Im Zuge der industriellen Entwicklung hat die Einleitung von Schadstoffen in die Gewässer immens zugenommen. Neben ihrem Vorkommen im Wasser findet eine fortwährende Anreicherung der Gewässerböden mit Schadstoffen, wie z.B. Schwermetallen und Chlorierten Kohlenwasserstoffen, statt. Ablagerung im Sediment Im Stoffkreislauf eines Gewässers bilden die Sedimente ein natürliches Puffer- und Filtersystem, das durch Strömung, Stoffeintrag/-transport und Sedimentation starken Veränderungen unterliegt. Die im Ballungsraum Berlin vielfältigen Einleitungen, häusliche und industrielle Abwässer, Regenwasser u.a. fließen über die innerstädtischen Wasserwege letztlich vorwiegend in die Unterhavel. Die seenartig erweiterte Unterhavel mit ihrer niedrigen Fließgeschwindigkeit bietet ideale Voraussetzungen dafür, daß sich die im Wasser befindlichen Schwebstoffe hier auf dem Gewässergrund absetzen (sedimentieren). Für die Beurteilung der Qualität des gesamten Ökosystems eines Gewässers kommt daher zu den bereits seit Jahren analysierten Wasserproben immer stärker auch der Analyse der Sedimente besondere Bedeutung zu. Sedimentuntersuchungen spiegeln gegenüber Wasseruntersuchungen unabhängig von aktuellen Einträgen die langfristige Gütesituation wider und stellen damit eine wesentlich bessere Vergleichsgrundlage mit anderen Fließgewässern dar. Während bei Wasseruntersuchungen eine klare Abgrenzung zwischen dem echten Schwebstoffgehalt und einem zeitweiligen Auftreten von Schwebstoffen durch aufgewirbelte Sedimentanteile nicht möglich ist, bieten sich Sedimente als nicht oder nur gering durch unerwünschte Einflüsse beeinträchtigtes Untersuchungsmedium an. Die im Gewässer befindlichen Schweb- und Sinkstoffe mineralischer und organischer Art sind in der Lage, Schadstoffpartikel anzulagern (Adsorption). Die auf dem Grund eines Gewässers abgelagerten Schweb- und Sinkstoffe, die Sedimente, bilden somit das Reservoir für viele schwerlösliche und schwerabbaubare Schad- und Spurenstoffe. (Schad-)Stoffe werden im Sediment entsprechend ihrer chemischen Persistenz und den physikalisch-chemischen und biochemischen Eigenschaften der Substrate über lange Zeit konserviert. Die Analysen der Sedimentproben aus unterschiedlichen Schichttiefen liefern eine chronologische Aufzeichnung des Eintrages in Gewässer, die u. a. auch Rückschlüsse auf Kontaminationsquellen erlauben. Nach der Sedimentation kann ein Teil der fixierten Stoffe u. a. durch Desorption, Freisetzung nach Mineralisierung von organischem Material, Aufwirbelung, Verwitterung und schließlich durch physikalische und physiologische Aktivitäten benthischer (bodenorientierter) Organismen wieder remobilisiert und in den Stoffkreislauf eines Gewässers zurückgeführt werden. Schwermetalle Schwermetalle können auf natürlichem Weg, z. B. durch Erosion und Auswaschungsprozesse, in die Gewässer gelangen; durch die oben erwähnten Einleitungen wurde ihr Gehalt in den Gewässern ständig erhöht. Sie kommen in Gewässern nur in geringem Maße in gelöster Form vor, da Schwermetallverbindungen schwer löslich sind und daher ausfallen. Mineralische Schweb- und Sinkstoffe sind in der Lage, Schwermetallionen an der Grenzflächenschicht anzulagern. Sie können ferner in Wasserorganismen gebunden sein. Über die Nahrungskette werden die Schwermetalle dann von höheren Organismen aufgenommen oder sinken entsprechend der Fließgeschwindigkeit eines Gewässers als Ablagerung (Sediment) auf den Gewässergrund ab. Einige Schwermetalle sind in geringen