Sediment

Factsheet 11: Mikroplastik in der Abwasserbehandlung - Methodenentwicklung für Probenahme und Analyse zur Erfassung der Eintragsmengen in Oberflächengewässer

janna.vakili@ecologic.eu — Thu, 06 May 2021 12:46:43 +0000

Factsheet 11: Mikroplastik in der Abwasserbehandlung - Methodenentwicklung für Probenahme und Analyse zur Erfassung der Eintragsmengen in Oberflächengewässer janna.vakili@e… Do, 05/06/2021 - 14:46

Titelbild

Foto: © Medienzentrum und Professur für Siedlungswasserwirtschaft und Abfalltechnik, UniBwM

Beschreibung

Herauszufinden, wie viel Mikroplastik sich im Abwasser und Klärschlamm befindet, ist nicht leicht. Neben Plastik kommen unzählige weitere Partikel und Stoffe darin vor. Um die Konzentration von Mikroplastik-Partikeln zuverlässig ermitteln zu können, sind deshalb aufwändige Verfahren für die Probenahme sowie zur Entfernung der Fremdstoffe und Analyse der Mikroplastik- Partikel erforderlich.

Das Forschungsteam von PLASTRAT hat es sich zur Aufgabe gemacht, Methoden für diese Verfahren zu entwickeln und so die Erfassung der Eintragsmengen in Oberflächengewässer voranzubringen. Sie liefern in diesem Zuge wichtige Erkenntnisse zur Relevanz von Kläranlagen als Rückhhaltemöglichkeit von Plastikteilchen.

Im Fokus des Projektes stehen die Quantifizierung und das technische Verminderungspotential von Plastikemissionen im Bereich der Siedlungswasserwirtschaft einschließlich der Klärschlammbehandlung. Die Ergebnisse zur Methodenentwicklung wurden im 11. Factsheet des Forschungsschwerpunkts zusammengefasst. Das Factsheet steht hier zum PDF-Download bereit.

Anhänge

Factsheet 11 des BMBF Forschungsschwerpunkts Plastik in der Umwelt.

Verbundprojekt

PLASTRAT

Jahr

2021

Autor

AutorInnen

Natalie Wick

Steffen Krause

Christian Schaum

Franziska Fischer

Dieter Fischer

Franziska Klaeger

Juliana Ivar do Sul

Matthias Labrenz

Ergebnistyp

Factsheets

Zu zitieren als

Wick, Natalie; Krause, Steffen; Schaum, Christian; Fischer, Franziska; Fischer, Dieter; Klaeger, Franziska; Ivar do Sul, Juliana; Labrenz, Matthias (2020): Mikroplastik in der Abwasserbehandlung: Methodenentwicklung zur Quantifizierung. Factsheet 11 des BMBF-Forschungsschwerpunkts Plastik in der Umwelt.

Publikationstyp

Ergebnis

MicroCatch_Balt

KALEH — Wed, 20 Dec 2017 09:57:04 +0000

MicroCatch_Balt KALEH Mi, 12/20/2017 - 10:57

Untersuchung der Mikroplastik-Senken und -Quellen von einem typischen Einzugsgebiet bis in die offene Ostsee

Exemplarisch für das Warnow-Einzugsgebiet ermittelte MicroCatch_Balt Quellen und Senken von Mikroplastik (MP), sowie relevante Verbreitungsprozesse auf dessen Weg zur offenen Ostsee. Dazu wurde die Kopplung von Modellen erarbeitet, welche das gesamte Einzugsgebiet inklusive Mündung und Küstengewässer abdecken. Die gekoppelten Modelle dienten der Identifizierung von Hotspot-Bereichen des MP-Eintrages sowie der Abschätzung der Auswirkungen von MP-Reduktionsmaßnahmen in Teilbereichen des Einzugsgebietes. Durch die Übertragung der Modelle in die Anwendung eines Multitouch-Tisches wurden interaktive, kreative Lernmodule erstellt, welche in Form einer Wanderausstellung in Gemeinden der deutschen Ostseeküste von Stralsund bis Flensburg präsentiert wurden. Im Weiteren schloss MicroCatch_Balt die Untersuchung von Bootslack, extremen Wetterereignissen als Quellen und höhere Organismen als Senken mit ein. Daraus folgernd hat MicroCatch_ Balt die wichtigsten Aspekte der MP-Kontamination von limnischen bis marinen Systemen in Norddeutschland abgedeckt und damit Interessensvertretern das Fachwissen für zukünftiges Monitoring und Minderungsstrategien bereitgestellt.

Arbeitsschwerpunkte

Probenahme im Warnow-Einzugsgebiet und dem Ästuar, Extraktion und Identifikation von Mikroplastik
Modellierung von Mikroplastik-Eingang in das Warnow-System von diffusen und Punktquellen
Entwicklung von zwei Multi-Media Modulen für einen Multi-Touch-Tisch und Organisation einer Wanderausstellung

Arbeitspakete

AP 1 Probenahme von MP aus der Umwelt

Ansprechpartner

PD Dr. habil. Matthias Labrenz, Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde, Umweltmikrobiologie, Seestraße 15, 18119 Rostock, E-Mail: matthias.labrenz@io-warnemuende.de

Projektpartner

IPF

Kurzbeschreibung

In AP 1 wurden Umweltproben (Wasser, Sediment, Boden, benthische und pelagische höhere Organismen) im Bereich der Warnow gesammelt, aufgearbeitet und identifiziert. Von besonderem Interesse waren hier als potentielle Quellen Kläranlagen / Trennkanalisation, Drängraben, Erosionsflächen, industriell beeinflusste Gebiete sowie Extremereignisse wie Hanse Sail, Silvester, Starkregen und Sturmereignisse. Als potentielle Senken wurden höhere Organismen (Muschel, Wurm, Fisch), Strände und Sedimente beprobt. In allen Proben wurden die Mikroplastikpartikel mit spektroskopischen Methoden identifiziert und quantifiziert.

