Projektbeschreibung

Mikroplastik in Binnengewässern – Untersuchung und Modellierung des Eintrags und Verbleibs in Donaugebiet als Grundlage für Maßnahmenplanungen (MicBin)


Laufzeit

01.10.2017 – 31.03.2021

Koordination

DVGW Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches e. V. – Technisch-wissenschaftlicher Verein - Bonn, TZW: DVGW-Technologiezentrum Wasser, Abteilung Analytik und Wasserbeschaffenheit, Karlsruher Straße 84, 76139 Karlsruhe, Tel.: +49 721 9678-0.

Kurzbeschreibung

Das Projekt MicBin verfolgt das Ziel, erstmalig den Eintrag von Plastikpartikeln für ein größeres Einzugsgebiet eines Binnengewässers zu bilanzieren. Als exemplarisches Untersuchungsobjekt dient das deutsche Donaueinzugsgebiet. Durch umfangreiche Messkampagnen werden an den wesentlichen Donau-Zuflüssen Plastikpartikel beprobt und anschließend mit verschiedenen, sich ergänzenden Methoden analysiert. Der Fokus liegt dabei auf der Untersuchung von Mikroplastik-Partikeln (Plastikpartikel mit einem Durchmesser < 5 mm), wobei auch sehr kleine, bisher nur wenig erforschte, visuell nicht sichtbare Partikel mit einer Größe unter 300 µm berücksichtigt werden.

Zusätzlich zu den Messkampagnen im Donaueinzugsgebiet werden gezielte Probenahmen und ergänzende Laborexperimente durchgeführt, um mögliche Quellen (z.B. Kläranlagen, landwirtschaftliche Flächen), Senken (z.B. Staustufen, Böden) und Prozesse wie die Fragmentierung und die Verlagerung von Plastikpartikeln im Gewässer zu untersuchen. Die Messergebnisse aus den Feld- und Laborversuchen dienen als Grundlage für prozess- und transportorientierte Modelle, mit denen die Gesamtfracht an Mikroplastik im Donaueinzugsgebiet ermittelt wird. Durch Szenarienanalysen und Übertagung der Modelle auf andere Flusseinzugsgebiete können erfolgversprechende Maßnahmen zur Reduktion der Plastikbelastung auf Ebene ganzer Flusseinzugsgebiete identifiziert werden.

Abbildung 1: Übersicht über einige Arbeitspakete und Themen. Nicht dargestellt sind die Pakete Koordination, Analytik und Kommunikation.



Arbeitsschwerpunkte

  • Eintragsbilanzierung von Makro-, Meso- und Mikroplastik (MP) im deutschen Donaueinzugsgebiet durch einheitliche Probenahmekampagnen, Modellierung und ergänzende Laborversuche
  • Bilanzierung von bisher unberücksichtigten Quellen und Senken, wie zum Beispiel Eintrag von Kunststoffen durch die Landwirtschaft, atmosphärische Deposition von MP und Degradationsprozesse von Plastik in der Umwelt
  • Ableitung von Minimierungsstrategien



Arbeitspakete

Ansprechpartner

Dr. Nicole Zumbülte, TZW: DVGW-Technologiezentrum Wasser, Abteilung Analytik und Wasserbeschaffenheit, Karlsruher Straße 84, 76139 Karlsruhe,


Projektpartner

TZW, UOS, UniA, BfG, THK, LfU, BKV

Kurzbeschreibung

Das TZW übernimmt die wissenschaftliche und allgemeine interne Abstimmung zwischen den Projektpartnern und sorgt für den Austausch mit externen Partnern und Forschungsverbünden. Dies beinhaltet unter anderem:

  • die Ausarbeitung eines Kooperationsvertrags unter den Projektpartnern,
  • die Organisation der Probenahmekampagnen,
  • die Koordination der Probenanalytik,
  • die Organisation von Projekttreffen sowie
  • die Pflege des wissenschaftlichen Austauschs mit anderen Konsortien und Projekten auf nationaler und internationaler Ebene.

