Sie sind Überlebenskünstler wie ihre Artgenossen, aber an der Körperoberseite gefleckt wie ein Panther: Bei zwei Exkursionen in die italienischen und französischen Seealpen entdeckte eine Gruppe um den Stuttgarter Bärtierchenforscher Dr. Ralph O. Schill eine neue Bärtierchenart. Die Beschreibung des Alpenbärtierchens mit dem Namen Echiniscus pardalis wurde jetzt in der renommierten taxonomischen Zeitschrift des Naturhistorischen Museums in Paris veröffentlicht.*)

Schon seit 2006 erstellt das das Exzellenznetzwerk EDIT (European Distributed Institute of Taxonomy) zur Klassifikation von Flora und Fauna umfassende Artenbestandslisten in ausgewählten Naturschutzgebieten. Dabei haben Gruppen von Biologen vor Ort geholfen, Bestandslisten sämtlicher vorkommenden Tier- und Pflanzenarten zu erheben beziehungsweise vorhandene Artenlisten zu aktualisieren und zu vervollständigen. Der Stuttgarter Bärtierchenforscher Ralph Schill und seine Kollegen besuchten im Rahmen des Projekts mehrmals den Naturpark Parco Naturale delle Alpi Marittime auf der Südseite der Seealpen sowie den auf französischer Seite angrenzenden Nationalpark Parc National du Mercantour.

Die Wissenschaftler sammelten mehr als 300 Moosproben, in denen sich Bärtierchen bevorzugt aufhalten. Da Bärtierchen die Fähigkeit besitzen, bei widrigen Umgebungsbedingungen einzutrocknen und trotzdem zu überleben, war die Entnahme der Proben verhältnismäßig einfach: In den Untersuchungsgebieten wurde zunächst die Position der Moose mit GPS bestimmt. Dann schnitten die Forscher kleine Stücke ab, trockneten diese und bewahrten sie in Kaffeefiltertüten verschlossen auf. Bei der nachfolgenden Auswertung konnten dann insgesamt 30 verschiedenen Arten identifiziert werden.

Was die Biologen aber überraschte: Einige der Tiere wiesen ein auffallendes Fleckenmuster auf der Körperoberseite auf, das diese keiner bisher bekannten Art zugeordnet werden konnte. Nach längeren Untersuchungen war sich Ralph Schill dann sicher – das musste eine neue Art sein, die bislang unbekannt war. Zusammen mit seinem Kollegen Peter Degma aus Bratislava gab er den Alpenbärtierchen den Namen Echiniscus pardalis, benannt nach dem Panthermuster (Panther lat. pardalsi) unter der Körperoberfläche.

Exzellenznetzwerk EDIT (European Distributed Institute of Taxonomy) ist ein Zusammenschluss von 25 europäischen, taxonomisch arbeitenden Institutionen und wird von der Europäischen Union mit 12 Millionen Euro gefördert. Ziel des Verbundes ist die bessere Integration der taxonomischen Forschung in Europa.

*) Degma P. & Schill R. O. 2015. – Echiniscus pardalis n. sp., a new species of Tardigrada (Heterotardigrada, Echiniscidae, arctomys group) from the Parco Naturale delle Alpi Marittime (NW Italy), in Daugeron C., Deharveng L., Isaia M.,Villemant C. & Judson M. (eds), Mercantour/Alpi Marittime All Taxa Biodiversity Inventory. Zoosystema 37 (1): 239-249.
Published By: Muséum national d’Histoire naturelle, Paris, DOI:http://dx.doi.org/10.5252/z2015n1a12

Weitere Informationen:
Dr. Ralph O. Schill, Universität Stuttgart, Institut für Biomaterialien und biomolekulare Systeme, Abteilung Zoologie, Tel. +49 711 685-69143, ralph.schill@bio.uni-stuttgart.de

Andrea Mayer-Grenu, Universität Stuttgart, Abt. Hochschulkommunikation, Tel. 0711/685-82176,
E-Mail: andrea.mayer-grenu@hkom.uni-stuttgart.de
Andrea Mayer-Grenu Abteilung Hochschulkommunikation
Universität Stuttgart

LOEWE-Forschungsteam testet kostengünstige Lösung zur Behandlung von verunreinigten Niederschlagsabflüssen

Regen löst und transportiert beim Abfließen von Siedlungs- und Verkehrsflächen vorhandene Schmutz- und Schadstoffe und kann daher erheblich verunreinigt sein. In vielen Fällen wird eine Behandlung vor der Einleitung in die Gewässer erforderlich. Je nach Flächentyp und Aktivität im Einzugsgebiet belasten Staubniederschläge, aber auch verkehrsbedingte Verbrennungsrückstände und Abriebprodukte (z.B. Bremsabrieb) die sogenannten Niederschlagsabflüsse mit einer Vielzahl von Stoffen. Darin enthalten sind Schwermetalle, organische Schadstoffe oder auch Nährstoffe wie Phosphor. Im Rahmen des Forschungsvorhabens „In-situ Messprogramm an einer semizentralen Anlage zur Behandlung von hochbelasteten Straßenabflüssen“ wird eine günstige und effiziente Lösung zur Behandlung von verunreinigten Niederschlagsabflüssen getestet und weiterentwickelt. Das von Januar 2015 bis Juni 2016 laufende Projekt der Frankfurt University of Applied Sciences (FRA-UAS) wird im Rahmen von Hessen ModellProjekte aus Mitteln der LOEWE – Landes-Offensive zur Entwicklung Wissenschaftlich-ökonomischer Exzellenz, (LOEWE-Förderlinie 3: KMU-Verbundvorhaben), mit rund 141.380 Euro gefördert.

