1996 - Zentrum für Umweltforschung (ZfU)

Transcrição

Zentrum
für Umweltforschung
der
Johannes Gutenberg-Universität
Mainz
Jahresbericht 1996
1
Kontaktadresse:
Prof. Dr. Wolfram Baumann,
Vorsitzender des Koordinationsausschusses
des Zentrums für Umweltforschung
der Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Institut für Physikalische Chemie
Jakob Welder-Weg 11
55099 Mainz
Tel.
06131 392727
FAX 06131 392980
2
Inhaltsverzeichnis
Seite
Einleitung
3
Abschnitt 1
Organisationsregelung des Zentrums
5
Abschnitt 2
Beschluß des Koordinationsausschusses des
Zentrums zur Schwerpunktsetzung
9
Abschnitt 3
Am Zentrum beteiligte Wissenschaftler
11
Abschnitt 4
Koordinationsausschuß
14
Abschnitt 5
Schaubild "Umweltforschung an der
Johannes Gutenberg-Universität Mainz"
16
Abschnitt 6
Wissenschaftliche Veranstaltung 1996
18
Abschnitt 7
Graduiertenkolleg
20
Abschnitt 8
Projektkurzdarstellungen
24
Projekte mit Schwerpunkt im FB 03
25
33
39
43
51
76
Projekte mit Schwerpunkt im MPI für Chemie
85
Publikationen
92
Abschnitt 9
3
Einleitung
Anfang 1990 wurde das Zentrums für Umweltforschung der Johannes GutenbergUniversität in Mainz durch den Senat der Universität eingerichtet. Die
Organisationsregelung ist in Abschnitt 1 dieses Berichts enthalten, Abschnitt 3
listet die Mitglieder (ohne Diplomanden und Doktoranden) auf, Abschnitt 4 nennt
die Mitglieder des Koordinationsausschusses, der das Zentrum leitet, und
Abschnitt 5 stellt in einem Schaubild die vielseitigen Aktivitäten des Zentrums
übersichtlich dar.
Am 16. Februar 1996 trafen sich die Mitglieder des Koordinationsausschusses mit
den Projektleitern, die Anträge auf Projektförderung beim Zentrum gestellt hatten,
wie schon früher wieder in der Umweltakademie in Obermoschel, wo die
Ergebnisse bisheriger Arbeiten diskutiert und neue Vorhaben vorgestellt wurden.
Auch in diesem Jahr wurde diese wissenschaftliche Veranstaltung allgemein als
sehr anregend beurteilt; insbesondere war hier ein Forum zur Projektplanung auch
über die Fachgrenzen des Einzelnen hinweg gegeben. Das Programm der
Veranstaltung ist in Abschnitt 6 wiedergegeben.
Abschnitt 7 ist dem Graduiertenkolleg "Kreisläufe, Austauschprozesse und
Wirkungen von Stoffen in der Umwelt" gewidmet, Abschnitt 8 enthält eine
Kurzdarstellung der laufenden Projekte und Abschnitt 9 die Publikationslisten der
am Zentrum beteiligten Gruppen für die Jahre 1994 bis 1996, nach Gruppen
geordnet.
In den vergangenen Jahren waren eine Reihe von das Zentrum tragenden
Kollegen an andere Universitäten wegberufen worden, wodurch die Kontinuität
insbesondere hinsichtlich der Planung von Schwerpunkten wesentlich gestört
wurde, was die folgenden Beispiele verdeutlichen mögen: die Ökotoxikologie war
mit dem Weggang von Herrn Nagel schwer getroffen, die Hoffnung auf den
Brückenschlag zwischen Physik und Chemie auf dem Gebiet der
Elementarrekationen von kleinen, atmosphärisch relevanten Molekülen wurde mit
dem Weggang von Herrn Rühl begraben und der Wunsch umweltbezogene,
bodenbiologische Arbeiten zu intensivieren, konnte durch den Weggang von Herrn
Wolters nicht mehr weiter verfolgt werden. Bedauerlich für das Zentrum ist es
dabei, daß die Fachbereiche in Abwägung ihrer Interessen und Aufgaben nicht in
allen Fällen wieder umweltorientiert arbeitende Kollegen nach Mainz berufen
konnten.
Nachdem sich die Situation nun wieder stabilisiert hat, beschloß der
Koordinationsausschuß nach Diskussion in mehreren Sitzungen (siehe dazu auch
den Bericht des Zentrums 1995, S.16), Schwerpunkte für die finanzielle Förderung
von Projekten mit den dem Zentrum zugewiesenen Mitteln zu definieren, die bei
aller Beschränkung aber doch genügend Breite sichern sollen. Der entsprechende
Beschluß ist im Abschnitt 2 wiedergegeben.
In der Absicht, wenigstens die Kontinuität im Fach Ökologie in Forschung und
Lehre mittelfristig wirksamer zu sichern, wurde in gemeinsamer Anstrengung des
Zentrums, des Fachbereichs Biologie und der Universitätsleitung eine bis 1994 mit
Herrn Prof. Dr. V. Wolters besetzte C3-Stelle für Ökologie in eine C4-Stelle
umgewandelt. Der Fachbereich Biologie hatte dazu beschlossen, daß er die
Einrichtung eines Instituts für Ökologie betreiben und dieses Institut auch mit einer
C3-Stelle ergänzen wird. Das Besetzungsverfahren für die C4-Stelle wurde mit der
Rufannahme durch Herrn Prof. Dr. A. Seitz im Frühjahr 1996 abgeschlossen. Das
Verfahren zur Besetzung der ergänzenden C3-Stelle wurde im Berichtszeitraum
eröffnet.
4
Das beim Zentrum für Umweltforschung angesiedelte Graduiertenkolleg
"Kreisläufe, Austauschprozesse und Wirkungen von Stoffen in der Umwelt" ist in
1993 nach Ablauf der ersten Förderperiode und dann im Berichtszeitraum ein
weiteres letztes Mal von der DFG verlängert worden; es erbringt einen wichtigen
Beitrag zur breiten Ausbildung von Doktoranden über die Grenzen der einzelnen
Fächer hinaus.
Die Arbeiten der dem Zentrum für Umweltforschung angehörenden
Forschergruppen werden durch Sach- und Hilfskraftmittel des Landes gefördert.
Dadurch wurde die Bearbeitung vieler Projekte erst möglich, insbesondere auch in
diesem Jahr wieder die von Pilotprojekten, die der Vorbereitung externer
Mitteleinwerbungen dienten. Die folgende Graphik zeigt die Entwicklung der dem
Zentrum jährlich zugewiesenen Landesmittel einschließlich der Strukturhilfemittel.
Mittelzuweisungen an das Zentrum
1200
1000
800
600
400
200
0
Jahr
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
Die am Zentrum beteiligten Wissenschaftler sind der Leitung der Universität und
der Landesregierung für die besondere Förderung ihrer umweltbezogenen
Forschungsarbeiten sehr dankbar. Trotzdem ist nach wie vor ein empfindlicher
Mangel an Personalstellen sowohl im wissenschaftlichen wie im technischen
Bereich zu beklagen, ohne die z.B. ein übergreifendes zentrales Labor, wie im
Zentrum für Umweltforschung der Universität Frankfurt realisiert, nicht machbar
ist. Auch beobachten die Mitglieder des Zentrums mit großer Sorge den
Rückgang der Mittelzuweisungen des Landes, wie die obige Graphik zeigt.
Mainz, im Juli 1997
(Prof. Dr. Wolfram Baumann,
Vorsitzender des Koordinationsausschusses
des Zentrums für Umweltforschung)
5
Organisationsregelung
für das
Zentrum für Umweltforschung
der Johannes Gutenberg-Universität
6
1.
Das Zentrum für Umweltforschung fördert interdisziplinär und fachbereichsübergreifend die Forschung mit den Schwerpunktsbereichen:
I.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
"Ökosystemforschung im Rhein-Main-Nahe-Gebiet"
"Entwicklung eines ökologisch-ökonomischen
Gesamtkonzepts der Raum- und Gesellschaftsordnung"
"Umweltanalytik"
"Ökotoxikologie"
"Umweltplanung"
"Umweltrecht"
"Umweltökonomie"
Weitere Aufgaben sind:
2.
II.
Aufbau eines umweltanalytischen und umweltplanerischen
inneruniversitären Dienstleistungssystems
III.
Erarbeitung von Vorschlägen für den weiteren Ausbau der
Umweltforschung im Dialog mit den Fachbereichen (z.B. durch
neue Lehrstühle oder u.U. ein Institut für Umweltforschung)
IV.
Einrichtung eines Graduiertenkollegs für Umweltforschung
V.
Vorbereitende Mitwirkung bei der Einrichtung eines der
Universität assoziierten Instituts für Umweltanalytik.
Dies beinhaltet sowohl die Koordination und die Unterstützung
bestehender Arbeitsgruppen als auch die Initiierung neuer
Forschungseinrichtungen.
Dem Zentrum für Umweltforschung gehören an:
a)
b)
c)
3.
Sonderforschungsbereiche
interdisziplinär kooperierende Forschungsgruppen der
Universität
sonstige Arbeitsgruppen der Universität,
soweit sie sich mit den unter Nr.1 umschriebenen
Forschungsbereichen befassen.
Das Zentrum für Umweltforschung wird von einem Koordinationsausschuß
vertreten. Ihm gehören an:
a)
Die Sprecher oder jeweils ein Vertreter der beteiligten
Sonderforschungsbereiche der Universität Mainz einschließlich
der in Gründung befindlichen, sowie jeweils ein Mainzer
Vertreter der Sonderforschungsbereiche, an denen die Universität
beteiligt ist,
7
b)
jeweils ein Beauftragter aus den Fachbereichen
Geowissenschaften, Biologie, Chemie und Physik, sowie aus den
Fachbereichen Rechts- und Wirtschaftswissenschaften, Medizin
und Sozialwissenschaften, die von den Fachbereichsräten auf die
Dauer von zwei Jahren gewählt werden, sowie ein gemeinsamer
Vertreter der Fachbereiche Katholische Theologie, Evangelische
Theologie und Philosophie/Pädagogik, der durch den
Senatsausschuß für Forschungsförderung benannt wird,
c)
einem Vertreter der restlichen Fachbereiche, der vom
Senatsausschuß für Forschungsförderung benannt wird,
d)
je einem Vertreter der beiden Abteilungen des Max-PlanckInstituts für Chemie mit beratender Stimme,
e)
auf Antrag je ein Vertreter relevanter Forschungseinrichtungen
der Region, sofern sie sich mit den unter Nr. 1 umschriebenen
Forschungsbereichen befassen, mit beratender Stimme. Über den
Antrag entscheidet der Koordiantionsausschuß,
f)
der Vizepräsident für Forschung mit beratender Stimme.
Für die unter Punkt 3 b) und c) genannten Fachbereichsbeauftragten
kann jeweils ein ständiger Vertreter gewählt werden. Dieser nimmt die
Abwesenheitsvertretung der Beauftragten mit Stimmrecht wahr und hat
das Recht, ohne Stimmrecht an allen Sitzungen teilzunehmen.
4.
Der Koordinationsausschuß wählt aus seiner Mitte einen Vorsitzenden,
dem die Führung der laufenden Geschäfte obliegt. Die Bestimmungen
des § 82 Abs. 2 und 3 HochschG gelten entsprechend.
5.
Der Koordinationsausschuß hat insbesondere folgende Aufgaben.
a)
Organisation einer jährlichen Zusammenkunft der Mitglieder des
Forschungszentrums, bei der die beteiligten Arbeitsgruppen aus
ihrer Forschung berichten,
b)
Beratung des Senats bzw. des Präsidenten bei Erstellung einer
wissenschaftlichen Planung für die Weiterentwicklung des
Forschungszentrums mit jährlicher Fortschreibung,
c)
Beratung des Senats bzw. Präsidenten für Mittelanforderungen
und bei Empfehlung eines Verteilungskonzeptes für das
Forschungszentrum
d)
Beratung des Senats bzw. des Präsidenten bei
Stellenzuweisungen und Berufungen in relevanten Fächern,
e)
Verwaltung von dem Forschungszentrum zugewiesenen
zentralen Personal- und Sachmittel für übergeordnete und
koordinative Aufgaben,
8
f)
Herausgabe eines jährlichen Rechenschaftsberichts über die
Arbeit des Zentrums.
Der Koordinationsausschuß bedient sich bei der Erfüllung seiner
Aufgaben auch auswärtiger Gutachter. Dies gilt insbesondere für die
Wahrnehmung der Aufgaben gemäß Buchstabe b, c und f.
6.
Der Koordinationsausschuß nimmt die Erfüllung seiner Aufgaben
in enger Kooperation mit den Fachbereichen wahr. Die unter
Punkt 3 b) aufgeführten Beauftragten der Fachbereiche berichten
den Fachbereichsräten bzw. den Dekanen regelmäßig über die
Arbeit des Koordinationsausschusses.
7.
Mit Einrichtung des Zentrums für Umweltforschung wird der
"Interdisziplinäre Arbeitskreis für Umweltforschung" aufgelöst.
9
Beschluß des
Koordinationsausschusses des Zentrums
zur Schwerpunktsetzung
vom 6. 11. 1996
10
Der Koordinationsausschuß des Zentrums für Umweltforschung der Universität
Mainz hat in seiner Sitzung vom 6. 11. 1996 nach mehreren vorbereitenden
Sitzungen beschlossen, im Bestreben, seine geistigen wie apparativen und
finanziellen Potentiale besser zur Lösung von Umweltfragen einzusetzen, die im
folgenden aufgeführten drei Schwerpunkte zu setzen.
Arbeiten, die sich einem dieser Schwerpunkte zuordnen lassen und zudem
möglichst fächerübergreifend angelegt sind, sollen in Zukunft bevorzugt gefördert
werden. Daneben sollen nach Willen des Koordinationsausschusses besonders
interessante Projekte der Umweltforschung, die sich nicht einem der
Schwerpunkte zuordnen lassen, gemäß Organisationsplan des Zentrums
gefördert werden können.
Der Koordinationsausschuß hat in seinem Beschluß besonders die Expertise der
heute an der Universität und dem Max-Planck-Institut für Chemie vorhandenen
Wissenschaftler berücksichtigt, aber auch die in Mainz vorhandenen großen
Instrumente, wie den TRIGA-Reaktor oder die Anlagen zur Ultraspurenanalytik mit
Lasern.
Der Beschluß drückt aber auch aus, daß in Zukunft die Erhebung neuer Daten
oder die Entwicklung von Methoden zur Erhebung von Daten nur noch dort vom
Zentrum gefördert werden soll, wo diese Daten zum Verständnis oder zur Lösung
eines Umweltproblems unabdingbar notwendig sind und dann auch angewandt
werden.
Zu gegebener Zeit, etwa in drei Jahren, wird der Koordinationsausschuß erneut
über die Schwerpunkte diskutieren und kann sie - etwa bei dann geänderter
Expertise seiner Mitglieder - den neuen Gegebenheiten anpassen.
Schwerpunkte sind danach, beispielhaft erläutert durch einige Unterpunkte:
1.
Veränderte Ressourcennutzung
und regionale Wirkungen auf die Umwelt
-
-
2.
Globale Umweltveränderungen
Ursachen, Wirkungen, Folgenabschätzungen
-
-
3.
Anthropogene Einflüsse in der Region Mittelrhein und
in angrenzenden Regionen
Qualität der Atemluft (Spurengase, Aerosole,
Allergien, Strömungsmodelle)
Altlasten und Folgenabschätzung
Untersuchungen zum Verständnis der Physik und Chemie der
Atmosphäre - Spurenstoffe, Aerosole
Transportphänomene, Strömungsmodelle
Biomassenverbrennung und ihre Folgen
Globale Umweltveränderungen und ihre Wirkungen
auf Ökosysteme
Konzepte und Methoden zu Umweltfragen
Konzepte überdiziplinärer Ökologieforschung
Modelle nachhaltiger Entwicklung
Konzepte ökologischer Ökonomie
Kommunikationsmodelle für die Ökologie
Ökologische Bewertungsmodelle (Folgenabschätzung,
Landschaftsbewertung, Öffentlichkeitsdiskurs)
Modellieren von Ökosystemen und deren Interaktionen
Entwicklung von Methoden der Spurenanalytik zur
Lösung von Fragen der Mobilität von Spurenstoffen in
der Biosphäre, Atmosphäre (Aerosole!) und in Wässern
Entwicklung biochemischer Methoden zu Fragen der
Mobilität von Individuen in Ökosystemen
11
Am Zentrum beteiligte Wissenschaftler
(Stand Juli 1997)
12
Dr. R. Ambos
Prof. Dr. H. Bartling
Prof. Dr. H. Bartmann
Prof. Dr. W. Baumann
Prof. Dr. D. E. Berg
Dr. J. Beyer
Prof. Dr. W. Bühler
Prof. Dr. A. Cesana
Prof. Dr. H.-O. Denschlag
Dr. J. Dietz
Prof. Dr. M. Domrös
Prof. Dr. A. Dorn
Prof. Dr. H. Drescher
Dr. W. Dünges
Dr. R. Edenharder
Dr. J. Eichhorn
PD Dr. G. Eisenbeis
Prof. Dr. H. Fritz
Prof. Dr. W. D. Fröhlich
Prof. Dr. R. Gaupp
HD Dr. P. Glanzmann
Dr. S. Grätzel
Dr. V. Heidt
Prof. Dr. K. Heumann
J. Hippchen
Dr. W. Hofmeister
Prof. Dr. G. Huber
Prof. Dr. W. Jacoby
Prof. Dr. R. Jaenicke
Prof. Dr. Dr. B. Jansen
Prof. Dr. J. W. Kadereit
Prof. Dr. O. Kandler
Prof. Dr. J. Keesmann
Dr. K. H. Kienast
Prof. Dr. A. Knapp
Prof. Dr. H. König
Prof. Dr. J. Konietzko
Prof. Dr. K.-L. Kratz
Dr. R. Kreth
Dr. K. Kritsotakis
Prof. Dr. I. Kubin
M. Kulessa
Prof. Dr. H.-W. Laubinger
Dr. W. Licht
Dr. H. Lücke
Prof. Dr. J. Markl
Prof. Dr. J. Martens
Dr. O. Mayer-Popken
Dr. D. Mertz
Prof. Dr. J. Michaelis
FB 22
Tel. 2494
FB 03
2564
FB 03
2114
FB 19
2727
FB 22
2851/52
FB 21
3125
FB 17
2829
Studium Generale
2660/3275
FB 19
5881
FB 19
2196
FB 22
2296
FB 21
4267
FB 23
07274 / 508-41
FB 19
5363
FB 04
17 / 3163
FB 18
2866
FB 21
2574
FB 13
2543
FB 12
2250
FB 22
2714
FB 12
2423
FB 11
2792
FB 22
2431
FB 19
5882
FB 03
FB 22
2431
FB 18
5969
FB 22
3223
FB 18
2283
FB 04
FB 21
3755/ 2533
FB 22
2771
FB 22
2721
FB 04
17/
2962 (3035, 2853)
FB 12
3103
FB 21
4634
FB 04
17/
3235
FB 19
5892
FB 22
4494
FB 22
2844
FB 03
4191
FB 03
FB 03
5942
FB 21
2626
FB 22
2137
FB 21
FB 21
2675
FB 04
17 / 3119
FB 22
2857
FB 04
17 / 3252
13
Prof. Dr. M. Mols
Prof. Dr. W. E. G. Müller
Prof. Dr. F. Oesch
Prof. Dr. E. W. Otten
Prof. Dr. H. Paulsen
Prof. Dr. R. Peffekoven
Dr. P. Pfeifer
Dr. U. Pfeifer-Fukumura
Prof. Dr. J. Preuß
Dr. J. Rauscher
G. Reifferscheid
Dr. T. Reischmann
Prof. Dr. W. Riedel
Prof. Dr. Ch. Rittner
Prof. Dr. G. Rothe
Prof. Dr. R. Rupprecht
Prof. Dr. W. Sachsse
Prof. Dr. D. Schenk
Prof. Dr. E.R. Schmidt
Dr. L. Schütz
Prof. Dr. G. Schwägler
Prof. Dr. A. Seitz
Prof. Dr. H. Singer
Dr. N. Trautmann
Prof. Dr. Unden
Prof. Dr. K. Unger
Dr. M. Veith
Prof. Dr. G. Wegener
Prof. Dr. L. S. Weilemann
Prof. Dr. A. Wild
Dr. K. Wendt
Prof. Dr. R.-D. Wilken
Prof. Dr. W. G. Zdunkowski
Prof. Dr. W. Zohlnhöfer
FB 12
FB 04
FB 04
FB 18
FB 21
FB 03
FB 21
FB 19
FB 22
FB 11
FB 04
FB 22
FB 14
FB 04
FB 21
FB 21
FB 21
FB 22
FB 21
FB 18
FB 12
FB 21
FB 19
FB 19
FB 21
FB 21
FB 21
FB 21
FB 04
FB 21
FB 18
FB 22
FB 18
FB 03
17 /
17/
39 /
17/
2728
5910
7283
2518
4633
2617
3542
5365
2466
2791
3314
2859
3296
2118
2535
2659
5725
2858
5224
2865
2444
4411
5716
5847
3552
5745
2984
2315
7167
2688
2882
4146
2868
2554
14
Koordinationsausschuß
des
Zentrums für Umweltforschung
15
FB 18
Prof. Dr. G. Huber
Prof. Dr. E.W. Otten
FB 19
Dr. N. Trautmann
FB 21
Prof. Dr. A. Seitz
Prof. Dr. A. Wild
FB 22
Prof. Dr. J. Preuß
Prof. Dr. D. Schenk
FB 03
Prof. Dr. H. Bartmann
Prof. Dr. W. Zohlnhöfer
FB 04
PD Dr. K. Kienast
Prof. Dr. Dr. B. Jansen
FB 12
HD Dr. P. Glanzmann
Prof. Dr. G. Schwägler
FB 01/02/11
Prof. Dr. S. Grätzel
Dr. J. Rauscher
FB 13-17/23-26
Prof. W.J. Bühler, PhD
Prof. Dr. W. Riedel
Studium generale Prof. Dr. A. Cesana
Vizepräsident
Prof. Dr. M. Loos
Kanzler
G. Scholz
MPI für Chemie
Dr. D. Perner
PD Dr. J. Kesselmeier
SFB 233
Ministerium für Umwelt und Forsten
Dr. W. Thüne
AKUT
Prof. Dr. L. S. Weilemann
ESWE-Institut
WFM GmbH
Prof. Dr. R.-D. Wilken
Dr. Ursula Obst
Geolog. Landesamt
Prof. Dr. C. Jahnel
Abt. 11
Dr. K.P.C. Spath
16
Schaubild
"Umweltforschung an der
Johannes Gutenberg-Universität Mainz"
17
Umweltforschung
an der
Johannes Gutenberg-Universität Mainz
18
Programm
der wissenschaftlichen Veranstaltung
am 16. Februar 1996
in der Umweltakademie Rheinland-Pfalz
in Obermoschel
19
09.00 - 09.15
Begrüßung
09.15 - 09.30
Prof. Dr. J. Preuß
Rüstungsaltlasten in Rheinland-Pfalz
09.40 - 09.55
Prof. Dr. D. Schenk
Urbane Beeinflussung der Grundwasserqualität
am Beispiel der Stadt Oppenheim
10.05 - 10.25
Dr. J. Saloga
Allergieforschung
10.35 - 10.50
10.50 - 11.05
Kaffeepause
PD. Dr. V. Heidt
Biotoptypen aus Satellitendaten?