Des Weiteren ist das TZW für die in AP 6 beschriebene Öffentlichkeitsarbeit und Projektkommunikation zuständig

Ansprechpartner

Prof. Dr. Thomas Ternes / Dr. Georg Dierkes, Bundesanstalt für Gewässerkunde, Am Mainzer Tor 1, 56068 Koblenz, /

Projektpartner

BfG, LfU, TZW, UOS

Kurzbeschreibung

In diesem Arbeitspaket werden die Proben aus AP3 und AP4 mit drei verschiedenen, sich ergänzenden Verfahren analysiert: Zunächst werden die Proben von der BfG mithilfe eines vergleichsweise schnellen und effektiven Screeningverfahrens (Probenanalyse mittels Pyrolyse-Gaschromatopgraphie gekoppelt mit Massenspektrometrie) selektiert. Alle Proben deren Mikroplastikgehalte hierbei einen Schwellenwert überschreiten, werden anschließend einer deutlich aufwendigeren und genaueren Analyse mittels Raman- (TZW) oder IR-Spektroskopie (LfU) unterzogen. Diese beiden Verfahren liefern detaillierte Informationen über die Konzentration, Größe, Polymerart und Form der Mikroplastikpartikel.

Abbildung 2: Schema zum AP Analytik.

Ansprechpartner

Dr. Korbinian Freier, Bayerisches Landesamt für Umwelt, Demollstr. 31, 82407 Wielenbach,

Projektpartner

LfU, THK, BKV, UOS

Kurzbeschreibung

In diesem Arbeitspaket werden die Proben aus AP3 und AP4 mit drei verschiedenen, sich ergänzenden Verfahren analysiert: Zunächst werden die Proben von der BfG mithilfe eines vergleichsweise schnellen und effektiven Screeningverfahrens (Probenanalyse mittels Pyrolyse-Gaschromatopgraphie gekoppelt mit Massenspektrometrie) selektiert. Alle Proben deren Mikroplastikgehalte hierbei einen Schwellenwert überschreiten, werden anschließend einer deutlich aufwendigeren und genaueren Analyse mittels Raman- (TZW) oder IR-Spektroskopie (LfU) unterzogen. Diese beiden Verfahren liefern detaillierte Informationen über die Konzentration, Größe, Polymerart und Form der Mikroplastikpartikel.

Ansprechpartner

Prof. Dr. Thomas Ternes / Dr. Georg Dierkes, Bundesanstalt für Gewässerkunde, Am Mainzer Tor 1, 56068 Koblenz, /

Projektpartner

BfG, BKV, LfU, UniA, TZW, UOS, THK

Kurzbeschreibung

In diesem Arbeitspaket werden Senken (z.B. Wasserkraftwerke, Böden, Grundwasser), Transport- und Umlagerungsprozesse, mögliche Zwischenspeicher für Mikroplastik (z.B. landwirtschaftlich genutzte Böden oder Gewässerabschnitte mit geringer Strömung) sowie Abbau- und Zerkleinerungsprozesse von Plastik betrachtet. Hierzu werden Labor- und Feldexperimente durchgeführt und eine Massenbilanz für einen Gewässerabschnitt ermittelt. Die Ergebnisse dieses Arbeitspakets fließen in die Modelle des AP5 mit ein.

Ansprechpartner

Dr. Jörg Klasmeier, Universität Osnabrück, Institut für Umweltsystem-forschung, Barbarastr. 12, 49078 Osnabrück,

Projektpartner

UOS, LfU, UniA, BKV, TZW

Kurzbeschreibung

Unter Berücksichtigung verschiedener Quellen und Senken werden in diesem Arbeitspaket die Plastikeinträge für das Donau-Fluss-System bilanziert und eine Einschätzung der Gesamtfracht ermöglicht. Basis hierfür sind die in den verschiedenen Arbeitspaketen gewonnenen experimentellen Daten sowie vorhandene Werte zu Kläranlagen (LfU, UOS). Diese werden in prozessorientierte klein- bis mittelskalige Modelle für Mikroplastik (UniA, UOS) und überregionale Modelle für Mikro-, Meso- und Makroplastik (BKV) eingespeist, um die Gesamtfracht für das Donau-Fluss-System zu ermitteln. Die Modelle sowie die Analyse verschiedener Szenarien ermöglichen eine zusammenfassende Bewertung der Quellen und Senken sowie das Ableiten von Empfehlungen für Maßnahmen zur Reduzierung der Gewässerbelastung.