AP 2 Modellierung des Warnow Ästuars und des Einzugsgebietes

Ansprechpartner

Dipl.-Ing.agr. Peter Kreins, Johann Heinrich von Thünen-Institut, Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei, Bundesallee 50, 38116 Braunschweig, E-Mail: peter.kreins@thuenen.de

Projektpartner

FZJ, IOW

Kurzbeschreibung

Durch Anpassungen und Kombinationen verschiedener regionaler Modelle konnte eine räumlich hochaufgelöste Modellierung von landseitigen diffusen und punktförmigen Mikroplastikeinträgen in das Flusseinzugsgebiet der Warnow erfolgen. Auf diese Weise wurden einerseits die Hotspots der Verschmutzung im Warnow-Flussgebiet identifiziert und andererseits die gesamten landseitigen Mikroplastikeinträge bis in die Küstengewässer quantifiziert.

AP 3 Mikroplastik Wanderausstellung

Ansprechpartnerin

Dr. Barbara Hentzsch, Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde, Stabsabteilung Wissenschaftsmanagement, Seestraße 15, 18119 Rostock, E-Mail: barbara.hentzsch@ io-warnemuende.de

Projektpartner

FhIGD

Kurzbeschreibung

In AP 3 wurde eine Wanderausstellung mit einem interaktiven Multimedia-Lernmodul entwickelt, welche die Projektergebnisse in Form von Animationen präsentiert. Die Wanderausstellung wurde in Stralsund, Rostock, Hamburg, Kiel, Eckernförde und Flensburg gezeigt. Die jeweiligen Ausstellungseröffnungen wurden von Plenardiskussionen mit Vertretern der lokalen Umweltbehörden und Wissenschaftlern begleitet.

AP 4 Projektmanagement

Ansprechpartnerin

PD Dr. habil. Matthias Labrenz, Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde, Umweltmikrobiologie, Seestraße 15, 18119 Rostock, E-Mail: matthias.labrenz@io-warnemuende.de

Kurzbeschreibung

AP 4 umfasste das Projekt Management und stellte eine effiziente und produktive Ausführung des Projektes sicher. Zu den Aufgaben von AP 4 zählten die Koordination mit den Verbundprojekten PLAWES, PLASTRAT und dem BONUS-Projekt MICROPOLL, sowie die Überwachung der Finanzen und Arbeitsergebnisse, die Organisation der regelmäßigen Projekttreffen, die Verbreitung der Projektergebnisse an die Öffentlichkeit, sowie Unterstützung des Projektleiters in Bezug auf interne und externe wissenschaftliche Kommunikation.

Koordinator

PD Dr. habil. Matthias Labrenz
Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde / IOW, Umweltmikrobiologie
Seestraße 15
18119 Rostock
Tel.: +49 381/5197378
E-Mail: matthias.labrenz@io-warnemuende.de

Website

https://www.io-warnemuende.de/microcatch-start.html

Partnerinstitutionen

Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden / IPF

Forschungszentrum Jülich, Institut für Bio- und Geowissenschaften / FZJ-IBG

Johann Heinrich von Thünen- Institut, Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei / TI-LR

Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung Rostock / FhIGD

Laufzeit

August 2017

April 2021

Schlagworte

Industrielle Emissionen

Informations- und Lehrmaterialien

Infrarot-Spektroskopie

Mischwasserentlastung

Projektblatt

Infoblatt_MicroCatchBalt_2018_p.pdf

Koordinator label

Koordinator

PLAWES

KALEH — Wed, 20 Dec 2017 09:29:04 +0000

PLAWES KALEH Mi, 12/20/2017 - 10:29

Mikroplastikkontamination im Modellsystem Weser – Nationalpark Wattenmeer: ein ökosystemübergreifender Ansatz

In PLAWES wird mit dem Modellsystem Weser- Nationalpark Wattenmeer weltweit erstmals und umfassend die Mikroplastikbelastung eines großen Flusseinzugsgebietes mit europäischer Dimension untersucht. PLAWES wird als Pionierstudie eine disziplin- und ökosystemübergreifende Analyse der Kontamination mit Mikroplastik (MP) von den Quellflüssen bis zur Nordsee durchführen, sowie dabei exemplarisch verschiedene punktuelle (Kläranlagen, Trennsysteme) und diffuse (Dränage, Atmosphäre) Quellen und Eintragspfade berücksichtigen. Die Erkenntnisse fließen in einen Modellierungsansatz zur Identifikation primärer Transportmechanismen und Akkumulationszonen ein. Ökosystemische Auswirkungen von MP im System Weser-Wattenmeer werden anhand der Interaktion von Mikroplastik mit Pathogenen in Biofilmen sowie aquatischen Invertebraten untersucht. Die Erkenntnisse dieser ökologisch besonders relevanten Aspekte werden verwendet, um das Umweltrisiko von MP für das Modellsystem abzuschätzen und in der Folge auf andere Systeme übertragbar zu machen. Zudem fließen die Ergebnisse in neue Lehrmaterialien, um eine Wissensplattform für Lehrer/innen, Schüler/innen und Eltern in Europa bereitzustellen. Daher wird PLAWES einzigartige Daten zur Auswirkung von MP auf ein großes europäisches Flusseinzugsgebiet und auf die Umwelt generieren. Dies wird nicht nur maßgebend für Entscheidungsträger und Stakeholder sein, sondern auch als Grundlage für wissenschaftsbasierte Lösungen dienen.