11.15 - 11.30
Prof. Dr. S. Grätzel
Landschaftsästhetik und Beurteilungsnormen
aus philosophischer Sicht
11.40 - 11.55
PD Dr. G. Eisenbeis
Tierökologie im besiedelten Raum
12.05 - 14.30
14.30 - 14.45
Mittagessen im Gasthof Schlundt
Prof. Dr. E.W. Otten
Ultraspurenanalyse mit Laserspektroskopie
unter naturnahen Bedingungen
14.55 - 15.10
Prof. Dr. E. Rühl
Photochemie des Chlordioxiddimers
in der Stratosphäre
15.20 - 15.40
15.40 - 15.55
Kaffeepause
Dr. V. Schmitt
Biochemische Schadensdiagnose
bei Fichte und Weißtanne
16.05 - 16.20
Andrea Kaus
Douglasienräude:
eine Folge versauerungsbedingter
Mangan-Toxizität
16.30 - 16.45
Prof. Dr. H. König
Die Bedeutung von Sulfatreduzierern
für den Schwefelkreislauf
16.55 - 18.30
Abschlußdiskussion und Imbiß, u.a.:
1.
Schwerpunktsetzung zu Allergien
2.
Schwerpunktsetzung zu Altlasten
3.
Sonstiges
(An jeden Vortrag schloß sich eine Diskussion an)
20
Graduiertenkolleg
"Kreisläufe, Austauschprozesse und Wirkungen
von Stoffen in der Umwelt"
21
Um Auswirkungen menschlichen Handelns und menschlicher Eingriffe in die Natur
richtig beurteilen zu können, sind gründliche Kenntnisse von Austauschprozessen
und Kreisläufen in der Natur aber auch der Methoden zu ihrer Erforschung
notwendig.
Die bisherigen Studiengänge und die enorme Ausweitung des Wissens eines
jeden einzelnen Faches gestattet es dem Studenten (und auch dem graduierten
Studenten) heute kaum mehr, fächerübergreifende Zusammenhänge in
ausreichender Tiefe zu studieren.
Dieser Gedanke führte zum Antrag des Zentrums auf Einrichtung eines
Graduiertenkollegs "Kreisläufe, Austauschprozesse und Wirkungen von
Stoffen in der Umwelt", das zum WS 1990/91 von der Deutschen
Forschungsgemeinschaft bewilligt wurde und seine Arbeit noch im WS 1990/91
aufnehmen konnte. Ende 1993 stimmte die Deutsche Forschungsgemeinschaft
der Verlängerung dieses Graduiertenkollegs für drei weitere Jahre zu und Ende
1996 letztmalig für noch einmal drei Jahre. An ihm waren in 1996 die folgenden
Hochschullehrer beteiligt:
Fachbereich 18, Physik: Prof. Dr. G. Huber
Prof. Dr. E. W. Otten
Prof. Dr. H. Pruppacher
Prof. Dr. E. Rühl
Prof. Dr. W. G. Zdunkowski
Prof. Dr. G. Zimmermann
Fachbereich 19, Chemie
und Pharmazie:
Dr. N. Trautmann
Fachbereich 21,
Biologie:
PD Dr. J. Poethke
Prof. Dr. A. Seitz
Prof. Dr. A. Wild
Priv. Doz. Dr. C. Wilhelm
Fachbereich 22,
Geowissenschaften:
Prof. Dr. D. Domrös
Prof. Dr. R. Gaupp
PD Dr. V. Heidt
Prof. Dr. Oberhänsli
Prof. Dr. D. Schenk
MPI für Chemie:
Prof. Dr. M.O. Andreae
Prof. Dr. Dr. P. Crutzen
Dr. G. Helas
PD Dr. J. Kesselmeier
Dr. F.X. Meixner
Dr. D. Perner
Sie decken die folgenden Fachgebiete ab:
Experimentalphysik
Meteorologie
Analytische Chemie
Radiochemie
Physikalische Chemie
Botanik
Zoologie
Geochemie
Geographie
Geologie
Mineralogie
Biogeochemie
22
Ziel des Graduiertenkollegs ist es, sehr gut qualifizierten Doktoranden in
gemeinsamen Lehrveranstaltungen von Hochschullehrern der Fachbereiche
18
Physik,
19
Chemie und Pharmazie,
21
Biologie und
22
Geowissenschaften
eine fundierte wissenschaftliche Ausbildung im Bereich der Umweltforschung zu
geben. Dabei tragen die Fachbereiche 18 und 19 und auch das MPI für Chemie
besonders zum Verständnis der angewandten analytischen Methoden, ihrer
Qualitäten und Grenzen bei, die Fachbereiche 21 und 22 zusammen mit dem MPI
für Chemie vermitteln vor allem die Kenntnis der Austauschprozesse und
Kreisläufe in der Natur.
Die folgenden Doktoranden/innen wurden im Jahre 1996 aus Mitteln des
Graduiertenkollegs - sofern nicht anders angegeben - ganzjährig gefördert:
Hilse, Christine
Kandlbinder, Thomas FB 18
Kaiser, Bettina
Kaus, Andrea
Kleisinger, Harald
Kosuch, Joachim
Kurz, Claudia
Li, Quian
Lohr, Martin
Peuser, Dieter
Schmitt, Thomas
Seligmann, Christoph FB 18
Simon, Andreas
Stumpf, Marcus
Track, Thomas
Wilksch, Werner
Wolff-Boenisch, Domenik
FB 21
FB 21
FB 21
FB 21
FB 21
FB 21
FB 18
FB 21
FB 21
FB 22
ab 1.5.1996
FB 21
FB 19
FB 22
FB 21
FB 21
bis 30.9.1996
bis 30.9.1996
ab 1.2.1996
ab 1.11.1996
ab 1. 5. 1995
Vier Postdoktoranden konnten in 1996 ebenfalls aus Mitteln des Graduiertenkollegs gefördert werden:
Brinkmann, Jutta
Heinig, Sabine
Schock, Gerald
Uhlig, Eva-Maria
FB 21
FB 22
FB 21
FB 18
bis 31.5.1996
ab 1.7.1996
15.1. - 15. 4. 1996
ab 1.6.1996
23
Dem Graduiertenkolleg gehörten ohne finanzielle Förderung an:
Bange, Hermann
Kuhn, Uwe
Ries, Roland
Röckmann, Thomas
Schmitz, Achim
Waibel, Andreas
MPI für Chemie
MPI für Chemie
FB 18
MPI für Chemie
FB 21
MPI für Chemie
Promoviert wurden in 1996
Bange, Hermann
Brinkmann, Jutta
Heinig, Sabine
Kleisinger, Harald
Uhlig, Eva-Maria
Die folgenden Wissenschaftler waren im Jahr 1996 Gäste des Graduiertenkollegs:
Prof. Dr. Serguei Skouratov
Zentrales Aerologisches Observatorium, Dolgoprudny, Rußland
7. 7. - 4. 10. 1996
Prof. Wang Ming Xing
Institute of Atmospheric Physics, Academia Sinica, Beijing, VR China
24. 4. - 25. 4. 1996
Drei reguläre Lehrveranstaltungen sind Teil des Ausbildungsprogramms des
Graduiertenkollegs:
1.
2.
3.
Ringvorlesung "Kreisläufe und Wirkungen in der Natur"
2 Semesterwochenstunden
Seminar mit Vorträgen der Doktoranden über ihre Arbeitsgebiete
Praktikum Analytik, 5 Tage, mit Eintagesexkursion
(wurde in 1996 nicht durchgeführt)
24
Kurzdarstellung
von im Rahmen des
Zentrums für Umweltforschung
bearbeiteten Einzelprojekten
Die im Rahmen des Zentrums in den Jahren 1992-96 bearbeiteten, aber nicht notwendigerweise
von diesem finanziell geförderten Projekte werden im folgenden auszugsweise und kurz
vorgestellt. Sie geben eine gute Übersicht über die Umweltforschung an der Universität Mainz im
einzelnen. Rechts neben dem Projekttitel sind sie entsprechend den Punkten 1.I.1. - 1.I.7. der
Organisationsrergelung des Zentrums mit 1 bis 7 markiert, wobei die Zuordnung oft etwas
gezwungen ist, was aber auch zeigt, daß die durch die Organisationsregelung vorgegebenen
Schwerpunkte der Förderung durch die Zentrumsmittel vom Koordinationsausschuß nicht restriktiv
ausgelegt werden. Ein S an dieser Stelle markiert denn auch umweltrelevante Projekte, die
keinem der genannten Punkte der Organisationsregelung entsprechen. Nach Ansicht des
Koordinationsausschusses wird trotz gewollter Schwerpunktsetzung gerade durch die breite
Auslegung der Organisationsregelung die Innovationskraft einer vom Forschungsrahmen
(Umweltforschung) her natürlicherweise bunten Projektlandschaft gestärkt. Um die vielfachen
Verflechtungen der Projekte mit dem MPI für Chemie aufzuzeigen, sind auch einige Projekte der
Kollegen des MPI am Schluß dieser Übersicht aufgeführt.
25
Projekte
mit Schwerpunkt oder Koordination
im Fachbereich 03:
Rechts- und Wirtschaftswissenschaften
26
Umweltpolitische Instrumente zur Bekämpfung von
7
Schadstoffemissionen im Bereich des Ackerbaus und der Viehwirtschaft
H. Bartling und J. Hippchen (Volkswirtschaftslehre und Wirtschaftspolitik,
Uni Mainz)
In diesem Projekt werden zunächst exemplarisch die gasförmigen
stickstoffhaltigen Schadstoffemissionen der Land- und Viehwirtschaft
herausgegriffen und es wird an diesem Beispiel untersucht, inwieweit
marktwirtschaftliche Instrumente der Umweltpolitik (z.B. Abgaben) im Vergleich zu
nichtmarktwirtschaftlichen (z.B. Verbote) Vor- oder Nachteile bei der
Internalisierung externer Kosten aufweisen. Als Ziel wird dabei angestrebt ein
geeignetes Instrumentenbündel zu benennen und dann zu studieren, inwieweit
dieses auch zur Bewältigung der Gesamtstickstoffproblematik in der Land- und
Viehwirtschaft dienen kann.
Umweltschutz im zivilen Luftverkehr
7
H. Bartling und F. Fichert (Volkswirtschaftslehre und Wirtschaftspolitik,
Uni Mainz)
Vor dem Hintergrund des prognostizierten Wachstums des Luftverkehrs in den
kommenden Jahren und der neuen Erkenntnise über den bislang unterschätzten
Beitrag des Luftverkehrs zur globalen Klimaproblematik ist es dringend notwendig,
Maßnahmen zu erarbeiten, die ein Erreichen umweltpolitischer Ziele auf
regionaler und globaler Ebene sicherstellen. Bislang kommen in der
Luftverkehrspolitik vor allem ordnungsrechtliche Instrumente, d.h. Gebote und
Verbote, zum Einsatz. Die Untersuchung soll neue Erkenntnisse darüber
erbringen, inwieweit umweltpolitische Ziele (ökologische Effektivität) mit Hilfe der
marktwirtschaftlichen Instrumente (z.,B. Abgaben, Umweltzertifikate) zu
geringeren gesamtwirtschaftlichen Kosten als bei Fortsetzung der bisherigen
Politik verwirklicht werden können (ökonomische Effizienz im statischen und
dynamischen Sinn). Ziel des Projekts ist es daher, ein den genannten
Anforderungen entsprechendes Maßnahmenbündel für die politische Umsetzung
vorzuschlagen. Dies geschieht unter Berücksichtigung naturwissen-schaftlicher
Forschungsergebnisse über die Umweltauswirkungen des Luftverkehrs und
anhand von ingenieurwissenschaftlichen Aussagen, beispielswiese über die
Möglichkeiten und Grenzen der technischen Entwicklung im Triebwerksbau.
27
Produktkennzeichnungen als Instrument der Umweltpolitik
2,7
H. Bartling und Petra Carl (Volkswirtschaftslehre und Wirtschaftspolitik,
Uni Mainz)
Die wachsende Bereitschaft von Konsumenten, Waren und Dienstleistungen zu
wählen, die weniger umweltschädlich sind oder zumindest zu sein scheinen, bietet
ein bislang noch kaum genutztes Potential für die Umweltschutzpolitik. Daß sich
das erklärte Umweltbewußtsein der Konsumenten und ihr beobachtbares
Kaufverhalten nicht entsprechen, liegt u.a. daran, daß Informationen über
Umweltauswirkungen des Konsums nur unvollständig vorliegen. Je höher die mit
der Informationsbeschaffung verbundenen Transaktionskosten sind, desto
unwahrscheinlicher werden c.p. umweltgerechte Kaufentscheidungen. Somit wird
in der Erarbeitung einer verbrauchergerechten und den gesamten ökologischen
Produktlebenszyklus erfassenden Kennzeichnung ein wirkungsvoller Beitrag zur
Lösung von Umweltproblemen gesehen. Es scheint plausibel, daß
Produktkennzeichungen nicht nur die Wirksamkeit anderer umweltpolitischer
Instrumente steigern können, sondern daß unter bestimmten Gegebenheiten eine
sog. "weiche Strategie" umweltpolitisch erfolgreicher sein kann, als alternative
Vorgehensweisen.
Ökologisch-ökonomische Gesamtstrategie
2
H. Bartmann (Volkswirtschaftslehre, Uni Mainz)
K.G. Zinn (TH Aachen)
K.D. John (Uni Cheminitz)
Das zu erarbeitende Paradigma soll Prävention im Sinne einer umfassenden
Ökologisierung von Wirtschaft, Politik und Gesellschaft erreichen und beinhaltet
im wesentlichen folgende Aspekte:
•
Ökologisierung
der
Wirtsachaft
in
Richtung
umweltund
ressourcenschonender Produktion und Konsum durch eine ökologische
Wirtschafts- und Steuerpolitik.
•
Ökologische Strukturreformen (im Sinne von Dezentralisierung,
Dekonzentration, Demokratisierung). Schwerpunkte sind:
umweltverträgliche Energieversorgung (Least-Cost Planning,
Energiedienstlesitungsunternehmen)
ökologische Verkehrtsapolitik (Vermeidung, Verlagerung,
Optimierung)
ökologische Strategie- und Handlungsfähigkeit in der Politik
rationale politische Entscheidungen bei hoher Komplexität
•
Ökologischer Wert- und Verhaltenswandel durch z.B.: überdisziplinäre
ökologische Forschung und Lehre, ex-ante Information der Öffentlichkeit,
Diskursethik, Systemforschung, Neubewertung von Wachstum, Technik und
Risiken, Entwicklung postmaterieller Lebensstile.
28
Ökologische Regulierung in der Marktwirtschaft
2,7
H. Bartmann und H. Borchers (Volkswirtschaftslehre, Uni Mainz)
Mit der zunehmenden Verschärfung der Umwelt- und Klimaproblematik wird die
Wirtschafts- und dabei insbesondere die Wettbewerbspolitik mit einem vollständig
neuen Aufgaben- und Problembereich konfrontiert. Waren die bisher
dominierenden Problemfelder der Schutz der Verbraucher vor Ausbeutung durch
marktmächtige Unternehmen, die Sicherung des freien Marktzutritts, die
Aufrechterhaltung wettbewerblicher Marktprozesse, sowie die soziale Abfederung
von strukturellem Wandel, so läßt sich heute aufgrund der Verschärfung der
Umweltproblematik zunehemend die Notwendigkeit erkennen, das Wachstum von
Teilmärkten der Volkswirtschaft zu beschränken oder teilweise Märkte aus
umweltpolitischen Gründen zurückzuschrumpfen. In dezentral organisierten
Marktwirtschaften bietet sich zur Problemlösung zunächst das Instrument des
Wettbewerbs und der pretialen Lenkung an. Jedoch existieren Bereiche, in denen
Wettbewerb aufgrund des Viorliegens von Markversagensfällen (natürliches
Monopol, öffentliche Güter, externe Effekte, verzerrte Präferenzen etc.) nicht zu
optimalen Ergebnissen führt. Vor diesem Hintergrund soll die institutionalistische
Theorie der Regulierung i.e.S. untersucht werden. Während die traditionelle,
ökonomische Regulierungstheorie vornehmlich auf die wirtschaftliche Effizienz als
Grundprinzip abstellt, treten in der institutionalistischen Theorie der Regulierung
neben das ökonomische Effizienzziel umfassendere gesellschaftliche Ziele, wie
Nachhaltigkeit, Gerechtigkeit und Demokratie. Nach der institutionalistischen
Theorie, die sich als Systemtheorie versteht, besteht die Gesellschaft aus
mindestens vier Bereichen:
•
dem ökonomischen Bereich (Anreizsystem, Intervention, Regulierung)
•
dem ökologischen Bereich
•
dem institutionellen Bereich (Ordungen, politisches System,
soziales System)
•
dem ethisch/moralischen Bereich (minima moralia).
Im Rahmen des Projekts soll geprüft werden, inwieweit dieser institutionalistische
Ansatz geeignet ist, als Grundlage für eine Regulierungs-theorie zu dienen, die
ökologischen und sozialen Belangen hinreichend Rechnung trägt.
29
Ökologische Verkehrspolitik
2,7
H. Bartmann (Volkswirtschaftslehre, Uni Mainz)
Nachdem weitgehend unbestritten die traditionellen Verkehrskonzepte in Form
von Doppelstrategien und "Krisenmanagement" als ökonomisch nicht finanzierbar
und ökologisch unverträglich bewertet werden, geht es um den Aufbau einer
Verkehrsstrategie mit den Zielen:
•
Verkehrsvermeidung ohne Einschränkung der Mobnilitätswünsche,
•
Verkehrsverlagerung von motorisiertem Individualverkehr auf den
Umweltvebund (öffentlicher Verkehr, Rad und Fuß),
•
technische Verbesserungen am Fahrzeug und durch Leitsysteme.
Arbeitsschwerpunkte sind insesondere:
•
Erarbeitung von Internalisierungsstrategien für soziale Kosten, um die
Wettbewerbsverzerrungen zwischen den Verkehrsträgern abzubauen,
•
Bahnreform, insbesondere Fragen der Regionalisierung,
•
Ausarbeitung eines integrierten Stadt-Umland-Verkehrskonzepts und
dessen Finanzierung,
•
Raumordnungs- und Stadtplaung als mittelfristiges Konzept einer
zukunftsorientierten Verkehrspolitik,
•
Erarbeitung eines Katalogs ordnungsrechtlicher und administrativer
Maßnahmen, die ergänzend oder als Notmaßnahme bei notwendiger
Gefahrabwehr eingesetzt werden sollen.
