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Umweltprobenbank des Bundes (German Environmental Specimen Bank)

Die Umweltprobenbank des Bundes (UPB) mit ihren Bereichen Bank für Umweltproben und Bank für Humanproben ist eine Daueraufgabe des Bundes unter der Gesamtverantwortung des Bundesumweltministeriums sowie der administrativen und fachlichen Koordinierung des Umweltbundesamtes. Es werden für die Bank für Umweltproben regelmäßig Tier- und Pflanzenproben aus repräsentativen Ökosystemen (marin, limnisch und terrestrisch) Deutschlands und darüber hinaus für die Bank für Humanproben im Rahmen einer Echtzeitanalyse Blut-, Urin-, Speichel- und Haarproben studentischer Kollektive gewonnen. Vor ihrer Einlagerung werden die Proben auf eine Vielzahl an umweltrelevanten Stoffen und Verbindungen (z.B. Schwermetalle, CKW und PAH) analysiert. Der eigentliche Wert der Umweltprobenbank besteht jedoch in der Archivierung der Proben. Sie werden chemisch veränderungsfrei (über Flüssigstickstoff) gelagert und somit können auch rückblickend Stoffe untersucht werden, die zum Zeitpunkt ihrer Einwirkung noch nicht bekannt oder analysierbar waren oder für nicht bedeutsam gehalten wurden. Alle im Betrieb der Umweltprobenbank anfallenden Daten und Informationen werden mit einem Datenbankmanagementsystem verwaltet und aufbereitet. Hierbei handelt es sich insbesondere um die biometrischen und analytischen Daten, das Schlüsselsystem der UPB, die Probenahmepläne, die Standardarbeitsanweisungen (SOP) zu Probenahme, Transport, Aufbereitung, Lagerung und Analytik und die Lagerbestandsdaten. Mit einem Geo-Informationssystem werden die Karten der Probenahmegebiete erstellt, mit denen perspektivisch eine Verknüpfung der analytischen Ergebnisse mit den biometrischen Daten sowie weiteren geoökologischen Daten (z.B. Daten der Flächennutzung, der Bodenökologie, der Klimatologie) erfolgen soll. Ausführliche Informationen und eine umfassende Datenrecherche sind unter www.umweltprobenbank.de abrufbar.

Emissionen aus dem Straßenverkehr und städtische Lufthygiene: Neue Möglichkeiten aus zeitlich hoch aufgelöster Analyse

In diesem Projekt sollen zeitlich hoch aufgelöste Spurengasmessungen und Messungen der Größenspektren der Aerosolpartikel an einem Verkehrsstandort zu einer deutlichen Weiterentwicklung unseres Verständnisses der Dynamik der Konzentrationen von Luftschadstoffen im städtischen Umfeld sowie der Emissionen aus dem Straßenverkehr beitragen. Neue, schnelle Techniken sollen das bereits gut entwickelte Grundlagenwissen zu Emissionsverhältnissen NO / NO2 / NOx einzelner Fahrzeuge und Fahrzeuggruppen entwickeln, den Einfluss auf die Ozonchemie und die Interaktion mit dem vorhandenen Ozon studieren, Emissionsverhältnisse NH3 / CO2 und NOx / CO2 unter realen Bedingungen quantifizieren, und vor allem die Emissionen der Aerosopartikel in einem weiten Größenspektrum (einige nm bis über 1 mym Durchmesser) detailliert quantifizieren. Dies bedeutet und ermöglicht eine neuartige Analyse der Emissionen von Partikeln im echten Straßenverkehr. Die vorgeschlagenen Konzepte und Messungen ergänzen sich mit anderen modernen Konzepten der Analyse von Luftverschmutzung und Emissionen wie z.B. multi-Sensoren-Anwendungen, Einsatz mobiler Plattformen, oder Eddy-Kovarianz. Hier wird Grundlagenforschung vorgeschlagen, die in Ergänzung mit anderen Anwendungen und Konzepten einschließlich Modellierung zu einer deutlichen Verbesserung unseres Verständnisses der städtischen Umwelt führen wird. Das Herzstück der experimentellen Forschung ist eine 18-monatige Messreihe am Straßenrand, die allerdings von zwei Intensivmesskampagnen (IOPs) um Kenntnisse zur räumlichen Representativität und zur chemischen Zusammensetzung der Partikel im Größenspektrum ergänzt werden.

