Stoffliche Belastung von Ökosystemen

Stoffliche Belastung von Ökosystemen messen, analysieren und bewerten

Die Bewertung der stofflichen Belastung von Ökosystemen ermöglicht uns die Folgenabschätzung auf die Artenvielfalt in dem betroffenem Ökosystem (z.B. der Agrarlandschaft)

Ökosysteme unter Druck - Biodiversität sinkt

Neben strukturellen Degradationen sind unsere Ökosysteme zunehmend vielfältigen anthropogen verursachten stofflichen Belastungen ausgesetzt. Im landwirtschaftlich geprägten Raum sind dies vor allem Pestizide, aber auch Biozide, Arzneimittel und Industriechemikalien spielen eine Rolle.
So werden für den wissenschaftlich nachgewiesenen, starken Insektenrückgang der letzten Jahrzehnte Pestizide als eine Hauptursache in Betracht gezogen. Auch die meisten Oberflächengewässer in Deutschland sind stofflich belastet und in keinem guten ökologischen Zustand.

Schutz der Ökosysteme erfordert neue Ansätze

Die Risikobewertung von Chemikalien für die Umwelt basiert derzeit auf dem Stellvertreter-Prinzip. Hierbei werden einzelne Arten (Stellvertreter) hinsichtlich ihrer toxischen Reaktion gegenüber einzelner Chemikalien geprüft. Die mögliche Gefährdung der Umwelt wird abgeleitet und soll über zusätzliche Sicherheitsfaktoren gewährleistet werden. Die Wirkung einzelner Chemikalien auf eine Art in einer komplexen Umwelt ist jedoch anders als im Labor unter optimalen Versuchsbedingungen. Daher entwickeln wir Konzepte und Methoden, mit denen es möglich ist, Wirkungen auf Arten realitätsnäher abzubilden. Hierzu betrachten wir auch die Wirkung auf natürliche Artengemeinschaften unter komplexen Umweltbedingungen.

Mischungen werden ignoriert

In der Realität und Praxis sind Lebensgemeinschaften zunehmend einem Cocktail aus einer großen und wachsenden Zahl von Schadstoffen ausgesetzt. Wie beschrieben umfasst die vorsorgliche Risikobewertung von Chemikalien derzeit nur Einzelstoffe. Effekte von Schadstoffmischungen können jedoch dazu führen, dass auch bei Einhaltung von Grenzwerten für die jeweiligen Einzelsubstanzen die Lebensgemeinschaften und somit das Ökosystem nachhaltig beeinträchtigt wird.

Wir forschen:

  • Zum Monitoring von Wirkungen toxikologischer und ökologischer Stressoren auf Lebensgemeinschaften
  • Zum Verständnis von stofflichen Wirkungen auf Lebensgemeinschaften
  • Zur Entwicklung von experimentellen Testverfahren im Labor und Freiland mit realitätsnahen Artengemeinschaften
  • Zur Entwicklung von computergestützten Tools zur Prognose von Effekten auf Artengemeinschaften

Mehr als

90

der deutschen Oberflächengewässer verfehlten 2015 den guten ökologischen Zustand

Pro Saison werden in Apfelkulturen

22

Pestizidanwendungen gespritzt

In Deutschland werden pro Jahr über

1000

Pestizide ausgebracht

Dr. Andreas Toschki

Telefon: +49 241 – 8027600
E-Mail: toschki@gaiac-eco.de

Dr. Tido Strauss

Telefon: +49 241 – 8027601
E-Mail: strauss@gaiac-eco.de

Taxonomische Expertise

Gute Laborpraxis (GLP)