Nachhaltigkeitskonzepte in der ökologischen Ökonomie
7
Univ.-Prof. Dr. H. Bartmann , Dipl.-Vw. A. Geldsetzer
(Volkswirtschaftslehre, Uni Mainz)
Das Paradigma der ökologischen Ökonomie umfaßt mindestens die folgenden
Aspekte: Prävention im engeren Sinne, Konstanz des Naturkapitalstocks mithilfe
von
Managementregeln,
interund
intragenerationelle
Gerechtigkeit,
Einbeziehung naturwissenschaftlicher Konzepte (z.B. Entropie-Überlegungen),
Integration ethischer Leitlinien. Die Schwerpunkte des vorgelegten Projekts liegen
bei
• der Erarbeitung von Kooperationsmodellen zur Vervollständigung und
Flexibilisierung der ökologischen Wirtschaftspolitik,
• der Klärung des Verhältnisses von Ökonomie und Natur. Dabei sind auch
umweltethische Ansätze zu integrieren (Bioethik, Diskursethik, Vertragsethik),
• der Analyse rationaler Entscheidungsfindung (insb. Umweltpolitik) bei Vorliegen
von Komplexität und Unsicherheit,
• der Erarbeitung innovativer Regulierungsverfahren.
Finanzierung:
30
Umweltpolitik in einer globalisierten Wirtschaft
2,7
Univ.-Prof. Dr. H. Bartmann, Dipl.-Vw. J.A. Schwaab
Die jüngsten wirtschaftlichen und ökologischen Entwicklungen zeigen unter
anderem eine Zunahme des internationalen Handels in nicht gekanntem Umfang,
aber auch eine sich beschleunigende Verschlechterung der Umweltgüter sowie
eine zunehmende internationale Ungleichverteilung der Einkommen zu Lasten der
Entwicklungsländer. Ob es hier Zusammenhänge gibt, soll im vorliegenden
Projekt analysiert werden. Zu untersuchen ist, ob die Globalisierung im
Wirtschaftsbereich zu Ineffizienzen führt, die die Vorteile internationaler
Arbeitsteilung zunichte machen können. Es muß dazu ermittelt werden, ob und
welche Effekte die Globalisierung theoretisch und tatsächlich auf Umweltqualität,
Verteilung und Wirksamkeit der traditionellen Umweltpolitik hat. Es ist ferner zu
überprüfen, ob das vorhandene umweltpolitische Instrumentarium ausreicht, um
die ggf. auftretenden negativen Globalisierungs-effekte bekämpfen zu können.
Gesucht ist eine Strategie, die eine nachhaltige, ökologische Umweltpolitik und
eine gerechte internationale Einkommens-verteilung anstrebt.
Finanzierung:
Verkehrskonzeptionen für die Zukunft
unter besonderer Berücksichtigung des Radverkehrs
2
Ingrid Kubin, Ralf Rockenbauch
(Theoretische Volkswirtschaftslehre, Uni Mainz)
Verkehrssysteme sind sehr komplex und wichtiger Bestandteil einer
Volkswirtschaft. Dies Projekt konzentriert sich auf die Analyse des Radverkehrs
als Verkehrsträger, der in der Verkehrswissenschaft bisher nicht behandelt wurde.
These: Das Fahrrad - besonders für kurze Strecken des Personenverkehrs
geeignet - leistet einen großen Beitrag zur Lösung der Verkehrsprobleme. Dies
wird mit Hilfe empirischer Ergebnisse und verschiedener volkswirtschaftstheoretischer Grundlagen (Neoklassik vs. präventive Umweltpolitik) analysiert. Die
wohlfahrtstheoretischen Entscheidungshilfen werden mit den sozialökologisch
orientierten Ansätzen und den empirischen Ergebnissen (auch aus anderen
Wissenschaften) kombiniert, um für die “Verkehrswende zum Radverkehr”
einsetzbar zu sein. Fazit: Wird Auto- durch Radverkehr teilweise substituiert,
entstehen per Saldo einzel- und gesamtwirtschaftlich positive Effekte.
31
Das Umweltsonderrecht der Bundeswehr
6
H.-W. Laubinger, U Repkewitz
(Öffentliches Recht und Verwaltungslehre, Uni Mainz)
Die Aktivitäten der Bundeswhr in Friedenszeiten beeinträchtigen die Umwelt
insbesondere durch Lärm und durch die Inanspruchnahme der Landschaft. Die
Bundeswehr ist grundsätzlich and die allgemeinen Rechtsvorschriften und daher
auch an die Anforderunen zum Schutz der Umwelt gebunden. Daraus kann ein
Interessenkonflikt zwischen den Belangen des Umweltschutzes und er
Eisatzfähigkeit der Streitkräfte resultieren. Ihn versuche spezielle Vorschriften in
nahezu allen Umweltgesetzen zu lösen. Mit dem Prjekt werden diese verstreuten
Bestimmungen systematisch erfaßt. es wird geprüft, ob diese Normen
verfassungsrechtlichen
Anforderungen genügen und ob eine koordinierte
Auslegung verwandter Rechtsbegriffe möglich ist. Damit werden die
Voraussetzungen dafür geschaffen, daß Naturwissenschaftler und Techniker den
Konflikt zwischen militärischen und Umweltanforderungen zum Schutze der
Umwelt optimieren können.
Finanzierung:
Lehrstuhlmittel
privat
Nachträgliche Anordnungen im Bundesimmissionsschutzrecht
6
H.-W. Laubinger (Öffentliches Recht und Verwaltungslehre, Uni Mainz)
Ziel des Projekts ist es zu untersuchen, ob sich durch die Änderung des
Bundesimmissionsschutzgesetzes 1985 wirklich eine Verbesserung für den Erlaß
von nachträglichen Anordnungen ergeben hat oder ob es lediglich zu einer
sprachlichen Veränderung der Normen kam. Auch soll untersucht werden, ob die
Verwaltungen mit dieser geänderten Vorschrift besser zurecht kommen oder ob
für sie alles beim alten geblieben ist.
Integrierter Umweltschutz
H.-W. Laubinger, M.Martini
Verwaltungslehre, Uni Mainz)
6
(Lehrstuhl
für
öffentliches
Recht
und
Am 24. September 1996 ist die EG-Richtlinie über die integrierte Vermeidung und
Verminderung
der
Umweltverschmutzung
verkündet
worden.
Diese
Rechtsvorschrift setzt sich die integrierte Vermeidung und Verminderung der
Umweltverschmutzung zum Ziel. Die Mitgliedsstaaten der Europäischen Union
sind nach Art. 21 Abs. 1 IVU-Richtlinie dazu verpflichtet, nunmehr Rechts- und
Verwaltungsvorschriften erlassen, um dieser Richtlinie bis spätestens drei Jahre
nach ihrem Inkrafttreten nachzukommen. Wie die Wechselwirkungen zwischen
den einzelnen Umweltmedien in einem Ökosystem durch einen integrierten
32
Regelungsansatz berücksichtigt werden können, ist bislang rechtswissenschaftlich nicht hinreichend erforscht. Unklar ist insbesondere, inwieweit das
deutsche Anlagenzulassungsrecht bereits den Anforderungen an ein integriertes
Konzept der Vermeidung und Verminderung von Umweltver-schmutzungen
genügt und ob der Charakter der immissionsschutzrechtlichen Genehmigung als
gebundene Entscheidung durch ein integriertes Konzept in Frage gestellt wird.
Dies zu erforschen ist die Zielsetzung des vorliegenden Projekts.
Ausgewählte Instrumente einer globalen Umweltpolitik Eine umweltund entwicklungspolitische Analyse unter
besonderer Berücksichtigung der Auswirkungen
auf die dritte Welt.
7
W. Zohlnhöfer (Volkswirtschaftslehre, Uni Mainz)
Im vorliegenden Forschungsvorhaben werden die Interpendenzen von Welthandel
und Umweltschutz analysiert um dann die Notwendigkeit der Entwicklung und des
Einsatzes nationaler und multinationaler Instrumente zur Ökologisierung des
Welthandelssystems abzuleiten. In einer weiteren Teilanalyse werden die
Zusammen-hänge zwischen internationalen Finanzbeziehungen und der
Umweltzerstörung (in der dritten Welt) studiert und die Instrumente zur
Ökologisierung der Verwendung internationaler Finanzmittel untersucht.
Schließlich werden die praktischen Ergebnisse der UNCED mit den theoretischen
Empfehlungen verglichen.
Umweltpolitik in einer offenen VolkswirtschaftZum Spannungsverhältnis von Freihandel und Umweltschutz
2,7
Prof. Dr. W. Zohlnhöfer, Dr. M. Kulessa
Die zentrale Fragestellung des im Frühjahr 1994 abgeschlossenen Projekts lautet,
inwieweit sich die einzelstaatliche Umweltschutzpolitik in einer wirtschaftlich wie
geographisch offenen Volkswirtschaft handelsbeschränkender Maßnahmen
bedienen muß, um effektiv zu sein. Hierbei wird zum einen die grundsätzliche
Beziehung zwischen Freihandel und umweltschutzpolitischen Erfordernissen
erörtert. Zum anderen werden jene umweltpolitischen Problemkonstellationen
herausgearbeitet, zu deren Bewältigung Handelsbe-schränkungen notwendig
sind. Als Ergebnis werden wirtschaftspolitische Empfehlungen für die
"freihandelskompatible" Gestaltung der Umweltschutzpolitik abgeleitet und
Vorschläge für eine "umweltschutz-kompatible" Reform des GATT, resp. der
WTO, unterbreitet.
Finanzierung:
Sparkassen- und Giroverband Rheinland-Pfalz
33
Projekte
im Fachbereich 04: Medizin
34
Entwicklung neuer Streßmarker zum Biomonitoring der
Wasserqualität des Rheins
3
Prof. Dr. Dr. Heinz C. Schröder (Institut für Physiologische Chemie/Fachbereich
Medizin, Universität Mainz)
Prof. Dr. W.E.G. Müller (Inst. für Physiologische Chemie, Universität Mainz), Prof.
Dr. A. Dorn (Inst. für Zoologie, Universität Mainz), Prof. Dr. J.M. Leitão
(Universidade do Algarve, Faro, Portugal), Dr. Vera Gamulin (Institute Ruder
Boscovic, Zagreb, Kroatien)
Ziel des Projekts ist, die folgenden zwei Methoden zum Monitoring anthropogenbeeinflußter Parameter einzuführen: 1) einen Frühwarn-Bioassay zur Detektion
von multifaktoriellem, komplexem Umweltstreß. Dieser Assay weist die Induktion
von Streß-induzierten Proteinen und deren mRNAs in ausgewählten
Bioindikatorspezies bereits vor dem Auftreten der schädlicher Effekte des
Stresses nach. 2) Bestimmung der Änderungen im Metabolismus von
anorganischen Polyphosphaten bei der Streßantwort von Algen sowie
Untersuchung der möglichen Anwendung von Polyphosphat-akkumulierenden
Algen zur Entfernung von Phosphaten und Schwermetallen aus pollutierten
Gewässern. Dazu in Stichworten:
Expression von HSPs : Isolierung und Charakterisierung der cDNA von HSP70
des Schwammes Geodia cydonium; diese cDNA wurde zum Monitoring von
Umweltstreß benutzt. Weiterhin wurde das Ubiquitingen aus G. cydonium kloniert.
Wir zeigten, daß der Süßwasserschwamm Ephydatia fluviatilis auf
Temperaturstreß mit der Induktion von HSP70 antwortet.
Polyphosphate - Antwort auf Umweltstress: Die Exopolyphosphatase aus
Saccharomyces cerevisiae und zwei Exopolyphosphatasen aus dem
Meeresschwamm Tethya lyncurium wurden zur apparenten Homogenität
gereinigt. Neue Methoden zur Untersuchung des Polyphosphatmetabolismus
wurden entwickelt. Wir konnten zeigen, daß Polyphosphate an der Anwort von
Algenzellen auf osmotischen Streß beteiligt sind.
Finanzierung:
DFG (Schr 277/8-1); DAAD Acções Integradas
(Portugal); PRAXIS-Stipendium (M. Oliveira, Univ.
Faro, Portugal); EU MED-CAMPUS-Programm (MEDENV-STRESS C034)
35
Leukotriene und Schadstoffe in der Luft: Kontrollierte
3
in vitro Untersuchungen zu SO2 und NO2 induzierter Hyperreagibilität des
Bronchialsystems bei Asthmatikern
PD Dr. med. Dipl. Chem. Klaus Heinz Kienast, (Pneumologie, Uni Mainz)
Bisher ungeklärt sind die langfristigen Auswirkungen einer Exposition des
menschlichen Organismus gegenüber niedrigkonzentrierten Reizgasen, wobei
eventuelle Synergismen weitgehend unerforscht sind. Mit Hilfe von in vitro
Begasungen von Entzündungszellen von Asthmatikern soll untersucht werden, ob
die Einwirkung niedrigkonzentrierter Schadgase verstärkt zur Bildung von
Leukotrienen führt, denen man einen proinflammatorischen Effekt sowie eine
direkte Wirkung auf die glatte Muskulatur bei Asthmatikern zuschreibt.
Wechselwirkungen von humanen Alveolarmakrophagen und S
bronchialen Epithelzellen nach Expositionen mit innenraumrelevanten Partikeln
PD Dr. med. Dipl. Chem. Klaus Heinz Kienast, (Pneumologie, Uni Mainz)
Entzündliche Pathomechanismen des Respirationstrakts, verursacht durch
Luftverunreini-gungen, sind als eine wesentliche Ursache des Asthma bronchiale
anzusehen. Im vorliegenden Projekt wurde ein "Ko-Kultur-Modell" bestehend aus
Alveolarmakrophagen (AM) und bronchialen Epithelzellen (EZ) etabliert. Mit
diesem Modell wurde der entzündungsinduzierende Einfluß innenraumrelevanter
Partikel (Printex 90, Flammenruß, Titandioxid und Chrysotil B) auf das
Bronchialsystem untersucht. Die Untersuchungen konzentrierten sich auf die
Freisetzung proinflammatorischer Zytokine und radikaler Sauerstoffmetabolite
(ROI = reactive oxygen intermediates) im Vergleich zur entprechenden
Monokultur. Dabei konnte eine überproportionale Freisetzung dieser
Entzündungsmediatoren in der Ko-Kultur im Vergleich zur Monokultur festgestellt
werden. Die durch die partikelexponierten AM freigesetzten ROI induzierten in
den ko-kultivierten EZ eine erhöhte DNA-Einzelstrangbruchrate.
Finanzierung:
Zentrum für Umweltforschung der Universität
Bestimmung der Aluminiumkonzentration in Trinkwasser
3
und im Kopfhaar in versauerungsgefährdeten Grundwasserlandschaften
O. Mayer-Popken
Es wird untersucht, ob die in versauerten Grundwasserlandschaften erhöhte
Aluminiumkonzentration im Trinkwasser schon zu einer im Kopfhaar
nachweisbaren Aluminiumbelastung der Bevölkerung geführt hat. Daran schließt
sich die Frage, ob Kopfhaar gewissermaßen als Bioindikator für bestimmte
Umweltbelastungen genutzt werden kann.
Das Deutsche Kinderkrebsregister
S
36
J. Michaelis, P. Kaatsch (Medizinische Statistik und Dokumentation, Uni Mainz)
Das Deutsche Kinderkrebsregister wird seit 1980 am Institut für Medizinische
Statistik und Dokumentation geführt. Jährlich werden die Daten von 1800
neuerkrankten Kindern, mittlerweile aus den alten und den neuen Bundesländern,
in das Regfister aufgenommen. Der Vollständigkeitsgrad der Erfassung beträgt für
die alten Länder etwa 95%, für die neuen Länder ist er etwas niedriger.
Mittlerweile stellt das Register weltweit das größte seiner Art dar.
Am Kinderkrebsregister erfolgen regelmäßig Analysen zur Frage möglicher
zeitlicher Trends sowie regionalbezogener Unterschiede in den Erkrankungsraten.
Letztere lassen sich bis hinunter auf Gemeindeebene durchführen und helfen,
mögliche Erkrankungscluster zu entdecken. Das Register bietet auch eine
geeignete Grundlage zure Durchführung epidemiologischer Studien zur
Ursachenforschung.
Finanzierung:
Bundesgesundheitsministerium
rheinland-pfälzisches Ministerium für Arbeit,
Soziales, Familie und Gesundheit in Kooperation
mit dem Tumorzentrum Rheinland-Pfalz e.V.
37
Bundesweite Studie über Leukämie und Lymphome bei Kindern
S
J. Michaelis, G. Haaf, p. Kaatsch, U. Kaletsch, F. Krummenauer,
R. Meinert, A. Miesner (Medizinische Statistik und Dokumentation, Uni Mainz)
Im Rahmen einer bundesweiten Fallkontrollstudie zu möglichen Ursachen von
Leukämien, Lymphomen und anderen Tumorerkrankungen bei Kindern werden
jeweils etwa 3.000 Eltern krebskranker und nicht krebskranker Kinder befragt. Die
Befragung erfolgt kombiniert durch Fragebögen und telefonische Interviews. Die
Studie basiert auf dem Deutschen Kinderkrebsregister und umfaßt den
Erkrankungszeitraum 1992 - 1994. Konfirmatorisch werden in der Literatur
diskutierte Hypothesen geprüft und explorative Analysen zur systemanalytischen
Auswertung des umfang-reichen Datenmaterials dienen zur Identifizierung
möglicher Häufungen einzelner Merkmalskonstellationen, die als ursächliche
Faktoren relevant sein könnten.
In einem Teil der Studie wird darüber hinaus auffälligen Ergebnissen
nachgegangen, die sich aus der explorativen Analyse einer 1992 publizierten
Studie zur Häufigkeit kindlicher Krebserkrankungen in der Umgebung
westdeutscher kerntechnischer Anlagen ergeben. Hier wird der Studienzeitraum
rückwirkend bis 1980 ausgedehnt.
Finanzierung:
Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz
und Reaktorsicherheit
Clusterstudie für Akute Leukämien bei Kindern in Niedersachsen
S
J. Michaelis, G. Haaf, P. Kaatsch, U. Kaletsch, F. Krummenauer, R. Meinert,
A. Miesner (Medizinische Statistik und Dokumentation, Uni Mainz)
Im Rahmen einer Fallkontrollstudie zu möglichen Ursachen von Leukämien im
Kinderalter werden in Niedersachsen etwa 250 Eltern krebskranker und ebenso
viele Eltern nicht krebskranker Kinder befragt. Die Studie umfaßt den Zeitraum
von 1988 - 1993 und basiert auf dem Deutschen Kinderkrebsregister.
Schwerpunkte stellen in dieser Studie in den Wohnungen durchgeführte,
systematische Messungen elektromagnetischer Felder (in Zusammenarbeit mit
der TU Braunschweig) und Radonmessungen (Bundesanstalt für Strahlenschutz)
dar. Es wird auch der in der Literatur intensiv diskutierten Hypothese
nachgegangen ob und inwieweit die Vitamin-K-Prophylaxe für Hirnblutungen bei
Neugeborenen das Risiko erhöht, an einer Leukämie zu erkranken.
Finanzierung:
Niedersächsiches Sozialministerium
Deutsche Krebshilfe
38
Studie zur Häufung von Neuroblastomen nach dem
Tschernobyl-Unfall
S
J. Michaelis, G. Haaf, P. Kaatsch, F. Krummenauer
(Medizinische Statistik und Dokumentation, Uni Mainz)
Eine Fallkontrollstudie zur Häufung von Neuroblastomen nach dem
Tschernobylunfall wurde basierend auf dem Deutschen Kinderkrebsregister
durchgeführt. Anlaß war die erhöhte Erkrankungsrate bei 1988 geborenen
Kindern in den Regionen mit erhöhtem radioaktiven Fallout. Die Studie, die
insbesondere auch die Ernährungs-gewohnheiten der Eltern mit einbezog, ergab
jedoch für einen Zusammenhang mit dem Reaktorunglück keinen weiteren
Hinweis. Andere, in der Literatur in Zusammenhang mit der Entstehung von
Neuroblastomen beschriebene mögliche Einflußfaktoren konnten nicht bestätigt
werden. Jedoch fand sich eine Assoziation mit der elterlichen Exposition mit
Pestiziden und dem Auftreten dieses embryonalen Tumors.
Finanzierung:
Deutsche Leukämie-Forschungshilfe
Schwermetallbelastungskataster der Bevölkerung
von Rheinland-Pfalz
3
Ch. Rittner
Blei und Cadmium werden mit Atomabsorptionsspektrometrie direkt im Blut
bestimmt. Dazu werden Blutproben aus drei Jahrgängen (1986, 1988 und 1989)
untersucht, wobei eine für Rheinland-Pfalz annähernd repräsentative Stichprobe
zugrunde liegt.
39
Projekte
im Fachbereich 18: Physik
40
Integrale und differentielle Bestimmung von physikalischen und
chemischen Parametern von atmosphärischen Aerosolpartikeln in
verschiedenen Luftmassen über Mainz und dem Rhein-Main-Gebiet.