Mengen (Spurenelemente wie z.B. Kupfer, Zink, Mangan) lebensnotwendig, können jedoch in höheren Konzentrationen ebenso wie die ausgesprochen toxischen Schwermetalle (z. B. Blei und Cadmium) Schadwirkungen bei Mensch, Tier und Pflanze hervorrufen. Die in den Berliner Gewässersedimenten am häufigsten erhöhte Meßwerte aufweisenden Schwermetalle werden nachstehend kurz beschrieben. Kupfer ist ein Halbedelmetall und wird u.a. häufig in der Elektroindustrie verwendet. Die toxische Wirkung der Kupferverbindungen wird in der Anwendung von Algiziden und Fungiziden genutzt. Kupfer ist für alle Wasserorganismen (Bakterien, Algen, Fischnährtiere, Fische) schon in geringen Konzentrationen toxisch und kann sich daher negativ auf die Besiedlung und Selbstreinigung eines Gewässers auswirken. Als wichtigstes Spurenelement ist Kupfer für den menschlichen Stoffwechsel von Bedeutung; es führt jedoch bei erhöhten Konzentrationen zu Schädigungen der Gesundheit, die in der Regel nur vorübergehend und nicht chronisch sind. Wie Kupfer ist Zink in geringen Mengen ein lebenswichtiges Element für den Menschen. Zink wird u.a. häufig zur Oberflächenbehandlung von Rohren und Blechen sowie zu deren Produktion verwendet. Ähnlich wie Kupfer haben erhöhte Zinkkonzentrationen toxische Wirkung auf Wasserorganismen; vor allem in Weichtieren (Schnecken, Muscheln) reichert sich Zink an. Blei gehört neben Cadmium und Quecksilber zu den stark toxischen Schwermetallen, die für den menschlichen Stoffwechsel nicht essentiell sind. Bleiverbindungen werden z. B. bei der Produktion von Farben und Rostschutzmitteln sowie Akkumulatoren eingesetzt. Teilweise befinden sich in Altbauten auch noch Wasserleitungen aus Blei. Der größte Bleiemittent ist – trotz starkem Rückgang des Verbrauchs von verbleitem Benzin – immer noch der Kraftfahrzeugverkehr. Die ständige Aufnahme von Blei kann zu schweren gesundheitlichen Schädigungen des Nervensystems und zur Inaktivierung verschiedener Enzyme führen. Cadmium wird bei der Produktion von Batterien, als Stabilisator bei der PVC-Herstellung, als Pigment für Kunststoffe und Lacke sowie in der Galvanotechnik verwendet. Die toxische Wirkung von Cadmium bei bereits geringen Konzentrationen ist bekannt, wobei das Metall vor allem von Leber, Niere, Milz und Schilddrüse aufgenommen wird und zu schweren Schädigungen dieser Organe führen kann. Pestzide, PCB und deren Aufnahme durch Aale Chlorierte Kohlenwasserstoffe (CKW) haben an ihrem Kohlenstoffgerüst Chlor gebunden. Innerhalb der Gruppe der halogenierten Kohlenwasserstoffe finden sie die bei weitem meiste Herstellung, Anwendung und Verbreitung. Chlorierte Kohlenwasserstoffe sind wegen ihrer vielfältigen Verbindungen sehr zahlreich. Viele organische Chlorverbindungen, wie z.B. DDT und insbesondere die polychlorierten Biphenyle (PCB), weisen eine hohe Persistenz auf. Viele Verbindungen der Chlorierten Kohlenwasserstoffe sind im Wasser löslich, andere, wie z. B. DDT und PCB, sind dagegen fettlöslich und reichern sich im Fettgewebe von Organismen an. Verschiedene Pestizide und PCB haben – vor allem mit abnehmender Wasserlöslichkeit – die Eigenschaft, sich adsorbtiv an Schwebstoffen oder auch an Pflanzenorganismen anzulagern. In strömungsarmen Bereichen des Gewässers sinken die Schwebstoffe ab und gelangen mit den Schadstoffen auch in das Sediment. Die hier lebenden Organismen sind eine wichtige Nahrungsgrundlage für Fische. Vorwiegend die benthisch lebenden Fische vermögen daher hohe Schadstoffkonzentrationen