the number of monitoring sites observed in some countries. The information reported under the WFD is currently of limited value in assessing the extent of acidification of surface waters in Europe. Chemical recovery in response to reductions in acid deposition can be slow, and biological recovery can lag severely behind. Despite large and effective efforts across Europe and North America to reduce surface water acidification, air pollution still constitutes a threat to freshwater ecosystems. Quelle: http://pure.iiasa.ac.at
Um das Akkumulationsverhalten umweltrelevanter Chemikalien unter realen Bedingungen zu untersuchen, wurden in vielen verschiedenen aquatischen Ökosystemen weltweit trophische Magnifikationsfaktoren (TMFs) abgeleitet. Der TMF ist definiert als eine Metrik, die die durch schnittliche trophische Anreicherung einer Chemikalie durch das analysierte Nahrungsnetz unter realistischen Umweltbedingungen beschreibt. TMFs sind nicht nur für Fragen der Risiko bewertung von Chemikalien interessant, sondern auch für bestimmte Aspekte der Überwachung von Stoffen im Kontext der Wasserrahmenrichtlinie (WRRL). Diese Untersuchung ist die erste TMF-Studie, die in einem deutschen Süßwasser-Ökosystem - dem Templiner See bei Potsdam - durchgeführt wurde. Ziel der Studie war es, die Nahrungsnetzanreicherung von Stoffen zu unter suchen und zuverlässige TMFs abzuleiten, die für regulatorische Zwecke verwendet werden können. Es wurde ein Satz von Nahrungsnetzproben gewonnen, der 15 Biota-Proben aus etwa drei trophischen Ebenen umfasst. Die Proben wurden nach standardisierten Protokollen der Umweltprobenbank des Bundes (UPB) aufgearbeitet und tiefgekühlt gelagert. Die erhaltenen Nahrungsnetzproben bilden somit ein "Nahrungsnetz auf Eis" und sind nun für eine Vielzahl von Analysen einsetzbar. In einem ersten Schritt wurde eine Plausibilitätsprüfung durchgeführt. Als Vergleichsmaßstab dienen persistente organische Schadstoffe (POPs), von denen bekannt ist, dass sie sich in Nahrungsnetzen anreichern und zudem nicht leicht metabolisiert werden. Von den hier analysierten POPs zeigen die meisten Stoffe TMFs signifikant über 1. In wenigen Fällen ist zwar auch eine Anreicherung zu erkennen, die jedoch statistisch nicht signifikant ist. Da nicht nur POPs mit lipophilen Akkumulationseigenschaften analysiert wurden, kann der Schluss gezogen werden, dass die archivierten Proben des "Nahrungsnetzes auf Eis" aus dem Templiner See zur Charakterisierung des trophischen Magnifikationspotentials weiterer in den Proben vorhandener Substanzen mit weniger untersuchten Bioakkumulationseigenschaften verwendet werden können. Zu diesem Zweck wurden mehrere PFAS, Arzneimittelwirkstoffe, Pestizide und Methylsiloxane in den Proben analysiert, um für diese TMFs abzuleiten. Quelle: Forschungsbericht
Freshwaterecology.info ist eine Datenbank autökologischer Merkmale - ökologischer Präferenzen und biologischer Charakteristika - von mehr als 20.000 europäischen Süßwasserorganismen (Fische, Makrozoobenthos, Makrophyten, Kieselalgen, Nicht-Kieselalgen und Phytoplankton). Die online verfügbare Datenbank ist für die Umsetzung der Wasserrahmenrichtlinie insofern unumgänglich, als sie die biologischen/ökologischen Merkmale in Maßzahlen "übersetzt", die dann wiederum in die Bewertungssysteme der einzelnen Mitgliedsstaaten (z.B. Perlodes) einfließen können. Der Abschlussbericht zum Projekt "Ökologische Typisierung der aquatischen Makrofauna und Flora Deutschlands" beinhaltet prinzipiell zwei Teile: - eine Beschreibung der Benutzung der freshwaterecology.info Webseite und - eine Beschreibung der im Rahmen des Projektes vorgenommenen Verbesserungen, Ergänzungen und Änderungen der freshwaterecology.info Datenbank Da die freshwaterecology.info Webseite nur in englischer Sprache verfügbar ist, versteht sich vorliegender Abschlussbericht auch als "Handbuch für deutschsprachige Anwender*innen". Der Bericht beschreibt alle Inhalte, mögliche Abfragen und Ergebnisse der Webseite erstmals in deutscher Sprache. Er stellt damit eine wesentliche Erleichterung für Anwender*innen aus dem deutschsprachigen Raum dar, die Inhalte der Datenbank oftmals zur Einschätzung und Bewertung von Süßwasserökosystemen heranziehen. Die im Rahmen des Projektes getätigten Arbeiten zielten darauf ab, den Kenntnisstand der ökologischen Charakterisierung der deutschen, aquatischen Fauna und Flora zu vergrößern. Alle Teilbereiche dieser Arbeiten und ihre finale Implementierung in die freshwaterecology.info Datenbank werden in vorliegendem Bericht erläutert. Die freie, online Verfügbarkeit dieser Daten trägt dabei in hohem Maße zu einem offenen Zugang zu Informationen entsprechend der Digitalisierungs- oder Open-Access Strategien bei. Quelle: Forschungsbericht