Univ.Prof. Dr. Ruprecht Jaenicke, Dr. Lothar Schütz, Dr. Jutta Brinkmann,
Dr. Volker Dreiling, Dr. Sabine Matthias-Maser und Dr. Eva-Maria Uhlig
(Physik der Atmosphäre)
1,3
Das Projekt hat zum Ziel, integrale und differentielle physikalische sowie
chemische Parameter von atmosphärischen Aerosolpartikeln in der Luft über dem
Rhein-Main Gebiet zu bestimmen. Die Verteilung und Zusammensetzung der
Aerosolpartikel ist für das Klima, die Niederschlagsbildung und die Deposition von
Spurenstoffen auf die Biosphäre von großer Bedeutung. Dabei ist das Wissen
über diese Prozesse besonders bei den Partikeln in der Submikronfraktion von
großer Bedeutung, aber immer noch sehr lückenhaft. Der momentane
Schwerpunkt der Untersuchungen ist dem biologischen Aerosol gewidmet.
Am Institut für Physik der Atmosphäre werden langjährige Monitoring-Projekte zur
Bestimmung von Parametern wie Aerosol-Massenkonzentrationen, primärbiologische Partikel, Ruß-Gehalt
atmosphärische Trübung, elektrische
Leitfähigkeit und pH-Wert des Niederschlags und Deposition wasser-löslicher und
unlöslicher
Fraktionen
durchgeführt.
Darüberhaus
werden
mit
Kooperationpartnern an den Universitäten Mainz, Frankfurt und Darmstadt in
Fallstudien
Größenverteilungen
das
Aerosols
und
ihre
chemische
Zusammensetzung als Funktion der Partikelgröße bei verschiedenen Luftmassen
studiert.
Kooperationspartner:
* Univ. Prof. Dr. W. Baumann, Institut für Physikalische Chemie, Universität
Mainz;
* Univ. Prof. Dr. I.O. Denschlag und Dr. N. Trautmann, Institut für Kernchemie,
Universität Mainz;
* Dr. P. Hoffmann, Fachbereich Materialwissenschaft, Chemische Analytik,
Technische Hochschule Darmstadt;
* Univ. Prof. Dr. W. Jaeschke, Zentrum für Umweltforschung, Universität
Frankfurt/M.;
* Dr. E. Stender, Institut für Werkstoffkunde, Universitätskliniken Mainz.
Schnelle Bestimmung von Strontium-90 und Strontium-89
in Umweltproben durch Lassermassenspektroskopie
3
E.W. Otten, K. Wendt (Institut für Physik, Uni Mainz)
J.V. Kratz, N.Trautmann (Institut für Kernchemie, Uni Mainz)
Y.V. Yushkevich, V. Bystrow (JINR, Dubna, Rußland), G. Beyer (CERN, Genf)
Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung und Anwendung eines schnellen
Bestimmungsverfahrens für die beiden radiotoxischen Isotope 89Sr und 90Sr.
Diese zählen zu den radiotoxisch gefährlichsten Stoffen. In Zusammenarbeit des
Instituts für Physik und des Instituts für Kernchemie der Universität Mainz mit
Wissenschaftlern aus Rußland wurde ein schnelles strahlungsloses
Bestimmungsverfahren für diese beiden Strontiumisotope erarbeitet, das aus
einer Kombination ultraselektiver kolinearer Laseranregung und Resonanzionisationsdetektion in Verbindung mit konventioneller Massenspektroskopie
41
besteht. Das Verfahren verbindet extrem hohe Isotopenselektivität mit guter
Nachweiseffizienz. Die Anwendung des Verfahrens auf verschiedenartige
Umweltproben (Luft, Wasser, Boden, Nahrungsmittel, Urin) wird gerade erprobt.
Finazierung:
DFG und Werksvertrag des Bundesamt für Strahlenschutz
Spurenanalyse von Aktiniden in Urinproben
zur Personenüberwachung
3,S
G. Huber, G. Passler (Inst. f. Physik, Uni Mainz)
N. Trautmann, J.V. Kratz (Inst. f. Kernchemie, Uni Mainz)
G.J. Ham (NRPB, Oxon, Great Britain)
G. Bataller (CEA, France)
G. Kanisch (Bundesforschungsanstalt für Fischerei, Hamburg)
INTAS-Kollaboration
Die Resonanzionisationsmassenspektrometrie (RIMS) ist aufgrund ihrer hohen
Elementselektivität und Effizienz zur Untersuchung von Spurenelementen in
Umweltproben besonders geeignet. Gemeinsam mit dem Institut für Kernchemie
konnten chemische Verfahren zur Abtrennung verschiedener radiotoxischer
Elemente aus Umweltproben entwickelt werden. Es wurde damit begonnen,
routinemäßig verschiedenartige Proben auf ihren Gehalt an Plutonium und
dessen Isotopenzusammensetzung zu untersuchen, wobei der Schwerpunkt bei
Urinproben lag. Als nächstes sollen in 30 Urinproben des NRPB Plutonium und in
einer größeren Zahl von Meerwasserproben Technetium und Plutonium bestimmt
werden. Das neue Festkörper-Lasersystem wurde weiterentwic??kelt und eine
neue Laserionenquelle konstruiert.
Finanzierung:
INTAS
Eine Laserionenquelle zur Spurenanalyse
3
G. Huber, G. Passler, Institut für Physik, Universität Mainz
N. Trautmann, J.V. Kratz, Institut für Kernchemie, Universität Mainz
E.W. Otten, K. Wendt, Institut für Physik, Universität Mainz
B. Eichler, H.W. Gäggeler, PSI, Villigen, R. Kirchner, GSI, Darmstadt
V.I. Mishin, V. Fedoseyev, Institute of Spectroscopy, Troitzk. H.L. Ravn, CERN,
Gemeinsam mit dem Institut für Kernchemie wurde die Laserionenquelle zur
Ultraspurenanalyse von Technetium und Plutonium weiterentwickelt.
Insbesondere beim Nachweis von Plutonium konnten entscheidende Fortschritte
durch eine gemeinsam mit dem PSI, Villigen entwickelte Materialkombination zur
Filamentherstellung
und
Quellenkonstruktion
erzielt
werden.
Weitere
Verbesserungen betreffen die Einkopplung der Laserstrahlen in die
Quellenregion: Die Laserstrahlen werden nun von hinten, d.h. entgegen der
Extraktionsrichtung, eingespiegelt. Durch eine Spiegel-Optik wird die
chromatische Aberration vermieden und deutlich bessere Ionisationsausbeuten
42
erzielt. Die Nachweisgrenze für Technetium konnte so deutlich gesenkt und zu
3.105 Atomen 99Tc bestimmt werden, d.h. 5 Größenordnungen unter dem
Vergleichswert für radiometrische β-Messungen. Für Plutonium wurde eine
Nachweisgrenze von 3.106 Atomen erreicht, d.h. etwa 2 Größenordnungen unter
dem α-spektroskopischen Nachweislimit für 239Pu.
Finanzierung:
DFG, DFG-Graduiertenkolleg
43
Projekte
im Fachbereich 19:
Chemie und Pharmazie
44
Validierung von immunochemischen Nachweismethoden
3
W. Baumann (Institut für Physikalische Chemie, Uni Mainz),
U. Pfeifer-Fukumura (Institut für Anorganische Chemie, Uni Mainz),
W. Jaeschke (Zentrum für Umweltforschung, Uni Frankfurt)
Immunochemische Nachweismethoden sind hochempfindliche und gut selektive
Verfahren, die in der Analytischen Chemie zunehmend an Bedeutung gewinnen.
Ihr Anwendungspotential liegt bei großen Probenmengen, bei denen man vor
allem einen negativen Befund erwartet, also im Bereich der Lebensmittel- und
Umweltüberwachung. Heute stehen ELISA (enzyme-linked immunosorbent assay)
Techniken, die ein Photometer zum Nachweis benötigen, im Vordergrund. Im
vorliegenden Projekt werden die von der Gruppe Baumann entwickelten
Immunoelektroden, die nur ein sehr hochohmiges Millivoltmeter zum Nachweis
voraussetzen,
mit
klassischen
GC-MS-Methoden
im
Zentrum
für
Umweltforschung der Universität Frankfurt anhand von atmosphärischen
Umweltproben verglichen.
Finanzierung:
Fa. Bischoff Analysentechnik, Leonberg
Extraktion von Schadstoffen aus Straßenstäuben
mit überkritischem CO2
3
W. Baumann, Y. Yang (Institut für Anorganische Chemie, Uni Mainz)
Die Belastung von Straßenstäuben mit Pestiziden, PCBs und PAHs, aber auch
anderen Schadstoffen ist noch wenig untersucht. Im vorliegenden Projekt wurden
Straßenstäube unterschiedlicher Herkunft mit überkritischem CO2 extrahiert; der
Extrakt wurde dann mit GC/MS weiter untersucht. Von einigen Probenahmeorten
liegen mehrere über mehr als ein Jahr verteilt gezogene Proben vor, so daß auch
Aufschlüsse über den jahreszeitlichen Gang der Schadstoffbelastung von
Straßenstaub erwartet werden. Die jetzt vorliegenden Ergebnisse zeigen PCBBelastungen des Straßenstaubes an stark befahrenen Straßen bis zu 2,5 µg/g
und PAH-Belastungen bis zu 200 µg/g an selten gekehrten, windgeschützten
Stellen, wie Fußgängertunnel.
Finanzierung:
Gottlieb Daimler und Karl Benz Stiftung
45
Extraktion von polycyklischen aromatischen
Kohlenwasserstoffen aus Wasser mittels überkritischem CO2
3
W. Baumann, J. Straßburger (Institut für Anorganische Chemie, Uni Mainz)
Überkritisches CO2 als nicht toxisches Lösungsmittel sollte sehr gut geeignet
sein, unpolare Verbindungen wie die PAHs aus (polarem) Wasser zu extrahieren,
zumal sich ein anschließender Anreicherungsprozeß durch Entspannen sehr
einfach gestaltet. Die nachfolgende Detektion über Fluoreszenz nach Trennung
durch HPLC soll die quantitative Bestimmung von PAHs in Wasser auf dem Level
der Trinkwasserverordnung ermöglichen. Die Ergebnisse zeigen, daß selbst im
Rhein der PAH-level nur noch im Bereich weniger ng/l liegt.
Erfassen der umweltanalytischen Analysenkapazität
in Rheinland-Pfalz
3,S
C. Fooken, J. Dörr und W. Baumann (Institut für Anorganische Chemie,
Uni Mainz)
In diesem Projekt wurden die umweltanalytischen Analysenkapazitäten in
Rheinland-Pfalz im Auftrag des damaligen Ministeriums für Umwelt des Landes
erfaßt, wobei sowohl öffentliche wie private Institutionen berücksichtigt wurden.
Das Ergebnis liegt in Buchform vor, wobei die Daten auf einem praktisch 100prozentigen Fragebogenrücklauf basieren.
Finanzierung:
Ministerium für Umwelt und Forsten
des Landes Rheinland-Pfalz
Untersuchungen zu den Stauspiegelschwankungen
der Lagoa de Juturnaíba hinsichtlich ihres Einflusses
auf die Limnoökologie und die Grundwasserqualität
3,S
W. Baumann (Institut für Physikalische Chemie, Uni Mainz)
D. Schenk (Institut für Geologie, Uni Mainz)
C. Wilhelm (Institut für Allgemeine Botanik, Uni Mainz)
S. V. Rodrigues (Analytische Chemie, Uni Niterói)
L. Martins (Analytische Chemie, Uni Niterói)
Bastiaan Knoopers (Geocxhemie, Uni Niterói)
S. Azevedo (Núcleo de Pesquisas Naturais, UFRJ, Rio de Janeiro)
V. L. Huszar (Depto. de Botánica, Museo Nacional, Rio de Janeiro)
Trinkwasserqualität und -quantität sind in dem touristisch extrem stark belasteten
Gebiet der Região dos Lagos im Nordosten von Rio de Janeiro von dem
Trinkwasserreservoir Lagoa de Juturnaíba sehr stark abhängig. Nach einer
kurzen Zeit der Erholung nach Aufstauen ist der See heute wieder stark
eutrophiert. Projektziel ist es, zunächst den Zustand des Sees bzgl. seiner
Eutrophierung und der hier denkbaren schleichenden Belastung des
46
Grundwassers zu charakterisieren, den Anteil an effluentem und influentem
Wasser als Folge unterschiedlicher Wasserstände und die Wirkung auf das
Schadstoffrückhaltevermögen des Untergrundes zu erfassen, und dann
Empfehlungen für weiteres längerfristiges Vorgehen zu erarbeiten.
Finanzierung:
DAAD
CAPES/Brasilien
Mestradokurs "Geoquímica Ambiental"
S
W. Baumann (Physikalische Chemie, dtsch. Koordinator, Uni Mainz)
R. Oberhänsli (Geologie, Uni Mainz, jetzt GFZ Potsdam)
W. Jaeschke (Zentrum für Umweltforschung, Uni Frankfurt)
H.J. Tobschall (Hydrogeochemie, Uni Erlangen)
J. Negendank (Paläoökologie, GFZ Potsdam)
H. Roeser (Geologie, brasil. Koordinator des Kurses, Uni Ouro Preto)
Ziel dieses über 2 Jahre angelegten Kurses ist es, bereits in Geologie, Chemie
oder Biologie formierten Studenten eine Zusatzausbildung auf dem Gebiet der
Umweltgeochemie auf Mestradoebene zu geben. Das soll erreicht werden durch
ein fächerübergreifendes curriculum, zu dem die deutsche Gruppe eine Starthilfe
in den Fächern gibt, in denen jetzt noch kaum eigene Lehr- und
Forschungskapazitäten in Ouro Preto vorhanden sind. Damit sollen die
Absolventen in die Lage versetzt werden, später sowohl in technischen, wie auch
in administrativen Positionen umweltrelevante Probleme sachbezogen zu lösen
helfen. Zusätzlich soll mit diesem Kurs eine Basis für Forschungsarbeiten im
Bereich des Naturparks Itacolomí bei Ouro Preto zur Wiederbeladung dieses
westlichen Ausläufers der Mata Atlântica gelegt werden.
Finanzierung:
DAAD und Fundação Gorceix, Ouro Preto, Brasilien
Pestizidbestimmung in kleinsten Volumina
von Regen- und Wolkenwasser
3
I. Hartmann, W. Baumann (Institut Physikalische Chemie)
Die Reaktion eines Antikörpers mit einem Antigen oder auch entsprechenden
Hapten, hier einem Pestizid, wird zum quantitativen Nachweis dieses Pestizids
verwandt. Dazu werden zwei Methoden eingesetzt, nämlich die ELISA-Technik
und die von uns entwickelte Technik der direkt potentiometrischen
Immunoelektroden. Z.Zt. ist es möglich, Konzentrationen von etwa 10-8 g/l in
einem Volumen von etwa 30µl noch nachzuweisen. Damit rückt die möglichkeit
nahe, auch in Wolkenwasser Pestizide zu bestimmen. Dazu wird mit R. Jaenicke
und L Schütz vom Institut für Physik der Atmosphäre und mit W. Jaeschke vom
Zentrum für Umweltforschung der Universität Frankfurt zusammengearbeitet.
Finanzierung:
DFG (Ba 588/6-1)
47
Grundlagen einer integralen Methode zur Erfassung und
3
Bestimmung von sehr flüchtigen Spurenverbindungen in Grundwasser und
Bodenluft
W. Dünges (Institut für Kernchemie)
Aufbauend auf einer von der Arbeitsgruppe Dünges entwickelten
gaschromatographischen Bestimmungsmethode für sehr leicht flüchtige
Verbindungen wird ein Probenahmesystem entwickelt, um Proben solcher
Verbindungen - und hier besonders N2O - verlustfrei aus Grundwasser und
Bodenluft ziehen zu können.
Finanzierung:
Ministerium für Umwelt und Forsten, Rheinland-Pfalz
Bestimmung von Spurenelementen mittels Neutronen-aktivierungsanalyse
und Anticomptonspektrometrie. ( Im Rahmen eines Gesamtprojektes:
Ultraspurenanalyse mit Laserspektroskopie und Radiometrie unter
naturnahen Bedingungen)
J.O. Denschlag (Inst. für Kernchmie , Univ. Mainz)
N. Trautmann ( Inst. f. Kernchemie, Univ. Mainz)
R. Jaenicke (Inst. Phys. d. Atmosphäe, Univ. Mainz)
L. Schütz (Inst. Phys. d. Atmosphäe, Univ. Mainz)
3
Aerosole aus Luftfiltern, die auf dem Universitätsgelände von der Gruppe
Trautmann zwecks Überwachung der Umweltradioaktivität gesammelt werden,
sollen mittels Neutronenaktivierungsanalyse auf Schwermetallkontaminationen
(ca. 36 Elemente) untersucht werden. In Zusammenarbeit mit Dr. L. Schütz
(Trajektorienrechnungen) sollen die wichtigsten weiträumigen Quellterme für
Kontaminationen ermittelt werden. Dabei ist zu hoffen, daß die gleichzeitige
Bestimmung vieler Elemente bestimmte Quellen wie durch einen Fingerabdruck
charakterisiert. Die erhaltenen Daten erhänzen sich in idealer Weise mit den
Messungen der Umweltradioaktivität an denselben Filtern, die von der Gruppe
Trautmann durchgeführt werden.
Finanzierung :
Zentrum für Umweltforschung (HiWi)
Landesmittel ( Reaktor und Infrastruktur)
BMFT (Messgeräte)
48
Einfluß von Huminstoffen auf das Migrationsverhalten
von Aktiniden unter naturnahen Bedingungen
3
N. Trautmann, J.V. Kratz (Institut für Kernchemie, Uni Mainz)
G. Huber, E.-W. Otten, G. Passler, K. Wendt (Institut für Physik, Uni Mainz)
H. Nitsche, G. Bernhard (Institut für Radiochemie, Forschungszentrum
Rossendorf)
H.P. Beck, H. Wagner (Fachrichtung 11.4 der Universität des Saarlandes)
J. Kim (INE, Forschungszentrum Karlsruhe)
Zur Bestimmung der Komplexierungskonstanten geringster Mengen von Np, Pu
und Am mit verschiedenen Huminsäuren in Abhängigkeit geochemischer
Faktoren werden chemische Verfahren in Kombination mit radiometrischen oder
laserspektroskopischen Methoden eingesetzt. Damit lassen sich noch Messungen
bis herab zu einer Metallionenkonzentration von 10-13 mol/l durchführen. Die
Komplexstabilitätskonstanten sind wichtig, um Voraussagen über das
Migrationsverhalten der Aktiniden in der Umwelt treffen zu können. Mittels
kontinuierlicher Elektrophorese und Ionenaustauschchromatographie sowie αund γ-Spektroskopie konnten die Komplexierungskonstanten von Np und Am in
Abhängigkeit von der Huminsäurekonzentration und dem pH-Wert für zwei
Huminsäuren bestimmt werden. Diese Untersuchungen erfolgen in enger
Zusammenarbeit mit den o.a. Forschungseinrichtungen.
Finanzierung:
BMBF
DFG
Graduiertenkolleg, Uni Mainz
Land Rheinland-Pfalz
Bestimmung von spaltbaren Elementen in Umweltproben
3
K.-L. Kratz (Institut für Kernchemie, Uni Mainz)
Mit β-verzögerter Neutronenaktivierungsanalyse kann mit geringem Zeitaufwand
und niedriger Nachweisgrenze Uran-235 und Thorium erfaßt werden. Ergänzend
soll Uran-238 und Thorium mit instrumenteller Neutronenaktivierungsanalyse und
γ-Spektroskopie bestimmt werden. Das Isotopenverhältnis Uran 235/Uran 238
kann dann als Indikator dienen, ob die betreffende Quelle natürlichen Ursprungs
ist oder aus industriellen Quellen stammt. Daneben werden solche
Untersuchungen z.B. im Urin strahlenexponierter Personen durchgeführt.
49
Bestimmung von Platingruppenelementen (PGE)
in Umweltproben
3
K.-L. Kratz (Institut für Kernchemie, Uni Mainz)
B. Mathiasch (Institut für Anorganische und Analytische Chemie, Uni Mainz)
H. Gabelmann (KSM Analytik, Mainz)
Durch den Einsatz von KfZ-Katalysatoren kommt es zu einer Zunahme der PGEBelastung neben stark befahrenen Straßen. Um die geringen PGEKonzentrationen im Boden messen zu können, müssen leistungsfähige
Anreicherungs- und Nachweisverfahren entwickelt und kombiniert werden. Als
selektives Anreicherungsverfahren für PGE aus Bodenproben hat sich die in der
Geologie häufig angewendete Methode der Dokimasie bewährt. Diese wurde
auch an andere Probenmatrices z.B. Pflanzenproben angepaßt. Der simultane
Nachweis aller PGE erfolgte durch die Neutronenaktivierungsanalyse in
Verbindung mit der g-Spektrometrie. Das Migrationsverhalten der PGE wurde an
realen Bodenproben neben der BAB 60 untersucht.
