Die Verweilzeit von Grundwasser in ausgedehnten Grundwasserleitern liegt oft im Bereich von Dekaden, so dass auch langsame mikrobielle Stoffumsätze (z.B. von Nitrat, Atrazin und dessen Abbauprodukten) die Stofffracht in solchen Systemen erheblich beeinflussen können. In diesem Projekt werden mittels geologischer und geochemischer Analysen die reaktiven Zonen und die zugehörigen Verweil- und Kontaktzeiten des Wassers eines Kluftgrundwasserleiters bestimmt. Omics und molekularbiologische Methoden werden genutzt, um Abbaupotential und Aktivität der mikrobiellen Gemeinschaften zu untersuchen. In begleitenden Laborexperimenten werden effektive Diffusions-konstanten und metabolische Raten, deren limitierende Faktoren und die beteiligten Mikroorganismen quantifiziert.
a) Eine gefahrlose Verwendung von Abwasserklaerschlaemmen als Bodenverbesserungsmittel in der Landwirtschaft soll durch chemische Kontrollanalysen gewaehrleistet werden. Dabei werden Gesamtgehalt und z.Z. verfuegbare Mengen an Pflanzennaehrstoffen und verschiedenen Schadstoffen wie Blei und Cadmium ermittelt. Um aus den Analysendaten eines Schlamms gezielte Aussagen machen zu koennen, werden an verschiedenen Standorten Schlamm, Boden und Ernteprodukt ueber einen laengeren Zeitraum untersucht. Dadurch sollen praktische Hinweise fuer Anwendungsmenge und -dauer auf verschiedenen Boeden und zu verschiedenen Kulturen erhalten werden. b) Die Beseitigung von Baggergut aus Fluessen und Stauseen kann teilweise durch die Landwirtschaft erfolgen. Hierbei dient das Material entweder direkt als Pflanzsubstrat oder als Bodenverbesserungsmittel.
In dem Projekt wird ein stochastischer Modellieransatz für den reaktiven Stofftransport im Landschaftsmaßstab entwickelt. Prozesse an der Landoberfläche und in Böden werden durch stochastische Boden-Pflanzen-Modelle beschrieben, die an ein stochastisches 3-D Strömungsmodell des Untergrunds unterhalb der Wurzelzone sowie an fließ- bzw. kontaktzeitbasierte reaktive Stofftransportmodelle für Nitrat und Pestizide gekoppelt sind. Als Ergebnis statistisch verteilter Parameter und Randbedingungen, ergeben sich statistische Verteilungen der Zielgrößen, wie z.B. Wasserstände und -flüsse, Konzentrationen reaktiver Spezies. Diese Verteilungen werden anschließend anhand gemessener Daten mittels Ensemble-Kalman-Filtermethoden konditioniert.
Die Wälder der Erde haben eine grundlegende Bedeutung für die Zukunft der Menschheit. Sie bilden einen Großteil der Erdoberfläche und sind wichtiger Lebensraum der an Land lebenden Tier- und Pflanzenarten. Wälder produzieren nutzbare Stoffe, regulieren Stoff- und Wasserfüsse, die CO2-Konzentration der Atmosphäre sowie das globale und regionale Klima. Der Schutz der Wälder ist von zentraler Bedeutung für eine nachhaltige Existenz der Menschen in sicher funktionierenden Beziehungen zwischen Ökosystemen und der Umwelt. Weil Waldökosysteme auch bei forstlicher Nutzung weitgehend selbstorganisiert funktionieren, sind sie ein spannendes Gebiet der Ökosystemforschung. Die Komplexität von Waldökosystemen ist eine Herausforderung für das Umweltmanagement schlechthin. Im Prinzip zielt es darauf ab, Störungen von Strukturen und Wechselwirkungen mit der Umwelt so gering wie möglich zu halten oder deren Folgen zu therapieren. Dies ist nur möglich, wenn Ökosysteme gesamtheilich betrachtet werden. Allgemeine Ziele von Ökosystemforschung sind deshalb vertieftes Verständnis der Systeme zu entwickeln, Kritische Zustände zu erkennen sowie Möglichkeiten und Grenzen nachhaltiger Entwicklung aufzuzeigen. Unsere Arbeitsgruppe beschäftigt sich damit, Indikatoren für den Zustand von Ökosystemen zu finden, die Dynamik ihrer Umweltbeziehungen zu beschreiben und Grenzen der Belastbarkeit zu erkennen. Ziel ist es, auf systemtheoretischer Grundlage gesamtheitliche Vorstellungen über die Entwicklung von Ökosystems zu bekommen, und ihre Anpassungsfähigkeit an Umweltveränderungen abzuschätzen. Voraussetzung dafür ist eine intensive Systembeobachtung. Datenbasis unserer Forschung an Wäldern bildet die Beobachtung eines depositionsbelasteten und stark versauerten Buchenwaldökosystems. Dementsprechend messen wir fortlaufend nicht nur die Einträge der atmosphärischen Deposition säurewirkamer Luftschadstoffe, Stoffkonzentrationen in der Bodenlösung und Stoffausträge, sondern auch andere Stressgrößen. Die Philosophie gesamtheitlich orientierterer Ökosystemforschung und ökologischer Umweltbeobachtung findet sich in verschiedenen Monitoring Programmen wieder (Schimming et al. 2010). Deshalb kooperiert das Ökologie-Zentrum in solchen Netzwerken und beteiligt sich wegen der weitgehenden Zielkonformität auch am Forstlichen Monitorings der EU. Der Beitrag besteht mit dem bereits genannten, sehr langfristig untersuchten Buchenwaldökosystem im traditionellen Untersuchungsgebiet des Ökologie-Zentrums zum Level II-Programm des ICP-Forests. Das Institut führt die Untersuchungen dort im Auftrag des Ministeriums für Landwirtschaft, Umwelt und Ländliche Räume (MLUR) durch. Seitens des Ökologie-Zentrums Institute und eines Vorgängerprojektes existieren Datenreihen, die sich nunmehr mit einer Länge von mehr als 20 Jahren über einen weitaus längeren Zeitraum erstrecken, als seit Einrichtung des Level II-Programms im Jahre 1995 vergangen ist.
