MicBin

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Mikroplastik in Binnengewässern – Untersuchung und Modellierung des Eintrags und Verbleibs im Donaugebiet als Grundlage für Maßnahmenplanungen
Koordinator

Dr. rer. nat. Florian R. Storck
DVGW Deutscher Verein des Gas und Wasserfaches e. V. – Technischwissenschaftlicher Verein – Bonn
TZW: DVGW-Technologiezentrum
Wasser, Abteilung Analytik und Wasserbeschaffenheit
Karlsruher Straße 84
76139 Karlsruhe
Tel.: +49 721-9678 139
E-Mail: florian.storck@tzw.de

Beschreibung

Ziel des Projektes ist die erstmalige Bilanzierung des Eintrags von Makro-, Meso- und Mikroplastik (MP) für ein größeres Einzugsgebiet eines Binnengewässers. Exemplarisches Untersuchungsobjekt ist das deutsche Donaueinzugsgebiet mit Messkampagnen an zwei der größeren Donau-Zuflüsse.

Der Fokus dieser Studie liegt auf der Analyse von Mikroplastik-Partikeln (<5mm) mit sich ergänzenden Methoden, wobei speziell kleinere, visuell nicht sichtbare Partikel mit einer Größe unter 300μm untersucht werden, da hier die Datenlagen nach heutigem Erkenntnisstand sehr gering ist. Quellen, Senken, Transportprozesse sowie Fragmentierung von Plastik werden über Frachten in separaten Stoffflussmodellen für Mikro- und Makroplastik abgebildet. Die Relevanz bisher kaum beachteter Eintragspfade wie landwirtschaftliche Flächen oder die atmosphärische Deposition für die Gesamtbilanzierung wird durch gezielte, vereinheitlichte Probenahmen und ergänzende Laborexperimente geklärt.

Ergebnisse werden in bestehende Modelle implementiert, die Modelle validiert und eine Plastikbilanz im deutschen Donaueinzugsgebiet erstellt. Szenarienanalysen ermöglichen die Identifizierung erfolgversprechender Maßnahmen zur Reduktion der Plastikbelastung auf Ebene ganzer Flusseinzugsgebiete.

Arbeitsschwerpunkte

  • Eintragsbilanzierung von Makro-, Mesound Mikroplastik (MP) im deutschen Donaueinzugsgebiet durch einheitliche Probenahmekampagnen, Modellierung und ergänzende Laborversuche
  • Bilanzierung von bisher unberücksichtigten Quellen und Senken, wie zum Beispiel Eintrag von Kunststoffen durch die Landwirtschaft, atmosphärische Deposition von MP und Degradationsprozesse von Plastik in der Umwelt
  • Ableitung von Minimierungsstrategien

AP 1 Koordination

Ansprechpartner

Dr. rer. nat. Florian R. Storck, TZW: DVGW-Technologiezentrum Wasser, Abteilung Analytik und Wasserbeschaffenheit, Karlsruher Straße 84, 76139 Karlsruhe, E-Mail: florian.storck@tzw.de

Projektpartner

UOS, UniA, BfG, THK, LfU, BKV

Kurzbeschreibung

Das TZW übernimmt die wissenschaftliche und allgemeine interne Abstimmung im Verbund, sorgt für den Austausch des Verbundes mit externen Partnern und Forschungsverbünden und kümmert sich um die Öffentlichkeitsarbeit. Dies beinhaltet unter anderem die Ausarbeitung eines Kooperationsvertrags unter den Verbundpartnern, die Organisation der Probenahmekampagnen und Probenverteilung auf die einzelnen Partner, Koordination der Probenanalytik, die Organisation von Projekttreffen zum Austausch zwischen den Verbundpartnern sowie die Pflege des wissenschaftlichen Austauschs mit anderen Konsortien und Projekten auf nationaler und internationaler Ebene.

AP 2 Analytik von Plastik in Umweltproben

Ansprechpartner

Prof. Dr. Thomas Ternes, Bundesanstalt für Gewässerkunde, Am Mainzer Tor 1, 56068 Koblenz, E-Mail: ternes@bafg.de

Projektpartner

LfU, TZW, UOS

Kurzbeschreibung

In diesem Arbeitspaket werden mit drei sich ergänzenden Verfahren die Proben aus AP3 und AP4 analysiert. Ausgehend von einem hohen Probenaufkommen, werden diese im Vorfeld von der BfG mithilfe eines effektiven Screeningverfahrens vorselektiert (geringer Probenvorbereitungsaufwand, Probenanalyse mittels Pyrolyse-Gaschromatographie gekoppelt mit Massenspektrometrie). Proben, deren Gehalte über einem noch zu definierenden Schwellenwert liegen, werden einer deutlich aufwendigeren und genaueren Analyse mittels Raman- (TZW) und IR-Spektroskopie (LfU) unterzogen. Diese Verfahren liefern detaillierte Informationen über Partikeleigenschaften (Konzentration, Größe, Polymerart und Form).

