Qualität von Böden und Gewässern

Das Arbeitsgebiet fokussiert auf die Bewertung der Qualität der Umwelt­medien Boden und Wasser. Den ge­setzlichen Rahmen bildet zum einen das Bundes-Bodenschutzgesetz, zum anderen die Europäische Wasserrrahmenrichtlinie und die Oberflächengewässerverordnung.

In unmittelbarem Zusammenhang mit der Umsetzung der Europäischen Wasserrahmenrichtlinie stehen Arbeiten zur Festsetzung von Qualitätsstandards in Wasser, Sediment und Biota. Zur Bewertung von Wasser- und Sedimentqualität werden unter anderem Biomarker und Bioassays eingesetzt.

Um den Einfluss von Gewässereigenschaften auf die biologische Verfügbarkeit und Wirkung von Metallen wie Kupfer, Nickel und Zink zu beschreiben, wurden Bioligandenmodelle (BLM) entwickelt. BLM erlauben, mögliche Wirkungen gemessener Metallkonzentrationen in Gewässern unter Berücksichtigung lokaler Wasserparameter (z.B. pH-Wert, gelöster organischer Kohlenstoff (DOC), Calcium-Konzentration) zu bewerten. Auf diese Weise können in der Risikobewertung abgeleitete Umweltqualitätsnormen für Metalle an lokale Wassereigenschaften angepasst werden. Das Fraunhofer IME arbeitet in einem IUPAC-Projekt mit, das Vor- und Nachteile verfügbarer BLM und BLM-basierter Software untersucht und Empfehlungen für die geeignete Implementierung erarbeitet.

Wir entwickeln und nutzen Strategien zur Erfassung der aktuellen oder möglichen Gefähr­dung natürlicher Bodenfunktionen durch anthropogene Ein­träge. Dabei wird auch der Aspekt der (Bio-)Verfügbarkeit adressiert, etwa durch die analytische Erfassung bioverfügbarer Stofffraktionen.

Die Struktur der Lebensgemeinschaft und die Häufigkeit einzelner Arten ist ein guter Indikator für aktuelle aber auch frühere Belastungen eines Standortes. Daher ist das ökologische Monitoring z. B. eine wichtige Komponente zur Bestimmung des ökologischen Zustandes eines Gewässers. Zur Weiterentwicklung von Methoden des ökologischen Monitorings arbeiten wir eng mit externen Partnern zusammen und übernehmen die Projektkoordination, die statistische (multivariate) Auswertung und die Bewertung der Ergebnisse.

Rüdel, H., Díaz Muñiz, C., Garelick, H., Kandile, N.G., Miller, B.W., Pantoja Munoz, L., Peijnenburg, W.J., Purchase, D., Shevah, Y., van Sprang, P., Vijver, M., Vink, J.P. (2015):
Consideration of the bioavailability of metal/metalloid species in freshwaters: experiences regarding the implementation of biotic ligand model-based approaches in risk assessment frameworks. Environ Sci Pollut Res Int 22, 7405-7421, (doi.org/10.1007/s11356-015-4257-5).

Schlich, K., Hund-Rinke, K.:
Influence of soil properties on the effect of silver nanomaterials on microbial activity in five soils.  Environmental Pollution 196 (2015) 321-330 (DOI: 10.1016/j.envpol.2014.10.021)

Wenzel, A., Schlich, K., Shemotyuk, L., Nendza, M.:
Revision der Umweltqualitätsnormen der Bundes-Oberflächengewässerverordnung nach Ende der Übergangsfrist für Richtlinie 2006/11/EG und Fortschreibung der europäischen Umweltqualitätsziele für prioritäre Stoffe. Texte 47/2015, Umweltbundesamt, Berlin (2015) 182 S.

Berger, W., Kalbe, U., Krüger, O., Hennecke, D.:
Elutionsverfahren für die Untersuchung von Böden und Abfällen: Aktueller Stand. In: Hessisches Landesamt für Umwelt und Geologie, Hrsg., Altlasten-annual 2013, Wiesbaden (2014): 47–56, ISBN: 978-3-89531-872-6

Knauer, K.,Hommen, U.: Environmental quality standards for mixtures:
A case study with a herbicide mixture tested in outdoor mesocosms. Ecotoxicol. Environ. Saf., 89 (2013) 196-203. (DOI: 10.1016/j.ecoenv.2012.11.030)

Kördel, W., Bernhardt, C., Derz, K., Hund-Rinke, K., Harmsen, J., Peijnenburg, W. J. G. M., Comans, R., Terytze, K.:
Incorporating availability/bioavailability in risk assessment and decision making of polluted sites using Germany as an example. Journal of Hazardous Materials 261 (2013) 854-862 (DOI: 10.1016/j.jhazmat.2013.05.017)

Schäfers, C.:
Ecological approaches to aquatic ecotoxicology challenged by the needs of risk assessment. Fraunhofer IME (Hrsg.), Fraunhofer Verlag, Stuttgart (2013) 200 pp., ISBN 978-3-8396-0542-4 (Download)

Fedotov, P. S., Kördel, W., Miro, M., Peijnenburg, W. J. G. M., Wennrich, R., Huang, P.-M.:
Extraction and fractionation methods for exposure assessment of trace metals, metalloids, and hazardous organic compounds in terrestrial environments. Critical Reviews in Environmental Science and Technology 42 (2012) No. 11: 1117 -1171 (DOI: 10.1080/10643389.2011.556544)

Kleihauer, S., Führ, M., Hommen, U., Hund-Rinke, K., Heiß, C.:
Bestimmung von stoffbezogenen Umweltqualitätskriterien - Ein Methodenvergleich von nationalen und internationalen Bewertungsgrundlagen. Texte Nr. 38/2012, UBA-FBNr: 001631, FKZ / Projektnr: 363 01 260. Umweltbundesamt. (Available for download)

Matthiessen, P., Babut, M., Batley, G., Douglas, M., Fawell, J., Hommen, U., Hutchinson, T.H., Janssen, M., Maycock, D., Reiley, M., Schneider, U., Weltje, L.:
Water and Sediment EQS Derivation and Application. In: Crane M, Matthiessen P, Maycock DS, Merrington G, Whitehouse P (eds). Derivation and Use of Environmental Quality and Human Health Standards for Chemical Substances in Water and Soil. CRC Press, Boca Raton. FL., USA. (2009) 47-103

Fliedner, A., Schäfers, C.:
Wassergefährdungspotenzial nativer Öle und Fette: Berücksichtigung physikalischer Effekte. UWSF – Z Umwelchem Ökotox 19 (2) (2007) 103-107 (DOI: 10.1065/uwsf2006.12.156)

Rüdel, H., Fliedner, A., Herrchen, M.:
Strategie für ein stoffangepasstes Gewässermonitoring - Machbarkeitsstudie. Erfassung potentiell sorbierender oder akkumulierender Stoffe in den Kompartimenten Biota, Sedimenten und Schwebstoffen (2007) (Projekt für das österreichische Lebensministerium, Wien) (Download)  

Schäfers, C.:
Grundproblematik gefährlicher Stoffe in Gewässern. Gewässerschutz * Wasser * Abwasser 207: 32/1 (2007) 32/8

Schäfers C, Hommen U, Dembinski M, Gonzalez-Valero JF:
Aquatic macroinvertebrates in the Altes Land, an intensely used orchard region in Germany. Correlation between community structure and potential for pesticide exposure. Environmental Toxicology and Chemistry 25 (12) (2006)  3275-3288. (DOI: 10.1897/05-677R.1)