Das Verhalten anthropogener Schadstoffe im Landschaftsmaßstab stellt eine der größten Herausforderungen heutiger Umweltwissenschaften dar. Forschungsergebnisse der letzten zehn Jahre haben wiederholt gezeigt, dass Umsatzraten von Schadstoffen, die im Labor ermittelt wurden, im Widerspruch zu Feldbeobachtungen stehen. Dies weist darauf hin, dass wir die relevanten Prozesse, die den Schadstoffumsatz in der Natur bestimmen, nur unvollständig verstehen. Entsprechend sind wir nicht in der Lage, zukünftige Entwicklungen der Wasser- und Bodenqualität in Folge des Klima- und Landnutzungswandels zuverlässig vorherzusagen. Der SFB CAMPOS beruht auf der Hypothese, dass auf der Feldskala Prozesse maßgeblich sind, die in Laborexperimenten nur schwer zu erfassen sind. Viele Schadstoffe, die unter Laborbedingungen vergleichsweise schnell abgebaut werden, zeigen eine unerwartete Langlebigkeit im Feld; sie werden in Böden und Grundwasserleitern über lange Zeiträume gespeichert und können noch Jahre, nachdem der anthropogene Eintrag aufgehört hat, nachgewiesen werden. Während wichtige, aber langsame Prozesse in Laborstudien möglicherweise übersehen werden, erschwert die ausgeprägte hydrologische und biogeochemische Dynamik die Interpretation konventioneller Beobachtungskampagnen im Feld. CAMPOS zielt darauf ab, reaktive Landschaftselemente zu identifizieren und ihre Prozessdynamik mit ausführlichen Feldstudien zu biogeochemischen Umsätzen von Schadstoffen in einer beispiellosen Auflösung zu quantifizieren. Derartige Studien sind erst durch den enormen Fortschritt in der Analytik und Messtechnik der letzten Jahre (z.B. substanzspezifische Isotopen- und Enantiomeranalytik, 'non-target screening', Bioanalytik, insitu Sensoren, molekularbiologische Techniken inklusive omics) ermöglicht worden, die bislang noch nicht in gezielten Felduntersuchungen kombiniert wurden. Jedes im SFB vorgesehene Projekt vereinigt Expertise aus unterschiedlichen Disziplinen, die notwendig sind, um den Verbleib von Schadstoffen in der Natur zu verstehen. Die untersuchten Landschaftselemente umfassen Fließgewässer, den Übergang zwischen Gerinnen und dem Untergrund, Transekten im Grundwasser sowie verschiedene Bodenkompartimente. Ein neuer stochastischer Modellieransatz ermöglicht es, den reaktiven Stofftransport im Landschaftsmaßstab prozessbasiert zu modellieren und die damit verbundene Unsicherheit zu quantifizieren. Unser neuartiger multidisziplinärer Ansatz quantifiziert das langfristige Verhalten anthropogener Schadstoffe in der Umwelt, indem Einzugsgebiete als biogeochemische Reaktoren betrachtet werde. CAMPOS trägt somit zum Fortschritt der Umweltwissenschaften bei und schafft die Grundlage für realistischere Projektionen der zukünftigen Boden- und Wasserqualität unter den Bedingungen des Klima- und Landnutzungswandels.
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.