DDT and DDE Konzentrationen im Blut-Serum durch Pestizid belastete Wohnräume

Ziel: DDT wurde früher häufig als Insektizid auch im Wohnbereich eingesetzt. Messungen zeigten, dass auch noch lange nach dem DDT Verbot (15.09.1989) DDT Konzentrationen bis 90 mg/kg Hausstaub gemessen werden können. Handlungsbedarf besteht laut Umweltbundesamt bereits ab 4 mg DDT/kg. Da die Anreicherung bzw. die Probenahme des Hausstaubes in den meisten Fällen mit einfachen Staubsaugern durchgeführt wurden, liegen keine Kenntnisse über die Größenverteilung des gesammelten Staubes vor (z.B. über die Menge der einatembaren Staubfraktion). DDT könnte aber zusätzlich auch perkutan aus Kleidungsstücken, die in den übernommenen Einbauschränken aufbewahrt und kontaminiert werden, resorbiert werden. Eine Abschätzung der inneren Belastung allein über die DDT Konzentrationen in den gesammelten Staubfraktionen ist daher nicht möglich. Methodik: Im Serum von 16 Personen, die in früheren US Wohnungen mit angeblich erhöhten DDT Belastungen leben, führten wir ein human-biomonitoring durch. Wir bestimmten im Serum der Betroffenen den DDT Metaboliten 4,4 'DDE. Ergebnisse: Im Mittel lagen die 4,4 DDE Konzentrationen im Serum mit 1,62 my/l in der Größenordnung nicht belasteter Personen (1,82 my/l).

Veraenderung des Grundwassers durch Injektionsarbeiten bei der U-Bahnlinie U 8/1

Im Zuge des U-Bahn-Baues werden zur Unterfangung von Gebaeuden Injektionen vorgenommen. Diese Injektionsmittel enthalten starke Laugen und organische Haerter. Untersucht wird der Einfluss dieser chemischen Mittel auf das Grundwasser. Es werden regelmaessig Grundwasserproben in der Naehe und in weiteren Abstaenden von den Injektionsstellen gezogen und untersucht. Untersucht werden: BSB 5, (=Biochemischer Sauerstoffbedarf), Chlorid CSB (= Chemischer Sauerstoffbedarf), Kaliumpermanganatverbrauch, pH-Wert, Abdampfrueckstand, Sauerstoffgehalt, teilweisem- und p-Wert, Leitfaehigkeit, Sulfatgehalt, Gesamthaerte, Karbonathaerte, Calcium, Magnesium, Ammonium, Nitrat, Phosphat und bei besonderem Verdacht weitere Kennwerte.

Entwicklung und Anwendung chemischer Sensoren zur Inline-Ueberwachung von Umweltschadstoffen

Bei den chemischen Sensoren sind insbesondere optische Indikatoren, die an Lichtleitern immobilisiert oder absorbiert werden (sogen. Optroden) zur simultanen Erfassung diverser Schadstoffkomponenten von Interesse. Es sollen Optroden und Sensor-Arrays fuer die flaechendeckende Erfassung von Metallen und Schwermetallen entwickelt werden. Die Erfahrungen bei der Entwicklung von selektiven optischen Sensoren werden auch fuer potentiometrische Detektionsverfahren (ChemFET, ISFET) genutzt. Die gegenwaertigen Arbeiten beziehen sich auf die Gewaesserueberwachung mit optisch-biochemischen Sensoren fuer Nitrat, Sulfat und Ammonium.

Waldschadeninventur

Die Waldschadeninventur wird in der derzeitigen Form seit 1985 alljaehrlich durchgefuehrt und hat die grossraeumige Beobachtung des Kronenzustandes und dessen Veraenderungen zum Ziel. Der grosse Informationsbedarf zur Erklaerung der Nadel-Blattverluste kann nur mit umfassenderen Messungen der Bodenbelastung mit Schadstoffen, der Naehrstoffversorgung, der Witterungsfaktoren, der Luftqualitaet und der Artenzusammensetzung der Krautschicht abgedeckt werden. Die Intensivbeobachtung umfasst totalisierende Messungen der Luftschadstoffe, der Witterungsfaktoren, die chemische Analyse von Nadeln, Blaettern, Streu und Boden. Diese Messungen sollen mit den Schaetzungen der Nadel-Blattverluste korreliert und ausserdem dazu verwendet werden, Hypothesen zu formulieren, die mit Experimenten im Laboratorium oder auf den Dauerbeobachtungsflaechen ueberprueft werden koennen. Die Entwicklung von feldtauglichen Methoden fuer eine intensivierte Waldschadeninventur wird zwei bis drei Jahre beanspruchen, so dass das neue Beobachtungssystem ab 1995 etabliert werden kann.

Bestimmung der Schadeinheiten in Abwasser lt. Entwurf des Abwasserabgabengesetzes, Bundesrats-Drucksache 213/74

Ermittlung des Volumens der absetzbaren Stoffe, des CSB, der Giftigkeit gegenueber Fischen und Bakterien.

