Projekte in den Förderprogrammen des BMEL, betreut durch den Projektträger BLE (PT BLE)
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| Titel: | Verbleib von Pestiziden und in Effluenten enthaltenen Schadstoffen in landwirtschaftlichen Systemen vor dem Hintergrund der möglichen Nutzung von Brauchwässern (AWARE) |
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| Titel (englisch): | Assessing the Fate of Pesticides and Waterborne Contaminants in Agricultural Crops and their Environmental Risks |
| Akronym: | AWARE |
| Beschreibung (dt.): | Effluenten aus Kläranlagen zur Bewässerung scheinen eine Option zu sein, der Wasserknappheit in der EU entgegenzutreten. AWARE befasst sich mit 2 zentralen Fragestellungen: (1) wie sich Pestizide nach Applikation in landwirtschaftlichen Ökosystemen verhalten, wie sie in Böden abgebaut werden, welchen Einfluss sie auf die Bodenbiota ausüben und wie groß das Risiko einer Kontamination von aquatischen Systemen durch Oberflächenablauf ist. (2) untersucht es das Risiko bei der Verwendung von Brauchwässern zur Bewässerung in der Landwirtschaft, wie im Effluenten enthaltene Arzneimittelrückstände von Pflanzen aufgenommen werden, und ob der Verzehr dieser Pflanzen ein Risiko für den Menschen darstellt. Das Verständnis von Stoffflüssen innerhalb und zwischen Pflanze, Boden, Wasser ist für eine Beurteilung zum Soffverhalten in der Umwelt unabdingbar. Zu Beginn des WP werden vom CSIC die HR-LCMS Methoden etabliert, validiert und am HMGU implementiert. Komplementäre Messkampagnen folgen. Zur Charakterisierung des pflanzlichen Schadstoffmetabolismus werden die Pflanzen im HMGU kultiviert und mit Schadstoffen beaufschlagt. Nach Ernte (M6) werden pflanzliche Extrakte mit CSIC & NIBIO auf ihre Metabolitmuster untersucht und Enzymtests durchgeführt. Im M9 wird ein Methoden-Leitfaden (Vademecum) an die Partner weitergegeben. Feldprobenahmen werden mit CSIC, INRA & UM durchgeführt. Wirkstoffe und deren Abbauprodukte werden aus Pflanzen extrahiert und mittels LC_MS identifiziert und quantifiziert. Die Untersuchung der Pflanzen mit NIBIO, die Determinierung der Stressparameter und bioverfügbaren Endprodukte (mit CSIC) endet im M24 mit Weitergabe der Daten an WP4 (INRA/UM) zur Planung finaler Experimente. Die Entstehung toxischer/ungiftiger Endprodukte wird quantifiziert und für das Riskassessment in WP3 (UM-HSM) bereitgestellt. Berichte über Metabolismus und Endprodukte sowie über die Aufnahme von PPCP werden vom Projektleiter nach dem Ende der experimentellen Arbeiten (M24) abgeliefert. |
| Ergebnis (dt.): | Der Mangel an Wasserressourcen ist ein Hauptproblem der landwirtschaftlichen Lebensmittel- produktion. Um den enormen Wasserbedarf für die Bewässerung landwirtschaftlicher Flächen zu decken, wird bereits heute in einigen EU-Ländern behandeltes Abwasser verwendet. Solche regionalen Wassermanagementpraktiken machen aber organische Schadstoffe pflanzen- verfügbar. AWARE zielte darauf ab, Schicksal und potenzielle Auswirkungen von durch Abwasser übertragene Kontaminanten (Arzneimittel und Pflegeprodukte) in landwirtschaftliche Kulturen und Böden zu untersuchen, um so deren Umweltrisiken zu bewerten. Diese Ziele wurden erreicht durch: i) Bewertung des mikrobiellen Abbaus von Pharmaka in der Rhizosphäre, ii) Untersuchung der Aufnahme und Metabolisierung ausgewählter Kontaminanten in Topfversuchen unter Verwendung von echtem oder versetztem Abwasser; iii) Abschätzung der ökotoxikologischen Auswirkungen von Kontaminanten auf mikrobielle Vielfalt und Bodenfunktionen sowie Unter- suchung von Antibiotikaresistenzgenen; iv) Bewertung der Auswirkungen auf Regenwürmer, und v) Bewertung der Risiken der Verwendung von Abwasser