Die Elbe ist einer der mit Quecksilber am staerksten belasteten Fluesse der Erde. Die zuletzt im Projekt Quecksilbermonitor gemessene Konzentration des Quecksilbers im Elbewasser (in der Messstation Schnackenburg) schwankte im Verlauf der Messkampagne vom 24.2. bis 2.3.1999 zwischen ca. 25-100ng/l. 100ng/l liegt um den Faktor 10 unter der erlaubten Konzentration fuer Trinkwasser (1000ng/l). Diese im Vergleich zum Trinkwassergrenzwert geringe Konzentration scheint auf den ersten Blick nicht der Qualitaet einer Belastung zu entsprechen. Zwei Faktoren relativieren die Konzentrationsangabe: Quecksilber wird, wie andere Schwermetalle auch, an Schwebstoffe, insbesondere die Fraktion kleiner 20um gebunden. Daher ist die Konzentration des Quecksilbers im Wasser stark vom Schwebstoffgehalt abhaengig. Ausserdem wird Quecksilber in der Nahrungskette aufkonzentriert, da nur wenig Quecksilber wieder ausgeschieden wird. So wird z.B. Plankton von Kleinkrebsen aufgenommen, die dann wieder von Fischen aus dem Wasser gefiltert werden. Auf diesem Weg kann die chronische Belastung fuer einen Menschen, der regelmaessig Fisch aus der Elbe isst, so stark werden, dass Vergiftungserscheinungen wie metallischer Geschmack im Mund, nervoese Reizbarkeit sowie Zahnausfall auftreten koennen. Ziel sollte es daher sein, die Quecksilberbelastung so weit wie moeglich zu senken und weitere Verschmutzungen zu vermeiden. Die Ursache der Quecksilberbelastung der Elbe liegt primaer bei fehlenden bzw. unzureichenden industriellen und kommunalen Abwasserreinigungsanlagen und bei alten, belasteten Gewaessersedimenten, die hauptsaechlich in den neuen Bundeslaendern und auf dem Gebiet der Tschechischen Republik vorliegen. Aufgrund der Sedimentbelastung waere selbst bei der Eliminierung aller anthropogener Quecksilberquellen nur ein allmaehlicher Rueckgang der Konzentration zu erwarten. Tatsaechlich ist die Belastung der Elbe mit Quecksilber seit 1989 stark zurueckgegangen, die Quecksilbergehalte liegen aber nach wie vor erheblich ueber den Zielvorgaben fuer den Gewaesserschutz. Eine kontinuierliche Ueberwachung der Elbe wird auf Dauer unerlaesslich sein, da die Ursachen der Verschmutzung durch eine staendige Ueberwachung leichter erkennbar werden, wenn zeitlich begrenzte Einleitungen sofort erkannt werden koennen. Auch koennen die Zusammenhaenge zwischen Temperatur, Niederschlagsmenge, Wasserstand, und der Quecksilberkonzentration klarer ermittelt werden. So koennte die Rolle des bei Niedrigwasser von Schiffen aufgewirbelten Sediments beurteilt werden.
<p> Was Sie bei Pflanzenkohle beachten sollten <ul> <li>Achten Sie bei Pflanzenkohle auf eine anerkannte Zertifizierung, beispielsweise durch das European Biochar Certificate (EBC). Dies garantiert, dass Schadstoffgehalte geprüft und Grenzwerte eingehalten werden.</li> <li>Wenn Sie selbst Pflanzenkohle herstellen wollen, nutzen Sie dafür geeignete Behälter und halten Sie sich streng an die Herstellervorgaben, um gesundheitsschädliche Emissionen gering zu halten.</li> <li>Geben Sie Gehölzschnitt in die öffentliche Grünschnittabfuhr oder legen Sie nach Möglichkeit Totholzhecken in ihrem Garten an.</li> </ul> Gewusst wie <p>Pflanzenkohle entsteht durch die unvollständige Verbrennung ("Verkohlung" bzw. "Pyrolyse") von Pflanzenmaterial wie z. B. Gehölzschnitt. Durch ihre poröse Struktur und ihre große innere Oberfläche kann sie Wasser und Nährstoffe speichern und Schadstoffe binden, d.h. die Wasser- und Nährstoffspeicherkapazität des Bodens wird durch Einbringung von Pflanzenkohle erhöht. Allerdings enthält Pflanzenkohle selbst kaum pflanzenverfügbare Nährstoffe. Sie muss in einem weiteren Schritt mit Nährstoffen beladen werden, z.B. durch die Beigabe im frischen Komposthaufen. Im Gegensatz zu Kompost wird der Kohlenstoff von Pflanzenkohle beim Einbringen in den Boden kaum zu CO2 umgewandelt. Dadurch kann der Einsatz von Pflanzenkohle unter bestimmten Bedingungen zur CO2-Bindung beitragen und die Humusbildung unterstützen. </p> <p>Bei der <strong>Herstellung von Pflanzenkohle</strong> können Luftschadstoffe wie Feinstaub und Kohlenmonoxid, aber auch klimaschädliches Methan entstehen. Ein sachgemäßer Umgang reduziert diese Emissionen weitestgehend; deshalb sollten Herstellervorgaben unbedingt eingehalten werden. Beim Kauf von Pflanzenkohle ist es wichtig auf zertifizierte Produkte zu achten. Denn bei unsachgemäßer Herstellung können neben erhöhten Emissionen auch Grenzwerte für Schadstoffe in der Pflanzenkohle überschritten werden, die sich dann permanent im Boden befinden.