im Fettgewebe aufzunehmen. Vor allem die fettreich werdenden Aale fressen Bodenorganismen und graben sich im Sediment ein. Diese Lebensweise führt dazu, Pestizide und PCB nicht nur über die Nahrung, sondern auch über die Haut aufzunehmen und im Körperfett zu speichern. DDT, Dichlor-Diphenyl-Trichlorethan, ist ein schwer abbaubarer Chlorierter Kohlenwasserstoff, der zu den bekanntesten Schädlingsbekämpfungsmitteln gehört und früher weltweit eingesetzt wurde. Aufgrund der fettlöslichen Eigenschaften und der äußerst hohen Persistenz wird DDT vornehmlich in den Körperfetten nahezu aller Organismen gespeichert. Die globale Anwendung von DDT hat so zu einer Belastung der gesamten Umwelt geführt. Inzwischen ist die DDT-Anwendung von fast allen Ländern gesetzlich verboten. DDT ist mutagen (erbschädigend) und steht in Verdacht, krebserregend zu sein. Lindan wird vor allem als Kontakt- und Fraßgift zur Schädlingsbekämpfung von Bodeninsekten und als Mittel zur Saatgutbehandlung verwendet. Lindan ist bei Temperaturen bis 30° C nicht flüchtig und weist eine geringe chronische Toxizität auf – ist dafür aber akut toxisch. Vergiftungserscheinungen können z. B. beim Menschen zu Übelkeit, Kopfschmerzen, Erbrechen Krampfanfällen, Atemlähmung bis hin zu Leber- und Nierenschäden führen. Zudem besitzt Lindan eine hohe Giftigkeit für Fische; es wird aber relativ schnell wieder ausgeschieden und abgebaut. PCB, polychlorierte Biphenyle, sind schwer abbaubare Chlorierte Kohlenwasserstoffe, die mit zu den stabilsten chemischen Verbindungen gehören. Wegen ihrer guten Isoliereigenschaften und der schlechten Brennbarkeit werden sie in Kondensatoren oder Hochspannungstransformatoren verwendet. Weitere Verwendung finden PCB bei Schmier-, Imprägnier- und Flammschutzmitteln. Verursacher des PCB-Eintrages in die Berliner Gewässer sind im wesentlichen der KFZ-Verkehr, die durch KFZ belastete Regenentwässerung sowie die KFZ- und Schrott-Entsorgung. In hohen Konzentrationen verursachen PCB Leber-, Milz- und Nierenschäden. Bei schweren Vergiftungen kommt es zu Organschäden und zu Krebs. Einige PCB-Vertreter unterliegen im Rahmen der gesetzlichen Regelungen seit 1989 Einschränkungen bei der Herstellung bzw. Verwendung (PCB-, PCT-, VC-Verbotsverordnung vom 18.7.89). Neben dem Nachweis erhöhter Werte im Wasser und in Sedimenten Berliner Gewässer wurden in den 80er Jahren bei Fischuntersuchungen lebensmittelrechtlich äußerst bedenkliche Konzentrationen von CKW, wie z. B. PCB und die Pestizide DDT und Lindan nachgewiesen. Dies führte im Westteil von Berlin nach Inkrafttreten der Schadstoff-Höchstmengenverordnung (SHmV vom 23. 3. 1988) zum Vermarktungsverbot für aus Berliner Gewässern gefangene Fische. Die seit dieser Zeit gefangenen Fische wurden der Sondermüllentsorgung zugeführt. Die Berufsfischerei führte im Auftrag des Fischereiamtes Berlin aufgrund eines Senatsbeschlusses Befischungsmaßnahmen durch, die durch gezielte Beeinflussung der Alterszusammensetzung eine Reduzierung der Schadstoffbelastung der Berliner Fischbestände bewirken sollten. Die intensive Befischung der Überständler hatte einen jüngeren, fett- und damit schadstoffärmeren Bestand zum Ziel; jüngere, fettärmere Fische enthalten weniger Anteile der lipophilen (fettliebenden) CKW, wie PCB, DDT, Lindan u.a. Infolge verschärfter Genehmigungsverfahren für potentielle Schadstoffeinleiter sowie insbesondere aufgrund des derzeitig verjüngten Fischbestandes konnte das Vermarktungsverbot im Mai 1992 aufgehoben werden.