zur Bewässerung von Kulturpflanzen in realem Maßstab. Dabei konnte das Helmholtz Zentrum München eine spezifische Beein- flussung der zirkadianen Rhythmik pflanzlicher Stressgene und der Aktivität pflanzlicher Stress- enzyme durch Exposition mit unterschiedlichen Pharmazeutika zeigen, Hinweise auf die Metabolisierung von Lamotrigin geben und den Einfluss eines Arzneimittel-Cocktails in echtem Abwasser auf Diversität und Zusammensetzung der endopytischen und der Mykorrhiza- Gemein- schaft zeigen. Der Mehrwert des AWARE-Projekts (CSIC, HMGU, INRAE, NIBIO, UM) entstand durch Nutzung unterschiedlichen Fachwissens und der perfekten Kombination zwischen Universitäten und Forschungseinrichtungen. Der Wissensaustausch mit Stakeholdern aus Industrie und Behörden trug dazu bei, die Diskussion über neuartige Bewässerungsstrategien mit abgesicherten Daten zu unterstützen. |
| Ergebnis (engl.): | Lack of water resources is a major problem in agricultural food production. Treated wastewater is already being used in some EU countries to meet the enormous water requirements for irrigating agricultural land. Such regional water management practices can make organic pollutants available to plants. AWARE aimed to study the fate and potential effects of contaminants (pharmaceuticals and personal care products) originating from treated wastewater in agricultural crops and soils in order to assess their environmental risks. These goals were achieved by: i) the evaluation of the microbial degradation of pharmaceuticals in the rhizosphere, ii) the investigation of the uptake and metabolization of selected contaminants in pot experiments using real or artificial wastewater; iii) the assessment of the ecotoxicological effects of contaminants on microbial diversity and soil functions as well as the investigation of antibiotic resistance genes; iv) assessing the effects on earthworms; and v) assessing the risks of using wastewater to irrigate crops on a real scale. The Helmholtz Center Munich was able to detect a specific influence on the circadian rhythm of plant stress genes and the activity of plant stress enzymes triggered by the exposure to different pharmaceuticals. Furthermore, information on the metabolism of lamotrigine and the influence of a pharmaceutical cocktail from treated wastewater on the diversity and composition of the endophytic and mycorrhizal communities was provided. The added value of the AWARE project (with partners CSIC, HMGU, INRAE, NIBIO, UM) was created through the different expertise and the perfect combination between universities and research institutes. The exchange of knowledge with stakeholders from industry and authorities helped to support the discussion about new types of irrigation strategies with valid data. |
| Laufzeit: | Beginn: 01.07.2017 / Ende: 31.07.2020 |
| Ausf. Einrichtung: | Helmholtz Zentrum München Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt (GmbH) - Abt. für Umweltgenomik, Oberschleißheim |
| Themenfelder: | Wissenstransfer / Vernetzung, knowledge transfer, networking |
| Förderprogramme: | EU-Forschung |
| Schlagworte: | Wasser (Wasserschutz, Wasserhaushalt), water (water protection, water supply system), Ressourcenschutz, Ressourceneffizienz, resource protection, resource efficiency, Diagnostik, diagnostics, Datensammlung, data collection, Mikroorganismen, microorganisms, Düngung, fertilization |
| Stichpunkte: | WaterWorks2015 (Cofunded Call) |
| Förderkennzeichen: | 2816ERA04W |
| Dokument zum Download: | 2816ERA04W_Kurzfassungen (de/en) AWARE.pdf (119,2 KB) 2816ERA04W_Steckbrief AWARE.pdf (210,4 KB) 2816ERA04W_Abschlussbericht AWARE.pdf (3,7 MB) |
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