</p> <p><strong>Siegel beachten:</strong> Kaufen Sie für die Anwendung im Garten nur Pflanzenkohle, die mit dem EBC-Siegel zertifiziert ist. Das European Biochar Certificate (EBC) legt sowohl Anforderungen an das Ausgangsmaterial als auch Grenzwerte für einzelne Schadstoffe in der Pflanzenkohle sowie Anforderungen an die herstellenden Anlagen fest. Dadurch ist sichergestellt, dass die Pflanzenkohle bei der Herstellung und Anwendung als Bodenzusatz den allgemeinen Umweltanforderungen entspricht. Für die Anwendung im Boden sind die Klassen EBC-FutterPlus, EBC-AgroBio und EBC-Agro zugelassen. Die Herstellung der Pflanzenkohle erfolgt in modernen Pyrolyseanlagen. Gegenüber handwerklichen Herstellungsmethoden bietet dies den Vorteil, dass der Pyrolyseprozess technisch kontrolliert und gesteuert werden kann. Zudem können auch die "<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/nebenprodukte">Nebenprodukte</a>" (Pyrolyseöle, Pyrolysegase und Abwärme) genutzt werden. Dadurch haben moderne Pyrolyseanlagen einen höheren Wirkungsgrad und die Schadstoffgehalte in der Abluft und in der Pflanzenkohle liegen unter den Grenzwerten.</p> <p><strong>Dauerhafte CO2-Bindung durch Zusatzzertifikate:</strong> Pflanzenkohle kann langfristig CO₂ speichern. Im Rahmen der freiwilligen CO2-Kompensation können entsprechende Projekte unterstützt werden. Hierfür gibt es Plattformen, die nicht nur die Qualität der Pflanzenkohle (EBC-Siegel), sondern auch die nicht-rückholbare Ausbringung zertifizieren. Das ist für den Klimaschutznutzen wichtig, da Pflanzenkohle prinzipiell auch verbrannt werden kann, so dass der Kohlenstoff wieder vollständig als CO2 entweichen würde.</p> <p>Bei eigener Herstellung <strong>an Herstellerempfehlungen halten</strong>: Wenn Sie Pflanzenkohle selbst herstellen möchten, sollten Sie sich vorab intensiv mit dem Herstellungsprozess und der richtigen Praxis vertraut machen. Das Ithaka Institut in der Schweiz bietet z. B. entsprechende Hintergrundinformationen und eine <a href="https://www.ithaka-institut.org/de/ct/109-Bedienungsanleitung%20">Bedienungsanleitung</a> an. Am besten lassen Sie sich den Herstellungsprozess von erfahrenen Personen zeigen. So schaffen Sie die Voraussetzungen, dass Sie nicht nur eine möglichst große Ausbeute, sondern auch eine Pflanzenkohle mit guter Qualität und geringer Schadstoffbelastung erhalten. Denn auch wenn das Grundprinzip einfach ist und seit Jahrtausenden praktiziert wird, kann man aus Umweltsicht einiges falsch machen. Statt eines korrekt ablaufenden Verkohlungsprozesses kann ein qualmendes Lagerfeuer mit unnötiger Schadstoffbelastung das Resultat sein.</p> <p><strong>Folgende Punkte sind für eine gute Verkohlung besonders entscheidend:</strong></p> <ul> <li><strong>Geeignetes Gefäß:</strong> Sie benötigen ein geeignetes Gefäß, das u.a. eine gute Verbrennung der austretenden Brenngase ermöglicht und den Anforderungen z. B. bei der Ablöschung des Feuers standhält (Korrosionsschutz).</li> <li><strong>Geeignetes Ausgangsmaterial:</strong> Verwenden Sie unbehandeltes Holz, das gut getrocknet und relativ homogen im Durchmesser ist und vor Regen geschützt gelagert wurde. Dadurch ist sichergestellt, dass es nicht zu einer Anreicherung von Schadstoffen in der Pflanzenkohle kommt. In der Regel wird Schnittgut von Ziergehölzen oder Obstbäumen verwendet, was schlecht kompostierbar ist. Verwenden Sie keinen frischen Grünschnitt, Blätter oder nährstoffreiche Ausgangsmaterialien. Diese sollten kompostiert oder in die Biotonne gegeben werden.</li> <li><strong>Stetige Prozessführung:</strong> Es sollten immer nur dünne Holzschichten aufgelegt werden, wenn die oberste Schicht zu veraschen beginnt. Das erfordert eine kontinuierliche Betreuung und Beobachtung des Vorgangs.</li> <li><strong>Zügiger Anzündvorgang von oben:</strong> Das Anzünden sollte von oben mit geeigneten und möglichst pflanzlichen oder naturnahen Anzündhilfen (z.B. wachsgetränkter Holzwolle) erfolgen, um die Rauchentwicklung gering zu halten.