Arbeitsschwerpunkte

Mikroplastik im Modellsystem Weser- Wattenmeer
Modellgestützte Bilanzierung der diffusen und punktförmigen MP-Einträge
Interaktion von Mikroplastik mit Pathogenen und Biota
Bildungsmaßnahmen zur Schärfung des Bewusstseins in Bezug auf Plastikmüll

Arbeitspakete

AP 0 Management, Kommunikation und Dissemination

Ansprechpartner

Prof. Dr. Christian Laforsch, Universität Bayreuth, Lehrstuhl für Tierökologie I, Universitätsstraße 30, 95447 Bayreuth, E-Mail: christian.laforsch@uni-bayreuth.de

Projektpartner

AWI

Kurzbeschreibung

AP 0 gewährleistet die gezielte und effiziente Unterstützung des Konsortiums bezüglich Projektmanagement, Kommunikation und Dissemination. AP 0 koordiniert sowohl die Öffentlichkeitsarbeit als auch die Verwertung der erzielten Ergebnisse sowie die Zusammenarbeit aller Projektpartner und steht daher im engen Austausch mit allen Projektbeteiligten. AP 0 koordiniert die Harmonisierung mit dem Verbundprojekt MicroCatch_Balt in Bezug auf Probennahme und Aufarbeitung, Modellierung, Öffentlichkeitsarbeit und Datenhinterlegung sowie darüber hinaus die Kommunikation mit den anderen Verbundprojekten.

AP 1 Mikroplastik im Modellsystem Weser- Wattenmeer

Ansprechpartner

Dr. Gunnar Gerdts, Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung, Kurpromenade, 27498 Helgoland, E-Mail: gunnar.gerdts@awi.de

Projektpartner

UBT, UOld

Kurzbeschreibung

Das Ziel von AP 1 war, das gesamte Flusssystem Weser bis in die Küstengewässer hinsichtlich der Belastung mit Mikroplastik (MP) zu untersuchen. Die finale Festlegung der exakten Probenahmestellen erfolgte unter Berücksichtigung der für RAUMIS-mGROWA-MePhos und „Gezeitenmodell“ (AP 3) notwendigen Real-Daten. Die gesamte Weser einschließlich Unterweser und Wattenmeer wurde hinsichtlich der Belastung mit MP im Rahmen von zwei Kampagnen zu verschiedenen Jahreszeiten mit unterschiedlicher Wasserführung der Weser untersucht.

AP 2 Eintragspfade – Punktquellen und diffuser Eintrag

Ansprechpartner

Prof. Dr. Andreas Held, Universität Bayreuth, Bay-CEER; Zweitaffiliation: Technische Universität Berlin, Fachgebiet Umweltchemie und Luftreinhaltung, Straße des 17. Juni 135, 10623 Berlin, E-Mail: held@tu-berlin.de

Projektpartner

AWI

Kurzbeschreibung

Ziel von AP 2 war eine exemplarische Betrachtung der Eintragspfade für Mikroplastik durch Untersuchung wichtiger Punktquellen wie Kläranlagen und Trennwasserkanalisationen sowie des diffusen Eintrags aus Dränagen und Atmosphäre. Dazu wurden ausgewählte Probenahmestellen im Wesereinzugsgebiet unter Berücksichtigung verschiedener Landschaftsräume und Landnutzungsarten charakterisiert. Der Fokus lag dabei auf der Quantifizierung der Eintragspfade von MP. Die Beprobung wurde mit den Probenahmekampagnen an der Weser synchronisiert.

AP 3 Modellgestützte Bilanzierung der diffusen und punktförmigen MP-Einträge

Ansprechpartner

Prof. Dr. Frank Wendland, Forschungszentrum Jülich IBG-3, Wilhelm-Johnen-Straße, 52428 Jülich, E-Mail: f.wendland@fz-juelich.de

Projektpartner

TI, NLWKN

Kurzbeschreibung

Ziel war eine räumlich aufgelöste Quantifizierung der diffusen und punktförmigen MP-Einträge und die Ausweisung räumlicher Belastungsschwerpunkte und Akkumulationszonen innerhalb des Flusseinzugsgebietes und des Ästuars. Modelliert wurden die MP-Einträge aus unterschiedlichen Arten von diffusen Eintragspfaden und Punktquellen. Die Arbeiten bauen auf den Modellen mGROWA, MEPhos, RAUMIS, sowie einer Transportmodellierung unter Berücksichtigung der ästuarinen Hydro- und Sedimentdynamik auf. Im Rahmen des Vorhabens wurde die Modellkette zielgerichtet im Hinblick auf die MP-Eintragsmodellierung im Binnenland und die weitere Ausbreitung des MPs im Unterlauf, Ästuar und Küstenvorfeld weiterentwickelt.

