Das Projekt "Teilprojekt 7" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Darmstadt, Institut IWAR, Fachgebiet Stoffstrommanagement und Ressourcenwirtschaft durchgeführt. Übergeordnetes Ziel von PLASTRAT ist die Entwicklung unterschiedlicher Lösungsstrategien aus den Bereichen Technik, Green Economy und sozial-ökologischer Forschung, die zur Minderung von Plastikeinträgen in das limnische Milieu urbaner Siedlungsräume beitragen. Ziel aller Ansätze von PLASTRAT ist dabei die Ableitung von Bewertungsparametern zur Kategorisierung umweltfreundlicher Kunststoffspezies und definierter Maßnahmen zur Risikominimierung von Plastikrückständen in limnischen Systemen. Das Institut IWAR der TU Darmstadt ist hauptverantwortlich für das Arbeitspaket 1 (AP 1) Mikroplastik im 'urbanen Wasserkreislauf' (vom 01.08.2017 bis 31.10.2017) und AP 2.3 'De- / Adsorption von Stoffen auf Mikroplastik' (vom 01.08.2017 bis 31.07.2020). Für AP 1 wird die TU Darmstadt Informationen und Daten sammeln, die zur Planung und Umsetzung von AP 2.3 genutzt werden. Die Literaturrecherche umfasst Mikroplastik und Schadstoffe in Kläranlagen. Die Hauptaufgabe von IWAR ist AP 2.3, hier wird das Adsorptions- und Desorptionsverhalten ausgewählter Schadstoffe auf Mikroplastik mit bekannter Herkunft und Eigenschaften in einem Langzeittest untersucht. Die Materialien für den Desorptionsversuch des Feldversuchs werden in AP 2.3.1 vorbereitet. Genaue Orte für den Implementierungstest werden ausgewählt und der Implementierungstest in AP 2.3.2 ausgeführt. Die ersten Proben werden im ersten Quartal 2018 gesammelt und im IWAR-Labor analysiert. Die Dauer des Langzeittests beträgt max. 24 Monate. In AP 2.3.3 werden die Messergebnisse des Langzeittests (AP 2.3.2) zusammengetragen und den Stakeholder (AP 6) vorgelegt, zur Bewertung der Umweltfreundlichkeit von Mikroplastik sowie Parameter sowie der Entwicklung von Maßnahmen zur Minimierung der Risiken bestimmter Schadstoffe enthalten, die auf Kunststoffen in den Kläranlagen aufgeladen werden.
Das Projekt "Teilprojekt 10" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Ostseeforschung durchgeführt. Am IOW wird die Isolierung und Aufreinigung von Mikroplastik (MP) aus Mischwasserentlastungsanlagen, Kläranlagen, Klärschlamm, Gärresten, und Kompostanlagen durchgeführt, wobei insbesondere die Aufarbeitung Organik-reicher Proben optimiert werden wird. Aufreinigung wässriger Proben zur Identifizierung von MP: Wasserproben aus den Transportgefäßen werden über einen 500 Mikro m-Konzentrator größensepariert, um MP größer als 500 Mikro m manuell isolieren und über ein NIR-Spektrometer (microPHAZIR GP des IOW) identifizieren zu können. Die Fraktion wird kleiner als 500 Mikro m wird enzymatisch und chemisch verdaut und aufgereinigt, und anschließend dem IPF zur Identifizierung über Raman oder FT-IR übergeben. Aufarbeitung Organik-reicher Proben: Klärschlammproben werden, angelehnt an den Abschlussbericht Mikroplastik in ausgewählten Kläranlagen des Oldenburgisch- Ostfriesischen Wasserverbandes (OOWV) in Niedersachsen (Mintenig et al., 2014), aufgearbeitet. Im Vergleich zu wässrigen Proben wird Klärschlamm wesentlich aggressiver mit 10 molarer Natronlauge bei 60 Grad Celsius für 24 h oxidiert. Dabei muss in Kauf genommen werden, dass dabei einige Kunststoffe in Mitleidenschaft gezogen werden können. Nach abschließendem Dekantieren kann MP auf 10 Mikro m Edelstahlfiltern aufkonzentriert werden. Die MP-Identifizierung erfolgt wie oben beschrieben. Die Bearbeitung von Klärschlammproben ist als äußerst aggressiv und auch teilweise als Plastik-zerstörend anzusehen. Daher sollen hier alternative Chemikalien und Enzyme zur Aufreinigung von MP getestet werden. Dies wird an definierten gespikten Klärschlammproben durchgeführt. Generell besteht wenig Erfahrung in der Isolierung und Aufarbeitung von MP aus Kompost. Daher werden diese Proben vorerst analog zu Klärschlammproben aufgearbeitet, aber die Aufarbeitung spezifisch optimiert. Die genaue Anzahl der zu untersuchenden Proben wird auf dem Kickoff festgelegt.