</li> <li><strong>Ablöschen von unten:</strong> Nach dem Herstellen der letzten Schicht Pflanzenkohle muss diese (wenn möglich von unten) abgelöscht werden, um den Kohleausbrand zu stoppen.</li> <li>Es bietet sich an, die abgekühlte Pflanzenkohle auf den Komposthaufen zu geben. </li> </ul> <p>Aufgrund der hohen Anschaffungskosten eignet sich die handwerkliche Herstellung von Pflanzenkohle am ehesten für Gartengemeinschaften wie z. B. Kleingartenvereine. Verschiedene Vereine oder Verbände bieten Seminare oder Informationen hierzu an.</p> <p><strong>Abstand halten:</strong> Bedenken Sie bezüglich der Rauchentwicklung, dass Sie genügend Abstand zu Fenstern und Türen, zu benachbarten Gärten sowie zu brennbaren Objekten (Bäume, Büsche, Häuser, Schuppen) einhalten. Wie bei jedem offenen Feuer sollte mindestens eine Person das Feuer immer im Blick haben, um eingreifen zu können, falls etwas passiert.</p> <p><strong>Entsorgen Sie Grünschnitt fachgerecht:</strong> Kleinere Mengen an Grünschnitt können Sie fachgerecht z.B. über die Biotonne entsorgen oder selber kompostieren. Durch die Untermischung von holzigem Material wird die Durchlüftung und damit der Rotteprozess des Komposts verbessert. Für größere Mengen Grünschnitt bieten Kommunen gesonderte Entsorgungsmöglichkeiten an. Wenn Sie genügend Platz in Ihrem Garten haben, können Sie eine <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/totholz">Totholz</a>(h)ecke anlegen. Sie schaffen damit einen wichtigen Lebens- und Rückzugsraum u.a. für Kleingetier wie Kröten und Eidechsen sowie für viele Insekten. </p> <p><strong>Was Sie noch tun können: </strong></p> <ul> <li>Bevorzugen Sie beim Kauf von Pflanzenkohle Anbieter aus Ihrer Nähe.</li> <li>Beachten Sie unsere Tipps zu <a href="https://www.umweltbundesamt.de/umwelttipps-fuer-den-alltag/garten-freizeit/lagerfeuer-feuerschalen">Feuerschalen</a>, <a href="https://www.umweltbundesamt.de/umwelttipps-fuer-den-alltag/heizen-bauen/kaminofen">Kaminöfen</a>, <a href="https://www.umweltbundesamt.de/umwelttipps-fuer-den-alltag/elektrogeraete/gartenhaecksler">Gartenhäckslern</a> und <a href="https://www.umweltbundesamt.de/umwelttipps-fuer-den-alltag/garten-freizeit/kompost-eigenkompostierung">Kompost</a>. </li> </ul> Hintergrund <p><strong>Umweltsituation:</strong> Pflanzenkohle stellt eine Option zur Entnahme von CO2 aus der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/atmosphaere">Atmosphäre</a> ("Removal") und zur langfristigen Speicherung von Kohlenstoff dar, wenn sichergestellt werden kann, dass sie nicht verbrannt wird. Die Pflanzenkohle wird durch Pyrolyse, also Verkohlung von <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/biomasse">Biomasse</a> (z. B. Holz) hergestellt.</p> <p>Dabei entstehen – neben der Pflanzenkohle – auch unerwünschte Abgase und Schadstoffe wie Kohlenmonoxid, Feinstaub und Kohlenwasserstoffe. Dem Nutzen für das <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/klima">Klima</a> stehen demnach Risiken wie die Belastung der Böden, der Luft und des Grundwassers mit Schadstoffen gegenüber. Vor allem durch Fehlbedienung kann es zu einer ungewollten Qualm-Entwicklung und zu unnötiger Schadstoffbelastung der Pflanzenkohle mit Polyzyklisch Aromatischen Kohlenwasserstoffen (<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/pak-0">PAK</a>) kommen. Daher ist es aus Umweltsicht besonders wichtig, hohe Anforderungen bezüglich des Ausgangsmaterials, der Herstellung als auch in Bezug auf die Ausbringung in Böden zu legen. </p> <p><strong>Gesetzeslage: </strong>Pflanzenkohle ist in der EU als Bodenhilfsstoff zugelassen. Die detaillierten Voraussetzungen und Anforderungen sind in der EU-Düngemittelverordnung (<a href="https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/HTML/?uri=CELEX:02019R1009-20230316#tocId413%20">EU-Verordnung 2019/1009</a>) geregelt.</p> </p><p> Was Sie bei Pflanzenkohle beachten sollten <ul> <li>Achten Sie bei Pflanzenkohle auf eine anerkannte Zertifizierung, beispielsweise durch das European Biochar Certificate (EBC). Dies garantiert, dass Schadstoffgehalte geprüft und Grenzwerte eingehalten werden.</li> <li>Wenn Sie selbst Pflanzenkohle herstellen wollen, nutzen Sie dafür geeignete Behälter und halten Sie sich streng an die Herstellervorgaben, um gesundheitsschädliche Emissionen gering zu halten.