Referenzen

Projekte

2020-2023
VIBee - Etablierung digitaler Indikatoren der Bienenvitalität in Agrarlandschaften | BLE, FKZ 906370
2019-2021
Entwicklung von Toxizitätskriterien für Bodenorganismen im Rahmen der Einstufung von Stoffen sowie PBT-Bewertung | UBA, FK 3719654070
2019-2020
Preparation and organization of an international workshop in January 2020: FORESEE - (In)Field Organism Risk modelling by coupling Soil Exposure and Effects | ECPA, the European Crop Protection Association
2018-2020
Integriertes Monitoring in der Agrarlandschaft. Erfassung der ökologischen Auswirkungen des chemischen Pflanzenschutzes | UBA, FKZ 3717 64 412
2014-2020
DemO3AC - De-monstrationsvorhaben Ozonung des Abwassers auf der Kläranlage Aachen-Soers, Projektteil Statistische Auswertung und biologisches Monitoring | MULNV NRW
Projektbericht
2016-2019
NANO-Transfer – Transfer kohlenstoffbasierter Nanomaterialien in der aquatischen Umwelt Verbleib, Effekte, Bioakkumulation, Nahrungsnetzübertragung, Schadstofftransport und Einsatz in der Remediation belasteter Gewässer. Teilprojekt Forschungsinstitut gaiac – Mesokosmosstudie| BMBF, FKZ 03XP0061C
2017-2018
Insektizide Stoffe im Gewässermonitoring - Aufbereitung von Datengrundlagen | LfULG, Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie
2016-2018
Modellierung des Lake Caohai im Rahmen des Projekts SinoWater mit relevanten Managementszenarien zur Prognose der Blaualgenentwicklung und Trophie | FIW Aachen
2015-2018
Modelling approaches for a scenario based assessment of chemically induced impacts on aquatic macroinvertebrate communities | CEFIC, The European Chemical Industry Council
2014-2017
Nanomobil - Synthetische Silber-Nanopartikel im System Boden-Grundwasser: Mobilität, Wirkungen auf die Lebensgemeinschaft und Wechselwirkung zwischen Hydro-, Pedo- und Biosphäre. Teilprojekt AP 2 Biosphäre | BMBF, FKZ 03X0151A
Projektwebsite
2016
Korrelationsanalyse von biologischen, chemischen und materialabhängigen Parametern im Rahmen eines Forschungsvorhabens zu Spurenstoffen bei der weitergehenden Abwasserreinigung durch Aktivkohlefilter | IWW, Rheinisch-Westfälisches Institut für Wasserforschung gemeinützige GmbH
2012-2015
RISKMIN - Entwicklung landschaftsbezogener Risikominderungsmaßnahmen zum Schutz der terrestrischen Agrobiodiversität (Pesticide risk mitigation at landscape level – A spatial approach to maintain and develop agrobiodiversity) | BVL, FKZ123-02.05-20.0024/1
Projektbericht
2010-2013
Bewertung des Risikos für Bodenorganismen unter realen Bedingungen: Erarbeitung einer nationalen Position für die Ausgestaltung untergesetzlicher Regelwerke der neuen EU-Pflanzenschutzmittelverordnung | UBA, FKZ 3710 67 410
Projektbericht
2009-2013
Verbundprojekt DanTox: Entwicklung und Anwendung eines Verfahrens zur Ermittlung spezifischer Toxizität und molekularer Wirkungsmechanismen sediment-gebundener Umweltschadstoffe mit dem Zebrabärbling (Danio rerio) Teilprojekt D: Statistische Auswertung | BMBF, FKZ 02WU1056
2008-2010
Umsetzung der probabilistischen Risikobewertung in den Vollzug des PflSchG – Evaluierung der Pilotphase und Übertragung auf Feldkulturen. (Kurztitel: Georeferenzierte probabilistische Risikobewertung von PSM) | UBA, FKZ 3707 63 4001
Projektbericht
2007-2008
Untersuchung von Abwasserproben im Reproduktionstest und im Populationstest mit Daphnia magna zur Behandlung von Krankenhausabwässern in Kooperation mit dem Institut für Siedlungswasserwirtschaft | MUNLV
2005-2008
Verbundprojekt: Freisetzungsbegleitende Sicherheitsforschung transgener Maissorten mit neuen Bt-Genen: Entwicklung und Validierung von Monitoringmethoden, Teilprojekt „Auswirkungen des Anbaus von Diabrotica-resistentem Bt-Mais auf die Maisbiozönose: Entwicklung und Validierung von Methoden für ein anbaubegleitendes Monitoring“ | BMBF
2005-2007
Entwicklung eines computergestützten Steuerungskonzeptes zur betrieblichen Optimierung und Unterhaltung des Verbundsystems Bioteiche - Boisdorfer See. Im Rahmen des INTERREG IIIB NW-Projektes "Spatial quality enhancement, Alleviation of flood damage and Nature enlargement through (re) Development of mineral extraction sites along rivers" (SAND) [Modelling for improvement of surface water quality through biopond optimisation] | EFRE
2005-2006
Testung von Abwasserproben auf endokrines Potential mit dem MVLN-Testes | LUA, Landesumweltamt NRW
2001-2004
Verbundprojekt: Sicherheitsforschung und Monitoringmethoden zum Anbau von Bt-Mais: Teilprojekt 1.2.1: Effekte des Anbaus von Bt-Mais auf die epigäische und die Krautschichtfauna verschiedener trophischer Bezüge | BMBF, FK 0312631c
Projektwebsite
2000-2003
Die Arthropodenfauna von grasigen Feldrainen (off crop) und die Konsequenzen für die Bewertung der Auswirkungen von Pflanzenschutzmitteln auf den terrestrischen Bereich des Naturhaushaltes | UBA, FKZ 200 63 403
Projektbericht