Finanzierung: Zentrum für Umweltforschung
Schnelle Bestimmung von Actiniden in Umweltproben durch
Lasermassenspektrometrie und γ-spektroskopische Messung der
Umweltradioaktivität an Luftfilterproben
3
N. Trautmann (Institut für Kernchemie, Uni Mainz)
G. Huber, E.-W. Otten, G. Passler (Institut für Physik, Uni Mainz)
R. Jaenicke, L. Schütz (Institut für Physik der Atmosphäre, Uni Mainz)
H. Keller (BfS Freiburg)
B. Eichler (PSI Villigen)
In Zusammenarbeit mit dem Institut für Physik haben wir die ResonanzionisationsMassenspektrometrie (RIMS) als sensitive und element- bzw. isotopenselektive
Methode entwickelt und auf Actiniden angewandt. Damit können diese Elemente
innerhalb einer Stunde im Ultraspurenbereich (≤ 106 Atome) in Umweltproben bestimmt und ihre Isotopenzusammensetzung ermittelt werden. Die Abtrennung der
Actiniden aus Luft-, Wasser- und Bodenproben erfolgt durch Ionenaustauschchromatographie. Zur Erzeugung eines Atomstrahls werden die isolierten Fraktionen
elektrolytisch auf einer Tantalunterlage abgeschieden und mit einer dünnen Titanschicht bedeckt. Diese „Sandwichfilamenttechnologie“ wurde in Zusammenarbeit
mit dem PSI Villigen entwickelt. Mit der leistungsstarken Luftsammelanlage
werden
routinemäßig
γ-spektroskopische
Messungen
im
„low-level“
Aktivitätsbereich durchgeführt und mit Ergebnissen in Freiburg verglichen. Die zur
Interpretation notwendigen meteorologischen Daten werden vom Institut für
Physik der Atmosphäre geliefert.
Finanzierung:
Graduiertenkolleg, Uni Mainz
Land Rheinland Pfalz,
DFG
50
Isotopenselektive Ultraspurenbestimmung des Erdalkalieelements Calcium
mittels Lasermassenspektroskopie
3
E.W. Otten, K. Wendt (Institut für Physik, Johannes Gutenberg-Universität Mainz)
J.V. Kratz, N. Trautmann (Institut für Kernchemie, Johannes GutenbergUniversität Mainz)
Y.V. Yushkevich, V. Bystrow, N. Kotovski (JINR, Dubna, Rußland)
B.A. Bushaw (Battelle Northwest Laboratories, Richland, WA, USA)
Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung und Anwendung eines isotopenselektiven
und isobarenfreien Bestimmungsverfahrens mittels Lasermassenspektrometrie für
Ultraspuren von Erdalkalielementen. Der Aufbau eines kleinen, kompakten
Bestimmungssystems unter Einsatz von begrenztem experimentellen und
finanziellen Aufwand steht im Vordergrund. Die Anwendungen sind - abgesehen
von den bisher bestimmten radiotoxischen Isotope 89,90Sr - bei stabilen und
langlebigen Calcium-spurenisotopen, besonders beim 41Ca mit einer natürlichen
Häufigkeit von etwa 10-14 und einer Halbwertszeit von 105 Jahren zur
Altersdatierung zu sehen. Das universell einsetzbare Verfahren soll eine
Isotopenselektivität von etwa 1015 bei einer Nachweiseffizienz von bis zu 10-4
erreichen. Mit eingeschränkten Spezifikationen konnte das Verfahren bereits an
verschiedenen synthetischen, umweltnahen und medizinischen Proben
demonstriert werden. Die Bestimmung von 41Ca-Gehalten ist in der letzten
Ausbaustufe etwa ab Ende 1997 vorgesehen.
DFG im Rahmen der Sachbeihilfe TR 336
DFG im Rahmen der Förderung der Zusammenarbeit
mit den GUS-Staaten
Institutsmittel der Institute für Physik und für Kernchemie
Deposition von Pestiziden in belasteten und
emissionsfernen hessischen Gebieten
3
K. Unger , T. Renner (Institut für Anorganische Chemie, Uni Mainz)
D. Baumgarten, K-H. Liebl (Hessische Landesanstalt f. Umwelt, Wiesbaden)
K.-H. Jansen (Fa. Sykam GmbH, Gilching)
Der Gehalt an Pestiziden in Niederschlägen soll zeitlich integrierend erfaßt und
anschließend analytisch bestimmt werden. An 3 topographisch verschiedenene
Standorten in Wiesbaden wird die Deposition zunächst in eigens entwickelten
Edelstahlgefäßen gesammelt. Diese wurden wegen der Vergleichbarkeit der
Sammelcharakteristik an die Sammelgefäße für die Bestimmung des
partikelförmigen Niederschlags mit dem Bergerhoff-Gerät angelehnt. Wegen der
extrem geringen Menge an Probengut je Sammler muß die Analytik miniaturisiert
werden. Auf Grund der zu erwartenden hohen Anzahl von Einzelproben muß sie
weitestgehend automatisiert werden. Analog der Reihe von jüngsten DIN-Normen
und Entwürfen sollen aus dem naßen Niederschlag polare Pflanzenschutzmittel
auf Festbett angereichert werden. Hierzu wurde ein neues System zur
automatisierten Direkt-Anreicherung von wäßrigen Proben für die HPLC
entwickelt.
Finanzierung:
Hessische Landesanstalt für Umwelt, Wiesbaden
51
Projekte
im Fachbereich 21: Biologie
52
Evaluation bodenbiologischer Eigenschaften zur nachhaltigen
Bewirtschaftung von Agrarstandorten in Rheinland-Pfalz
S
Gerhard Eisenbeis (Institut für Zoologie, Uni Mainz)
Thomas Heiber (Institut für Zoologie, Uni Mainz)
Ralf Lenz (Institut für Zoologie, Uni Mainz)
In unseren bodenbiologischen Begleituntersuchungen für das Projekt
„Ökologische Bodenbewirtschaftung“ der Stiftung Ökologie & Landbau setzen wir
Monitoring-Methoden ein, die in den vergangenen Jahren, z.T. mit Unterstützung
des Zentrums, entwickelt wurden und derzeit eine breite Anwendung in der
Bodenökologie finden. Diese sind als Wirkungstests angelegt, um Effekte auf die
biologische Aktivität der Böden zu messen. Begleitende Studien an ausgewählten
Tiergruppen (Nematoda und Collembola) dienen dazu, die Beeinflussung des
horizontalen und vertikalen Diversitätsmusters der Böden durch unterschiedliche
Bewirtschaftungsformen festzustellen. Aus der Kombination von Wirkungstests
und klassischen Besiedlungsstudien versuchen wir bodenbiologische Parameter
herauszufiltern, die als potentielle Bioindikatoren der Bodengesundheit dienen
können. Ergänzend erheben wir mikrobielle Parameter, um mögliche
Korrelationen zwischen Bodenfauna und Bodenmikroorganismen zu erkennen.
Finanzierung:
Zentrum, Landesanstalt für Pflanzenschutz
Ein Beitrag zur Bioindikation von Agrarböden:
Die Bedeutung der Qualität kleinräumig im Boden verteilter organischen
Bodensubstanz als ‘Hot spots’ für die sukzessive Besiedlung durch
Nematoden
S
Für die Nutzung von Bodentieren zum Zwecke der Bioindikation von Böden gelten
die Nematoda (Fadenwürmer) als Modellgruppe, über die sich Änderungen
(Störungen) von Bodenzuständen diagnostizieren lassen. Eine Möglichkeit zur
Diagnose auf Familienebene ist der von BONGERS (1990) an der Universität
Wageningen entwickelte ‘Maturity Index’, der die Lebensstrategien und die
Kolonisationsfähigkeiten der Nematoden berücksichtigt. Anwendungsbereich für
den ‘Maturity Index’ sind hauptsächlich kurz- und langfristige Änderungen von
Bodenzuständen. In unserem Projekt soll die sukzessive Besiedlung von im
Boden inkubierter organischer Substanz in Abhängkigkeit vom Rottezustand
untersucht werden. Aus dem Vergleich der Daten mit dem Besiedlungsmuster des
freien Bodens werden Hinweise zur Lebensstrategie der Nematodenarten (r- und
K-Selektion, Interaktionen mit der mikrobiellen Biomasse) und zum Ablauf der
Sukzession im Verlauf der Dekomposition erwartet.
Finanzierung:
Zentrum
53
Vergleichendes Monitoring der Kohlenstoff-Dekomposition auf
Waldstandorten in Rheinland-Pfalz
S
Versuche zum Streuabbau (C-Dekomposition) sind weltweit von großer Aktualität,
um klimabedingte Veränderungen im terrestrischen Kohlenstoff-Pool modellieren
zu können. Um jedoch mögliche Temperatureffekte signifikant beschreiben zu
können,
ist
es
notwendig,
Effekte
der
Streuqualität
und
der
Standortseigenschaften (Bestandesalter, pH- und Basenstatus der Böden) auf
das Dekompositionsverhalten der Böden zu kennen. Mit den im letzten Jahr
begonnenen
Untersuchungen
auf
zwei
extrem
unterschiedlichen
Fichtenstandorten soll der Nachweis geführt werden, daß sich die Qualität von
Fichtennadelstreu unabhängig vom Standort auf die Höhe der Dekompositionsrate auswirkt. Hierzu versuchen wir Streu mit unterschiedlichem
Nährstoff-, Cellulose-, Lignin-, Polyphenol- und Tanningehalt nach Art von
Kreuzexperimenten zu exponieren und die Dekompositionsrate zu ermitteln. Dem
liegt die Arbeitshypothese zugrunde, daß die Abbauleistungen des Edaphons
nicht nur von den abiotischen Standortqualitäten - Klima und Bodenzustand -,
sondern auch maßgeblich von der Streuqualität abhängt. Für die Versuche setzen
wir das Minicontainer-System ein, das neben unseren eigenen Versuchen bisher
auf Waldstandorten im Erzgebirge und in Permafrostböden in Sibirien eingesetzt
wurde, und demnächst erstmalig im Rahmen des SHIFT-Programmes in
Amazonien für Streuabbauversuche zur Anwendung kommt.
Finanzierung:
Zentrum
Zum Umsatz des endogäischen C-Reservoirs in Agrarböden:
Versuche zum ‘standing crop’ und zur Dekomposition von Wurzeln
S
Begleitend zu dem von der Stiftung Ökologie & Landbau durchgeführten Projekt
‘Ökologische Bodenbewirtschaftung’ sollen erstmalig endogäische Anteile der
Biomasseproduktion, die Wurzeln, untersucht werden. Hierzu werden Wurzelmassenbestimmungen (Trockenmasse und C-Gehalt) sowie Messungen zur
Geschwindigkeit des C-Abbaues (Dekompositionsmessungen mit dem Minicontainer-System) für Grob- und Feinwurzeln durchgeführt. Ziel ist die Bilanzierung
des C-Umsatzes bis in den Bereich der Pflugsohle in Anpassung an die drei
Bodenbarbeitungstechniken Pflug (konventionell), Schichtengrubber und Zweischichtenpflug (innovativ).
Finanzierung:
Zentrum
54
Untersuchungen zur biologischen Aktivität
rheinland-pfälzischer Böden mit Hilfe von Zersetzungstests
1
G. Eisenbeis (Zoologisches Institut, Universität Mainz)
Es soll eine schnelle systemökologische Methode zur Erfassung der zoologischen
Komponente der biologischen Zersetzungsleistung in Böden erarbeitet werden,
die dann schnelle Hinweise auf nachhaltige Störungen in Böden liefern soll. Die
Methode soll dann zunächst an Standorten erprobt werden, die schon
Gegenstand ökosystemarer Untersuchungen gewesen sind und deren Zoozönose
weitgehend bekannt ist.
Aufbau eines Bodenendoskops (Rhizoskops) für die
Direktbeobachtung von Bodenorganismen in ihrem Mikrohabitat
S
G. Eisenbeis (Zoologisches Institut, Universität Mainz)
Es soll auf der Basis eines Endoskops mit Beleuchtungseinrichtung eine
Beobachtungseinrichtung konstruiert werden, die eine Direktbeobachtung von
Bodentieren im Boden ermöglicht. Als erster Einsatz ist die Beobachtung der
Reaktion von Ameisen auf Bekalkung im Bereich der Nestoberfläche und im
Nestinneren geplant.
Strukturelle Untersuchungen mit dem Rasterelektronenmikroskop zum
Streuabbau Im Minicontainersystem
S
Kerstin Felix (Institut für Zoologie, Uni Mainz)
Das Projekt diente der Untersuchung der mikrobiellen Besiedlung von
Blattmaterial (Eiche, Buche, Kiefer), das im Boden für mehrere Wochen der
Einwirkung des Edaphon ausgesetzt wurde. Für die REM-Präparation wurden
zwei Trocknungsverfahren miteinander verglichen, Critical Point Drying und
Freeze Drying. Ferner wurden native und atro-getrocknete (105 °C/24 h)
Streuproben parallel im Boden exponiert. Es zeigte sich, daß atro-getrocknete
Streu Schrumpfungsrisse aufweist und die cuticularen Wachse wegschmelzen
bzw. bei der Kiefernstreu die Atemöffnungen verstopfen. Hieraus ergeben sich
Konsequenzen für die mikrobielle Besiedlung und die Vorbehandlung des
Streumaterials im Rahmen von Abbauversuchen. Ferner wurde gezeigt, daß die
Fauna einen Einfluß auf die mikrobielle Besiedlung ausübt.
Finanzierung:
55
Versuche zur Evaluation des Köderstreifen (Bait-lamina-) -Tests mit Hilfe
von Ausschluß- und Interaktionsversuchen
S
Der Köderstreifen-Test wird verwendet für das Monitoring der Biologischen
Aktivität von Böden, indem er über eine Profiltiefe von 0-75 mm Hinweise zum
Belebtheitsgrad von Böden liefert. Dies macht ihn für eine breite Palette
bodenökologischer Fragestellungen interessant. Bisher war jedoch unklar,
welcher Teil des Edaphon, Mikroorganismen oder Bodenfauna, bzw. Mikro-,
Meso- oder Makrofauna als Meßgröße dienen. Mit dem 1994 vom Zentrum
geförderten Projekt konnte nachgewiesen werden, daß vor allem die Bodenfauna
(Nematoda - Fadenwürmer, Collembola - Springschwänze, Diplopda Doppelfüßer und die Lumbricidae - Regenwürmer) eine Reaktion hervorruft,
während die Rolle der Mikroorganismen vergleichsweise gering ist. Damit ist es
gelungen, die Aussagefähigkeit des Tests zu steigern.
Finanzierung:
Die Reaktion von Nadelwaldböden auf die forstliche Bodenkalkung:
Vergleichende Untersuchungen zur biologischen Aktivität
Ralf Lenz & Hülya Dogan (Institut für Zoologie, Uni Mainz)
1
Für das forstwissenschaftliche Projekt der FVA Rheinland-Pfalz ‘Vergleichender
Kompensationsversuch mit verschiedenen Puffersubstanzen zur Minderung der
Auswirkungen von Luftschadstoffeinträgen in Waldökosystemen’ im Hochwald bei
Idar-Oberstein und im Pfälzer Wald bei Hochspeyer wurden Tests mit
Köderstreifen und dem Minicontainer-System durchgeführt. Der KöderstreifenTest lieferte auf den gekalkten Flächen 5 Jahre nach Ausbringung der Kalke
signifikante Steigerungen der Fraßaktivität der Bodenfauna im Vergleich zu den
stark versauerten Kontrollböden. Der Minicontainer-Test lieferte auf den
Kalkungsflächen entsprechend erhöhte Raten für den Nadelabbau, worin sich
eine gesteigerte bodenbiologische Aktivität widerspiegelt. Beide Tests eignen sich
hervorragend zur Untersuchung der Qualität von Böden.
Finanzierung:
Kooperation:
Zentrum
Min. für Umwelt und Forsten
Forstliche Versuchsanstalt Rheinland-Pfalz
56
Dekompositionstudie mit Eichenlaub aus Klimakammerversuchen
Gerhard Eisenbeis und Roland Paulus (Institut für Zoologie, Uni Mainz)
S
Es stand Laub von Eichen zur Verfügung, die in Klimakammern der GSF bei
unterschiedlichem CO2/Ozon-Gehalt sowie bei Normalfeuchte/Trockenstreß
herangezogen wurden. Unterschiede zwischen den 8 Varianten ergeben sich für
den N-Gehalt (C/N-Bandbreite 20-36) sowie vermutlich im Derbheitsgrad der
Blätter. Als Meßgröße dient die Abbaugeschwindigkeit, wofür das Blattmaterial in
Minicontainern (48 Stäbe mit 576 Minicontainern, Verschlußgazen (20µm und 2
mm) über 6 Monate gestaffelt im Streuhorizont eines Kiefern-Eichen-Waldbodens
bei Mainz exponiert wurde. Arbeithypothese ist, daß bestimmte Streßbedingungen
die Dekomposition der Blattstreu verlangsamen, woraus sich Hinweise auf
klimabedingte Veränderungen im Dekompositionsverhalten von Waldböden
ergeben (die Endauswertung erfolgt 1996).
Finanzierung:
Kooperation:
Zentrum
Prof.Dr. A. Wild
GSF
Die Evolution und Ökologie einjähriger Unkräuter
1
J.W. Kadereit, Institut f. Spezielle Botanik u. Botanischer Garten
Am Beispiel von Senecio vulgaris (Gemeines Greiskraut) und S. viscosus
(Klebriges Greiskraut) als ausschließlich von anthropogenen Standorten
bekannten Arten wird die Evolution und Ökologie einjähriger Unkräuter
Mitteleuropas untersucht. Diese Arbeiten umfassen Beobachtungen und
Experimente zur Populationsdynamik der Unkräuter in Mitteleuropa, Feldarbeiten
an Standorten nicht-unkrautiger Verwandter (Vorfahren), vergleichende Kultur der
Unkräuter und ihrer Vorfahren unter standardisierten Bedingungen sowie
Analysen der genetischen Unterschiede zwischen Unkraut und nicht-unkrautigem
Vorfahren.
Ziel der Untersuchungen ist das Verständnis der historischen Bedingungen, unter
denen Unkräuter entstanden sind, sowie der Eigenschaften und ihrer genetischen
Grundlage, die für den Erfolg dieser Pflanzen als Kolonisierer anthropogener
Standorte verantwortlich sind.
Finanzierung:
DFG
57
Pflanzengesellschaften und Standortsfaktoren
1
W. Licht, Institut für Spezielle Botanik und Botanischer Garten
Unsere Untersuchungen befassen sich mit der Artenzusammensetzung und
Struktur von Pflanzengesellschaften sowie deren Zusammenhang mit jeweils
kennzeichnenden edaphischen und/oder standortsklimatischen Faktoren. Im
Vordergrund stehen dabei regional typische Pflanzengesellschaften, die zumeist
auch aus Sicht des Naturschutzes bedeutsam sind; auf die Verwertbarkeit der
gewonnenen Daten für die praktische Landespflege wird deshalb geachtet.
Untersuchungsgebiet ist der Raum Rheinhessen/ Nahe/ Hunsrück/ Mosel, aber
auch Süditalien und die westgriechischen Inseln.
Die Meß- und Nachweisgeräte für die ökologischen Untersuchungen wurden
weitestgehend vom Zentrum für Umweltforschung finanziert.
Entwicklung von Ersatzmethoden für den akuten Fischtest
4
J. Markl und R. Nagel (Zoologisches Institut, Universität Mainz)
Im Rahmen des Forschungsvorhabens soll eine Methode entwickelt werden, die
es erlaubt, den "akuten Fischtest" zu ersetzen. Als schmerzfreie Materie von
Fischen kommen für eine Methode, die Basis für weitergehende Untersuchungen
an Fischen sein soll, Zellen oder Embryonen von Fischen infrage. Die Zytotxizität
wird dabei mit der kommerziell erhältlichen Fibroplastenlinie der
Regenbogenforelle geprüft; als Modell für die Embryonen wurde der
Zebrabärbling gewählt, da für diesen Fisch umfangreiche Erfahrungen und
toxikologische Daten vorliegen.
Beiträge zur Übertragbarkeit der Bioakkumulation von
Fremdstoffen in aquatischen Systemen vom Labor ins Freiland
4
R. Nagel (Zoologisches Institut, Universität Mainz)
Die Bioakkumulation besitzt bei der ökotoxikologischen Bewertung von
Umweltchemikalien einen hohen Stellenwert. Bei der Übertragbarkeit von
Ergebnissen aus standardisierten Laborstudien schon auf komplexere
Laborsysteme und erst recht auf Freilandsituationen bestehen noch viele offene
Fragen. Das Projekt soll hier zunächst am Beispiel von 3,4-Dichloranilin die
Beziehung zwischen Bioakkumulation und Verteilung von Umweltchemikalien in
aquatischen Laborsystemen detaillierter untersuchen und parallel Fremdstoffe in
Fischen aus unterschiedlich belasteten Gewässern qualifizieren und
quantifizieren.
58
Molekulargenetische Modifizierung der Glutamin-Synthetase-Expression bei
der Kulturpflanze Raps (Brassica napus) in Anbetracht des gesteigerten NDüngemitteleinsatzes im Rapsanbau.
1
G. Ochs, G. Schock und A. Wild (Institut für Allgemeine Botanik, Uni Mainz)
G. Röbbelen und C. Möllers (Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung,
Uni Göttingen)
Für die wichtige Kulturpflanze Raps besteht eine im Vergleich zu anderen
Fruchtarten nur unzureichend ausgeprägte Stickstoffverwertungseffizienz, die
unter Berücksichtigung der im Rapsanbau üblichen Düngemittelmengen zu einer
zusätzlichen Gefährdung des ökologischen Gleichgewichtes führen kann
(Stickstoffeintrag in Gewässer, Boden und Atmosphäre).