AP 4 Interaktion von Mikroplastik mit Pathogenen und Biota

Ansprechpartner

Prof. Dr. Jörg Oehlmann, Goethe-Universität Frankfurt, Max-von-Laue-Straße 13, 60438 Frankfurt am Main, E-Mail: oehlmann@bio.uni-frankfurt.de

Projektpartner

AWI, UBT, UOld

Kurzbeschreibung

In AP 4 wurden die ökosystemischen Auswirkungen von MP auf das Modellsystem Weser-Wattenmeer anhand von den zwei ökologisch besonders relevanten Aspekten „Interaktion mit Pathogenen und Antibiotikaresistenzen“ und „Interaktion mit aquatischen Invertebraten“ beschrieben.

Interaktion mit Pathogenen und Antibiotikaresistenzen:

Da Biofilme Orte erhöhten genetischen Austausches sind und unterhalb von Kläranlagen erhöhte Antibiotikaresistenzen auftreten, könnte Plastik nicht nur zur Dispersion von pathogenen Organismen, sondern auch von Resistenzgenen beitragen. Die Folgen eines solchen Transfers sind gegenwärtig noch nicht absehbar. Deshalb hat das AWI Kunststoffproben aus der Weser mit molekularen „microbial source tracking“ Techniken (DNA/ RNA-Arrays zum Nachweis von pathogenen Bakterien, Viren, Protozoen und Virulenz/Resistenzgenen) untersuch.

Interaktion mit aquatischen Invertebraten:

Um Expositionsdaten zu generieren, wurden verschiedene Molluskenarten in situ in der Weser, im Tidebereich und Wattenmeer ausgebracht. Aufgenommenes MP wurde im Verdauungstrakt und in Gewebeproben untersucht und parallel mittels Pyrolyse-GC-MS und spektroskopischen Verfahren bestätigt. Historische Muschelproben (ab 1986) aus der Umweltprobenbank des Bundes (UBA) wurden mittels Pyrolyse-GC-MS untersucht. Die chronische Toxizität von MP wurde in Laborexperimenten mit Muscheln und Würmern charakterisiert. Verschiedene Polymere wurden in situ konditioniert und in chronischen Expositionsexperimenten toxikologisch charakterisiert.

AP 5 Bildungsmaßnahmen zur Schärfung des Bewusstseins in Bezug auf Plastikmüll

Ansprechpartner

Prof. Dr. Franz X. Bogner, Universität Bayreuth, Didaktik der Biologie, Universitätsstraße 30, 95447 Bayreuth, E-Mail: franz.bogner@uni-bayreuth.de

Projektpartner

AWI, UOld

Kurzbeschreibung

Das AP 5 hat neben der ethischen Bewertungskompetenz von Schüler*innen das vorhandene individuelle Umweltwissen einbezogen. Innovative Lehrmaterialien mit fundiertem Alltagsbezug wurden für ein holistisches Verständnis bzgl. der Belastung mit Plastik im Modellsystem bewertet und über ein Internet-Lehr-/Lernportal disseminiert. Innerhalb des Arbeitspaketes übernahm UBT die Bereitstellung einer Handreichung für Lehrer*innen und „Öffentlichkeitsarbeiter*innen“.

Koordinator

Prof. Dr. Christian Laforsch
Universität Bayreuth,
Lehrstuhl für Tierökologie I / UBT
Universitätsstraße 30
95447 Bayreuth
Tel.: +49 921 / 55-2651
E-Mail: christian.laforsch@uni-bayreuth.de

Dr. Gunnar Gerdts
Alfred-Wegener-Institut
Helmholtz-Zentrum für Polarund Meeresforschung / AWI
Kurpromenade
27498 Helgoland
Tel.: +49 4725 / 819-3245
E-Mail: gunnar.gerdts@awi.de

Website

www.bayceer.uni-bayreuth.de/PLAWES/

Partnerinstitutionen

Forschungsstelle Küste im Niedersächsischen Landesbetrieb für Wasserwirtschaft, Küsten- und Naturschutz / NLWKN

Forschungszentrum Jülich / FZJ

Goethe-Universität Frankfurt / GU

Johann Heinrich von Thünen- Institut, Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei / TI-LR

Carl von Ossietzky Universität Oldenburg, Institut für Chemie und Biologie des Meeres / UOld

Laufzeit

September 2017

April 2021

Schlagworte

Gesellschaftliche Wahrnehmung

Grauwasser

Industrielle Emissionen

Informations- und Lehrmaterialien

Infrarot

Infrarot-Spektroskopie

Kläranlagen

Klärschlamm

Kommune

Kommunikationsstrategie

Mischwasserentlastung

Polyethylen mit hoher Dichte PE-HD

Polyethylenterephthalat (PET)

Polyvinylchlorid (PVC)

Probenahme

Probenaufreinigung

Pyrolyse-GC

Raman-Mikrospektroskopie

Umweltverträglichkeit

Vermeidung

Verminderungsmaßnahmen

Weser

Additive

Bodenwasser

Chronische Exposition

Rasterelektronenmikroskopie

Weichmacher

Projektblatt

Infoblatt_PLAWES_2018_p.pdf

Koordinator label

Koordinator

MikroPlaTaS

KALEH — Wed, 20 Dec 2017 08:53:43 +0000

MikroPlaTaS KALEH Mi, 12/20/2017 - 09:53

Mikroplastik in Talsperren und Staubereichen: Sedimentation, Verbreitung, Wirkung