</li> <li>Geben Sie Gehölzschnitt in die öffentliche Grünschnittabfuhr oder legen Sie nach Möglichkeit Totholzhecken in ihrem Garten an.</li> </ul> </p><p> Gewusst wie <p>Pflanzenkohle entsteht durch die unvollständige Verbrennung ("Verkohlung" bzw. "Pyrolyse") von Pflanzenmaterial wie z. B. Gehölzschnitt. Durch ihre poröse Struktur und ihre große innere Oberfläche kann sie Wasser und Nährstoffe speichern und Schadstoffe binden, d.h. die Wasser- und Nährstoffspeicherkapazität des Bodens wird durch Einbringung von Pflanzenkohle erhöht. Allerdings enthält Pflanzenkohle selbst kaum pflanzenverfügbare Nährstoffe. Sie muss in einem weiteren Schritt mit Nährstoffen beladen werden, z.B. durch die Beigabe im frischen Komposthaufen. Im Gegensatz zu Kompost wird der Kohlenstoff von Pflanzenkohle beim Einbringen in den Boden kaum zu CO2 umgewandelt. Dadurch kann der Einsatz von Pflanzenkohle unter bestimmten Bedingungen zur CO2-Bindung beitragen und die Humusbildung unterstützen. </p> <p>Bei der <strong>Herstellung von Pflanzenkohle</strong> können Luftschadstoffe wie Feinstaub und Kohlenmonoxid, aber auch klimaschädliches Methan entstehen. Ein sachgemäßer Umgang reduziert diese Emissionen weitestgehend; deshalb sollten Herstellervorgaben unbedingt eingehalten werden. Beim Kauf von Pflanzenkohle ist es wichtig auf zertifizierte Produkte zu achten. Denn bei unsachgemäßer Herstellung können neben erhöhten Emissionen auch Grenzwerte für Schadstoffe in der Pflanzenkohle überschritten werden, die sich dann permanent im Boden befinden.</p> <p><strong>Siegel beachten:</strong> Kaufen Sie für die Anwendung im Garten nur Pflanzenkohle, die mit dem EBC-Siegel zertifiziert ist. Das European Biochar Certificate (EBC) legt sowohl Anforderungen an das Ausgangsmaterial als auch Grenzwerte für einzelne Schadstoffe in der Pflanzenkohle sowie Anforderungen an die herstellenden Anlagen fest. Dadurch ist sichergestellt, dass die Pflanzenkohle bei der Herstellung und Anwendung als Bodenzusatz den allgemeinen Umweltanforderungen entspricht. Für die Anwendung im Boden sind die Klassen EBC-FutterPlus, EBC-AgroBio und EBC-Agro zugelassen. Die Herstellung der Pflanzenkohle erfolgt in modernen Pyrolyseanlagen. Gegenüber handwerklichen Herstellungsmethoden bietet dies den Vorteil, dass der Pyrolyseprozess technisch kontrolliert und gesteuert werden kann. Zudem können auch die "<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/nebenprodukte">Nebenprodukte</a>" (Pyrolyseöle, Pyrolysegase und Abwärme) genutzt werden. Dadurch haben moderne Pyrolyseanlagen einen höheren Wirkungsgrad und die Schadstoffgehalte in der Abluft und in der Pflanzenkohle liegen unter den Grenzwerten.</p> <p><strong>Dauerhafte CO2-Bindung durch Zusatzzertifikate:</strong> Pflanzenkohle kann langfristig CO₂ speichern. Im Rahmen der freiwilligen CO2-Kompensation können entsprechende Projekte unterstützt werden. Hierfür gibt es Plattformen, die nicht nur die Qualität der Pflanzenkohle (EBC-Siegel), sondern auch die nicht-rückholbare Ausbringung zertifizieren. Das ist für den Klimaschutznutzen wichtig, da Pflanzenkohle prinzipiell auch verbrannt werden kann, so dass der Kohlenstoff wieder vollständig als CO2 entweichen würde.</p> <p>Bei eigener Herstellung <strong>an Herstellerempfehlungen halten</strong>: Wenn Sie Pflanzenkohle selbst herstellen möchten, sollten Sie sich vorab intensiv mit dem Herstellungsprozess und der richtigen Praxis vertraut machen. Das Ithaka Institut in der Schweiz bietet z. B. entsprechende Hintergrundinformationen und eine <a href="https://www.ithaka-institut.org/de/ct/109-Bedienungsanleitung%20">Bedienungsanleitung</a> an. Am besten lassen Sie sich den Herstellungsprozess von erfahrenen Personen zeigen. So schaffen Sie die Voraussetzungen, dass Sie nicht nur eine möglichst große Ausbeute, sondern auch eine Pflanzenkohle mit guter Qualität und geringer Schadstoffbelastung erhalten. Denn auch wenn das Grundprinzip einfach ist und seit Jahrtausenden praktiziert wird, kann man aus Umweltsicht einiges falsch machen. Statt eines korrekt ablaufenden Verkohlungsprozesses kann ein qualmendes Lagerfeuer mit unnötiger Schadstoffbelastung das Resultat sein.