„In den letzten Jahren musste enorm in die Behandlung von Niederschlagsabflüssen investiert werden, sodass der Bedarf an kostengünstigeren Lösungen hierfür stark gestiegen ist. Dem wollen wir mit unserem Projekt Rechnung tragen, indem wir neue und zudem preiswertere Ideen entwickeln und auf ihre Praxistauglichkeit prüfen“, erklärt Projektleiterin Prof. Dr. Antje Welker vom Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft und Hydromechanik am Fachbereich Architektur, Bauingenieurwesen, Geomatik der FRA-UAS. Eine Behandlung von Niederschlagsabflüssen wird bisher entweder zentral in Regenklärbecken mit Anschlussflächen von einigen Hektaren oder dezentral in kleinen technischen Anlagen mit angeschlossenen Flächen bis 1.000 m² durchgeführt. „Beide Lösungen weisen jedoch auch Nachteile auf“, so Welker. „Während bei der zentralen Lösung die hohen Investitionskosten und der große Platzbedarf negativ ins Gewicht fallen, ist es bei den dezentralen Anlagen der Aufwand der Überwachung und Wartung aufgrund der zahlreichen Betriebspunkte.“ Von kommunalen und privaten Betreibern werden immer häufiger Zwischenlösungen mit einer angeschlossenen Fläche von bis zu einem Hektar angefragt, bei deren Größe konventionelle Regenklärbecken zu teuer sind.

In dem in den Jahren 2013 und 2014 an der Frankfurt UAS durchgeführten LOEWE-Forschungsvorhaben „Entwicklung einer semizentralen Anlage zur Behandlung von schadstoffhaltigen Niederschlagsabflüssen“ wurde eine semizentrale Behandlungsanlage für eine Anschlussgröße von 10.000 m² entwickelt, die die Vorteile beider Behandlungsgrößen vereint. Vorversuche im Labormaßstab wurden erfolgreich durchgeführt und abgeschlossen und belegten die Schwermetall- und Phosphorelimination. Im Rahmen der Fortführung des Projektes wurde die zweistufige Anlage Anfang 2015 von der Forschungsgruppe im Einzugsgebiet eines Autobahnabschnittes der A 485 bei Gießen aufgestellt. Dieser Abschnitt hat sich aufgrund der hohen Belastung mit Feststoffen und der vorhandenen Infrastruktur (Strom, Wasser) als geeignet erwiesen. Die semizentrale, modular aufgebaute Anlage hat zwei Komponenten: In der ersten Stufe werden Feststoffe mit Hilfe eines Lamellenabscheiders der Firma Steinhardt, der eine hohe Sedimentationsleistung aufweist, zurückgehalten. Feststoffe sinken so besonders schnell und effektiv zu Boden und können von dort entfernt werden. In der sich anschließenden Filterstufe der Firma 3P können gelöste Stoffe wie Schwermetalle oder Phosphor eliminiert werden.

Derzeit werden das Zulaufbauwerk, ein Messcontainer, verbindende Rohrleitungen und die erforderlichen Messgeräte am Autobahnabschnitt installiert und verbunden. Nach deren Inbetriebnahme startet ein ausführliches Messprogramm zur Überprüfung der Leistungsfähigkeit und zur Gewinnung wissenschaftlich verwertbarer Daten zum Aufkommen und Rückhalt von Schadstoffen. Dies schließt die Durchführung eines in den USA üblichen Feststoffversuchs mit künstlichem Beschickungswasser ein. Mit diesen Erfahrungen können z.B. mögliche Zulassungsgrundsätze des Deutschen Instituts für Bautechnik (DIBt) für solche Anlagen erarbeitet werden. Weiteres Ziel ist die Erschließung neuer Märkte in außereuropäischen Ländern wie den USA und Australien, in denen der Phosphoreintrag in Seenlandschaften ein großes Problem darstellt.

Das Konsortium des Forschungsprojekts besteht aus folgenden Partnern: Frankfurt University of Applied Sciences, Technische Hochschule Mittelhessen, Steinhardt Wassertechnik GmbH (Taunusstein), 3P Technik Filtersysteme GmbH (Donzdorf), Mittelhessische Wasserbetriebe (Gießen) sowie Deutsches Institut für Bautechnik (Berlin).

Die Initiative für die Forschungsvorhaben ging vom Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft und Hydromechanik aus, das als Konsortialführer und Projektsteuerer fungiert. Fachgebietsleiterin Prof. Dr. Antje Welker sowie Prof. Dr. Carsten Dierkes und Martina Dierschke, wissenschaftliche Mitarbeiterin am Fachgebiet, forschen seit Jahren zum Thema Niederschlagswasserbehandlung.

Kontakt: Frankfurt University of Applied Sciences, Fachbereich 1: Architektur, Bauingenieurwesen,
Geomatik, Prof. Dr.-Ing. habil. Antje Welker, Telefon: 069 /1533-2375, E-Mail: antje.welker@fb1.fra-uas.de
Sarah Blaß Pressestelle
Frankfurt University of Applied Sciences
Weitere Informationen zum Fachbereich Architektur, Bauingenieurwesen, Geomatik unter: http://www.frankfurt-university.de/fb1.