Das Projekt "Entfernung von Schwermetall-Ionen aus belastetem Wasser durch Einsatz von MetaPure" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Dr. Verleger Ingenieur- und Naturwissenschaften GmbH durchgeführt. General Information: MetaPure is a new remediation technology, based on a dried plant biomass, for the removal of heavy metals from (waste) water. The objectives of this research proposal concern the applications of MetaPure in the following real cases: - Remediation of heavy metals from high salinity water solutions. - Remediation of heavy metals from solutions containing a cocktail of heavy metals.- Remediation of Mercury for recycling process. The objectives will be achieved by: - Research of the biomass metal chemical binding groups and mechanismen. - Optimization of the filtration parameters. - Optimization of incineration conditions of the biomass, for metal recovery.
Das Projekt "IBÖ-02: Bio-basierte Elektrolyten und Elektroden für Redox-Flow-Batterien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DECHEMA Forschungsinstitut Stiftung bürgerlichen Rechts durchgeführt. Das in diesem Projekt angestrebte Produkt ist eine bio-basierte Redox-Flow-Batterie. Redox-Flow-Batterien sind ein spezieller Batterietyp, der sich besonders dadurch auszeichnet, dass Leistung und Speicherkapazität unabhängig voneinander skalierbar sind. Aufgrund dieses Vorteils sowie der langen Lebensdauer, niedrigen Selbstentladungsrate, günstigen Kosten und flexiblen Auslegung wird diese Technologie als sehr vielversprechend für die Zwischenspeicherung von volatilem regenerativem Strom gesehen. Stand der Technik ist die sogenannte Vanadium-Redox-Flow-Batterie, die auf Elektrolyten mit Vanadiumsalzen basiert, die allerdings aufgrund der hohen Kosten, Korrosivität und Giftigkeit problematisch sind. Stattdessen sollen sie in diesem Projekt durch bio-basierte Elektrolyten ersetzt werden, die vorwiegend aus in Pflanzen vorkommenden redoxaktiven Verbindungen bestehen. Auch die Elektroden der Batterie sollen durch bio-basierte Materialien ersetzt werden, die durch Carbonisierung von Pflanzenfasern hergestellt werden. Die Sondierungsphase ist in drei Arbeitspakete aufgeteilt. Zunächst sollen Vorversuche durchgeführt werden, in denen wichtige Informationen zur technischen Realisierbarkeit der Produktidee gewonnen werden. Dazu werden elektrochemische Versuche an zum Einsatz in Redox-Flow-Batterien vorgesehenen biologischen Verbindungen durchgeführt. Parallel dazu wird eine umfangreiche Markt- und Konkurrenzanalyse durchgeführt, die auch die Schutzrechtssituation umfasst. Außerdem soll während der Sondierungsphase die Machbarkeitsphase geplant und geeignete Partner dafür gesucht werden.
Das Projekt "Entgiftung von Boeden und Schlaemmen durch Biomethylierung von Schwermetallen (Vorstudie)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bremen, Fachbereich 2 Biologie,Chemie durchgeführt. Ziel: Ueberfuehrung von Schwermetallen auf dem Weg der Biomethylierung in die Gasphase, um Boeden und Schlaemme zu entgiften. Ergebnis: Ein Bakterium, das Arsen in Trimethylarsen ueberfuehrt, wurde gefunden und bestimmt. Die Ausbeute an Trimethylarsen wurde bestimmt.