</p> <p><strong>Folgende Punkte sind für eine gute Verkohlung besonders entscheidend:</strong></p> <ul> <li><strong>Geeignetes Gefäß:</strong> Sie benötigen ein geeignetes Gefäß, das u.a. eine gute Verbrennung der austretenden Brenngase ermöglicht und den Anforderungen z. B. bei der Ablöschung des Feuers standhält (Korrosionsschutz).</li> <li><strong>Geeignetes Ausgangsmaterial:</strong> Verwenden Sie unbehandeltes Holz, das gut getrocknet und relativ homogen im Durchmesser ist und vor Regen geschützt gelagert wurde. Dadurch ist sichergestellt, dass es nicht zu einer Anreicherung von Schadstoffen in der Pflanzenkohle kommt. In der Regel wird Schnittgut von Ziergehölzen oder Obstbäumen verwendet, was schlecht kompostierbar ist. Verwenden Sie keinen frischen Grünschnitt, Blätter oder nährstoffreiche Ausgangsmaterialien. Diese sollten kompostiert oder in die Biotonne gegeben werden.</li> <li><strong>Stetige Prozessführung:</strong> Es sollten immer nur dünne Holzschichten aufgelegt werden, wenn die oberste Schicht zu veraschen beginnt. Das erfordert eine kontinuierliche Betreuung und Beobachtung des Vorgangs.</li> <li><strong>Zügiger Anzündvorgang von oben:</strong> Das Anzünden sollte von oben mit geeigneten und möglichst pflanzlichen oder naturnahen Anzündhilfen (z.B. wachsgetränkter Holzwolle) erfolgen, um die Rauchentwicklung gering zu halten.</li> <li><strong>Ablöschen von unten:</strong> Nach dem Herstellen der letzten Schicht Pflanzenkohle muss diese (wenn möglich von unten) abgelöscht werden, um den Kohleausbrand zu stoppen.</li> <li>Es bietet sich an, die abgekühlte Pflanzenkohle auf den Komposthaufen zu geben. </li> </ul> <p>Aufgrund der hohen Anschaffungskosten eignet sich die handwerkliche Herstellung von Pflanzenkohle am ehesten für Gartengemeinschaften wie z. B. Kleingartenvereine. Verschiedene Vereine oder Verbände bieten Seminare oder Informationen hierzu an.</p> <p><strong>Abstand halten:</strong> Bedenken Sie bezüglich der Rauchentwicklung, dass Sie genügend Abstand zu Fenstern und Türen, zu benachbarten Gärten sowie zu brennbaren Objekten (Bäume, Büsche, Häuser, Schuppen) einhalten. Wie bei jedem offenen Feuer sollte mindestens eine Person das Feuer immer im Blick haben, um eingreifen zu können, falls etwas passiert.</p> <p><strong>Entsorgen Sie Grünschnitt fachgerecht:</strong> Kleinere Mengen an Grünschnitt können Sie fachgerecht z.B. über die Biotonne entsorgen oder selber kompostieren. Durch die Untermischung von holzigem Material wird die Durchlüftung und damit der Rotteprozess des Komposts verbessert. Für größere Mengen Grünschnitt bieten Kommunen gesonderte Entsorgungsmöglichkeiten an. Wenn Sie genügend Platz in Ihrem Garten haben, können Sie eine <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/totholz">Totholz</a>(h)ecke anlegen. Sie schaffen damit einen wichtigen Lebens- und Rückzugsraum u.a. für Kleingetier wie Kröten und Eidechsen sowie für viele Insekten. </p> <p><strong>Was Sie noch tun können: </strong></p> <ul> <li>Bevorzugen Sie beim Kauf von Pflanzenkohle Anbieter aus Ihrer Nähe.</li> <li>Beachten Sie unsere Tipps zu <a href="https://www.umweltbundesamt.de/umwelttipps-fuer-den-alltag/garten-freizeit/lagerfeuer-feuerschalen">Feuerschalen</a>, <a href="https://www.umweltbundesamt.de/umwelttipps-fuer-den-alltag/heizen-bauen/kaminofen">Kaminöfen</a>, <a href="https://www.umweltbundesamt.de/umwelttipps-fuer-den-alltag/elektrogeraete/gartenhaecksler">Gartenhäckslern</a> und <a href="https://www.umweltbundesamt.de/umwelttipps-fuer-den-alltag/garten-freizeit/kompost-eigenkompostierung">Kompost</a>. </li> </ul> </p><p> Hintergrund <p><strong>Umweltsituation:</strong> Pflanzenkohle stellt eine Option zur Entnahme von CO2 aus der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/atmosphaere">Atmosphäre</a> ("Removal") und zur langfristigen Speicherung von Kohlenstoff dar, wenn sichergestellt werden kann, dass sie nicht verbrannt wird. Die Pflanzenkohle wird durch Pyrolyse, also Verkohlung von <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/biomasse">Biomasse</a> (z. B. Holz) hergestellt.