Veröffentlichungen & Präsentationen

2020
Toschki, A., Hammers-Wirtz, M., Hommen, U., Klein, M., Poßberg, C., Römbke, J., Roß-Nickoll, M., Schäffer, A., Scheffczyk, A., Schmidt, B., Scholz-Starke, B. (2020): Evaluation of the risk for soil organisms under real conditions: Development of a national position for amending downstream legislations of the new EU Plant Protection Products Regulation; Final Report, Project No. (FKZ) 3710 67 410, Report No. EF001129-ENG. Umweltbundesamt, TEXTE 201/2020, 302. ISSN: 1862-4804.
2019
Hammers-Wirtz, M., Classen, S., Deermann, L., Strauss, T. (2019): NANO-Transfer – Transfer kohlenstoffbasierter Nanomaterialien in der aquatischen Umwelt Verbleib, Effekte, Bioakkumulation, Nahrungsnetzübertragung, Schadstofftransport und Einsatz in der Remediation belasteter Gewässer. Teilprojekt Forschungsinstitut gaiac – Mesokosmosstudie. Abschlussbericht. BMBF-Projekt gefördert im Rahmen von ERA-Net SIINN. FKZ 03XP0061C.
2019
Jia, Y., Chen, Q., Crawford, S.E., Song, L., Chen, W., Hammers-Wirtz, M., Strauss, T., Seiler, T.-B., Schäffer, A., Hollert, H. (2019): Cyanobacterial blooms act as sink and source of endocrine disruptors in the third largest freshwater lake in China. Environmental Pollution 245:408-418.
Publikation
2019
Gergs, A., Classen, S., Ladermann, K., Strauss, T., Hammers-Wirtz, M. (2018): The STREAMcom model – Simulating chemical effects on stream macroinvertebrate communities. Poster presentation at SETAC Europe 13th Special Science Symposium, Brussels, Belgium, October 2018.
Poster
2018
Hammers-Wirtz, M., Oellers, J., Fürste, A., Miller, S., Peeters, S., Willius, N., Toschki, A. (2018): Nanomobil: Synthetische Silber-Nanopartikel im System Boden-Grundwasser - Mobilität, Wirkungen auf die Lebensgemeinschaft und Wechselwirkung zwischen Hydro-, Pedo- und Biosphäre. Teilprojekt D: Biosphäre. Abschlussbericht, BMBF-Projekt, FKZ 03X0151D.
2018
Gergs, A., Classen, S., Palmqvist, A., Rakel, K., Strauss, T., Zuleger, W., Hammers-Wirtz, M. (2018): Modelling approaches for a scenario based assessment of chemically induced impacts on aquatic macroinvertebrate communities (MACROMOD). Final Report. Project LRI-ECO28 funded by CEFIC – The European Chemical Industry Council.
2018
Toschki, A., Hammers-Wirtz, M., Scholz-Starke, B, Roß-Nickoll, M. (2018): Assess­ment of pesticides on a landscape level - What is basically needed? Platform presentation, 28th SETAC-Europe Annual Meeting, 13-17 May 2018. Rome, Italy.
Präsentation
2018
Brückner, I., Klaer, K., Schiwy, S., Kirchner, K., Hammers-Wirtz, M., Müller, Y., Shuliakevich, A., Classen, S., Stepkes, H., Grunau, T., Dolny, R., Gebhardt, W., Gschwendtner, R., Montag, D., Könemann, S., Wendt, L., Hollert, H., Agler-Rosenbaum, M., Reichert, J., Pinnekamp, J., (2018): Abschlussbericht der Phase 1 des Forschungsvorhabens De-monstrationsvorhaben Ozonung des Abwassers auf der Kläranlage Aachen-Soers (DemO3AC). Gerichtet an das MULNV NRW. Düren, 2018.
2018
Hammers-Wirtz, M., Strauss, T., Toschki, A. (2018): Added value of community appro­a­ches in environmental risk assessment. Poster presentation, 28th SETAC-Europe Annual Meeting 13-17 May 2018. Rome, Italy.
Poster
2018
Strauss, T., Classen, S., Knautz, T., Hammers-Wirtz, M. (2018): Investigating the Trojan horse effect of nanoparticles on an aquatic community – An outdoor mesocosm study. Poster presentation, 28th SETAC-Europe Annual Meeting 13-17 May 2018. Rome, Italy.
Poster
2017
Toschki, A., Oellers, J., Willius, N., Hammers-Wirtz, M. (2017): A new screening approach for testing natural soil communities in the laboratory. Poster presentation, 27th SETAC- Europe Annual Meeting 07-11 May 2017, Brussels, Belgium.
Poster
2017
Hammers-Wirtz, M., Oellers, J., Fürste, A., Miller, S., Peeters, S., Willius, N., Toschki, A. (2017): Investigating effects of silver nanoparticles on the soil community – An outdoor TME study. Poster presentation, 27th SETAC- Europe Annual Meeting, 07-11 May 2017, Brussels, Belgium.
Poster
2016
Gergs, A., Classen, S., Strauss, T., Ottermanns, R., Brock, T.C.M., Ratte, H.T., Hommen, U., Preuss, T.G. (2016): Ecological recovery potential of freshwater organisms: Consequences for environmental risk assessment of chemicals. Reviews of Environmental. Contamination and Toxicology 236:259-294.
Publikation
2014
Kubiak, R., Hommen, U., Bach, M., Classen, S., Gergs, A., Golla, B., Guerniche, D., Klein, M., Krumpe, J., Preuss, T.G., Ratte, H.T., Roß-Nickoll, M., Schäfers, C., Strauss, T., Toschki, A., Trapp, M. (2014): Georeferenced Probabilistic Risk Assessment of Pesticides – Further Advances in Assessing the Risk to Aquatic Ecosystems by Spray Drift from Permanent Crops. UBA Texte 05/2014. Umweltbundesamt, Dessau-Roßlau, Germany, ISSN 1862-4804, 477p.
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