Das Projekt "Vergleich der gemeinsamen Langzeitzwischenlagerung von nicht abgebrannten SNR-300-Brennelementen mit abgebrannten AVR-bzw. UO2-Brennelementen in CASTOR-Behaeltern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) gGmbH durchgeführt. Im Zusammenhang mit der Restabwicklung des Projektes 'Schneller Natrium-gekuehlter Brueter (SNR 300) muessen die bereits gefertigten unbestrahlten Brennelemente einer sicheren Entsorgung zugefuehrt werden. Eine Moeglichkeit hierfuer ist eine langfristige Zwischenlagerung in CASTOR-Behaeltern. Das Vorhaben hat die Bewertung des Konzepts der langfristigen Zwischenlagerung der unabgebrannten plutoniumhaltigen SNR-Brennelementen in CASTOR-Behaeltern zum Ziel. Bewertet werden sicherheitstechnische und ueberwachungstechnische Aspekte. Die sicherheitstechnische Analyse erfolgt im Vergleich zur CASTOR-Lagerung von abgebrannten DWR- sowie THTR-Brennelementen. Fuer die SNR-Brennelementlagerung im Castor wird darueber hinaus eine Stoerfallbetrachtung.
Das Projekt "Potentielle Schädlichkeit von Chrom im Trinkwasser" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Beratungsbüro für Risikoabschätzung Dr. Markus Roller durchgeführt. In einer großen Langzeitstudie wurden durch Natriumdichromat im Trinkwasser sowohl bei Ratten als auch bei Mäusen Tumoren des Verdauungstrakts induziert. Eine epidemiologische Studie in einer Region Chinas, in der Cr(VI)-Kontaminationen des Trinkwassers auftraten, begründet einen Verdacht auf einen Kausalzusammenhang zwischen der oralen Cr-Aufnahme und Magenkrebs. Ähnliches gilt grundsätzlich für Daten nach Trinkwasserkontaminationen in Griechenland und bezüglich eines etwaigen Risikos für den Gastrointestinaltrakt durch verschlucktes Cr nach Arbeitsplatzexposition. Das Sondervorhaben soll die Bedeutung dieser Befunde für das Vorkommen von Chrom im Trinkwasser Deutschlands darstellen.
Das Projekt "Modellhafte Sanierung von Altlasten am Beispiel des Gelaendes der Gasversorgung Muenchen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Stadtwerke München GmbH durchgeführt. Der Untergrund des ehemaligen Gaswerks in Muenchen Moosach weist teils erhebliche Verunreinigungen mit Schwermetallen und organischen Verbindungen (insbesondere PAK) auf , die waehrend der Kohleentgasung in den Jahren 1909 - 1967 freigesetzt wurden. Ziel des Projektes ist es, eine an der geplanten Nutzung des Gelaendes als Lager-, Werkstaetten- und Verwaltungszentrum orientierte kostenoptimierte Bewaeltigung der Altlastenproblematik zu erreichen.