Das Projekt "Teilprojekt 9" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V. durchgeführt. Übergeordnetes Ziel von PLASTRAT ist die Entwicklung unterschiedlicher Lösungsstrategien aus den Bereichen Technik, Green Economy und sozial-ökologischer Forschung, die zur Minderung von Plastikeinträgen in das limnische Milieu urbaner Siedlungsräume beitragen. Ein Ziel von PLASTRAT ist, Maßnahmen zur Risikominimierung von Plastikrückständen in limnischen Systemen zu definieren. Das IPF hat im Vorhaben die Aufgabe Mikroplastik in definierten Proben aus Misch/Regenwasserentlastung, aus Membran-/Sandfiltertechnik und aus Klärschlamm/Gärrest/Kompost mit FTIR- und Raman-Spektroskopie zu identifizieren und quantifizieren. Partikel größer 500 Mikro m werden einzeln mit ATR/FTIR- und Raman-Spektroskopie gemessen und identifiziert. Partikel kleiner als 500 Mikro m werden mit FTIR-Imaging und Raman gemessen. Bei der Raman-Messung werden in allen Proben vor der Messung die Partikelgrößen bestimmt. Nach der FTIR- bzw. Raman-Messung erfolgt für alle Mikroplastik-Partikel die Identifizierung mittels spektraler Datenbanken. Der gesamte Prozess der Partikelerkennung, der FTIR- und Raman-Messung und der Identifizierung mittels Datenbanken soll dabei weitgehend automatisiert werden. Diese Automatisierung ist zwingend notwendig, um in akzeptabler Zeit einen hohen Probendurchsatz zu erreichen. - Vorbehandlung und Filtration aller Proben - Automatisierung der Erfassung der Partikelgrößen und -verteilung - Messung aller Proben mit FTIR- und Raman - Identifizierung der Mikroplastikpartikel in allen Proben mittels spektraler Datenbanken - Entwicklung der für die Identifizierung notwendigen spektralen Datenbanken für Mikroplastik in der Umwelt (Polyme, Copolymeren, Polymerblends, Farb- und. Lackpartikel) und für die in den Proben vorkommenden organischen und anorganischen Stoffe - Entwicklung einer (halb) automatisierten Mess- und Auswertemethodik für alle vorgenannten Arbeitsschritte, mit dem Ziel 80% aller Mikroplastikpartikel zu identifizieren.