Durch molekulargenetische Modifizierungen der Glutamin-Synthetase-Expression
(Schlüsselenzym im N-Haushalt der Pflanze) unter Einsatz biotechnologischer
Züchtungsprogramme soll eine gezielte Veränderung dieses zentralen Enzyms
erfolgen, und eine Optimierung der pflanzeninternen Stickstoffverwertung
angestrebt werden.
Finanzierung :
Europäische Union (Brüssel)
Graduiertenkolleg (Uni Mainz)
Reduktion der NH3-Emmissionen und Stickstoffverluste im Rapsanbau
durch
Modulation
des
Expressionsverhaltens
unterschiedlicher
Glutaminsynthetase-Isoformen
S
G. Ochs (Institut für Allgemeine Botanik, Uni Mainz)
C. Möllers (Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung, Uni Göttingen)
Durch eine unzureichend ausgeprägte Stickstoffverwertungseffizienz kommt es im
Rapsanbau zu beträchtlichen Stickstoffverlusten, die in Form von NH3Emmissionen zu einer Belastung des atmosphärischen Gleichgewichtes beitragen
können. Erhebliche Stickstoffmengen gelangen auch während des vorzeitigen
Blattfalles beim Raps in den Boden und stellen deshalb ein ökologisches
Gefährdungspotential dar. Die Stickstoffassimilation der höheren Pflanzen wird in
erster Linie durch die enzymatische Aktivität der Glutaminsynthetase (GS)
geprägt. Eine Steigerung der Enzymaktivität oder eine Veränderung der gewebebzw. entwicklungsspezifischen GS-Expression könnte zu einer verbesserten
Stickstoffverwertung führen. Die hierbei gewonnenen Erkenntnisse sollen in
pflanzenzüchterische Programme einfließen und langfristig neue Rapslinien
bereitstellen,
die
bei
großflächiger
Anbauweise
ein
geringeres
Gefährdungspotential besitzen.
Finanzierung :
Europäische Union, Brüsse (nur Reisekosten)
59
Die Bedeutung des Violaxanthin-Zyklus
als frühe Streßreaktion der Pflanze
S
Dr. Michael Richter (Inst. f. Allg. Botanik, Universität Mainz)
Die Pflanze begrenzt unter ungünstigen äußeren Bedingungen der Photosynthese
den Energiefluß auf das lichtempfindliche Photosystem II, um schädliche
Auswirkungen eines Potentialstaus im Photosyntheseapparat zu vermeiden.
Hierzu verfügt die Pflanze im Violaxanthin-Zyklus über einen Mechanismus der
thermischen Dissipation absorbierter Anregungsenergie in den PSIILichtsammelkomplexen. Im vorliegenden Projekt soll die mögliche biologische
Bedeutung des Violaxanthin-Zyklus als Streßabwehrreaktion der Pflanze
untersucht werden. Das Adaptationspotential des Violaxanthin-Zyklus bezüglich
der Streßstärke soll abgeschätzt werden. Hierzu werden Pflanzen in
Expositionskammern bei kontrollierten äußeren Bedingungen bestimmten
natürlicherweise vorkommenden Stressoren wie beispielsweise Mineralmangel,
Trocken- und Hitzestreß, sowie Kombinationen von Stressoren ausgesetzt.
Finanzierung:
Zentrum für Umweltforschung, DFG (Wi 243/19-2)
Bestimmung von Photosystem-II-Herbiziden unter
3
Verwendung eines Antikörpers mit Spezifität für die Herbizidbindestelle am
Photosystem-II
M. Richter (Institut für Allgemeine Botanik, Uni Mainz)
P. Krämer (GBF Braunschweig)
Unter Verwendung eines selbst hergestellten Antikörpers gegen den
herbizidbindenden Bereich von Photosystem-II soll ein ELISA-Test für
Photosystem-II-Herbizide in Wasserproben entwickelt werden. Der Test würde auf
der Konkurrenz zwischen Herbizid und Antikörper um gleiche oder überlappende
Bindedomänen im Bereich der sogenannten Herbizidbindenische von
Photosystem-II beruhen. Er soll ein ungefähres Maß für die Summe der
Photosystem-II-Herbizidbelastung der Probe ergeben und damit eine
Probenvorauswahl für die genauere chromatographische Bestimmung einzelner
Herbizide ermöglichen.
60
Reaktionen des Photosyntheseapparates auf
natürliche und anthropogene Streßfaktoren insbesondere
im Zusammenhang mit der Erscheinung der sog.
"Neuartigen Waldschäden"
1,4
M. Richter (Institut für Allgemeine Botanik, Uni Mainz)
A. R. Holzwarth (MPI für Strahlenchemie, Mülheim)
H. Fock (Uni Kaiserslautern)
Der Photosyntheseapparat höherer Pflanzen kann seine Lichtabsorption nicht
oder nur sehr begrenzt regulieren. Sehr hohe Lichtintensitäten kînnen durch den
nicht photosynthetisch verwertbaren Energieüberschuß eine Hemmung der
Photosynthese verursachen, die als Photoinhibition bezeichnet wird. Im
vorliegenden Projekt werden die strukturellen Grundlagen der Photoinhibition und
die Vermeidungsstrategien der Pflanze untersucht. Bei Waldbäumen mit dem
Schadbild der "Montanen Vergilbung" der lichtexponierten Blattoberseite wird
nach einer mîglichen ursächlichen Beteiligung von Photoinhibition am
Zustandekommen der Schadsymptome gesucht.
Finanzierung:
DFG (Wi 243/19-2)
BMFT (0339350 A)
Genökologische Untersuchungen an geschädigten
und nicht geschädigten Buchenbeständen
1,3
G.M. Rothe (Institut für Allgemeine Botanik, Uni Mainz)
G. Kahl (Botanisches Institut, Uni Frankfurt)
E.R. Schmidt (Institut für Genetik, Uni Mainz)
P.M. Gresshoff (Dept. of Plant Molecular Genetics, Uni Tennessee)
Unter der Verwendung von Isoenzym- und DNA-Genmarkern soll die genetische
Struktur von Buchenbeständen untersucht werden. Im Mittelpunkt steht die Frage,
ob die durch natürliche und anthropogene Belastungen hervorgerufenen stark
zunehmenden Schäden bei dieser Baumart mit der genetischen Konstitution der
Einzelbäume in Bezug stehen. Außer der bisher angewandten Methode der
Isoenzymanalyse soll auch die Ebene der DNA mit in die Untersuchungen
einbezogen werden. Dadurch kann die die Erbinformation tragende Struktur der
Bäume direkt in die Betrachtungen aufgenommen werden. Ein Vergleich der
beiden Genomanalysen soll Aussagen über ihre Eignung für diese Fragestellung
liefern.
Finanzierung:
Hessische Forstliche Versuchsanstalt, Hann. Münden
61
Einsatz der Chlorophyll-Fluoreszenz zur Analyse des Einflusses von
Umweltfaktoren auf den Photosynthese-Apparat.
4
Dr. W. Rühle (Institut für Allgemeine Botanik, Universität Mainz)
Die Chlorophyll-Fluoreszenz kann genutzt werden um Veränderungen des
Photosyntheseapparats anzuzeigen, die als Reaktion auf Umweltparameter
auftreten. Für die Erfassung umweltrelevanter biotischer Daten hat diese
zerstörungsfreie Meßmethode wesentliche Vorteile, die es erlauben in kurzer Zeit
große Datenmengen zu sammeln und in zeitlichen Abständen an der gleichen
Pflanze die Messung zu wiederholen. Die bisher im Labor gewonnenen
Erkenntnisse sollen auf Freilandmessungen übertragen werden, um zu
beobachten, in welchem Bereich ein Trockenstress in Kombination mit Lichtstress
zu reversiblen regulatorischen Veränderungen des Photosyntheseapparats führt
und ab wann er irreversible Schäden verursacht. Hierzu sollen homöohydre
Kulturpflanzen wie z.B. Weizen und Mais in der näheren Umgebung von Mainz
vor allem während längerer Trockenperioden gemessen werden. Vergleichend
hierzu sollen das Verhalten poikilohydrer Makroalgen erfaßt werden.
Nachweis von Gentransfer bei Freisetzungsexperimenten
transgener Nutzpflanzen in Rheinland-Pfalz
S
E. R. Schmidt, R. C. Feldmann, T. Hankeln (Inst. Molek. Genetik & Gentechn.
Sicherheitsforschung, Uni. Mainz)
Transgene Nutzpflanzen werden in zunehmenden Mafle freigesetzt oder bereits
kommerziell angebaut. Ein vieldiskutiertes Risiko ist der unbeabsichtigte
"Gentransfer" entweder durch Kreuzung mit nicht-transgenen Pflanzen
(Pollentransfer) oder "horizontal" d.h. durch Transfer transgener DNA zwischen
genetisch nicht verwandter Organismen. Ob Gefahren mit einem solchen
Gentransfer verbunden sind, ist bisher noch unklar. Mit Hilfe der
Polymeraseketten-reaktion, einer extrem empfindlichen Nachweismethode f¸r
DNA, wird untersucht, wie grofl die H‰ufigkeit eines Gentransfers in der N‰he
eines Versuchsfeldes mit transgenem Raps ist. Dar¸ber hinaus wird der Verbleib
transgener DNA im Ackerboden ¸ber einen l‰ngeren Zeitraum hinweg verfolgt.
Finanzierung:
Landesamt für Umweltschutz und Gewerbeaufsicht, Rh.-Pf.
Versuch zur Klonierung der Metallothioneingene
von Chironomiden
4
E. R. Schmidt, Institut für Molekulargenetik,
gentechnologische Sicherheitsforschung und Beratung
Chironomiden haben aquatisch lebende Larven, die z.T. stark verschmutzte und
extrem sauerstoffarme Sedimente von Teichen, Seen und anderen Gewässern
besiedeln. Bestimmte Chironomidenarten (z.B. Chironomus thummi) zeigen eine
hohe Toleranz gegenüber den verschiedensten Gewässerverschmutzungen.
62
Auswirkungen erhöhter CO2-Konzentrationen auf carboxylierende Enzyme
von Pflanzen und den Austausch von Carbonylsulfid (COS, OCS) zwischen
Vegetation und Atmosphäre.
S
V. Schmitt und A. Wild (Inst. für Allgemeine Botanik, Universität Mainz)
J. Kesselmeier (Max Planck-Institut für Chemie, Mainz)
Carbonylsulfid (COS) ist ein klimatisch bedeutendes Spurengas, für das die
Stärken der bekannten Quellen und Senken derzeit noch nicht völlig bekannt sind.
Als wichtigste Senke für COS wird die terrestrische Vegetation betrachtet. Die
Aufnahme von COS in Pflanzen erfolgt in Analogie zur CO2-Aufnahme mit Hilfe
verschiedener carboxylierender Enzyme, wie der Carboanhydrase, der Ribulose1,5-bisphosphat-Carboxylase und der Phosphoenolpyruvat-Carboxylase. Die
Aktivität dieser Enzyme wird vermutlich bei einer längerfristigen Exposition
gegenüber verdoppelten CO2-Konzentrationen herabgeregelt werden. Im Rahmen
dieses vorgeschlagenen Forschungsvorhabens soll im Verlauf von drei Jahren an
krautigen Mono- (Gerste oder Weizen) und Dikotylen (Raps), sowie jungen Laub(Buche oder Eiche) und Nadelbäumen (Fichte) die längerfristigen
Akklimationsreaktionen der genannten Enzyme an verdoppelte CO2Konzentrationen (ca. 800 ppm) untersucht und deren Einfluß auf den COSAustausch ermittelt werden. Die Untersuchungen sollen in den neu entwickelten
Klimakammern des Instituts für Allgemeine Botanik durchgeführt werden.
Populationsbiologische Untersuchungen zu Koexistenz und Genfluß
zwischen nahverwandten Gammarus-Formen - Verhaltens- und
Hybridisierungsexperimente.
1
Alfred Seitz und Jakob Müller (Zool. Inst., Uni Mainz)
Durch Veränderungen der Umwelt (natürlicher Art und vom Menschen verursacht)
kommen in zunehmendem Maße vikarierende Arten in direkten Kontakt. Mögliche
Ursachen wasserbewohnender Organismen können dabei der Bau eines Kanals
(Rhein-Main), reger Schiffsverkehr entlang desselben oder Veränderungen der
Wasserqualität (z.B. im Rhein) sein. Das Ergebnis eines solchen
Sekundärkontaktes kann dabei unterschiedlich ausfallen. Es kann zu einer
Vermischung (Hybridisierung) der beiden Arten kommen, falls die
Isolationsmechanismen noch nicht ausgereift sind. Wenn die beiden vikarierenden
Arten allerdings schon sexuell isoliert sind, dann stellt sich entweder eine
Koexistenz durch Habitatverschiebung oder eine Verdrängung der einen Art durch
die andere Art ein. Die historische Entwicklung solch einer Kontaktzone zweier
kryptischer Gammarus fossarum Arten (Formen) soll im beantragten Projekt
aufgedeckt werden. Dazu wird die genetische Struktur entlang mehrerer
Transekte durch die Kontaktzone und auf beiden Seiten dieser untersucht.
Unabhängig zur genetischen Untersuchung soll die Hybridisierungsfähigkeit
zwischen den Formen entlang dieser Transekte Aufschluß über die Geschichte
der geographischen Verschiebungen dieser Kontaktzone geben. Es wird
angenommen, daß eine reproduktive
63
Merkmalsverschiebung nur in den Gebieten zu finden sein wird, in denen ein
historischer Kontakt stattgefunden hat.
Finanzierung:
Umweltzentrum
DFG: SE 506/4-2
Bedeutung von Isolation, Flächengröße und Biotop1
qualität für das Überleben von Tier- und Pflanzenpopulationen in der Kulturlandschaft am Beispiel von Trockenbiotopen.
Teilprojekt IX: Modellbildung und Simulation von Austauschprozessen,
Mikroevolution und Extinktionsrisiko.
A. Seitz, H.J. Poethke u. E.M. Griebeler (Institut für Zoologie, Uni Mainz)
sowie Arbeitsgruppen aus: Frankfurt, Göttingen, Halle, Jena, Leipzig und Stuttgart
Das vorliegende Projekt beschäftigt sich mit den Ursachen des Artensterbens in
der Kulturlandschaft, d.h. in einer Landschaft, die durch die Aktivitäten des
Menschen wesentlich geprägt ist. Die relativ kleinräumige Struktur dieses
Landschaftstyps führt dazu, daß für einzelne Tiere nutzbare Habitate
üblicherweise klein und von anderen Flächen ähnlicher Qualität isoliert sind. Der
Zusammenhang zwischen Flächengröße und -qualität, der Isolation einzelner
Flächen und der erwarteten demographischen und genetischen Entwicklung von
Populationen steht deshalb im Zentrum dieses Projekts. Dazu werden in enger
Zusammenarbeit mit neun anderen Arbeitsgruppen, die die Untersuchungen im
Freiland sowie die genetischen Analysen durchführen, analytische Modelle und
Computersimulationen
zur
Populationsdynamik
und
-genetik
von
Metapopulationen ausgewählter Arten entwickelt.
Finanzierung:
BMFT (0339520 A)
Bedeutung von Isolation, Flächengröße und
1
Biotopqualität für das Überleben von Tier- und Pflanzenpopulationen in der
Kulturlandschaft am Beispiel von Trockenbiotopen.
Teilprojekt VIII: Genetische Analyse von Populationen mobiler und wenig
mobiler Tierarten (mit Ausnahme der Mollusken und Reptilien).
A. Seitz, M. Veith, B. Nicklas-Goergen, J. Johannesen (Institut für Zoologie,
Uni Mainz), sowie Arbeitsgruppen aus: Frankfurt, Göttingen, Halle, Jena, Leipzig
und Stuttgart
Das Teilprojekt beschäftigt sich mit den Einflüssen von verschiedenen
Ausprägungen natürlicher und anthropogener Umweltvariabilität auf die
genetische Struktur von Populationen verschiedener Tierarten (je eine Vogel-,
Amphibien- und Spinnenart, sowie neun Insektenarten).
Die von den Kooperationspartnern und der Mainzer Arbeitsgruppe beprobten
Populationen werden mit Hilfe von Enzymelektrophorese, DNA-Fingerprinting und
64
RAPD-PCR populationsgenetisch untersucht und bezüglich des genetischen
Polymorphismus und der genotypischen Struktur charakterisiert. Aus diesen
Daten werden Schätzungen über den Genaustausch zwischen verschiedenen
Populationen abgeleitet.
Mit Hilfe einer statistischen Analyse dieser Daten und unter Einbeziehung von im
Freiland gewonnenen Daten über Populationsgröße, Verteilungsmuster,
Dispersionsfähigkeit, Altersstruktur etc. sollen Hinweise gefunden werden, welche
Einflüsse Größe, Qualität und räumliche Anordnung von Biotopen auf die
genetischen Eigenschaften der untersuchten Populationen haben und wie sich
diese möglicherweise auf das Überleben der Populationen auswirken. Die Daten
dienen mit als Grundlage der Entwicklung und Validierung von Modellen (siehe
Teilprojekt IX).
Finanzierung:
BMFT (0339519 A
Untersuchungen zur Bedeutung und Akzeptanz der
Amphibienschutzanlage in Wiesbaden-Auringen
für die Erdkröte (Bufo bufo L. 1758).
1
A. Seitz, M. Veith und M. Fuhrmann (Institut für Zoologie, Uni Mainz)
An der seit mehreren Jahren errichteten Amphibienschutzeinrichtung in
Wiesbaden-Auringen werden vor allem Erdkröten durch Leiteinrichtungen und
Straßenuntertunnelungen vor dem Straßenverkehr geschützt. Derartige
Einrichtungen erfordern hohe Kosten bei der Errichtung und Unterhaltung. Ziel der
Untersuchung ist es deshalb, anhand der bestehenden Anlage Erfahrungen für
die Kosten-Nutzen-Optimierung von Amphibienschutzeinrichtungen zu gewinnen.
Mit Hilfe von Miniatursendern werden jährlich ca. 20-30 Individuen bei der An- und
Abwanderung an das Laichgewässer individuell verfolgt und dabei wird die
Reaktion auf die Leiteinrichtung sowie die verschiedenen Varianten der
Straßenuntertunnelungen beobachtet. Mehrere Tausend mit einem passiven
Transpondern individuell markierte Tiere erlauben eine Beobachtung von
großräumigen und langjährigen Wanderwegen, allerdings ohne die Möglichkeit
einer feinen zeitlichen und räumlichen Auflösung, da hier der Fang der Tiere
erforderlich ist.
Finanzierung:
Hessisches Ministerium für Landesentwicklung,
Wohnen, Landwirtschaft, Forsten und Naturschutz
Hessisches Landesamt für Verkehrswesen
Amt für Landwirtschaft, Forsten und Naturschutz Wiesbaden
65
Auswirkungen von Fremdstoffen auf Struktur und Dynamik
von aquatischen Lebensgemeinschaften in Labor und Freiland.
Teilprojekt I und Koordination des Forschungsverbundes
1,4
A. Seitz, D. Oertel (Institut für Zoologie, Uni Mainz)
R. Nagel (Institut für Hydrobiologie, TU Dresden)
H.-T. Ratte (Lehrstuhl für Biologie V, RWTH Aachen)
Ziel des Forschungsverbundes ist die Aufklärung ökotoxikologischer Wirkungen
von Fremdstoffen auf ökosystemarer Ebene. Dazu werden auf verschiedenen
Integrationsebenen (Individuum bis Lebensgemeinschaft) Experimente und
Freilandbeobachtungen durchgeführt. Das Verbundprojekt wurde wie, das
gleichnamige Vorläuferprojekt (1989-1991), in drei Arbeitsgruppen an der
Universität Mainz (Seitz, TP III und Nagel, TP II) und an der RWTH Aachen
(Ratte, TP I) bearbeitet.
Die im Freiland erhobenen Daten zur Populationsdynamik und Populationsgenetik
verschiedener Zooplanktonarten sowie der Verteilungsdynamik von Fischen in
fünf Seen unterschiedlichen Trophiegrades wurden quantitativ analysiert und zur
Entwicklung und Überprüfung der Eigenschaften eines Simulationsmodells
verwendet.
Bei den Modellrechnungen wurde das im Vorläuferprojekt entwickelte Modell
SIMPEL in zahlreichen Simulationsläufen dazu verwendet, die Grenzen einer
längerfristigen Prognose unter verschiedenen Randbedingungen zu untersuchen.
Im Vordergrund standen dabei die Auswirkungen einer systembedingten Variation
der Eingangsgrößen.
Finanzierung:
BMFT (07OTX01)
Grundlage für die Entwicklung eines art- und landschaftsbezogenen
Schutzkonzeptes
M. Veith, A. Kiefer (Institut für Zoologie, Abt. Populationsbiologie)
1
Im Rahmen dieses Forschungsprojektes untersuchen wir Fragen des
Raumbedarfes von Individuen und Populationen, der jährlichen und täglichen
Aktivitätsmuster und der Interaktion von Populationen der Fledermausart Graues
Langohr. Die Untersuchung werden an einem Kolonie-/Populationsverbund im
Nahegebiet durchgeführt.