Die Verbreitung von Mikroplastik in Flüssen verdeutlicht, dass es entlang des Flussverlaufs neben Quellen auch Senken gibt. Wichtige und bisher wenig untersuchte Kompartimente des Gewässersystems sind Talsperren und Stauhaltungen, wo sich Nutzen und Risiko der Sedimentation von Mikroplastik besonders gut exemplarisch untersuchen lassen. Eine besondere Bedeutung bei Transport und Sedimentation von Mikroplastik wird darauf wachsenden Biofilmen zugeschrieben. Ziele des Projektes waren (I) die Bestimmung und Charakterisierung von Mikroplastik in Wasser, Sediment und Aufwuchs, (II) das Verständnis der Bildung von Biofilmen auf Plastik und der Sedimentation dieser bewachsenen Partikel, (III) die Erfassung der Wirkung und Aufnahme von Mikroplastik von Einzelorganismen bis zu Gemeinschaften im Freiland und Modellökosystemen sowie (IV) die Synthese der wissenschaftlichen Ergebnisse und Erarbeitung praktischer Empfehlungen. Ein Schwerpunkt dieser Synthese war es, Eliminationspfade für Mikroplastik zu identifizieren und daraus gemeinsam mit Praxispartnern Maßnahmenvorschläge und Risikoabschätzungen abzuleiten.

Arbeitsschwerpunkte

Verbreitung und Sedimentation von Mikroplastik und Fauna in situ
Charakterisierung von Mikroplastik hinsichtlich Biofilmgemeinschaften und Sedimentationsmechanismen
Direkte Wirkungen von Mikroplastik auf Invertebraten-Arten und komplexe Biozönosen
Einfluss von Plastik auf die Nahrungsqualität von Biofilmen für Grazer

Arbeitspakete

AP 1 Survey Plastik und Meio-/Mikrofauna in Talsperren und Stauhaltungen

Ansprechpartnerin

PD Dr. Katrin Wendt-Potthoff, UFZ, Department Seenforschung, Brückstraße 3a, 39114 Magdeburg, E-Mail: katrin.wendt-potthoff@ufz.de

Projektpartner

WWU, Universität Bielefeld

Kurzbeschreibung

Ziel war es, die Belastung verschiedener gestauter Gewässer mit Mikroplastik abzuschätzen, die relevanten Polymere zu identifizieren und die jeweils typische Makro- und Meiofauna zu ermitteln. Es wurden verschiedene Brauchwasser-Talsperren (z.B. Bautzen in Sachsen) sowie die gestaute Ems, die Lippe und die ehemaligen Rieselfelder Münster in Nordrhein-Westfalen untersucht.

AP 2 In situ-Experimente zu Sedimentationsraten und Besiedlung

Ansprechpartnerin

PD Dr. Katrin Wendt-Potthoff, UFZ, Department Seenforschung, Brückstraße 3a, 39114 Magdeburg, E-Mail: katrin.wendt-potthoff@ufz.de

Projektpartner

WWU, Universität Bielefeld

Kurzbeschreibung

Ziel war die Ermittlung von Freiland-Sedimentationsraten im Jahreslauf bezüglich Gesamtmasse und Mikroplastik. Dazu wurden mindestens an den tiefsten Stellen der Gewässer Sedimentfallen ausgebracht und monatlich hinsichtlich Gesamtmasse, Plastik und Organismen der Meiofauna ausgewertet. Im Ergebnis wurde eine Beziehung hergestellt zwischen Plastikbelastung in der Wassersäule, Gesamt-Sedimentationsrate und Plastik- Sedimentationsrate.

AP 3 Charakterisierung der Biofilme auf verschiedenen Polymeren

Ansprechpartner

Prof. Dr. Bodo Philipp, Westfälische Wilhelms-Universität Münster, Institut für Molekulare Mikrobiologie und Biotechnologie, Corrensstraße 3, 48149 Münster, E-Mail: bodo.philipp@uni-muenster.de

Projektpartner

UFZ, UP, Universität Bielefeld

Kurzbeschreibung

In diesem Arbeitspaket wurden die mikrobiellen Gemeinschaften auf Plastikpartikeln hinsichtlich taxonomischer Zusammensetzung und Funktion untersucht, um Hypothesen zu Besiedlungsprozessen an den Standorten abzuleiten, die in den Arbeitspaketen 4, 5 und 6 überprüft wurden. Es wurde geprüft, ob es eine charakteristische Mikroflora auf Mikroplastikpartikeln gibt und ob sich einzelne Plastikarten darin unterscheiden. Weiterhin wurden Mechanismen der Biofilmbildung auf Mikroplastikpartikeln aufgeklärt. Kultivierungsabhängige und -unabhängige Untersuchungen wurden mit Proben aus AP1 und AP2 sowie später mit Mesokosmos- Proben (AP5) durchgeführt. Eine Stammsammlung wurde im ersten Projektjahr generiert, um sie für AP5 und AP6 einsetzen zu können.

AP 4 Einfluss von Biofilmbesiedlung, Licht und Redoxprozessen auf Mikroplastik- Sedimentation

Ansprechpartnerin

PD Dr. Katrin Wendt-Potthoff, UFZ, Department Seenforschung, Brückstraße 3a, 39114 Magdeburg, E-Mail: katrin.wendt-potthoff@ufz.de

Projektpartner

WWU, Universität Bielefeld

Kurzbeschreibung

Durch Experimente unter kontrollierten Bedingungen wurde ermittelt, wie Licht und Redoxverhältnisse (Konzentration von O2 und Eisen) direkt oder über die Steuerung der Besiedlung die Sedimentation von Plastikpartikeln beeinflussen. Der Einfluss dieser Faktoren auf die Sedimentation wurde studiert, um den Übergang vom pelagischen zum benthischen Lebensraum zu simulieren. Es wurde aufgeklärt, in welchem Ausmaß Licht oder Dunkelheit und oxische oder anoxische Bedingungen an sich, aber auch deren Wechsel das Sinkverhalten von Plastikpartikeln steuern können.