Dieses Projekt (HA-Projekt-Nr.: 453/14-43) wird im Rahmen von Hessen ModellProjekte aus Mitteln der LOEWE – Landes-Offensive zur Entwicklung Wissenschaftlich-ökonomischer Exzellenz, Förderlinie 3: KMU-Verbundvorhaben gefördert.

Das Forschungsbündnis „Biologische Sensor-Aktor-Systeme auf der Basis von funktionalisierten Mikroorganismen (BioSAM)“ ist im Januar 2015 gegründet worden. Es vereint fünf Institute der TU Dresden mit fünf weiteren Forschungseinrichtungen und elf Unternehmen aus der Region. Das Bündnis wird im Rahmen der Innovationsinitiative „Unternehmen Region“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) für drei Jahre mit rund 7 Mio. Euro gefördert.

Im Mittelpunkt von BioSAM stehen lebende Mikroorganismen wie Hefen oder Bakterien mit einzigartigen Eigenschaften, die technisch genutzt werden sollen. So können Mikroorganismen beispielsweise für den spezifischen Nachweis von Arzneimittelrückständen oder Schwermetallverunreinigungen im Wasser eingesetzt werden. Eine Besonderheit dieses Ansatzes der Umweltanalytik besteht darin, dass nicht nur die Anwesenheit der Schadstoffe bestimmt, sondern auch deren biologische Wirkung auf lebende Zellen erfasst werden kann. Zudem können Mikroorganismen als Aktoren diese Problemstoffe oft sogar abbauen oder adsorbieren. Im Fokus des Verbundes „BioSAM“ steht die Entwicklung geeigneter Mikroorganismen. Bakterien oder Hefen besitzen manche gewünschte Eigenschaften von Natur aus, andere sollen mit Hilfe gentechnischen Designs hergestellt werden. Darüber hinaus werden Verfahren entwickelt, diese Mikroorganismen zuverlässig in technische Systeme einzubinden.

Die größte beteiligte Forschungseinrichtung ist die Technische Universität Dresden mit dem Institut für Genetik, dem Institut für Festkörperelektronik, dem Institut für Technik- und Umweltrecht, dem Institut für Wasserchemie und dem Institut für Werkstoffwissenschaften. Weitere teilnehmende Forschungseinrichtungen sind das CiS Forschungsinstitut GmbH (Erfurt), der GMBU e.V. (Rossendorf), das Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, das Kurt-Schwabe-Institut für Mess- und Sensortechnik e.V. (Meinsberg) und die Universität Leipzig mit dem Institut für Biochemie.
Die BioSAM-Technologieplattform soll für eine breite wirtschaftliche Nutzung von zellbasierten Sensor-Aktor-Systemen in den Bereichen Bioverfahrenstechnik, Wasser- und Umwelttechnologie sowie Klimatechnik erschlossen werden. Gleichzeitig verbindet das Bündnis die beiden sächsischen Technologieschwerpunkte Mikroelektronik und Biotechnologie. Das BMBF fördert BioSAM als sogenannten Wachstumskern, der die Aufgabe hat, durch die direkte Überführung von wissenschaftlichen Spitzenergebnissen in die regionale Industrie die Voraussetzungen für die Entstehung regionaler Wirtschaftscluster zu schaffen. Ziel ist die nachhaltige Umsetzung von wissenschaftlichen Resultaten in Innovationen, mehr Wirtschaftswachstum und Beschäftigung.

Weitere Informationen zu BioSAM: http://www.unternehmen-region.de/de/8841.php

Innovationsforum „Hydrothermale Prozesse“ stellt erfolgversprechende Modelle vor.

Wasserreiche Biomasse ist der Ausgangsstoff für hydrothermale Prozesse. Diese eignen sich als Plattformtechnologie für den Einsatz in der chemischen Industrie, im Nährstoffbereich oder als Energieträger oder in der Werkstofffertigung. Verfahrensentwickler, Entsorgungsunternehmen und andere Anwender haben sich im Innovationsforum „Hydrothermale Prozesse“ zusammengefunden, um konkrete Produkte zur Marktreife zu führen.

Auf ihrem Ergebnistreffen am 15./16. Juni 2015 in Leipzig gewannen die Akteure Einblick in die enormen Möglichkeiten hydrothermaler Prozesse. Im Jahr 1913 wurde die hydrothermale Carbonisierung als schneller Weg zur Inkohlung entdeckt. Heute bietet nicht nur die HTC-Kohle Potenzial sondern vor allem die im Prozess befindlichen Nährstoffe und Chemikalien. Daher können sich hydrothermale Prozesse zu einer Schlüsseltechnologie der biobasierten Wirtschaft entwickeln, die von der Bundesregierung mit einer nationalen Forschungsstrategie verfolgt wird.

Die Teilnehmer des Innovationsforums „Hydrothermale Prozesse“, das seit Januar 2015 vom BMBF aus dem Programm Unternehmen Region gefördert wird, haben in einem intensiven Arbeitsprozess Wertschöpfungsketten entwickelt. Das Ergebnistreffen nutzten sie nun, um Partner für Verfahrens- und Produktentwicklungen zu finden. Barbara Reddig vom DLR-Projektträger, die das Programm „Innovationsforen“ betreut, sieht den Aufbau dieser Technologieplattform vor allem als Investition in mittel- und langfristige Kooperationen zwischen Wirtschaft und Wissenschaft.

