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Laufende Projekte

Soil health indicators and ecotoxicity parameters in selected industrial and urban sites in Poland and Germany

Das Ziel des Projekts ist es, einen Satz von Indikatoren zu identifizieren, die erforderlich sind, um die Bodengesundheit in postindustriellen, bergbaulichen, städtischen und vorstädtischen Gebieten zu charakterisieren, die historisch mit verschiedenen potenziell giftigen Substanzen kontaminiert wurden. Böden in solchen Gebieten sind im Rahmen der Ziele des Green Deals und der bevorstehenden Bodenschutzrichtlinie von besonderer Bedeutung. Die jüngsten Bewertungen der Bodengesundheit haben sich zu einer umfassenderen Bewertung entwickelt, die nicht nur die chemischen Eigenschaften der Böden betont, sondern auch die biologischen Bedingungen insgesamt, die Biodiversität und die Fähigkeit des Bodens, verschiedene Funktionen in Ökosystemen zu erfüllen, die als Ökosystemdienstleistungen bekannt sind. Diese Kombination von Merkmalen bestimmt die Bodengesundheit. Gemäß der aktuellen Bodenüberwachungs- und Widerstandsfähigkeitsrichtlinie sowie des Aktionsplans zur Vermeidung von Umweltverschmutzung ist es entscheidend, einen Satz von Indikatoren für die Bodengesundheit zu entwickeln, um eine Umgebung mit "Null Toxizität" zu erreichen und die Sanierung zu unterstützen.

Das Projekt analysiert Böden aus ausgewählten industriellen und städtischen Gebieten, die in der Vergangenheit von verschiedenen Quellen signifikant kontaminiert wurden und wo Sanierungsmaßnahmen mit unterschiedlichem Erfolg angewendet wurden. Repräsentative Forschungsstandorte umfassen Gebiete, die durch historischen Metallbergbau, zeitgenössische metallurgische Aktivitäten, Kokereien sowie langfristige Abwasserbehandlung auf landwirtschaftlichen Flächen und in städtischen Gebieten kontaminiert sind. Die Studie umfasst Standorte in Polen und Deutschland. Diese Böden haben verschiedene gefährliche Substanzen akkumuliert, einschließlich Schwermetalle, Metalloide (wie Arsen) und giftige organische Substanzen (aromatische Kohlenwasserstoffe und deren Derivate, Cyanide und andere). Die Sanierung beinhaltet oft die Immobilisierung dieser Schadstoffe, wodurch sie im Boden verbleiben und potenzielle Risiken darstellen.

Bislang wurden Bodenqesundheitsbewertungen auf willkürlich festgelegten zulässigen Kontaminationsniveaus in einzelnen Ländern basiert. Es ist jedoch erforderlich, das tatsächliche Risiko und die Fähigkeit solcher Böden zur Erbringung von Ökosystemdienstleistungen zu bewerten. Das Projekt wird eine umfassende Analyse der Böden mit unterschiedlichen Kontaminierungsgraden in diesen Gebieten durchführen und dabei chemische, biochemische, biologische und ökotoxikologische Parameter berücksichtigen. Basierend auf dieser Analyse wird versucht, universelle Indikatoren für die Bodengesundheit zu identifizieren und eine entsprechende Bewertungsskala im Kontext der Bodengesundheit zu entwickeln.

Im Rahmen der Zusammenarbeit werden gemeinsame Feldstudien und Laboranalysen durchgeführt. Gegenseitige Besuche dienen dem Kennenlernen der jeweiligen Forschungsobjekte durch die Mitglieder beider Teams sowie der gemeinsamen Durchführung von Teilarbeiten vor Ort, einschließlich der Entwicklung gemeinsamer Prinzipien und Kriterien zur Bewertung des Zustands der Lebensräume, der Messung der Atmungsaktivität von Böden und der Standardisierung des Spektrofotometers XRF.

Die Vorteile der Zusammenarbeit für beide Seiten ergeben sich aus der Möglichkeit, dass die Mitglieder beider Teams die Forschungsobjekte kennenlernen, die aus der Perspektive des Ziels der EU "Zero Toxicity" Probleme darstellen. Es besteht die Möglichkeit, Diskussionen über die Wirksamkeit der durchgeführten Sanierungsmaßnahmen zu führen und Perspektiven für eine mögliche Verbesserung dieser Wirksamkeit zu erörtern. Die Zusammenarbeit ermöglicht es den Mitgliedern beider Teams auch, spezialisierte Analysen durchzuführen, die in den jeweiligen Zentren nicht durchgeführt werden (wie oben beschrieben). Eine solche Zusammenarbeit sollte auch zur Erstellung gemeinsamer Publikationen führen und Probleme identifizieren, die für die Aufnahme weiterer gemeinsamer Forschungsprojekte relevant sind.

Projektleiter: Prof. Dr. Magalena Sut-Lohmann
Träger: Deutscher Akademischer Austauschdienst
Mittel: 6.351 €
Laufzeit: 01.01.2025 - 31.12.2025
Kooperationen: Wrocław University of Environmental & Life Sciences, Institute of Soil Science, Plant Nutrition & Environmental Protection


Ertragssteigerung lignocellulosischer Dauerkulturen durch und für Pflanzenkohle (Dauerco@l)