AP 5 Direkte Wirkung von Plastikpartikeln auf Invertebraten

Ansprechpartner

Prof. Dr. Walter Traunspurger, Universität Bielefeld, Abteilung Tierökologie, Konsequenz 45, 33615 Bielefeld, E-Mail: traunspurger@uni-bielefeld.de

Projektpartner

WWU, UP, Ecossa, Mesocosm

Kurzbeschreibung

Die Aufnahme und Wirkung von Mikroplastik für aquatische Organismen wurde in experimentellen Systemen (single-species bis zu Modellökosystemen) getestet, um Risiken für die pelagische und benthische Fauna abzuschätzen. Eine Schadwirkung im Organismus setzt eine Aufnahme in den Körper voraus, entweder durch die Ingestion der Partikel selbst oder durch Weitergabe im Nahrungsnetz (Biomagnifikation). Im Falle einer Schädigung können indirekte Effekte (top-down, bottom-up) auftreten und somit auch nicht direkt von Mikroplastik betroffene Organismen beeinflussen. Um das Nahrungsnetz möglichst vollständig bewerten zu können, wurden für pelagische und benthische Invertebraten Experimente mit zunehmender ökologischer Komplexität und Relevanz durchgeführt, um die Wirkung auf Organismen, Populationen und Gemeinschaften aufzuklären und die Interpretationslücke zwischen Labor- und Freilandergebnissen zu verkleinern.

AP 6 Einfluss von Plastik auf die Nahrungsqualität von Biofilm für Meio- und Makro-Grazer

Ansprechpartnerin

Dr. Friederike Gabel, Westfälische Wilhelms-Universität Münster, Institut für Landschaftsökologie, Heisenbergstraße 2, 48149 Münster, E-Mail: gabelf@ uni-muenster.de

Projektpartner

UP, Universität Bielefeld, UFZ

Kurzbeschreibung

Ziel dieses AP war es, indirekte Auswirkungen von Mikroplastik auf Meio- und Makrofauna-Organismen durch Beeinflussung der Nahrungsgrundlagen zu identifizieren. Biofilme (v.a. Bakterien, Pilze, Protozoen) bilden eine wichtige Nahrungsgrundlage für Meio- und Makrofauna in Gewässern. Die Qualität dieser Biofilme kann daher einen wesentlichen Einfluss auf die Zusammensetzung und Vitalität der sie jeweils beweidenden Organismen haben. Für Grazing-Versuche wurden Makroinvertebraten unterschiedliche bewachsene Plastikstreifen zum Beweiden angeboten. Dabei wurden Ingestions- bzw. Exkretionsraten, das Wachstum und bei Schnecken auch die Reproduktion der Organismen untersucht.

AP 7 Koordination, Öffentlichkeitsarbeit, Wissenstransfer

Ansprechpartnerin

Dr. Friederike Gabel, Westfälische Wilhelms-Universität Münster, Institut für Landschaftsökologie, Heisenbergstraße 2, 48149 Münster, E-Mail: gabelf@ uni-muenster.de PD Dr. Katrin Wendt-Potthoff, UFZ, Department Seenforschung, Brückstraße 3a, 39114 Magdeburg, E-Mail: katrin.wendt-potthoff@ufz.de

Projektpartner

UP, Universität Bielefeld, Ecossa, Mesocosm

Kurzbeschreibung

Ziel war es, Projektergebnisse sowohl innerhalb des Konsortiums als auch der breiten Öffentlichkeit (Kinder, Studierende, Behörden und Wissenschaftler*innen) zielgruppenspezifisch zu kommunizieren. Dabei hatten die Praxispartner (Landestalsperrenverwaltung des Freistaates Sachsen, Untere Wasser- und Landschaftsbehörde der Stadt Hamm, Natur- und Umweltschutzakademie NRW) eine wichtige Rolle. Durch die Multiplikatorwirkung der adressierten Zielgruppen wurden die Projektergebnisse und das Thema Plastik in der Umwelt präsenter und es konnte mit dieser Sensibilisierung eine breitere Akzeptanz geschaffen werden für die Handlungsempfehlungen, die aus dem Forschungsschwerpunkt heraus entstanden sind.

Koordinator

PD Dr. Katrin Wendt-Potthoff
Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung – UFZ,
Department Seenforschung
Brückstraße 3a
39114 Magdeburg
Tel.: +49 391 8109810
E-Mail: katrin.wendt-potthoff@ufz.de

Website

https://www.uni-muenster.de/Mikroplatas/

Partnerinstitutionen

Westfälische Wilhelms-Universität Münster / WWU

University of Potsdam / UP

Universität Bielefeld

Ecossa

Institut für Gewässerschutz Mesocosm GmbH

Laufzeit

Januar 2018

September 2021

Schlagworte

Informations- und Lehrmaterialien

Polyethylenterephthalat (PET)

Polyvinylchlorid (PVC)

Projektblatt

Infoblatt_MicroPlaTas_2018_p.pdf

Koordinator label

Koordinatorin

SubμTrack

KALEH — Tue, 19 Dec 2017 15:21:00 +0000

SubμTrack KALEH Di, 12/19/2017 - 16:21

Tracking von (Sub)Mikroplastik unterschiedlicher Identität – Innovative Analysetools für die toxikologische und prozesstechnische Bewertung