(1) Mittels Telemetrie wird das nächtliche Aktivitätsmuster von 13 Individuen einer
Kolonie jeweils über 1-2 Wochen aufgezeichnet. Die hierbei ermittelten
individuellen Raumnutzungen lassen Rückschlüsse auf den Raumbedarf der
gesamten Population sowie die Wahl der Jagdhabitate zu.
(2) Die Telemetriesender lassen eine Unterscheidung von Flug- und Ruhephasen
zu. Die resultierenden Aktogramme ermöglichen eine Analyse der
Aktivitätsmuster in Abhängigkeit von Witterung und Tageszeit. An speziellen
Stellen im Dachboden der Kolonie wird während des gesamten Jahres Kot
gesammelt. Dies liefert Aussagen zur Mikrohabitatnutzung im Quartier sowie zur
Kolonieaktivität im Jahresverlauf und in Abhängigkeit von der Witterung.
(3) Die Individuen von fünf Populationen auf Kirchendachböden wurden kollektiv
und individuell markiert. Aus den Wiederfunden werden die Populationsgrößen
66
und die Entwicklung der Populationen im Jahresverlauf geschätzt.
Individuenaustausche zwischen den einzelnen Kolonien können hierdurch
registriert werden.
Finanzierung:
Untersuchungen zu Raumbedarf und Interaktionen von Populationen des
Grauen Langohrs (Plecotus austriacus) im Naheraum als Grundlage für die
Entwicklung eines art- und landschaftsbezogenen Schutzkonzeptes
1
M. Veith (Inst. für Zoologie, Uni Mainz)
Das Graue Langohr (Plecotus austriacus) zählt zu den seltenen Fledermausarten
Deutschlands und ist regional vom Aussterben bedroht. Wesentliche Aspekte
seiner Biologie, insbesondere zu seinen Sommerlebensräumen, sind wegen
seiner Seltenheit kaum erforscht. Im Nahetal bietet sich jedoch aufgrund einer
erstaunlichen Ballung von Wochenstuben dieser Art die einmalige Gelegenheit,
umfangreiche ökologische Untersuchungen durchzuführen.
Unsere Untersuchungen zielen darauf ab, durch
• Individual- und Kollektivmarkierung in mehreren Kolonien den
Individuenaustausch zwischen denselben zu quantifizieren sowie die lokalen
Populationsgrößen zu bestimmen;
• durch Radiotelemetrie die Aktionsradien einzelner Tiere und damit in der
Summe einer ganzen Kolonie zu bestimmen (Flächenbedarf);
• die Jahreszeitlichen Aktivitätsmuster durch Quantifizierung der unter den
Koloniehangplätzen sich ansammelnden Kotmenge zu ermitteln.
Insgesamt sollen aus diesen Untersuchungen
• Informationen zur Entwicklung eines regionalen Schutzkonzeptes für das
Graue Langohr im Nahetal abgeleitet werden.
Finanzierung:
Genetische Variabilität der Bachforelle Salmo trutta forma fario rheinlandpfälzischer und hessischer Mittelgebirgsbäche
1
A. Seitz, H. Kleisinger (Institut für Zoologie, Universität Mainz)
In diesem Projekt werden Bachforellenpopulationen aus Rheinland-Pfalz und
Hessen mittels RFLP-Analyseauf ihre genetische Diversität und Struktur
untersucht. Ein Ziele ist der Vergleich der räumlichen Populatonsstruktur mit den
potentiell möglichen Austauschwegen zwischen den Populationen. Neben den
Wildfängen werden zum Vergleich auch Populationen aus Zuchten verschiedener
Herkunft untersucht.
67
Die Bachforelle ist durch ihre speziellen Habitatansprüche zu einem gefährdeten
Fisch geworden. Durch Besatzmaßnahmen wird versucht, mit Forellen aus
kommerziellen Zuchten die schwindenden Bestände zu stützen.
Durch eine statistische Analyse von Freilanddaten, Zuchtlinien und der
geographsichen Verbreitung von Genotypen soll geklärt werden, ob sich in den
untersuchten Bächen noch genetisch unterschiedlich strukturierte, durch
mikrievolutive Prozesse entstandene Populationen nachweisen lassen. Mit Hilfe
der Ergebnisse soll die Rolle dieser Bestände als mögliche genetische Ressource
abgeschätzt werden.
Finanzierung:
Zentrum für Umweltforschung (DFG Graduiertenkolleg)
Forschungsinstitut Senckenberg
68
Ökotoxikologische Bewertung von gentoxischen Effekten, dargestellt am
Beispiel von Fischen.
Teilprojekt: Veränderung der genetischen Struktur von Fischpopulationen
unter dem Einfluß gentoxischer Substanzen
4
A. Seitz, J. Máthé (Institut für Zoologie, Abt. PopulationsbiologieUni Mainz)
Kooperationspartner: Prof. Dr. R. Nagel (Institut für Hydrobiologie, TU Dresden)
Mit Hilfe enzymelektrophoretischer und molekulargenetischer Verfahrenwerden
die Populationen der in ökotoxikologischen Untersuchungen eingesetzten
Versuchsfische (Zebrabärblinge und Guppies) populationsgenetisch charakterisiert. Dies ermöglicht es dann, bei verschiedenen Versuchsserien ein
homogenes Tiermaterial zu verwenden.
Es werden zunächst die verwendeten Methoden an die Versuchstierarten mit dem
Ziel angepaßt, die notwendige Probenmenge so weit zu verkleinern, daß die Tiere
für die Analyse nicht getötet werden müssen. Später werden die Versuchstierpopulationen vor und nach der Exposition untersucht, um festzustellen,
ob durch Xenobiotika die genetische Struktur von Versuchsfischpopulationen
tatsächlich verändert wird.
Populationsbiologische Untersuchungen zum Individuenund Genaustausch in Metapopulationen in der Kulturlandschaft
H.J. Poethke, A.Seitz (Institut für Zoologie, Abt. Populationsbiologie, Uni Mainz)
1
Im Rahmen des Forschungsprojektes untersuchen wir anhand räumlich stark
strukturierter Insektenpopulationen den Zusammenhang zwischen den durch die
Landschaftsstruktur vorgegebenen Parametern (wie etwa Größe, Habitatqualität
und Isolation) und den artspezifischen Parametern der Populationsdynamik (wie
maximale Zuwachsrate und umweltbedingte Schwankung der Populationsgröße)
einerseits und der genetischen Struktur und der erwarteten mittleren
Überlebensdauer der Population auf der anderen Seite. Hierzu wurde ein
individuenbasiertes
Prognosemodell
für
die
Populationsdynamik
von
Insektenpopulationen entwickelt. Dieses Modell wird im Augenblick durch eine
Datenbank
mit
populationsdynamischen
Kenngrößen
ausgewählter
Insektengruppen (Schmetterlinge und Heuschrecken) ergänzt. Für eine Reihe von
Anwendungsbeispielen haben wir mit der Aufnahme der Landschaftsstruktur in
ein geographisches Informationssystem (GIS) begonnen. Das GIS erlaubt uns
dann, die unmittelbar durch die Landschaftsstruktur vorgegebenen Parameter der
Metapopulation zu berechnen und gemeinsam mit den populationsdynamischen
Kenngrößen zur quantitativen Prognose der Überlebenschancen von
Insektenpopulationen einzusetzen.
Finanzierung:
Bundesministerium für Forschung und Technologie
Förderkennzeichen: 0339519 A und 0339520 A
Zentrum für Umweltforschung der Universität Mainz
69
Entwicklung einer Methode zur Artbestimmung
bei importierten Froschschenkeln
3
A. Seitz und M. Veith (Institut für Zoologie, Uni Mainz)
Jährlich werden in die EU mehrere Tonnen Froschschenkel als Delikatesse
importiert. Ein Großteil kommt aus Indonesien und ist zum Zeitpunkt des Imports
bereits kochfertig tiefgefroren. Es ist deshalb nicht mehr feststellbar, welche Arten
gefangen und schließlich in die EU importiert werden. Zu einem großen Teil
werden die Frösche gezüchtet, jedoch auch im Freiland gefangen. Da vermutet
werden kann, daß die einheimischen Fänger in Indonesien die Frösche wahllos
einsammeln, besteht die Gefahr, daß auch Tiere gefangen und getötet werden,
die geschützt sind.
Mit Hilfe von Enzymelektrophorese in Acetatfolien wurde ein vergleichsweise
einfaches Verfahren entwickelt, das aufgrund des Vergleichs von
Elektropherogrammen verschiedener Enzymgenorte eine eindeutige Zuordnung
der meisten Arten ermöglicht.
Finanzierung:
BUNR (Vw-53411-5/92)
Verbesserung des Elternschaftsnachweises bei
geschützten Tieren durch Erweiterung der DNA-Analyse
3
A. Seitz und J. Máthé (Institut für Zoologie, Uni Mainz)
Der Handel mit vom Aussterben bedrohten Tier- und Pflanzenarten ist durch
internationale Abkommen und durch Gesetz eingeschränkt oder verboten. Züchter
müssen deshalb beim Kauf- oder Verkauf von Tieren nachweisen, daß sie diese
legal erworben, bzw. selbst gezüchtet haben. Das Forschungsprojekt entwickelt
und testet Methoden, die auf dem Vergleich von DNA-Fragmenten von Eltern und
Nachkommen beruhen. Abhängig von Art, Erhaltungszustand und Menge des
verfügbaren Probenmaterials (Blut- oder andere Gewebeproben) werden zwei
verschiedene Techniken eingesetzt.
Bei genügend großen Mengen wird eine RFLP-Analyse mit Hilfe eines "DNAFingerprints" hergestellt, bei sehr kleinen Probemengen wird die DNA mit Hilfe
von PCR amplifiziert. Anschießen werden die so erhaltenen Fragmentmuster von
Mitgliedern der zu untersuchenden Familien verglichen und statistisch
ausgewertet. Die Methoden erlauben eine sehr genaue, individuelle Zuordnung
der Bandenmuster und eine exakte Abstammungsbestimmung, wenn vollständige
Familien vorliegen.
Finanzierung:
BUNR (Vw-53411-4/92)
70
Anaerobe Abbauleistungen im Boden durch fakultativ
anaerobe Bakterien
1
G. Unden (Institut für Mikrobiologie und Weinforschung, Uni Mainz)
Der Abbau vieler Naturstoffe und Schadstoffe erfolgt im Boden durch fakultativ
anaerobe Bakterien. Die bisher bekannten fakultativ anaeroben Bodenbakterien,
die diesen Abbau leisten, stammen aus der Gruppe der Gram-negativen
Bakterien.
Bei den Untersuchungen wurden fakultativ anaerobe Vertreter aus der großen
Gruppe der Gram-positiven Bakterien identifiziert (verschiedene Bacillus species).
Diese reduzieren Nitrat und Nitrit zu N2 oder Ammoniak. Dimethylsulfoxid und
Trimethylamin N-oxid werden zu Dimethylsulfid und Trimethylamin redziert. Als CQuelle werden Alkohole und Zucker genutzt, aromatische Verbindungen werden
dagegen nur langsam umgesetzt. Die beteiligten Stoffwechselwege werden durch
O2 und z.T. durch Nitrat abgeschaltet.
Finanzierung:
DFG (Un 49/5-2; Weiterförderung ab 1.7.1995)
Toxizität von Chemikalien in biologischen Systemen.
Entwicklung von Testverfahren mit geringen
Konzentrationen an Testchemikalien
4
G. Wegener (Institut für Allgemeine Botanik, Uni Mainz)
Ziel des Projekts ist es, nicht den LC50-Wert im Fischtest als Kriterium für die
Schadwirkung von Chemikalien zu benutzen, sondern zu versuchen, die
Schadwirkung einer Umweltchemikalie schon bei nichtletalen Konzentrationen
durch Kombination mit einem wohlkontrollierten Stoffwechselstreß wie
Sauerstoffmangel zu erkennen.
Molekularbiologie von Streßenzymen der Fichte
3
Dr. Aloysius Wild, Univ.-Prof., Inst. für Allg. Botanik
Dr. Chung Hong Yang (Peking, China),
Dipl.-Biol. Manfred Relle (Dokt.)
Waldökosysteme sind aufgrund ihrer vielfältigen Funktionen ein unverzichtbarer
Teil der menschlichen Lebengrundlagen; einer der wichtigsten Baumarten unserer
Wälder ist die Fichte.
Unsere Untersuchungen befassen sich mit der Molekularbiologie von
Streßenzymen (PEP-Carboxylase und ACC-Synthase) von Fichte; dazu liegen
von uns schon einige Untersuchungen vor. Es sollen nun weitere Genomanalysen
und Expressionsstudien des PEPC-Gens und ACC-Synthase-Gens an
ungeschädigten Blumen erfolgen.
71
Auswirkungen erhöhter Kohlendioxid-Konzentrationen in Kombination mit
variierter Stickstoffversorgung auf die Physiologie und Morphologie von
Buchen in Begasungskammer-Experimenten
1
A. Wild (Institut für Allgemeine Botanik, Uni Mainz)
V. Schmitt (Institut für Allgemeine Botanik, Uni Mainz)
D. Reinsberg (Institut für Allgemeine Botanik, Uni Mainz)
Die erwartete Verdopplung der Kohlendioxidkonzentration innerhalb der nächsten
50 Jahre wird das Klima nachhaltig beeinflussen. Die Auswirkungen eines CO2Düngeeffektes können durch weitere Klimabedingungen (Wasserversorgung,
Luftverschmutzung) bzw. Nährstoffversorgung moduliert werden. Nachdem die
SO2- Einträge durch wirkungsvolle Filter der Industrieanlagen stark reduziert
wurden, verbleiben die Stickstoffeinträge weiterhin auf hohem Niveau
(WALDZUSTANDSBERICHT, 1994). Die Proteinbiosynthese der Pflanze ist stark
abhängig von der Stickstoffversorgung. Bei diesem Projekt möchten wir die zukünftigen klimatischen Verhältnisse im Zusammenhang mit einer varierten
Stickstoffdüngung speziell an der für Europa ökologisch und ökonomisch
wichtigen Baumart Buche untersuchen. Hier sind, bei überoptimaler Versorgung
mit Stickstoff, die C/N-Verhältnisse und das Sproßdicken- und Längenverhältnis
wichtige zu untersuchende Parameter. Die für längerfristige Versuchsdauern
entwickelten Klimakammern ermöglichen eine notwendige mittelfristige Exposition
der jungen Bäume in einer kontrollierten Umgebung und lassen so Rückschlüsse
auf eine Adaptation der Pflanzen zu, die bei kurzfristigen Versuchen nicht gegeben sind.
Finanzierung:
Auswirkungen erhöhter Kohlendioxid-Konzentrationen
in Kombination mit reduzierter Wasserversorgung
auf die Blattphysiologie von Eichen und
Buchen in Begasungskammer-Experimenten
1,3
V. Schmitt (Institut für Allgemeine Botanik, Uni Mainz)
D. Peuser (Institut für Allgemeine Botanik, Uni Mainz)
Untersuchungen zu den Auswirkungen des Kohlendioxidanstiegs, des
Wasserhaushaltes, der Luftverschmutzung, des Boden-Nährstoffmangels und der
Temperaturerhöhung geben in Verbindung mit Modellberechnungen erste
Hinweise auf eine zukünftige Klimaentwicklung. Mit diesem Projekt möchten wir
diese zukünftigen Klimaeinflüsse speziell auf die in Europa ökologisch und
ökonomisch wichtigen Baumarten Buche und Eiche untersuchen. Zu diesem
Zweck entwickelten wir ein neues CO2-Meßgerät sowie computergesteuerte
Expositionskammern, deren flexibles Regelungskonzept vielfältige Vorteile bietet:
zum einen können lang- oder auch kurzfristige Klimaänderungen nachgeahmt
werden, sofern sie mit der zur Verfügung stehenden Kammertechnik realisierbar
sind, zum anderen trägt das Konzept zur Kostensenkung durch
Energieeinsparung bei.
72
Untersuchungen zu einer Erkrankung von Douglasien (Pseudotsuga
menziesii var. viridis) in Rheinland-Pfalz
1
Prof. Dr. A. Wild (Institut f. Allg. Botanik, Universität Mainz)
Dipl. Biol. A. Kaus (Institut f. Allg. Botanik, Universität Mainz)
Prof. Dr. A. Röder (Abt. Waldschutz, Forstl. Versuchsanstalt Rheinland-Pfalz,
Trippstadt)
Dr. J. Block (Abt. Waldschutz, Forstl. Versuchsanstalt Rheinland-Pfalz, Trippstadt)
Seit 15-20 Jahren wird an der Douglasie Pseudotsuga menziesii var. viridis eine
Erkrankung beobachtet, deren Ursachen noch unklar sind. Als Ursachenhypothese wird ein durch Manganüberschuß induzierter Nährstoffmangel
diskutiert, wobei vor allem dem Eisen eine besondere Bedeutung zukommt
(physiologischer Eisenmangel). Das vorliegende Projekt soll mittels diverser
mikrotechnischer und chemischer Verfahren Aufschluß über Kausalzusammenhänge zwischen Ursache und Wirkung der Erkrankung liefern, um
Gegenmaßnahmen ergreifen zu können. Die Douglasie ist ein extrem
schnellwüchsiger Baum und übertrifft die Fichte in Wert und Masse um 50-100%,
daher ist diese wichtigste ausländische Baumart von erheblicher
forstwirtschaftlicher Bedeutung.
Biochemische Schadensdiagnose bei Fichte
1,3
(picea abies) und Weißtanne (abies alba)
Ein Vergleich zwischen okularer und biochemischer Schadensdiagnose an
zwölf Dauerbeobachtungsflächen
J. Eichhorn (Hess. Forstl. Versuchsanstalt)
Forstl. Versuchsanstalt Baden-Württemberg
A. Röder, J. Block (Forstl. Versuchsanstalt Rheinland-Pfalz)
B. Prinz (LIS Nordrhein-Westfalen)
KFK-PEF
UMEG GmbH (Karlsruhe)
An älteren Baumbeständen von 12 Dauerbeobachtungsflächen in BadenWürttemberg werden über einen Zeitraum von drei Jahren Nadeln beerntet und
biochemisch analysiert. Anhand der bestimmten biochemischen Parameter wird
unter Einbeziehung der Standortsituation (geologische, edaphische und
Immissionsdaten) der Einfluß von Umweltstressoren auf den Stoffwechsel der
Fichten und Weißtannen ermittelt. Letztendlich soll diese Art der Bioindikation
Daten zur Früherkennung und Differentialdiagnose der neuartigen Waldschäden
liefern und somit die okulare Schadansprache durch spezifische Daten ergänzen.
Finanzierung:
Kernforschungszentrum Karlsruhe (KFK-PEF)
73
Untersuchungen über die Ursachen des Eichensterbens in Rheinland-Pfalz
1
Forstl. Versuchsanstalt Baden-Württemberg
A. Röder, J. Block (Forstl. Versuchsanstalt Rheinland-Pfalz)
Seit Mitte der 80er Jahre wid in ganz Europa ein in besher unbekanntemn
Ausmaß
auftretendes
Eichensterben
beobachtet.
Die
bisherigigen
Untersuchungen lassen den Schß zu, daß die auftretenden Schäden an Eichen
einem multifaktoriellen Ursachenkomplex zugerechnet weden können, dessen
Einzelfaktoren aber noch unklar sind. Das vorliegende Projekt soll mittels diverser
mikrotechnischer und biochemischer Verfahren Aufschlß darüber liefern, welche
Faktoren prädisponierend die Schwächung der Eichen bewirken, die zu dem
vielfach beobachteten rapiden Vitalitätsverlust führt. Desweiteren soll die
Möglichkeit einer biochemischen Frühdiagnose an optisch ungeschädigten
Bäumen untersucht werden, um eventuell frühzeitig Gegenmaßnahmen ergreifen
zu können, die zur jrevitalisierung der Eichen, die auch forstwirtschaftlich von
nicht unbeträchtlicher Bedeutung sind, führen können.
Finanzierung: Stiftung Rheinland-Pfalz für Innovation
Zentrum für Umweltforschung, Universität Mainz
Auswirkungen erhöhter CO2- und Stickstoffkonzentrationen auf die
Expression der Phosphoenolpyruvat-Carboxylase (PEPC)-kodierenden Gene
der Fichte und des Raps.
S
A. Wild und M. Relle (Inst. für Allgemeine Botanik, Universität Mainz)
Anthropogene Emissionen sind die Hauptursache von Veränderungen der
Atmosphäre. Hierzu gehört die stetige Erhöhung der CO2-Konzentration ebenso
wie der anthropogen gesteigerte Eintrag von Stickstoff-Verbindungen in die
Atmosphäre. Die Auswirkungen dieser Veränderungen auf die Biosphäre können
zum jetzigen Zeitpunkt nur ansatzweise abgeschätzt werden. Die Steigerung der
CO2-Konzentration in der Luft wird sich, in Verbindung mit Stickstoffeinträgen in
den Boden, zwangsläufig in Veränderungen der Biosphäre niederschlagen.