Das Projekt "Teilprojekt 5" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Gewässerkunde durchgeführt. Übergeordnetes Ziel von PLASTRAT ist die Entwicklung unterschiedlicher Lösungsstrategien aus den Bereichen Technik, Green Economy und sozial-ökologischer Forschung, die zur Minderung von Plastikeinträgen in das limnische Milieu urbaner Siedlungsräume beitragen. Ziel aller Ansätze von PLASTRAT ist dabei die Ableitung von Bewertungsparametern zur Kategorisierung umweltfreundlicher Kunststoffspezies und definierter Maßnahmen zur Risikominimierung von Plastikrückständen in limnischen Systemen. Ein Schwerpunkt bildet die Analyse und Bewertung der Degradationsstufen verschiedener Kunststoffarten sowie Leaching, Adsorption und Desorption in Langzeittests in verschiedenen Abwasserbehandlungsstufen und die stoffliche Dynamik. Dies schließt ferner die Analyse der Wirkungen von unterschiedlichen Plastikspezies (in unterschiedlichen Degradationsstufen) und deren Additive auf wasserlebende Organismen limnischer Systeme und die Einschätzung des toxischen Potentials von Mikroplastik ein. Arbeitspaket 2 befasst sich mit der Degradation von Kunststoffen und dessen Auswirkungen auf das Umweltverhalten. Dazu werden verschiedene Kunststoffarten vor und nach einer künstlichen Bewitterung mittels FT-IR, Pyr-GC-MS und DSC-TGA-IR charakterisiert und physikalische und chemische Veränderungen der Polymermatrix untersucht. Die Ergebnisse werden mit der Bewitterungszeit korreliert und ein Modell zur Bestimmung des Alters/Degradationsgrades von Kunststoffen entwickelt. Mit Hilfe von Leaching-Experimenten wird das Freisetzungsverhalten von potentiellen Schadstoffen aus den Kunststoffen in die aquatische Umwelt systematisch untersucht. Durch modernste Analysetechniken wird nach bisher unbekannten Schadstoffen gesucht (non-target) und deren Struktur aufgeklärt. Bei der anschließenden Ableitung von Parametern zur Beschreibung der Migrationsprozesse werden sowohl die chemische Beschaffenheit der Polymermatrix als auch der Grad der Degradation berücksichtigt.
Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Frankfurt am Main, Institut für Ökologie, Evolution und Diversität, Abteilung Aquatische Ökotoxikologie durchgeführt. Schwerpunkte der 'Wirkungs- und Gefährdungsanalyse' bilden ökotoxikologische Fragestellungen sowie die Charakterisierung und Analyse von Gefährdungspotentialen in limnischen Systemen durch Einträge von Plastik. Untersuchungsgegenstand sind unterschiedliche Plastikspezies aus den Bereichen (a) 'konventionelle', synthetische Kunststoffe, (b) Rezyklate und (c) biobasierte Kunststoffe. Diese werden in Partikelform sowohl in gealtertem als auch nicht gealtertem Zustand untersucht. Relevante de- bzw. adsorbierende und auslaugende Substanzen werden gesondert analysiert. Für diverse Kunststoffspezies wird die ökotoxikologische Datenlage über Literaturrecherche analysiert. Sofern diese Daten ausreichen, wird auf deren Basis die Ökotoxizität der freigesetzten sowie ad-/desorbierten Substanzen beurteilt. Datenlücken werden durch eigene In-vitro-Testung geschlossen. Als wesentliche Wirkprinzipien werden dabei erfasst: (a) endokrine Wirkpotentiale über rekombinante Reportergenassays mit Hefen, (b) mutagene Aktivitäten über den Ames-Fluktuationstest sowie (c) zytotoxische Wirkungen mit Leuchtbakterien. Einzelne Substanzen, bei denen sich in vitro ein besonders hohes Wirkpotential zeigt, werden zusätzlich mit Hilfe standardisierter, chronischer In-vivo-Tests analysiert. Für die In-vivo-Tests werden die NOEC oder EC10 als ökotoxikologische Wirkschwellen ermittelt, um damit die Ableitung einer PNEC bzw. der EQS für die untersuchten Substanzen zu ermöglichen. Zusätzlich werden Kunststoffpartikel mit Hilfe von In-vivo-Tests auf ihre ökotoxikologischen Effekte in standardisierten und neu entwickelten chronischen Biotests untersucht. Diese Untersuchungen werden mit tierischen Organismen durchgeführt, wobei unterschiedliche Ernährungstypen berücksichtigt werden. Als Endpunkte werden apikale Effekte auf Wachstum, Entwicklung und Fortpflanzung erfasst. Effekte eines möglichen Nahrungskettentransfers von Mikroplastikpartikeln werden in einfachen Räuber-Beute-Systemen im Labor untersucht.