Das Projekt "Gen-Umwelt-Interaktionen durch Wasserproben aus der WISMUT-Region an Humanzellen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Jena, Institut für Ernährungswissenschaften durchgeführt. Durch die ehemaligen Bergbaubetriebe der SDAG-Wismut hat sich in der ostthüringischen Uranbergbauregion eine Umweltsituation ergeben, die es erforderlich macht, die Auswirkung der Stoffflüsse auf die Biosphäre zu prüfen. Die Wirkungspotentiale der Radionuklide (aus Uranerzen) und anderen Schwermetallsalzen können in Zellen über die Bildung von reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) zu besonderen Gen-Umwelt-Interaktionen führen. Für Uranverbindungen gilt es als wahrscheinlich, dass sie auch ohne von der Zelle aufgenommen zu werden, durch Freisetzung von Strahlung zu freien Radikalen und ROS und damit zu DNA-Schäden führen können. Eine wichtige toxikologische Konsequenz ist die Hemmung der DNA-Reparatur, wodurch eine Chemosensitivität die Folge ist. Für umweltrelevante Konzentrationen wird zusätzlich diskutiert, dass neben genotoxischen Effekten auch das Phänomen des 'adaptive Response' eintritt, d.h. die Chemo- und Strahlentoleranz von Zellen wird erhöht. Verantwortlich hierfür sind hochkomplexe Modulationen der Genexpressionsmuster, welche an Humanzellen untersucht werden sollen. Ziel des vorliegenden Antrags ist es, besonders belastete Wasserproben aus dem Roneburger Revier bzw. die Leitsubstanz Uran hinsichtlich dieser Wirkungspotentiale zu charakterisieren und erste grundlegende Erkenntnisse über die beteiligten Wirkungsmechanismen zu erhalten.
Das Projekt "Wasser- und Stoffdynamik in Agrar-Oekosystemen. Teilprojekt A10: Stofffluesse in der bodennahen Atmosphaere" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Braunschweig, Sonderforschungsbereich Wasser- und Stoffdynamik in Agrar-Ökosystemen durchgeführt. Die Erstellung von Stoffbilanzen in Agraroekosystemen erfordert die Kenntnis der Stoffein- und -austraege ueber die Atmosphaere. Dazu ist es notwendig, die Stofffluesse nach Spezies und Eintragsart bzw Austragsart (nass - trocken, gasfoermig - partikelfoermig, sedimentierend - nicht sedimentierend) getrennt zu erfassen. Die Erfassung sedimentierender Stoffe beruecksichtigt insbesondere die bilanzrelevanten N- und S-Spezies. Langjaehrige Messungen erlauben Aussagen ueber die raeumliche und zeitliche Varation in Suedostniedersachsen fuer wichtige Naehrelemente und diverse Schwermetalle. Die Fluesse gas- und staubfoermiger Spezies werden mit Hilfe von Gradient-Verfahren bestimmt. Ein modifiziertes Gradient-Verfahren, das die Verwendung von Sammlern mit relativ geringer zeitlicher Aufloesung zulaesst, befindet sich in der Erprobung.
Das Projekt "Abbau von toxischen organischen Verbindungen in Abwasser und Akkumulierung von Schwermetallen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum für Medizintechnik und Biotechnologie durchgeführt. The proposal has the intention to develop new technologies for processes with a high degradation rate for some toxic organic compounds, e.g. phenols and their derivatives, halogenated or not halogenated hydrocarbons as well as with the possibility of accumulation of heavy metals by such degradation processes. The contamination of the environment needs effective technologies with a high profitableness and efficiency with a applicability not only in the Eastern and Central parts of Europe but also in other parts of the world, too. In the network of our research the partners will solve the following problems: 1. Isolation, characterization of new strains isolated from contaminated sites and the preservation of active strains. 2. To develop new technologies and materials for a stable and inexpensive immobilisation of the most active strains. 3. The most interesting classes of compounds are phenols and phenolics, hydrocarbons (halogenated and non-halogenated). 4. To develop technologies for an simultaneous degradation of such compounds and accumulation of heavy metals introduced in a similar way to the environment. 5. Application of the microbe-plant ecosystem on the roots of plants for both types of processes, the degradation and metal accumulation. 6. Investigation on the specific reactor constructions. 7. Investigations on the kinetics of the processes for a better understanding as a base for further developments of new processes. 8. At the end of the project there will be also a small sewage treatment plant using the plant-microbe ecosystem with the orientation to small equipments for villages and other prospective buyer. All results will be tested and critically discussed in the laboratories of all partners participated in this proposal and in field experiments for a practical simulation of the processes developed.