</p> <p>Dabei entstehen – neben der Pflanzenkohle – auch unerwünschte Abgase und Schadstoffe wie Kohlenmonoxid, Feinstaub und Kohlenwasserstoffe. Dem Nutzen für das <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/klima">Klima</a> stehen demnach Risiken wie die Belastung der Böden, der Luft und des Grundwassers mit Schadstoffen gegenüber. Vor allem durch Fehlbedienung kann es zu einer ungewollten Qualm-Entwicklung und zu unnötiger Schadstoffbelastung der Pflanzenkohle mit Polyzyklisch Aromatischen Kohlenwasserstoffen (<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/pak-0">PAK</a>) kommen. Daher ist es aus Umweltsicht besonders wichtig, hohe Anforderungen bezüglich des Ausgangsmaterials, der Herstellung als auch in Bezug auf die Ausbringung in Böden zu legen. </p> <p><strong>Gesetzeslage: </strong>Pflanzenkohle ist in der EU als Bodenhilfsstoff zugelassen. Die detaillierten Voraussetzungen und Anforderungen sind in der EU-Düngemittelverordnung (<a href="https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/HTML/?uri=CELEX:02019R1009-20230316#tocId413%20">EU-Verordnung 2019/1009</a>) geregelt.</p> </p><p>Informationen für...</p>
Ueber den Gehalt an Schadstoffen im Wasser, insbesondere den nach der Trinkwasser-Verordnung auf maximal zulaessige Grenzwerte limitierten Substanzen und ihre Auswirkung auf den menschlichen Organismus soll eine beschreibende Literaturzusammenstellung erstellt werden. Dabei steht die gesundheitliche Bewertung der Schadstoffe im Vordergrund des Interesses, um fuer die Festsetzung von Grenzwerten Beruecksichtigung zu finden.
Außer dem bekannten Treibhausgas Kohlendioxid (CO2) existieren weitere stark klimawirksame Spurengase biologischen Ursprungs, z.B. Lachgas (N2O) und Methan (CH4), die mikrobiell im Boden produziert (N2O, CH4) oder im Falle des Methans auch verbraucht (oxidiert) werden. Die steigende atmosphärische CO2-Konzentration kann sich über die Pflanzen in vielfacher Weise auf die bodenmikrobiellen, Spurengasproduzierenden Prozesse auswirken. So ist beispielsweise nachgewiesen worden, dass der Wasserverbrauch der Pflanzen unter erhöhtem CO2 häufig sinkt und die Abgabe von leicht zersetzbarem Kohlenstoff an den Boden (Wurzelexudation) steigt. Beides könnte die Denitrifikation und damit die N2O-Produktion begünstigen, ebenso die Methanproduktion, wenn im Boden anaerobe Bedingungen (z.B. durch Überflutung) eintreten. Steigende Bodenfeuchte würde zugleich die Sauerstoff-abhängige Methanoxidation im Oberboden hemmen. Zu diesem Thema existieren bislang weltweit nur Kurzzeit- und Laborstudien. Im hier vorgestellten Projekt werden im Freilandexperiment die Langzeitauswirkungen steigender atmosphärischer CO2-Konzentrationen über das System Pflanze-Boden auf die Flüsse der klimawirksamen Spurengase N2O und CH4 in einem artenreichen Dauergrünland untersucht. Hierzu gelangt ein im Institut für Pflanzenökologie neuentwickeltes Freiland-CO2-Anreicherungssystem (FACE) zur Anwendung, bei dem die CO2-Konzentration in drei Anreicherungsringen seit Mai 1998 um etwa 20 Prozent gegenüber den drei Kontrollringen erhöht wurde. Über die Jahresbilanzierungen der Spurengasflüsse sowie über begleitende Prozessstudien soll geklärt werden, wie und auf welche Weise erhöhtes CO2 auf die N2O- und CH4-Spurengasflüsse rückwirkt. Die ersten Ergebnisse zeigen deutlich, dass in einem etablierten artenreichen Ökosystem wie dem untersuchten Feuchtgrünland zuerst die unterirdischen Prozesse auf die steigenden CO2-Konzentrationen reagierten (Bestandesatmung). Die oberirdische Biomasse zeigte erst nach etwa 1,5 Jahren der CO2-Anreicherung einen signifikanten Zuwachs gegenüber den Kontrollflächen. Im Jahr 1997, vor dem Beginn der CO2 -Anreicherung, waren sowohl die N2O-Emissionen als auch die CH4 Flüsse auf den (späteren) Anreicherungs- und den Kontrollflächen fast identisch. Seit Beginn der Anreicherung hingegen sind die N2O-Emissionen vor allem während der Vegetationsperiode dramatisch angestiegen: auf 278 Prozent der Emissionen der Kontrollflächen. Die Methanoxidation war rückläufig unter erhöhtem CO2: Mittlerweile oxidieren die CO2 Anreicherungsflächen 20 Prozent weniger CH4 als die Kontrollflächen (Jahr 2000), wobei auch hier der größte Unterschied während der Vegetationsperiode auftrat. Eine erhöhte Bodenfeuchte kommt als Erklärung nicht in Frage, da sich diese nicht geändert hat.
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| Daten und Messstellen | 2432 |
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