Das Projekt "Teilprojekt 8" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von inge GmbH durchgeführt. Übergeordnetes Ziel von PLASTRAT ist die Entwicklung unterschiedlicher Lösungsstrategien aus den Bereichen Technik, Green Economy und sozial-ökologischer Forschung, die zur Minderung von Plastikeinträgen in das limnische Milieu urbaner Siedlungsräume beitragen. Ziel aller Ansätze von PLASTRAT ist dabei die Ableitung von Bewertungsparametern zur Kategorisierung umweltfreundlicher Kunststoffspezies und definierter Maßnahmen zur Risikominimierung von Plastikrückständen in limnischen Systemen. Ein möglicher Eintragspfad erfolgt über die Abläufe von Kläranlagen. Hierbei stellen angepasste Ultrafiltrationsmembranen eine gute Methode dar, um Kunststoffpartikel abzutrennen. Für die halbtechnischen Versuche werden weiterentwickelte Ultrafiltrationsmembranen untersucht, z.B. durch eine Dotierung mit Partikeln der gleichen Kunststoffspezies, welche in AP 2 eingesetzt wurden. Durch den gleichzeitigen Rückhalt von organischen Abwasserinhaltsstoffen kommt es zum Membranfouling. Um dieses Fouling zu minimieren und die Investitions- und Betriebskosten zu reduzieren, soll eine angepasste Membran entwickelt und getestet werden. Die dafür benötigten Membranmodule werden am Standort in Greifenberg hergestellt. Auf einer nahe gelegenen Kläranlagen (z.B. Holzkirchen) sollen halbtechnische Versuche durchgeführt werden. Durch die Verwendung einer vier-strassigen Pilotanlage können unterschiedliche Membranmaterialien mit einer Rohwasserquelle und verschiedenen Spülverfahren betrieben werden. Somit können die besten Materialien und Betriebsbedingungen identifiziert werden. Die Pilotanlage wird in Greifenberg umgebaut, programmiert und getestet, bevor diese an der Kläranlage zur eigentlichen Versuchsdurchführung in Betrieb genommen wird. Die Betreuung der Anlage erfolgt im Zusammenarbeit mit der UBM durch regelmäßigen Austausch und Besuchen am Standort der Pilotierung. Des Weiteren finden projektbegleitend koordinative und administrative Maßnahmen statt.
Das Projekt "Teilprojekt 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von IWW Rheinisch-Westfälisches Institut für Wasserforschung gemeinnützige GmbH durchgeführt. Übergeordnetes Ziel von PLASTRAT ist die Entwicklung unterschiedlicher Lösungsstrategien aus den Bereichen Technik, Green Economy und sozial-ökologischer Forschung, die zur Minderung von Plastikeinträgen in das limnische Milieu urbaner Siedlungsräume beitragen. Ziel aller Ansätze von PLASTRAT ist dabei die Ableitung von Bewertungsparametern zur Kategorisierung umweltfreundlicher Kunststoffspezies und definierter Maßnahmen zur Risikominimierung von Plastikrückständen in limnischen Systemen. Das IWW bearbeitet im Projekt die Aufgaben zur humantoxikologischen Charakterisierung freigesetzter Substanzen und leitet die Arbeiten zur Entwicklung eines wissenschaftlichen Bewertungssystems für Kunststoffe bezüglich ihrer Umweltverträglichkeit für limnische Systeme. Die in-vitro Untersuchungen mit humanen Zelllinien werden von IWW ergänzend zur aquatischen Ökotoxikologie durchgeführt, um die Wirkung diverser Kunststoffe auf Mensch und Umwelt zu überprüfen. Hierzu werden die durch die Umweltchemie detektierten Substanzen mit Herkunft aus Bewitterungsexperimenten und De-/Adsorptionsversuchen hinsichtlich ihrer biologischen Aktivität bestimmt. Durch die Verwendung verschiedener Biotests werden unterschiedliche Wirkmechanismen im Organismus abgedeckt. Die Ergebnisse der toxikologischen Untersuchungen sollen einen Beitrag zur Gefährdungsanalyse und Bewertung der Kunststoffspezies im Hinblick auf ihre Relevanz und Umweltverträglichkeit im limnischen System liefern. Im weiteren Projektverlauf werden sie hinsichtlich ihrer Relevanz für unterschiedliche Gruppen von Adressaten geprüft, zielgruppenspezifisch aufbereitet und kommuniziert. Darüber hinaus fließen die Erkenntnisse in die Entwicklung eines Gütesiegels zur Umweltverträglichkeit von Kunststoffen ein. Das wissenschaftliche Bewertungssystem, welches dem Gütesiegel zugrunde liegen soll, wird ebenfalls vom IWW in Zusammenarbeit mit den weiteren Projektpartnern entwickelt. Ausgehend von einer Defizitanalyse bestehender Güte-, Material- und/oder Prüfsiegel zur Ableitung von Weiterentwicklungspotentialen und Verbesserungsmöglichkeiten im Hinblick auf die Zielsetzungen von PLASTRAT werden in diesem Arbeitsschritt die im Projekt erarbeiteten Informationen, wie z.B. zum Verbleib von Kunststoffen durch entsprechende Praktiken und technische Reinigungsschritte, gebündelt und wichtige Kriterien zur Einschätzung von Kunststoffen bezüglich ihrer Umweltverträglichkeit für das limnische System abgeleitet. Mit dem Ziel der umfassenden Betrachtung der verschiedenen Kunststoff(produkt)varianten werden in der Bewertung diverse quantifizier- und kategorisierbare technische, chemische, (öko-)toxikologische und gesellschaftswissenschaftlich relevante Parameter berücksichtigt. Hierdurch soll einerseits Produzenten Orientierungshilfe zur Herstellung entsprechender Kunststoffe gegeben werden und andererseits dem Verbraucher/Konsumenten ein Instrument zur Identifizierung gewässerfreundlicher Alternativen an die Hand gegeben werden.