In Impulsvorträgen wurden aktuelle Forschungen über die Anwendung als Aktivkohle oder als Substitut von fossilen Kohlen in der Metallurgie vorgestellt. Große Hoffnungen setzen die Klärschlammentsorger in die HTP-Verfahren. Sie sind im Sinne einer Kreislaufwirtschaft angehalten, die Nährstoffe aus dem Klärschlamm zu recyceln. Anett Schindler von der LAV Markranstädt, dem größten sächsischen Klärschlammentsorger: „Eine hydrothermale Behandlung von Klärschlamm kann neben der gewünschten Entwässerung auch den Phosphor zurückgewinnen und zeitgleich Schadstoffe wie Pharmazeutika eliminieren.“ Die Schwermetallabtrennung sei noch in der Entwicklungsphase. „Aber auch das kann in Zukunft erfolgreich umgesetzt werden“, so die Verantwortliche für die Geschäftsfeldentwicklung bei der LAV weiter.

Neben dem Forschungs- und Entwicklungsbedarf liegen die Herausforderungen klar auf dem rechtlichen Gebiet. Sowohl eine saubere Definition und Zertifizierung hydrothermal erzeugter Kohlen als auch ihre Qualifizierung als „Produkt“ und nicht als „Abfall“, was eine Aufnahme in spezifische Verordnungen nach sich zieht, stehen zur Debatte. Findet hier ein reger Austausch mit dem Gesetzgeber statt, rückt die Markteinführung einiger HTC-Produkte in greifbare Nähe. Kai-Uwe Blechschmidt vom Netzwerk Energie und Umwelt e.V. in Leipzig betonte im Rahmen des Ergebnistreffens die Vorteile, die der Standort Leipzig und Mitteldeutschland für die Etablierung erfolgversprechender HTC-Konzepte bieten. Hier gibt es zahlreiche Firmen und Forschungsinstitute, die Verfahren erproben und im Fall der Stadtwerke Halle GmbH eine HTC-Demonstrationsanlage in Betrieb nehmen werden.

Diesen Kompetenzvorsprung wollen die Teilnehmer des Ergebnistreffens nutzen. Sie nahmen den Titel des Förderprogramms „Unternehmen Region“ denn auch ganz wörtlich, indem sie die Gelegenheit ergriffen, Kooperationen zu bilden und wirtschaftliche Bündnisse zu schmieden. Erste Vorschläge für konkrete Verbundprojekte wurden auf dem Ergebnistreffen skizziert, weitere Aktivitäten werden durch das DBFZ und das Netzwerk Energie und Umwelt e.V. moderiert.

Bei Interesse an einer Mitwirkung melden Sie sich bitte unter HTP-inno@dbfz.de

Forschung für die Energie der Zukunft – DBFZ
Das Deutsche Biomasseforschungszentrum arbeitet als zentraler und unabhängiger Vordenker im Bereich der energetischen Biomassenutzung an der Frage, wie die begrenzt verfügbaren Biomasseressourcen nachhaltig und mit höchster Effizienz zum bestehenden, vor allem aber auch zu einem zukünftigen Energiesystem beitragen können. Im Rahmen der Forschungstätigkeit identifiziert, entwickelt, begleitet, evaluiert und demonstriert das DBFZ die vielversprechendsten Anwendungsfelder für Bioenergie und die besonders positiv herausragenden Beispiele gemeinsam mit Partnern aus Forschung, Wirtschaft und Öffentlichkeit.

Nähere Details finden Sie unter: www.htp-inno.de

Weitere Informationen:
http://www.htp-inno.de
http://www.dbfz.de

Geowissenschaftler analysieren Bodenverunreinigungen durch Schmelzwasser an Flughäfen

Im Winter kommen Enteisungsmittel zum Einsatz, die die Beschaffenheit des Grundwassers und die Funktionen des Bodens beeinträchtigen können, wie Geowissenschaftler der Uni Jena in einer aktuellen Studie belegen.

Mit Sonnenschein und milden Temperaturen hat der Frühling inzwischen Einzug in Europa gehalten. Waren vor wenigen Wochen Böden noch gefroren und teilweise von Eis und Schnee bedeckt, herrscht jetzt Tauwetter. Das hat nicht nur Auswirkung auf die Tier- und Pflanzenwelt. Tauwetter führt beispielsweise zu einer Belastung der Böden und damit des Grundwassers an Flughäfen durch Chemikalien, die im Schmelzwasser enthalten sind. Denn: an Flughäfen kommen im Winter Enteisungsmittel zum Einsatz, die teilweise auf unversiegelten Flächen landen und mit der Schneeschmelze im Boden versickern.