Die zur Analytik von Mikroplastik in Umweltmatrices verfügbaren Methoden sind derzeit v.a. für Partikel im Größenbereich von 1 μm bis 5 mm ausgelegt. Kleinere Partikel unterhalb 1 μm wurden bisher kaum erfasst. Diese sind jedoch im Gegensatz zu größeren Partikeln zellgängig und besitzen aufgrund ihrer im Verhältnis größeren Oberfläche ein höheres Potenzial zur Adsorption von Schadstoffen. Aufgrund ihrer höheren ökotoxikologischen Relevanz lag der Fokus von SubμTrack auf Plastikpartikeln zwischen 50 nm bis 100 μm. Dafür mussten der bisher verfügbare Detektionsbereich erweitert und neue Verfahren zur Probennahme, Probenaufbereitung und Analytik entwickelt werden. Einen weiteren Schwerpunkt des Vorhabens bildeten die möglichen Auswirkungen der Submikro-Plastikpartikel auf die aquatische Umwelt und auf die menschliche Gesundheit. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen wurden durch die Bewertung der sozialen, politischen und rechtlichen Dimensionen des Plastikeintrags in die Umwelt ergänzt. Durch die Analyse der Problemwahrnehmung und möglicher Handlungsstrategien wurden Grundlagen für aktive gesellschaftliche Veränderungsprozesse gelegt. Die Ergebnisse wurden zudem hinsichtlich ihrer Implementierbarkeit in Rechtsetzung, Normung und hinsichtlich ihrer Relevanz für freiwillige Maßnahmen geprüft.

Arbeitsschwerpunkte

Charakterisierung von Partikeln und Abgleich mit Referenzmaterialien
Auswirkungen auf die aquatische Umwelt und auf die menschliche Gesundheit
Soziale, politische und rechtliche Dimensionen von Plastikeintrag in die Umwelt

Arbeitspakete

AP 0 Organisation, Koordination und Öffentlichkeitsarbeit

Ansprechpartner/innen

Prof. Dr.-Ing. Jörg E. Drewes, Technische Universität München, Lehrstuhl für Siedlungswasserwirtschaft, Am Coulombwall 3, 85748 Garching, E-Mail: jdrewes@tum.de

Projektpartner

TUM-IWC, TUM-LTI, TUM-LAS, TUM-MCTS, IGOE, LfU, UBA, IUTA, Postnova Analytics GmbH, BS-Partikel GmbH

Kurzbeschreibung

Die Organisation und Koordination umfasste neben der Abstimmung und dem Abgleich der Ergebnisse und Produkte innerhalb des Konsortiums vor allem auch die Koordination der Aktivitäten mit Partnern außerhalb des Projektes. Das Ziel war die nachhaltige Implementierung der analytischen Techniken, der Wirkungsergebnisse und der Handlungsanweisungen möglichst harmonisierter Strategien in enger Abstimmung und unter Einbindung von nationalen und internationalen Schlüsselinstitutionen. Die Öffentlichkeitsarbeit wurde schwerpunktmäßig von TUM-SWW koordiniert und durch die Partner unterschiedlicher Ausrichtung weitreichend und wirksam umgesetzt.

AP 1 Auswahl und Herstellung von Referenzpartikeln

Ansprechpartner/innen

Dr. Carmen Nickel, Dr. Jochen Türk, Institut für Energie- und Umwelttechnik e.V., Bliersheimer Str. 58- 60, 47229 Duisburg, E-Mail: nickel@iuta.de; tuerk@ iuta.de

Projektpartner

LfU, BS-Partikel GmbH

Kurzbeschreibung

Zusammen mit den Partnern von BS-Partikel und den Leitenden der experimentellen APs 2–5 wurden die benötigten Referenzpartikel identifiziert. Dabei spielten vor allem die Partikelgröße, das Material, die Markierung und die Verfügbarkeit eine wichtige Rolle. Die Auswahl der Referenzpartikel erfolgte innerhalb der Anfangsphase des Projektes, um genügend Vorlauf zu haben, die Partikel zu Beginn der Versuche herzustellen bzw. zu beschaffen. Von den Partnern BS-Partikel und IUTA wurden dann die entsprechenden Partikel bereitgestellt

AP 2 Umfassende Analytik von Mikroplastikpartikeln

Ansprechpartner/innen

Prof. Dr. Martin Elsner, Dr. Natalia P. Ivleva, Technische Universität München, Lehrstuhl für Analytische Chemie und Wasserchemie; Institut für Wasserchemie und Chemische Balneologie, Marchionistrasse 17, 81377 München, E-Mail: natalia. ivleva@ch.tum.de

Projektpartner

Postnova Analytics GmbH, BS-Partikel GmbH, TUMSWW, TUM-LTI, LfU, IUTA

Kurzbeschreibung

Es wurden innovative und bewährte analytische Nachweisverfahren (inkl. Probenahme, Aufbereitung, Identifizierung, Quantifizierung) für Mikroplastik (1 μm – 5 mm) ermittelt und mit Referenzmaterialien im Submikrobereich getestet. Hierfür dienten die erfolgreichsten Techniken des seit 2016 laufenden Projektes MiWa als Ausgangspunkt; Standardmethoden aus diesem Projekt wurden eingebunden und verglichen. Der direkte Kontakt zu Akteuren des MiWa-Projektes war durch Partner des Konsortiums (TUM-IWC und UBA) gewährleistet.