Das Projekt "Pockmark formation and methane emission in Lake Constance" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Stiftung Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung in der Helmholtz-Gemeinschaft, Biologische Anstalt Helgoland (Institut BAH) durchgeführt. In the preceding project, pockmarks in a freshwater environment (Lake Constance, Southern Germany) were studied in detail for the first time. The results of the first granting period revealed that a considerable area of the lake bottom near the entrance of the Alpine River Rhine is densely covered with pockmarks. These pockmarks with a diameter of up to 16 m are mostly located along ridges. Methane release was dominated by massive gas ebullition, which increased the methane concentrations in the water column substantially. Methane releases were highly variable in time and space. Isotopic analysis of the gas revealed a light and clearly biogenic signature. Based on the promising results of the first granting period, the following new topics will be investigated within the next granting period: (1) is the formation of pockmarks in Lake Constance only related to high input of organic matter and which time scales are relevant for pockmarks? (2) How does the methane flux and ebullition vary over time (e.g. seasonal cycle) and space? (3) Which role play methane-oxidizing bacteria in reducing the methane flux, and are they adapted to this specific environment? (4) Can the light methane-derived carbon be followed up in the benthic and pelagic food chains?
Das Projekt "Energy and environment - optimal control strategies for reducing emissions from energy productions and energy use" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Kernenergetik und Energiesysteme durchgeführt. Objective: Due to the complexity of the energy system, the analysis and the identification of efficient emissions reduction strategies require adequate methodological instruments. The development of our energy-environment model based on efom 12c model that describes the energy systems in the different ec countries in a detailed form is a promising starting point for the analysis of the following problems and questions: -the future development of air pollution emissions from energy. -impacts of further improvement of energy efficiency and of a possible increase of the market share for solid fuels. -effects of emission reduction measures and policies. -cost-optimal emission reduction strategies. -waste management for the follow-up products. -contribution of interregional measures. General information: the energy model efom developed within the eg-project on 'energy systems analysis' which has been extended by an environment-module has already been used as a pilot model for an analysis of cost-optimal strategies to reduce so2-,nox- and dust-emissions in connection with energy production and energy use in the frg. This phase of the project was carried out by three different institutes (ike, iip, ste) each participating according to its specialisation. Ike will be responsible for the overall management of the project in frg. The next phase concerns the interrelationship of 'energy and environment'' to be studied on a European level. A cooperation between institutes of all ec countries has been set up to demonstrate the usefulness of the developed model. The present contract concerns essentially the extension of the environmental study to the ec and the contribution of ike for a successful accomplishment of such project. Achievements: As an important step towards a broader international analysis of energy and environmental issues, the effects of environmental control measures for the reduction of sulphur dioxide and nitrogen dioxide have been studied in detail. The analysis entails all sectors of the economy system. Acid pollution has been the main area of interest since concern in Europe has grown in the past few years as a result of observed forest damage and also because of the reduction of fish populations in lakes. Acid precipitation is considered a possible contributory cause.