„Zwar sind die Flughafenbetreiber EU-weit angehalten einen guten chemischen Zustand des Grundwassers zu erhalten, bzw. nachteilige Konzentrationen von Schadstoffen im Grundwasser zu vermeiden“, sagt PD Dr. Markus Wehrer von der Friedrich-Schiller-Universität Jena. Dennoch sei es gängige Praxis, dass entlang der Rollbahnen jeden Winter erhebliche Mengen von Enteisungsmitteln im Boden versickerten, sagt der Hydrogeologe. Zwar ist es durchaus sinnvoll, auf diese Weise die natürliche Selbstreinigungskraft des Bodens zu nutzen. Allerdings wirken sich Enteisungsmittel negativ auf die Beschaffenheit des Grundwassers und die Funktionen des Bodens aus, wie ein Team um den Inhaber des Jenaer Lehrstuhls für Hydrogeologie, Prof. Dr. Kai Uwe Totsche, in einer aktuellen Studie belegt.
Im Fachmagazin „Environmental Science and Pollution Research“ schreiben die Forscher von der Uni Jena, dass Chemikalien wie Propylenglykol und Kaliumformiat zwar von im Boden lebenden Mikroorganismen abgebaut werden und diese damit zumindest kurzfristig nicht ins Grundwasser gelangen (DOI: 10.1007/s11356-014-3506-3). „Andererseits führt eine starke Belastung mit diesen Substanzen dazu, dass der Sauerstoffgehalt des Bodenwassers und des Grundwassers dramatisch sinkt“, erläutert Heidi Lißner, die Erstautorin der Studie. Der Grund: Um die Schadstoffe abzubauen, nutzen die Mikroben Sauerstoff. „Je mehr dieser Substanzen sie verstoffwechseln müssen, umso mehr Sauerstoff verbrauchen sie dabei“, so die Geowissenschaftlerin, die die nun vorgelegten Ergebnisse im Rahmen ihrer Doktorarbeit erarbeitet hat. Damit einhergehend erfolgt eine Auflösung von Eisen- und Manganoxiden, welche als „Kittsubstanzen“ die Struktur des Bodens stabilisieren.

Schneeschmelze im Labor
Für seine Untersuchungen hat das Jenaer Forscherteam den Boden rund um den Flughafen der norwegischen Hauptstadt Oslo analysiert. Hier werden in jedem Winter durchschnittlich 1.000-1.500 Tonnen Enteisungsmittel verbraucht. „Der Flughafen steht dabei direkt auf dem größten oberflächennahen Grundwasserleiter Norwegens, dem Romerike-Aquifer“, macht Dr. Wehrer deutlich, der die Arbeit von Heidi Lißner gemeinsam mit Prof. Dr. Totsche betreut hat. Die Geowissenschaftler haben Bodenkerne in der Nähe der Rollbahn des Flughafens genommen und diese an einem Feldstandort in der Nähe des Flughafens untersucht. „Wir wollten wissen, wie sich die Enteisungsmittel auf die Bodenbeschaffenheit und das Sickerwasser auswirken“, erläutert Heidi Lißner. Dazu hat die Nachwuchswissenschaftlerin die Bodenkerne mit enteisungsmittelhaltigem Wasser beladen und so eine „Schneeschmelze“ simuliert. Das nach der Passage durch die Bodenkerne aufgefangene Sickerwasser wurde eingehend auf Rückstände von Enteisungsmitteln und den Sauerstoffgehalt untersucht sowie weitere Parameter bestimmt.

Ihre exemplarischen Ergebnisse, so die Jenaer Forscher, seien auch auf andere Flughäfen übertragbar. „Chemikalien zum Enteisen von Flugzeugen sowie Start- und Landebahnen kommen überall zum Einsatz wo im Winter Eis und Schnee auftreten“, sagt Dr. Wehrer und betont, dass sich aus den bisherigen Forschungsergebnissen auch Maßnahmen ableiten lassen, wie der Sauerstoffnot im Boden rund um Flughäfen entgegengewirkt werden könne. Neben der Einrichtung gesonderter Areale, in denen Schmelzwasser kontrolliert versickern kann, sei auch der gezielte Einsatz von Bakterien im Boden denkbar, die sich auf den Abbau dieser Chemikalien spezialisiert haben. Dies erfordert zusätzlich eine bessere Versorgung des Bodens mit Sauerstoff oder mit alternativen Stoffen, die ähnlich wie Sauerstoff zum Abbau von Schadstoffen genutzt werden können. Zudem könne auch die Bodentextur so gestaltet werden, dass sich die Versickerung des belasteten Bodenwassers verzögert. Durch die größere Zeitspanne, welche dann für den Abbau der Substanzen zur Verfügung steht, wird dann ein Sauerstoffmangel vermieden, da Luftsauerstoff stetig in den Boden nachgeliefert wird.

Original-Publikation:
Lißner H. et al. Constraints of propylene glycol degradation at low temperatures and saturated flow conditions. Environ Sci Pollut Res (2015) 22:3158-3174, DOI 10.1007/s11356-014-3506-3

Kontakt:
Prof. Dr. Kai Uwe Totsche, PD Dr. Markus Wehrer
Institut für Geowissenschaften der Friedrich-Schiller-Universität Jena
Burgweg 11, 07749 Jena
Tel.: 03641 / 948650
E-Mail: kai.totsche@uni-jena.de, markus.wehrer@uni-jena.de

Neu geschaffene Kiesinseln in Flüssen können zum Erfolg von Revitalisierungen beitragen, da sie sich positiv auf den Austausch zwischen Grund- und Oberflächenwasser auswirken können. Um diesen Austausch über die Zeit und örtlich präzise nachzuweisen, hat die Eawag ein neues Messsystem entwickelt.