Abbildung 3: Ableitung von Maßnahmen und Diskussion mit Praxisakteuren.

Ansprechpartner

Dr. Nicole Zumbülte, TZW: DVGW-Technologiezentrum Wasser, Abteilung Analytik und Wasserbeschaffenheit, Karlsruher Straße 84, 76139 Karlsruhe,

Projektpartner

TZW, LfU, THK

Kurzbeschreibung

Die MicBin Homepage informiert die Öffentlichkeit über Inhalte, Aktionen und Projektergebnisse. Zudem wird projektbegleitend ein Kurzfilm erstellt und der Öffentlichkeit zugänglich gemacht. Durch eine Müllsammelaktion am Gewässer und die Beteiligung der Projektpartner an den Deutschen Tagen für Nachhaltigkeit wird eine Sensibilisierung der Bevölkerung auf die Mikroplastik-Problematik erzielt. Stakeholder aus Forschung, Behörden und Wirtschaft werden im Rahmen von Workshops informiert und einbezogen.

Fallstudien

Das Projekt MicBin konzentriert sich auf die Bilanzierung des Eintrags von Makro-, Meso- und Mikroplastik (MP) für das deutsche Donaueinzugsgebiet mit Messkampagnen an zwei der größeren Donau-Zuflüsse. Berücksichtigt werden unter anderem auch landwirtschaftliche Einträge und Transport- und Verlagerungsprozesse.


Teilprojekte, Ansprechpartner/in Arbeitsschwerpunkte
TZW: DVGW-Technologiezentrum Wasser,
Dr. Nicole Zumbülte
  • Koordination und Öffentlich­keitsarbeit
  • Analytik mittels Raman-Mikro­spektros­kopie
Universität Osnabrück, Institut für Umwelt­system­forschung (UOS),
Dr. Jörg Klasmeier
  • Verwit­terungs- und Zer­klei­nerungs­versuche
  • Modellierung und Bilanzierung
Universität Augsburg, Institut für Geographie (UniA),
Prof. Dr. Peter Fiener
  • Mikro­plastik in land­wirt­schaft­lich genutzten Böden
  • Feld­versuche und klein- bis mittel­skalige Model­lierung des MP Trans­ports über die Boden­erosion
Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG)
Prof. Dr. Thomas Ternes / Dr. Georg Dierkes
  • Ver­suche und Model­lierung zu Böden, Erosion- und Trans­port sowie Land­wirtschaft
  • Analytik mittels Pyrolyse-Gas­chroma­tographie ge­kop­pelt an die Mas­sen­spektro­metrie
  • Prozess­ver­ständ­nis Wasser/Boden/Luft
TH Köln, STEPs (THK) CHEMPARK Leverkusen,
Prof. Dr. Astrid Rehorek
  • Deponiesickerwasser
Bayerisches Landesamt für Umwelt (LfU),
Dr. Korbinian Freier
  • Identifizierung von Einträgen/Quellen
  • Analytik mittels FT-IR-Spektros­kopie
BKV GmbH (BKV)
Stephanie Cieplik
  • Modellierung
  • Befragung von Praxisakteuren

Geographische Angaben (Ort, Land) zu Projektstandorten/Versuchsanlagen/Forschungs-einzugsgebieten

Deutsches Donaueinzugsgebiet


Kontaktdaten

TZW: DVGW-Technologiezentrum Wasser
Abteilung Analytik und Wasserbeschaffenheit (TZW)

Karlsruher Straße 84
76139 Karlsruhe


Universität Osnabrück
Institut für Umweltsystemforschung (UOS)

Barbarastr. 12
49078 Osnabrück


Universität Augsburg
Institut für Geographie (UniA)

Alter Postweg 118
86159 Augsburg


Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG)
Am Mainzer Tor 1
56068 Koblenz
/

TH Köln, STEPs (THK)
CHEMPARK Leverkusen,
Geb. E28, Kaiser-Wilhelm-Allee
51368 Leverkusen


Bayerisches Landesamt für Umwelt (LfU)
Demollstr. 31
82407 Wielenbach


BKV GmbH (BKV)
Mainzer Landstraße 55
60329 Frankfurt am Main