Das Projekt "Untersuchung zur Dynamik von Fischbeständen und fischereilich relevanten Wasserparametern in bergbaulich beeinflussten Seen der Lausitz" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Binnenfischerei e.V., Potsdam-Sacrow durchgeführt. Zielstellung: Infolge des Braunkohletagebaus wurden in einigen Gewässern der Lausitz schnelle und umfangreiche Veränderungen der Wasserqualität festgestellt, die die Fischfauna und ihre fischereiliche Nutzung beeinträchtigen können. In der Talsperre Spremberg und im Senftenberger See sollen Fischbestandsuntersuchungen erfolgen und deren Ergebnisse mit denen früherer Untersuchungen verglichen werden. Des Weiteren sollen Erkenntnisse zu den Ursachen und Auswirkungen insbesondere des Eintrags von Eisenverbindungen auf die Fischfauna recherchiert und zusammengestellt werden. Ergebnisse: In der 683 ha großen Talsperre Spremberg war das Wasser im Mai 2014 gut mit Sauerstoff versorgt und die pH-Werte lagen im neutralen Bereich. Bei der Befischung wurden die 13 Fischarten Aland, Barsch, Blei, Döbel, Güster, Hecht, Kaulbarsch, Moderlieschen, Plötze, Rapfen, Ukelei, Wels und Zander nachgewiesen. Plötze, Kaulbarsch und Barsch waren am häufigsten, die Anteile der anderen Arten lagen jeweils unter 5 %. Im Vergleich zur Fischbestandserhebung 2009 waren die Einheitsfänge 2014 bei geringen Unterschieden in der Artenzusammensetzung niedriger. Der Anteil des Barsches war deutlich zurückgegangen, wohingegen die Anteile an Plötze und Ukelei zugenommen haben. Der mittlere Fang pro Netz nahm vom nördlichen zum südlichen Bereich nach Anzahl und Biomasse ab. Die Unterschiede waren nicht zwingend auf die Trübung durch ausfällendes Eisen zurückzuführen, könnten aber darauf hindeuten, dass etliche Fische die Trübungsfahne gemieden haben. Im Gegensatz dazu nahmen die Stückzahlen des Makrozoobenthos von Süden nach Norden, möglicherweise als Reaktion auf den Fraßdruck der Fische, deutlich ab. Im Rahmen des Projektberichtes wurden Angaben der wissenschaftlichen Fachliteratur zu den Auswirkungen erhöhter Eisenkonzentrationen auf die unterschiedlichen trophischen Ebenen der Gewässer zusammenfassend dargestellt. Im Senftenberger See wurden 2014 die 15 Fischarten Aal, Barsch, Blei, Döbel, Große Maräne, Güster, Hecht, Kaulbarsch, Kleine Maräne, Plötze, Rotfeder, Schleie, Stör, Wels und Zander nachgewiesen. Im tiefen Litoral waren Barsche und Plötzen am häufigsten, im Freiwasser die Kleine Maräne. Im Vergleich zur Fischbestandsuntersuchung im Jahr 2000 waren die Einheitsfänge der Kleinen Maräne 2014 nach Abundanz und Biomasse deutlich höher. Anders als in den Fängen im Jahr 2000 wurden 2014 nur Fische der Altersgruppen 0+ bis 3+ nachgewiesen. Die Bruttoenergiegehalte der Tiere waren im Vergleich zu 2000 leicht zurückgegangen, ohne aber kritische Werte zu erreichen.
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