Die Wiederbelebung der kanalisierten Flüsse und Bäche in der Schweiz ist eine Generationenaufgabe. In den kommenden 80 Jahren, so sieht es das 2011 revidierte Gewässerschutzgesetz vor, sollen 4000 Kilometer Fliessgewässer ökologisch aufgewertet werden. Doch wann sind solche Revitalisierungen ein Erfolg? Eine an der Eawag entstandene Studie zeigt, dass Revitalisierungen bis heute kaum systematisch evaluiert wurden und dass es an einheitlichen Beurteilungskriterien fehlt.

Zwischen 1979 und 2012 wurden pro Jahr durchschnittlich rund 10 Kilometer Flussläufe revitalisiert, doch Erfolgskontrollen sind nur für wenige Projekte dokumentiert. Und falls Daten erhoben wurden, dann häufig nur zur Verbreitung von Leitarten wie zum Beispiel Forellen. In keinem der total 848 Projekte wurde untersucht, wie sich Flussrevitalisierungen auf den Austausch zwischen Grund- und Oberflächenwasser auswirken. Doch diese Grundwasser-Oberflächen-Interaktionen sind zentral für das Funktionieren aquatischer Ökosysteme. Fehlt der Austausch, kann das negative Folgen haben für die Verfügbarkeit von Nährstoffen und gelöstem Sauerstoff, aber auch auf die Temperatur und Qualität des Wassers.

Neu geschaffene Strukturen im Fluss tragen zum Erfolg von Revitalisierungen bei
Die Forscherin Anne-Marie Kurth schlägt nun vor, auch den Austausch zwischen Grund- und Oberflächenwasser bei Erfolgskontrollen von Revitalisierungen miteinzubeziehen. Im Rahmen ihrer Dissertation an der Eawag und der Universität Neuenburg konnte sie nachweisen, dass sich diese Interaktionen durch Flussrevitalisierungen verbessern lassen. «Wir haben gesehen, dass sich zum Beispiel Kiesinseln positiv auf den Austausch zwischen Grund- und Oberflächenwasser auswirken können», erklärt die Schadstoff-Hydrogeologin, «das Eindringen von Oberflächenwasser in den Untergrund wurde verstärkt.» Ganz allgemein, so Kurth, können neu geschaffene Strukturen im Fluss zu einer verbesserten Grundwasser-Oberflächen-Interaktion führen.

Um den Austausch zwischen Grund- und Oberflächenwasser in revitalisierten Gewässern kontinuierlich und über lange Zeit überwachen zu können, hat die Forscherin ein Messsystem entwickelt. Es macht sich die Temperaturunterschiede zwischen Grund- und Oberflächenwasser zu Nutze und schliesst daraus, ob Wasser vom Bach ins Grundwasser strömt oder umgekehrt (siehe Kasten). Die von Anne-Marie Kurth entwickelte Methode baut auf der DTS-Technik auf (Distributed Temperature Sensing). Diese Technik konnte bis anhin allerdings nur in kleinen Bächen und bei infiltrierendem Grundwasser eingesetzt werden. Neu sind nun Messungen unabhängig von der Grösse und der hydrologischen Situation eines Gewässers möglich, also auch wenn Oberflächenwasser in den Untergrund versickert. Da das Messsystem ferngesteuert ist und mit Solarstrom betrieben werden kann, sind auch Messungen an abgelegenen Standorten möglich.
Zum ersten Mal den hydrogeologischen Erfolg einer Revitalisierung untersucht
Dass sich die Methode in der Praxis bewährt, konnte die Forscherin am Chriesbach im Kanton Zürich nachweisen. Dieser im letzten Jahrhundert stark verbaute Bach fliesst durch dicht bebautes Gebiet. 2013/2014 wurde er auf einer Strecke von 900 Metern revitalisiert. «Wir haben den Austausch zwischen Grund- und Oberflächenwasser vor und nach den Revitalisierungsmassnahmen untersucht und miteinander verglichen», sagt Kurth und ergänzt: «Zum ersten Mal überhaupt wurde mit dieser Fallstudie der hydrogeologische Erfolg einer Revitalisierung untersucht.»

Glasfaserkabel im Bachgrund
Die von der Eawag-Forscherin verwendete Technik leitet Laserlichtblitze durch ein Glasfaserkabel im Flussgrund. Die Impulse werden teilweise zurückgestreut – abhängig von der Temperatur des Glasfaserkabels mit anderer Energie. Diese Änderung der Energie sowie die Zeitdifferenz zwischen Senden und Empfangen erlauben präzise Aussagen, wo entlang des Kabels welche Temperatur herrscht (passives Distributed Temperature Sensing, DTS). Im Sommer bedeutet eine Abkühlung in der Regel, dass kühles Grundwasser in den Bach strömt, eine Erwärmung, dass warmes Bachwasser ins Grundwasser infiltriert. Im Winter ist es umgekehrt. Bei der aktiven DTS-Methode wird die metallische Ummantelung des Glasfaserkabels aufgeheizt und die Reaktion auf diese Hitzeinjektion analysiert. So kann zusätzlich darauf geschlossen werden, wie viel Wasser im betreffenden Messabschnitt zwischen Grundwasser und Gewässer ausgetauscht wird. Ein mehrere hundert Meter langes Glasfaserkabel wird so zu einem sehr langen Temperatursensor. Das ferngesteuerte Messsystem übermittelt Daten regelmässig online.

http://www.eawag.ch/de/news-agenda/news-plattform/news/news/hightech-messtechnik-fuer-effektive-revitalisierungsprojekte/?tx_news_pi1%5Bcontroller%5D=News&tx_news_pi1%5Baction%5D=detail&cHash=e4d66c6443609d99e54a52e56cb93666