AP 3 Untersuchungen zu Alterung, Ad- und Desorption organischer Spurenstoffe auf Referenzpartikeln

Ansprechpartner/innen

Prof. Dr.-Ing. Jörg E. Drewes, Technische Universität München, Lehrstuhl für Siedlungswasserwirtschaft, Am Coulombwall 3, 85748 Garching, E-Mail: jdrewes@tum.de

Projektpartner

LfU

Kurzbeschreibung

Die in der Methodenvalidierung eingesetzten Partikel wurden systematischen Alterungsprozessen und Biofilmwachstum unterworfen. Des Weiteren wurden diese Partikel und besonders deren (resultierende) unterschiedliche Oberflächen auf ihre Ad- bzw. Desorptionseigenschaften für organische Moleküle hin untersucht. Für die Analytik wurden u.a. Adsorptions- und Desorptionskinetiken mittels TD-(Pyrolyse)-GC-MS und LC-MS/MS untersucht. Experimente mit den gealterten Partikeln wurden in sogenannten Batch-Ansätzen durchgeführt, aber auch in Laborkläranlagen, die am LfU betrieben werden. Sämtliche Proben wurden bei Bedarf auch in den biologischen Systemen aus AP 5 eingesetzt.

AP 4 Untersuchungen zu Eintragspfaden und prozesstechnische Bewertung

Ansprechpartner

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

Projektpartner

TUM-SWW, IUTA

Kurzbeschreibung

Mit Hilfe der in AP 2 entwickelten und validierten Methoden wurden zunächst in Laborkläranlagen beim Partner LfU mit Referenzpartikeln reale Szenarien nachgestellt und der Verbleib der Partikel im System untersucht. Parallel hierzu wurden Untersuchungen an verschiedenen Messstellen in realen Kläranlagen durchgeführt. Die Probennahme von Wasserproben erfolgte für Mikroschadstoffe zertifiziert vom IUTA. Eine Erweiterung der vorhandenen Probennahmetechniken auf die Fragestellung Mikroschadstoffe wurde angestrebt. Abschließend erfolgte mit den anderen Partnern des Projektes und basierend auf den zu erwartenden Ergebnissen eine prozesstechnische Bewertung.

AP 5 Auswirkung auf aquatische Umwelt und menschliche Gesundheit

Ansprechpartner

Prof. Dr. Michael Pfaffl, Technische Universität München, Lehrstuhl für Tierphysiologie und Immunologie, Weihenstephaner Berg 3, 85354 Freising, E-Mail: michael.pfaffl@wzw.tum.de

Projektpartner

TAM-LAS, IGOE

Kurzbeschreibung

Für eine möglichst ganzheitliche (öko-)toxikologische Bewertung wurden potenziell negative Effekte von Submikropartikeln auf unterschiedlichen biologischen Organisationsebenen untersucht und einander gegenübergestellt. Dies beinhaltete den Einsatz von Modellsystemen in vivo zur Effektermittlung auf mikrobielle Diversität, Lebensgemeinschaften und trophische Strukturen und Funktionen sowie zur Ermittlung von Stressreaktionen auf höherer organismischer Ebene. In vitro-Modelle erweiterten diesen Ansatz zur Effektermittlung auf zellulärer und molekularer Ebene, um ein mechanistisches Verständnis partikelinduzierter Stressreaktionen zu schaffen und potentielle Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit ableiten zu können.

AP 6 Soziale, politische und rechtliche Dimensionen

Ansprechpartnerin

Prof. Dr. Ruth Müller, Technische Universität München, Professur für Wissenschafts- und Technologiepolitik, Augustenstraße 46, 80333 München, E-Mail: ruth.mueller@tum.de

Projektpartner

UBA

Kurzbeschreibung

Am TUM-MCTS wurden mittels qualitativer sozialwissenschaftlicher Methoden gegenwärtige Problemwahrnehmungen und Bewältigungsstrategien in Bezug auf Plastikpartikel in der Umwelt in Gesellschaft und Politik analysiert. Im Fokus stand dabei die Wahrnehmung der spezifischen ökotoxikologischen Relevanz von Submikropartikeln. Das UBA führte ein Screening der relevanten Rechtsakte auf nationaler, europäischer und internationaler Ebene durch. Dabei ging die Betrachtung über den reinen Medienbezug (Wasser, Boden und Luft) und damit verbundene mögliche Transportpfade hinaus. Insbesondere der rechtlich undefinierte Bereich zwischen Nano- (Grenze: 100 nm) und Mikroplastik (häufig angegebene Grenze: 1 μm) war von besonderem Interesse.

Koordinator

Prof. Dr.-Ing. Jörg E. Drewes
Technische Universität
München, Lehrstuhl für
Siedlungswasserwirtschaft /
TUM-SWW
Am Coulombwall 3
85748 Garching
Tel.: +49 89 2891 3701 bzw. -3718
E-Mail: jdrewes@tum.de

Website

https://www.wasser.tum.de/submuetrack/startseite/

Partnerinstitutionen

Technische Universität München

Lehrstuhl für Analytische Chemie und Wasserchemie, Institut für Wasserchemie und Chemische Balneologie / TUM-IWC

Lehrstuhl für Tierphysiologie und Immunologie / TUM-LTI

Lehrstuhl für Aquatische Systembiologie / TUM-LAS

Professur für Wissenschafts- und Technologiepolitik / TUM-MCTS

Helmholtz Zentrum München, Institut für Grundwasserökologie / IGOE

Bayerisches Landesamt für Umwelt / LfU

Umweltbundesamt / UBA

Institut für Energie- und Umwelttechnik e.V. / IUTA