Modellhafte Untersuchungen arsen- und schwermetallbelasteter Bauelemente und Raumausstattungen in der Baudenkmalpflege

Zielsetzung: Historische arsen-, blei-, cadmium-, kobalt- oder quecksilberhaltige Verbindungen in Baudenkmälern und deren Ausstattungen werden heutzutage von der European Chemicals Agency (ECHA) toxikologisch als Schadstoffe bewertet. Auch frühere Holzschutzmittel auf Arsen-, Quecksilber- oder Chrombasis aus dem 18. bis frühen 20. Jahrhundert befinden sich in zu schützenden Holzkonstruktionen, Bauteilen und Raumelementen und bedeuten eine ernstzunehmende Gesundheits- sowie Umweltgefährdung. Während die Organochlorbiozide wie Lindan oder DDT bei der Thematik von Holzschutzmitteln in hölzernen Bauteilen und Konstruktionen im allgemeinen Bewusstsein angelangt und entsprechende Merkblätter zum Umgang und zur Dekontaminierung vorliegen, gerieten die früheren Biozide, die sich in ihrer Toxizität zu den Organochlorhaltigen unterscheiden, in Vergessenheit. Dabei sind gerade ihre gesundheitlichen Beeinträchtigungen nicht zu unterschätzen. Dies gilt auch für die folgenden, als Schadstoffe eingestuften Substanzen, die sich heutzutage noch in Innenräumen und deren Raumausstattungen befinden: quecksilberhaltige Wandspiegel, halb- und schwermetallhaltige Farbfassungen, beispielsweise mit Bleiweiß behaftete Wandvertäfelungen und Wände, welche offen liegen oder sich unter Umständen unter neuzeitlichen Anstrichen befinden. Das innovative Modellprojekt zielt auf die Erstellung eines entsprechenden Merkblattes der Wissenschaftlich-Technischen Arbeitsgemeinschaft für Bauwerkserhaltung und Denkmalpflege (WTA) e.V. ab. Das Merkblatt soll sich u.a. an PlanerInnen, HandwerkerInnen, RestauratorInnen sowie EigentümerInnen richten und Hilfestellungen beim Umgang mit kontaminierten Bauteilen und Objekten geben. Um ein derartiges Merkblatt erstellen zu können, sind umfangreiche Analysen / Nachforschungen zu den Hintergründen und historischen Zusammenhänge der ausgewählten Schadstoffe notwendig. Darüber hinaus gilt es, etablierte Analysenmethoden auf Ihre quantitative Belastbar-, Reproduzierbarkeit und Präzision hin zu überprüfen, innovative Methoden zu erarbeiten sowie restauratorische Umgangsmethoden zu erfassen und Best Case Szenarien zu entwickeln. Im Rahmen des Projektes werden insgesamt zehn Gebäudeensembles als Fallstudien aus dem Raum Baden-Württemberg, Bayern, Sachsen und Thüringen untersucht.

Laborschiff zur Analyse der Gewaesserqualitaet in Fluessen, dazu Entwicklung von Schnelltests

Konzeptionen der Schadstoffmessung, einschliesslich und Strahlen.

Entwicklung einer Analysenmethode zur simultanen Bestimmung polarer und unpolarer flüchtiger Luftinhaltsstoffe (VOC) unter Verwendung zweidimensionaler Gaschromatographie

Aufbauend auf den Erfahrungen des Antragstellers auf dem Gebiet der mehrdimensionalen Gaschromatographie (GC) und der Luftanalytik wird eine Analysenmethode zur simultanen Bestimmung polarer und unpolarer flüchtiger Luftinhaltsstoffe (volatile organic compounds (VOC)) mittels zweidimensionaler GC entwickelt. Dazu werden Säulen unterschiedlicher Polarität für die Trennung der unpolaren und polaren Verbindungen getestet. Die aufgrund der ersten Untersuchungen ausgewählten Säulen werden seriell gekoppelt. Es wird eine GC-Methode entwickelt, mit deren Hilfe eine Ausschnittsdosierung der unpolaren Verbindungen auf die zweite Säule erfolgt. Weiterhin wird eine geeignete Strategie für die Probenahme entwickelt. Die Untersuchungen fokussieren sich dabei sowohl auf die adsorptive Anreicherung als auch auf die Probenahme mit Hilfe von Edelstahlkanistern. Es werden verschiedene Adsorbentien getestet und charakterisiert. Bei der Probenahme in Kanistern wird die Stabilität der polaren Verbindungen (Aldehyde, Ketone, Alkohole) im Kanister und der vollständige Probentransfer der Analyten in das Analysensystem untersucht. Zur Validierung der entwickelten gaschromatographischen Methode und zur Validierung der jeweiligen Probenahmestrategie werden Feldexperimente durchgeführt.

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