Schadstoffe versickern im Boden, Reinigungsmittel laufen in den Abguss: Wir alle bringen Chemikalien in den Wasserkreislauf ein. Dazu kommen noch Stoffe aus der Natur: In einer einzigen umweltrelevanten Wasserprobe befinden so bis zu einigen tausend unterschiedlicher organischer Moleküle. Doch um welche Stoffe handelt es sich dabei? Sind sie harmlos oder gefährlich? Bisher stehen für zukünftige Analysen über 8000 Molekül-Profile in einer öffentlichen Datenbank zur Verfügung. Diese vorsorgende Wasseranalytik wird nun in dem Projekt „FOR-IDENT“ international ausgeweitet.

Bislang war es nur eingeschränkt möglich, unbekannte Moleküle im Wasser schnell zu identifizieren. Doch das Prinzip der vorsorgenden Analytik ist gerade bei der Prüfung von Oberflächengewässern wichtig, sind diese doch oft die Quelle für Trinkwasser. Hier gilt besonders das Motto: „Untersuchen, um Schäden vorzubeugen oder diese zumindest schnell zu erkennen“.

Chemische Analysen zeigen, dass in einer einzigen Wasserprobe oftmals Tausende unterschiedlicher Moleküle gefunden werden können. Dabei handelt es sich zum einen um Stoffe aus der Umwelt, zum anderen aber auch um vom Menschen eingebrachte Industriechemikalien, Pflanzenschutzmittel sowie Kosmetika, Medikamente, Haushaltschemikalien sowie deren Abbauprodukte. Auch die Anzahl und die Zusammensetzung dieser Moleküle unterscheidet sich von Region zu Region sowie von Land zu Land – je nachdem, welche Pflanzen dort wachsen oder welche Arzneimittel, Pflanzenschutzmittel und Chemikalien dort zugelassen sind.

„In Routineanalysen lassen sich von diesen Tausenden Molekülen derzeit maximal ein paar hundert identifizieren – und das oft auch nur in spezialisierten Laboren“, sagt Prof. Dr. Thomas Letzel, Leiter der Analytische Forschungsgruppe am Lehrstuhl für Siedlungswasserwirtschaft der Technischen Universität München (TUM). „Dabei ist die technologische Voraussetzung, sie zu identifizieren, mittlerweile oft auch in nicht-spezialisierten Analyselaboratorien gegeben. Allerdings fehlt es hier bisher meist an strategischen Lösungen zur Datenauswertung.“

„Molekulare Fingerabdrücke“ für die vorsorgende Wasseranalytik
Um dieses Problem zu lösen, haben Wasserspezialisten des Bayerischen Landesamtes für Umwelt, der Hochschule Weihenstephan-Triesdorf, des Zweckverbandes Landeswasserversorgung sowie der TUM zunächst eine neue Datenbank namens „STOFF-IDENT“ entwickelt. Die Datenbank entstand im Rahmen des vom BMBF geförderten Projekts „RISK-IDENT“, das im März 2015 abgeschlossen wurde. Sie enthält inzwischen mehr als 8000 Substanzen mit ihren wichtigsten physikalisch-chemischen Eigenschaften. Darunter REACH-registrierte Industriechemikalien, zugelassene Pharmaka, Biozide und Pflanzenschutzmittel sowie weitere vom Menschen genutzte Substanzen aus Alltagsprodukten. Auch in der Umwelt gefundene Abbauprodukte wie Metaboliten oder Transformationsprodukte sind dort zu finden.

Mithilfe dieser Daten können nun Analyselabore einige ihnen noch unbekannte Moleküle schneller identifizieren. Sie nutzen dazu das sogenannte Non-Target Screening: Bei dieser Methode werden „molekulare Fingerabdrücke“ ermittelt. Dabei wird für jedes erfasste Molekül dessen Polarität und die Molekularmasse bestimmt. „Durch den Vergleich mit den in der Datenbank hinterlegten Eigenschaften gibt sich nun auch beim Non-Target Screening eine Vielzahl der bisher unbekannten Moleküle zu erkennen“, so Prof. Letzel.

Datenbank wird weltweit erweitert
Das Nachfolgeprojekt „FOR-IDENT“, das vom BMBF bis 2017 gefördert wird, hat nun das Ziel, die Datenbank um die jeweils vor Ort zugelassenen und verwendeten Chemikalien zu erweitern. Auch wollen die Wissenschaftler die international zum Einsatz kommenden Auswertestrategien erfassen, bündeln und harmonisieren. In das Projekt sollen auch weltweit Hersteller von Analysegeräten sowie Laboratorien eingebunden werden. Im Laufe des Projektes wird eine offene Softwareplattform entstehen, in der die unterschiedlichen Auswertestrategien kombiniert oder verlinkt werden können. Die „Open-Access“-Idee stellt dabei sicher, dass die Auswertetools oder Datenbanken langfristig von Unternehmen, Behörden und Wissenschaft kostenlos und uneingeschränkt genutzt werden können.