Ziel von DauerCo@l ist es, den Einsatz von Pflanzenkohle (PK) zur bodenphysikalischen und -chemischen Melioration von sandigen und von tonigen Grenzertragsböden zu bewerten. Untersucht werden soll, ob der Ertrag von lignocellulosischen Dauerkulturen durch die Kohlezugabe langfristig gesteigert werden kann, um auf diese Weise eine flächenoptimierte, verbesserte Rohstoffverfügbarkeit für die Produktion weiterer PK zu gewährleisten. Dafür werden Versuche mit schnellwachsenden Bäumen (Pappel) durchgeführt. In DauerCo@l wird die PK in dieser lignocellulosischen Dauerkultur eingesetzt, um deren Potenzial als C-Senke zu nutzen. Damit soll eine dauerhafte Quelle für PK zur späteren Nutzung auch in den Ackerkulturen geschaffen werden. Hierzu werden die Wirkungen der PK-Applikation auf die Bodeneigenschaften untersucht und die emissionsmindernden Wirkungen bilanziert. Zentrales Ziel ist die Identifikation einer optimalen, standortangepassten PK-Applikation zur Ertragssteigerung von Dauerkulturen. Hierzu kombinieren wir kontrollierte Experimente im Labor mit und ohne Pflanzen mit Feldversuchen in denen Wasser-, Humus- und Nährstoffhaushalt, sowie der Stabilität der PK und deren Einfluss auf den Ertrag durch ein mehrjähriges Monitoring erfasst werden. Ein weiterer Fokus des Projekts liegt in der Konzipierung eines regionalen Kreislauf- und Wertschöpfungssystems, in dem PK in Agroforstsystemen durch Anbau von schnellwachsenden Bäumen produziert und genutzt wird.

Projektleiter: Prof. Dr. Magdalena Sut-Lohmann und Dr. Sascha Iden Mitarbeiter: Jannis Bosse
Träger: Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung
Mittel: 198.032,16 €
Laufzeit: 01.02.2025 - 31.12.2026
Kooperationen: Thünen-Institut, Forschungsring e.V.

 


Entwicklung von Bodenbewirtschaftungsinstrumenten für kriegsbeeinflusste Böden in der Ukraine

Im Gegensatz zur gut dokumentierten landwirtschaftlichen und industriellen Verschmutzung ist der Einfluss von Kriegen auf Böden noch wenig erforscht. Militärische Operationen führen durch das Einbringen von Schwermetallen und anderen Schadstoffen aus Munition und Sprengstoffen zu einer erheblichen Umweltbelastung.

Durch intensive Kampfhandlungen gelangen Schwermetalle wie Blei, Kupfer und Zink in die Böden, was die langfristige Gesundheit von Ökosystemen und die landwirtschaftliche Produktivität bedroht. Die Degradierung von über 5 Millionen Hektar Land stellt eine große Herausforderung für die globale Ernährungssicherheit dar, insbesondere für Länder, die auf ukrainische Getreideexporte angewiesen sind.

Unser Projekt zielt darauf ab, eine umfassende Methodik zur Bewertung der durch militärische Verschmutzung verursachten Bodenschäden zu entwickeln. Dazu gehören Untersuchungen zu Veränderungen der physikochemischen Eigenschaften der Böden und die Identifizierung von Verschmutzungshotspots mittels FTIR-Methode. Die Bewertung des Umwelt- und geochemischen Zustands der Böden basiert auf der Analyse der Migration und Dynamik von Schadstoffen sowie der Übertragungskoeffizienten (z. B. Boden-Pflanze).

Zur Unterstützung dieser Bewertung wird das Projekt ein Gewächshausexperiment umfassen, um die Schwermetallakkumulation in typischen ukrainischen Pflanzen zu ermitteln. Dabei wird besonderes Augenmerk auf den Einfluss der genetischen und artenspezifischen Merkmale potenzieller Hyperakkumulatoren auf den Elementgehalt gelegt.

Die geochemische Parameterdatenbank der Nachkriegsböden wird die Entwicklung eines Sets an Indikatoren für militärische Bodenverschmutzung ermöglichen, das zur Überwachung von Bodenveränderungen und zur Zonierung landwirtschaftlicher Nutzflächen nach Verschmutzungsgraden verwendet werden kann. Diese Ergebnisse werden in Projekte zur territorialen Planung integriert, um die Landschaften wiederherzustellen oder ihren optimalen Zustand zu unterstützen.

Projektleiter: Prof. Magdalena Sut-Lohmann, Mitarbeiterin: Dr. Anastasia Splodytel
Träger: Philipp Schwartz-Initiative
Laufzeit: 09.2024-09.2026


Co-Adapted Braunschweig: Durch Co-Creation gemeinsam an den Klimawandel anpassen (COABS)

Verbundvorhaben in Zusammenarbeit mit der Stadt Braunschweig (Fachbereich Umweltschutz) und den Arbeitsgruppen Umweltsystemanalyse & Landschaftsökologie, Bodenkunde & Bodenphysik des Instituts für Geoökologie (TU Braunschweig) sowie dem Institute for Sustainable Urbanism (TU Braunschweig).

Ziel des Projekts COABS ist es, die Klimarisiken in Braunschweig zu analysieren, Maßnahmen zur Erhöhung der Anpassungskapazität zu entwickeln und deren Umsetzung anzustoßen. Am Ende stehen die Erarbeitung von Bausteinen für eine gesamtstädtische Anpassungsstrategie sowie Anpassungsmaßnahmen in den Handlungsfeldern  „Wassermengenmanagement & Bodenhaushalt“, “Mensch & Gesundheit“ und „Naturschutz & Biodiversität“.

Förderung: Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz (BMUV)

 

Förderprogramm „Maßnahmen zur Anpassung an den Klimawandel“ https://www.bmuv.de/themen/klimaschutz-anpassung/klimaanpassung
Projektträger: ZUG https://www.z-u-g.org/aufgaben/foerderung-von-massnah-men-zur-anpassung-an-die-folgen-des-klimawandels/
Projektleiter: Dr. Sascha Iden
Förderkennzeichen: 67DAS246B
Laufzeit: 2022-2025
Kooperation: Stadt Braunschweig




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