AP 3 Identifizierung von Einträgen / Quellen

Ansprechpartner

Dr. Korbinian Freier, Bayerisches Landesamt für Umwelt, Demollstr. 31, 82407 Wielenbach, E-Mail: korbinian.freier@lfu.bayern.de

Projektpartner

THK, BKV, UOS

Kurzbeschreibung

Zur Massenbilanzierung des punktuellen und diffusen Eintrags von Mikroplastik bedarf es im ersten Schritt einer Charakterisierung sämtlicher potentieller Quellen. Ziel von AP 3 ist es deshalb, punkt- und flächenhafte Einträge in limnische Systeme zu untersuchen und zu quantifizieren. Die Ergebnisse fließen in AP 5 ein. Schwerpunkte sind die atmosphärische Deposition, linienhafte Einträge im Zusammenhang mit Littering, Kläranlagen, Deponiesickerwässer und die Verwitterung von Plastik.

AP 4 Transport, Verteilung und Verbleib: Prozessverständnis Wasser, Boden, Luft

Ansprechpartner

Prof. Dr. Thomas Ternes, Bundesanstalt für Gewässerkunde, Am Mainzer Tor 1, 56068 Koblenz, E-Mail: ternes@bafg.de

Projektpartner

BKV, LfU, UniA, TZW, UOS, THK

Kurzbeschreibung

Neben Senken wie Wasserkraftwerken und Böden/ Grundwasser werden in diesem AP Transport- und Umlagerungsprozesse von Mikroplastik und mögliche Zwischenspeicher für Mikroplastik wie Böden oder Gewässerabschnitte mit geringer Strömung betrachtet. Außerdem werden Abbau- und Zerkleinerungsprozesse von Plastik in Laborexperimenten untersucht. Senken bzw. Reservoire für MP werden durch koordinierte Probenahmen im Gewässer und die Massenbilanzierung eines Gewässerabschnitts identifiziert. Die Ergebnisse von AP 4 fließen in die Modelle des AP 5 mit ein.

AP 5 Aufstellen von Bilanzen durch Modellierung und Ableitung von Maßnahmen

Ansprechpartner

Dr. Jörg Klasmeier, Universität Osnabrück, Institut für Umweltsystemforschung, Barbarastraße 12, 49078 Osnabrück, E-Mail: jklasmei@uos.de

Projektpartner

LfU, UniA, BKV, TZW

Kurzbeschreibung

Einträge in Gewässer werden unter Berücksichtigung der verschiedenen Quellen und Senken bilanziert und eine Einschätzung der Gesamtfracht im Donau-Fluss-System ermöglicht. Dazu werden prozessorientierte klein- bis mittelskalige Modelle für MP (UniA, UOS) und überregionale Modelle für MP sowie für Meso- und Makroplastik (BKV) mit den in den verschiedenen Arbeitspaketen gewonnenen experimentellen Daten und vorhandenen Daten zu Kläranlagen (LfU, UOS) gefüttert. Aus den Ergebnissen aller Arbeitspakete erfolgt eine zusammenfassende Bewertung der Quellen und Senken mit Empfehlungen für Maßnahmen zur Reduzierung der Gewässerbelastung.

AP 6 Kommunikation

Ansprechpartner

Dr. rer. nat. Florian R. Storck, TZW: DVGW-Technologiezentrum Wasser, Abteilung Analytik und Wasserbeschaffenheit, Karlsruher Straße 84, 76139 Karlsruhe, E-Mail: florian.storck@tzw.de

Projektpartner

LfU, THK

Kurzbeschreibung

Die Öffentlichkeit soll durch eine Müllsammelaktion am Gewässer und die Beteiligung an den Deutschen Tagen für Nachhaltigkeit (DAN) für die Thematik sensibilisiert werden. Es wird Bewusstsein für die Problematik geschaffen und eine Anregung zum Hinterfragen des persönlichen Verhaltens der Verbraucher u.a. beim Kaufverhalten und Littering erzielt. Die Projekthomepage informiert über Projektinhalte, Aktionen und Ergebnisse. Zusätzlich wird ein Kurzfilm erstellt und der Öffentlichkeit zugänglich gemacht. Stakeholder aus Forschung, Behörden und Wirtschaft werden im Rahmen von Workshops informiert und einbezogen.

Fallstudien

Das Projekt MicBin konzentriert sich auf die Bilanzierung des Eintrags von Makro-, Meso- und Mikroplastik (MP) für das deutsche Donaueinzugsgebiet mit Messkampagnen an zwei der größeren Donau-Zuflüsse. Berücksichtigt werden unter anderem auch landwirtschaftliche Einträge und Transport- und Verlagerungsprozesse.

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