Die Daten aus der akkurat messenden Massenspektrometrie der Wasserlabore stehen generell auch für spätere Auswertungen zur Verfügung. Dies hat zahlreiche Vorteile: Wird beispielsweise die Datenbank weiter befüllt oder entstehen neue Auswertestrategien, so müssen die Proben nicht erneut untersucht werden; die erfassten Daten können direkt wiederverwendet werden. Labore, Behörden und Wasserwirtschaftsbetriebe müssen dafür zukünftig nur noch die gemessenen Daten einlagern, nicht aber die Wasserprobe selbst. Dies ist dann von Interesse, wenn bekannt wird, dass ein Spurenstoff möglicherweise Wasserpflanzen und Fische schädigt oder im Trinkwasser für die Gesundheit des Menschen problematisch werden könnte: Wird dieser Stoff bei der erneuten Datenauswertung nachgewiesen, so kann er umgehend in Routinetests integriert werden. Auch lässt sich im Nachhinein feststellen, wo welche Mengen des Stoffes ins Wasser gelangt sind und wo demnach technische Gegenmaßnahmen notwendig sind.

„Damit ist die Grundlage für eine vorsorgende Wasseranalytik gelegt, die aufgrund einer Vielzahl neuer Auswertestrategien mehr und mehr zum Einsatz kommen wird“, ist sich Letzel sicher.

Das Projekt „FOR-IDENT“ entwickelt internationale Strategien
Eine besondere Herausforderung ist aber nach wie vor die effiziente Nutzung von Analysemethoden bei der Aufklärung der Molekülstruktur sowie die eindeutige Zuordnung eines Stoffes. Ziel des Projektes „FOR-IDENT“ ist es daher, die Effizienz und die Vergleichbarkeit der Suspected- und Non-Target-Analytik zu steigern. Dazu werden die vorhandenen Werkzeuge gebündelt, methodische Qualitätsanforderungen definiert sowie Vorgehensweise und Methoden standardisiert.

Um nationale wie internationale Strategien und Arbeitsweisen länderübergreifend zu diskutieren und weltweit zu harmonisieren, veranstaltet das Projekt „FOR-IDENT“ in den nächsten beiden Jahren regelmäßig Konferenzen und Workshops. Unter anderem organisieren die TUM-Wissenschaftler bei der 250. Konferenz der American Chemical Society vom 16. bis 20. August 2015 in Boston, Massachusetts, USA, einen Workshop, bei dem transatlantische Strategien erarbeitet werden sollen.

„FOR-IDENT“ ist Teil der BMBF-Fördermaßnahme „Risikomanagement von neuen Schadstoffen und Krankheitserregern im Wasserkreislauf (RiSKWa)“ im Förderschwerpunkt „Nachhaltiges Wassermanagement (NaWaM)“.
Bild zum Download: https://mediatum.ub.tum.de/node?id=1256261

Kontakt:
Technische Universität München
Prof. Dr. Thomas Letzel
Analytische Forschungsgruppe (AFG) am Lehrstuhl für Siedlungswasserwirtschaft (Prof. Jörg Drewes)
Tel.: +49 89 289 13780
E-Mail: t.letzel@tum.de

Weitere Informationen:
Kurzbeschreibung des Projektes FOR-IDENT: http://for-ident.hswt.de/
Kurzbeschreibung des Projektes RISK-IDENT: http://www.sww.bgu.tum.de/forschung/analytische-forschungsgruppe/risk-ident-allg…
http://risk-ident.hswt.de/pages/de/projekt/zusammenfassung.php
http://www.lfu.bayern.de/analytik_stoffe/risk_ident/index.htm

Weitere Informationen:
https://www.tum.de/die-tum/aktuelles/pressemitteilungen/kurz/article/32448/

Bei der Chlorung von Badewasser entsteht potenziell schädliches Trichloramin. Die Menge des Chlors im Wasser beeinflusst, wie viel des unerwünschten Stoffs sich bildet. Doch die Chlorkonzentration lässt sich nur beschränkt reduzieren, ohne dass sich hygienische Probleme ergeben. Auch eine UV-Bestrahlung nützt wenig.

Die Badesaison steht vor der Tür. Damit Schwimmerinnen und Schwimmer den Badespass ungetrübt geniessen können, müssen öffentliche Bäder hohe hygienische Standards erfüllen. Denn mit den Badenden gelangen Haare, Hautpartikel, Schweiss, Urin, aber auch Bakterien und Viren ins Wasser. Öffentliche Schwimmbäder filtern und desinfizieren das Badewasser deshalb kontinuierlich. Die Desinfektion geschieht üblicherweise mit Chlor, genauer mit hypochloriger Säure oder Kalziumhypochlorit. Das hat seine Kehrseite. «Bei der Chlorbehandlung entstehen mehrere 100 chemische Nebenprodukte», sagt Fabian Soltermann von der Abteilung Wasserressourcen und Trinkwasser der Eawag. Bei vielen weiss man nicht, wie sie sich auf den Menschen auswirken. Einige sind gesundheitsschädigend und gelten gar als krebserregend.

In Hallenbädern können erhöhte Werte auftreten
Eines dieser problematischen Nebenprodukte ist Trichloramin. Es reizt Augen und Haut, kann die Atemwege entzünden und steht im Verdacht, Asthma …mehr:

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30 Anwesende konnte der Vorsitzende und Landtagsabgeordnete Ulrich Müller bei der diesjährigen Jahreshauptversammlung des Vereines der Freunde des Instituts für Seenforschung und des Bodensees im Vortragsraum des Seenforschungsinstituts begrüßen, darunter….

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