Als ein geeigneter biochemischer Indikator zur Auswirkung von Veränderungen
der Atmosphäre und der Nährstoffversorgung bei Pflanzen hat sich das Enzym
Phosphoenolpyruvat-Carboxylase (PEPC) herausgestellt. Die Aktivität dieses
Enzyms sowie die Expression des PEPC-codierenden Gens wird vermutlich bei
einer Exposition gegenüber verdoppelten CO2-Konzentrationen herabgeregelt
werden. Ein gegenläufiger Effekt ist bei einer erhöhten Stickstoff-Konzentration im
Boden zu erwarten. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens sollen im Verlauf
von drei Jahren an der krautigen Kulturpflanze Raps sowie an jungen Fichten und
Fichtenkeimlingen kurz- und längerfristige Adaptations-Reaktionen des Enzyms
PEPC und des entsprechenden PEPC-codierenden Gens an verdoppelte CO2Konzentrationen (ca. 800 ppm) in der Atmosphäre und an erhöhte
Stickstoffkonzentrationen im Boden untersucht werden. Die Untersuchungen
sollen in den neu errichteten Klimakammern des Instituts für Allgemeine Botanik
durchgeführt werden.
74
Molekularbiologie von Streßenzymen der Fichte
1
A. Wild, L. Wild, M. Relle, A. Sutter, A. Philipps
(Institut für Allgemeine Botanik, Uni Mainz)
C. Hong Yang (Peking)
Waldökosysteme sind aufgrund ihrer vielfältigen Funktionen ein unverzichtbarer
Teil der menschlichen Lebensgrundlagen. Dier Fichte ist eine der wichtigsten
Baumarten in unseren Wäldern; 24% des Bestandes werden zur Zeit als
geschädigt eingestuft.
Es
wurden
bisher
eine
Reihe
pflanzenphysiologisch-biochemischer
Untersuchungen durchgeführt; demgegenüber liegen kaum molekular-biologische
Untersuchungen vor. Diese Projekt soll sich mit der Molekularbiologie von
Streßenzymen der Fichte befassen. Eine Reihe umfangreicher Vorarbeiten hierzu
liegen bereits vor. Es soll die Expression des PEPC-Gens und des ACCSynthase-Gens in un-/geschädigten Bäumen bestimmt werden. Ebenfalls soll
eine Sequenzierung des Plastoms der Fichte erfolgen, um weitere Information zur
Erstellung homologer Sonden für Expressionsstudien zu erhalten.
Finanzierung:
DFG (Wi 234/17-2)
Die physiologische Regulation der DMS-Produktion
mariner Planktonalgen
1
C. Wilhelm und C. Hilse (Institut für Allgemeine Botanik, Uni Mainz)
J. Kesselmeier (MPI für Chemie, Abt. Biogeochemie, Uni Mainz)
Die durch die marinen Phytoplankter betriebene Assimilation der anorganischen
Kohlenstoff-,
Schwefelund
Stickstoffverbindungen
spielt
in
den
biogeochemischen Kreisläufen eine entscheidende Rolle. Im Rahmen des SKreislaufs ist es von Interesse, daß Phytoplanktonalgen Dimethylsulfid (DMS) in
das Wasser freisetzen können, das von dort in die Atmosphäre gelangt und zu
Sulfat oxidiert wird. Dieses Sulfat trägt zur verstärkten Bildung von
Wolkenkondensationskernen und damit zur Wolkenbildung bei. Die Vorhersage
der zukünftigen Klimaentwicklung hängt damit wesentlich von unserem Wissen
über die marine DMS-Produktion ab. Die Physiologie der Produktions- und
Emissionsvorgänge dieser Verbindungen ist jedoch weitgehend ungeklärt. Wir
konnten zeigen, daß die Synthese von DMS eng mit der Wachstumsrate korreliert
ist. Der Einfluß der Nährstoffe ist eher indirekt, indem die Nährstoffversorgung die
Wachstumsrate beeinflußt. Damit ergeben sich Hinweise, daß die Menge an
verfügbarem DMS weniger vom Synthesepotential als von der Lebenszeit der
Zellen abhängt.
Finanzierung:
DFG (Graduiertenkolleg, Uni Mainz), DAAD
75
Die UV-B Wirkung auf den Photosyntheseapparat von Planktonalgen
C. Wilhelm und B. Kaiser (Institut für Allgemeine Botanik, Uni Mainz)
1
Für die globale Kohlenstoffbilanz der Erde ist das sedimentierende Phytoplankton
die wichtigste Senke für geologische Zeiträume. Da durch den stratosphärischen
Ozonabbau mit einer erhöhten UV-B Strahlung besonders in den geographischen
Breiten gerechnet werden muß, wo das Phytoplankton die höchste Produktivität
aufweist, würden Produktivitätsverluste durch UV-B Schäden die biologische
Reflexierung des atmosphärischen Kohlendioxids reduzieren und damit die
Erwärmung der Atmosphäre weiter fördern. Es gibt eine Reihe von Hinweisen,
daß der Photosyntheseapparat einzelliger Algen schon bei UV-B Intensitäten
geschädigt wird, bei denen kaum Effekte auf die DNA oder die Proteinstruktur
beobachtet werden. Heute wird in der Ozeanographie mittels in-situ Messungen
der variablen Chlorophyllfluoreszenz eine Abschätzung der Primärproduktivität
vorgenommen. Der Rückgang dieser Fluoreszenz kann sowohl von
überoptimalem Licht als auch von UV-B bewirkt werden. Die bisherigen
Ergebnisse im Rahmen dieses Projekts zeigen, daß UV-B im
Photosyntheseapparat andere und/oder zusätzliche Prozesse auslöst als
Starklicht. So beobachtet man unter UV-B eine drastische Störung des
Exzitonentransfers und eine deutlich langsamere Erholung als nach der
Starklichtperiode. Es konnte gezeigt werden, daß die Empfindlichkeit der Algen
gegenüber UV-Licht durch physiologische Adaptationen erheblich verändert
werden kann. Die Abschätzung des UV-Effekts ist daher nicht mit einfachen
Dosis-Wirkungs-Beziehungen zu beschreiben, sondern nur als ein
Gefährdungspotential, das je nach Szenario unterschiedlich zu bemessen ist.
Finanzierung:
DFG (Graduiertenkolleg, Uni Mainz)
76
Projekte
im Fachbereich 22: Geowissenschaften
77
Zeitkorrelierte Erfassung anthropogener Blei-Emissionsquellen durch BleiIsotopensignaturen einer datierten Sedimentsequenz eines Eifeler Maarsees
1,3
D.F. Mertz (Geowissenschaften, Uni Mainz)
J.F.W. Negendank (GeoForschungsZentrum, Potsdam)
A.W. Hofmann (MPI für Chemie, Mainz)
Pb-Isotopenverhältnisse
anthropogener
Emissionen
können
quellencharakteristisch sein. Daten über eine kontinuierliche zeitliche Entwicklung der
anthropogenen Pb-Isotopie liegen für den mitteleuropäischen Raum bislang nicht
vor. Warvenchronologisch datierte Sedimente des Eifeler Holzmaars bieten eine
ausgezeichnete Möglichkeit für eine solche Untersuchung. Es soll an dieser
Sedimentsequenz versucht werden, Pb-Pollutionsquellen zu identifizieren und die
zeitliche Variation der Beiträge dieser Quellen zu rekonstruieren. Über die
Ansätze einer regional oder analytisch orientierten Studie hinaus bietet sich
zusätzlich ein systematischer Aspekt zur Quantifizierung des globalen
anthropogenen Pb-Kreislaufes.
Umweltverträglichkeit extremer Natursportarten
A. Escher (Geogr. Inst., Uni Mainz)
V. Heidt (Geogr. Inst., Uni Mainz)
K. Cachay (Inst. Sportwiss., Uni Bielefeld),
5
Extreme Natursportarten (ENSA) wie z. B. Freiklettern, Mountain-Biking, SnowBoarding, Drachenfliegen und Gerätetauchen nehmen in unserer Gesellschaft an
Umfang und Bedeutung zu. Diese Sportarten werden an bestimmten für die
jeweilige Disziplin geeigneten Naturstandorten ausgeübt. Die Wechselwirkung des
Sports mit der Umwelt ist bei allen Sportarten erheblich. Das Projekt will Umfang
und Standorte der ENSA in der Region Mittelrhein und in angrenzenden
Regionen erfassen. Dabei werden die konkreten Auswirkungen der Sportler und
Sportlerinnen auf die Umwelt bzw. die Verträglichkeit des Sports mit dem
jeweiligen Standort kartiert und analysiert. Auf dieser empirischen Kenntnisbasis
werden Modelle zur Wechselwirkung von ENSA und Umwelt sowie ökologische
Bewertungsmodelle und nachhaltige Entwicklungsmöglichkeiten für periphere
Regionen durch ENSA entworfen.
78
Projet Agricole et Social Interuniversitaire Mainz/Butare (Rwanda)
S
W. Klaer und D. König, Geographisches Institut, Uni Mainz
Faculté d'Agronomie, Université Nationale du Rwanda Butare
Faculté des Sciences Economiques, Sociales et de Gestion, Butare
Seit 1985 arbeiten die Université Nationale du Rwanda und die Universität Mainz
im Rahmen dieses Universitäts-Partnerschaftsprojektes an der Optimierung der
Methoden des Standortgerechten Landbaus. Ziel ist die Entwicklung eines an die
ökologischen Bedingungen Rwandas angepaßten, der Erhaltung und
Verbesserung der Bodenfruchtbarkeit dienenden standortgerechten Landnutzungssystems, das mit Hilfe der Integration von Bäumen und Sträuchern in die
Kulturflächen (Agroforstwirtschaft) sowie durch ein Wirtschaften in weitgehend
geschlossenen Kreisläufen mit hoher Biomasseproduktion eine allmähliche
Regeneration und eine nachhaltige Stabilisierung der Bodenfruchtbarkeit bewirkt.
Forschungsschwerpunkte im Projekt sind biologische Bodenverbesserungs und
Erosionsschutzmaßnahmen, die Integration insbesondere autochthoner
Baumarten in die Anbauparzellen sowie die Amelioration degradierter Böden mit
Hilfe lokal verfügbarer Gesteinsmehle. Aufgrund der Situation im Lande läuft das
Projekt momentan auf „halber Kraft“, die Kontinuität der Langzeitversuche ist
jedoch gewährleistet. Eine Wiederaufnahme der Projektaktivität in vollem Umfang
ist für das Jahr 1997 vorgesehen.
Finanzierung: Ministerium des Innern und für Sport Rheinland-Pfalz
Quantitative Erfassung von Oberflächenabfluß, Bodenabtrag
und vertikaler Bodenwasserbewegung in Agrarökosystemen
- vergleichende Untersuchungen zur Wirksamkeit unterschiedlicher
Bodenschutzmaßnahmen im rheinhessischen Weinbau
1
D. König (Geographisches Institut, Universität Mainz)
In stark erosionsgefährdeten Weinberg-Steillagen im Bereich des "Niersteiner
Horstes" (östliches Rheinhessen) werden Maßnahmen zur Verminderung von
Oberflächenabfluß, Nährstoffauswaschung und Bodenabtrag auf zehn
unterschiedlich behandelten Meßparzellen vergleichend untersucht. Die
gleichzeitige
Erfassung
der
Auswirkungen
der
unterschiedlichen
Bodensschutzmaßnahmen auf Ertrag und Ertragsqualität gewährleistet, daß das
Projekt über seinen Beitrag zur Agrarökosystemforschung hinaus zur Optimierung
der landwirtschaftlichen Praxis beitragen kann. Die Ergebnisse aus fünf
Meßjahren zeigen, daß es mit Hilfe geeigneter Schutzmaßnahmen möglich ist,
den Oberflächenabfluß von einem 30° geneigten Hang auf wenige Prozent und
den Bodenabtrag und die damit verbundenen Nährstoffverluste auf weniger als
ein Promille der Ausgangswerte (72 Tonnen Bodenabtrag pro Hektar und Jahr
von Weinbergen ohne Bodenbedeckung) zu reduzieren und damit Nährstoffverluste (von bis zu 117 kg Stickstoff/ha und Jahr) und die damit verbunden
Gewässereutrophierung zu vermindern.
79
Verbreitung von sulfatreduzierenden Bakterien im
Verdauungssystem von Insekten und ihre Bedeutung für den
Schwefelkreislauf und de endabbau von organischem Material
1
H. König ( Institut für Mikrobiologie und Weinforschung, Universität Mainz)
H. Cypionka ( AG Paläomikrobiologie, Universität Oldenburg)
Die terristrischen Lebensräume werden von sozialen Insekten wie den Termiten
oder Ameisen dominiert. Aufgrund ihrer spezifiischen Darmflora sind Termiten in
den Tropen und Subtropen entscheidend am Abbau von organischen Material
beteiligt. Wegen dieser globalen Bedeutung für den Stoffkreislauf untersuchen wid
die Systematisk und Physiologie der Darmflora der Termiten. Zur Zeit beschäftigt
uns die Frage, inwieweit Sulfatreduzierer, die wird öfters aus dem Termitendarm
isolieren konnten, auch im Verdauungssystem von anderen Insekten vorkommen
und welche Rolle sie hier im anaeroben Endabbau von organischem Material
spielen. Diese Frage ist deshalb interesseant, da Sulfatreduzierer bisher als
typische Vertreter aquatischer Sedimente angesehen wurden, wo sie eine
wichtige Rolle im Schwefelkreislauf übernehmen.
Schwermetallgehalte und deren Bindungsformen
in Warventonen aus Maaren
3
R. Oberhänsli (Institut für Geologie, Uni Mainz)
In Maaren finden sich Sedimente, welche fast unbeeinflußt in die Zeit vor dem
letzten Glazial zurückreichen und welche sich mittels der Warvenstratigraphie für
geologische Verhältnisse extrem genau datieren lassen. Dabei zeigt sich, daß die
Schwermetallablagerungen in der organischen Sedimentfraktion mit der
anthropogenen Entwicklung einhergehen. Darüber hinaus sind aber auch hohe
Schwermetalle in den Sedimenten vorhanden, die wahrscheinlch auf wiederholte
vulkanische Aktivitäten in den letzten 15 ooo Jahren zurückzuführen sind. Zur
weiteren Klärung der Ursprünge der Schwermetallbelastung dienen
Spurenelementanalytik in Kombination mit mineralogischen Untersuchungen.
Sorption, Migration und Transportverhalten von
Sprengstoffen (Dinitrobenzol & Trinitrophenol) in der
ungesättigten Bodenzone.
- Experimentelle Studien und Modelle-
3,4
R. Oberhänsli (Inst. f. Geowissenschaften, LE Mineralogie, Uni Mainz)
D. Schenk (Inst. f. Geowissenschaften, LE Geologie, Uni Mainz)
J. Preuß (Inst. f. Geographie, Uni Mainz)
Aufgrund ihrer Kanzerogenität und Toxizität stellen Kontaminationen aus
Rüstungsaltlasten eine große Gefährdung für die immer knapper werdende
Ressource Grundwasser dar. Das Verhalten dieser Stoffe in Böden und im
Grundwasser ist jedoch weitgehend unbekannt. Die Mechanismen der Migration,
80
Sorption sowie Retardation sind kaum untersucht und wenig verstanden. Die
Sorptionsmechanismen und
das Transportverhalten in der ungesättigten
Bodenzone werden in Batchversuchen und unter definierten Randbedingungen in
Laborlysimeter an unterschiedlichen Bodenmaterialien untersucht. Anschließend
soll die erarbeitete chemische Modellierung in Computermodelle umgesetzt und
ihre Übertragbarkeit auf Feldzustände an Altstandorten getestet werden.
Finanzierung:
DFG/Graduiertenkolleg
Antrag Schenk/Preuß beim
Ministerium des Inneren und für Sport
Mobilität von Seltenen-Erd-Elementen und deren
Fixierung in Karbonatphasen
1,3
R. Oberhänsli (Inst. f. Geowissenschaften, LE Mineralogie, Uni Mainz)
R. Gaupp (Inst. f. Geowissenschaften, LE Geologie, Uni Mainz)
Die Mobilität von Seltenen-Erd-Elementen (SEE) im sedimentären und
diagenetischen Bereich wird bisher als relativ gering angesehen, obwohl über die
Lösungs-,
Transportund
Fixierungsmechanismen
der
SEE
unter
oberflächennahen Bedingungen (niedrige Temperaturen und Drucke) nur wenig
bekannt ist. Neueste Funde rezenter, oberflächennah gebildeter SEE-Karbonate
(Bastnaesit) in SE-Tunesien sowie fossiler Vorkommen in permischen
Sandsteinen NW-Deutschlands stellen derartig pauschale Aussagen allerdings in
Frage. Da die SEE z.T. ähnliche Eigenschaften und Verbindungen wie die
Actiniden aufweisen, könnten neue Ergebnisse über die Mobilität der SEE auch
von Interesse für das Verhalten der Actiniden, beispielsweise bei der Endlagerung
nuklearer Abfälle, im Bereich der Hydro- und Biosphäre sein.
Finanzierung:
DFG-Graduiertenkolleg
Bindung und Mobilität ökotoxischer Metalle und Metalloide
3
H. von Platen, (Institut für Geologie, Uni Mainz)
Im vorliegenden Projekt sollen die Risiken durch ökotoxisch relevante Metalle und
Metalloide für Menschen, Tiere und Pflanzen quantifiziert werden. Ein wichtiger
Teilbereich ist die Erfassung und Beprobung von Haldenbereichen in RheinlandPfalz im Hinblick auf Schwermetalle, wie Quecksilber oder Uran und Thorium,
oder auch Kupfer. Schwermetallakkumulation insbesondere in Kulturpflanzen,
oder fraktionierte Extraktion von Schwermetallkontaminanten durch Chelatbildner
sind andere Teilbereiche, die im Projekt bearbeitet werden.
81
Prozesse der Relief-, Sediment- und Bodenentwicklung einer 1
stadtnahen Rheininsel im Verdichtungsraum Rhein-Main
J. Preuß (Geographisches Institut, Uni Mainz)
Die Rheininsel vor Mainz-Gustavsburg ist mit einem vorgelagerten Leitwerk so
verbunden, daß sich zwischen beiden ein Stillwasserbereich gebildet hat, in dem
seit ungefähr sechzig Jahren Sedimentation voranschreitet.
Das geplante Projekt hat zum Ziel, Prozesse der Relief-, Sediment- und
Bodenentwicklung im Bereich der Insel zu analysieren.
Hierfür
sollen
geomorphologisch-bodenkundliche
Kartierungen,
sowie
Pürckhauer-Sondierungen entlang besonders geeigneter Profile durchgeführt
werden. Die Proben werden systematisch aus verschiedenen Tiefen gewonnen.
An den so erhaltenen Proben sollen Messungen der Schwermetallgehalte, sowie
ein Screening auf Mineralöle durchgeführt werden. Weiterhin sind die
Standardparameter wie Strömungsgeschwindigkeit, pH-Wert, Gehalt an
organischer Substanz etc. zu ermitteln.
Die „Versuchsanordnung der Natur“ bietet in diesem Falle Möglichkeiten
• unterschiedlich alte und unterschiedlich zusammengesetzte Sedimente zu
vergleichen
• nach hydrogeographischen Prozessen unterscheidbare Reliefeinheiten zu
vergleichen
• in folgenden Studien Vergleiche mit Einträgen unterhalb der Mainmündung zu
ziehen.
Geoökologische Standortuntersuchungen am Rüstungsaltstandort
Hallschlag (Eifel).
1,4
Die Sprengstoffanlage Hallschlag (Eifel) wurde vor dem Ersten Weltkrieg geplant,
gebaut und in Betrieb genommen. Nach dieser Nutzung kam es u.a. zur
Ansiedlung mehrerer Bauernhöfe.
Ziel der Untersuchungen ist zu prüfen, inwieweit in Hallschlag geoökologische
Untersuchungen
mit
dem
Schwerpunkt
„Bodenwasserhaushalt“
eine
Verbesserung der bisherigen Erkenntnisse hinsichtlich der Belastungssituation
und einer zukünftigen Sanierung ermöglichen.
Zu diesem Zweck sollen an zwei repräsentativen Standorten Lysimeterstationen
ausgebaut werden, die einerseits die Gewinnung von Bodenwasserproben zur
Analyse auf Sprengstoffrückstände und andere hydrologische Parameter erlauben
und andererseits eine Bilanzierung der Dynamik des Wassers im Boden
ermöglichen. Diese dynamischen Größen des Bodenwasserhaushaltes sollen zu
den statischen Standortfaktoren in Beziehung gesetzt werden.
Die beiden Stationen sind mit je zwei Lysimetern und sechs Saugkerzen
ausgestattet und seit Mitte Dezember in Betrieb.
Wir sehen in Hallschlag die Möglichkeit eine Methode zur Beurteilung großflächig
kontaminierter Standorte zu entwickeln. Ferner halten wir eine Vervollständigung
der Vorliegenden Gutachten und sonstigen Arbeiten zu den historischgenetischen Verhältnissen dringend für erforderlich.
82
Analyse geomorphodynamischer Funktionszusammenhänge an der
nordwestlichen Randstufe des Rheinhessischen Tafellandes (Jakobsberg
bei Ockenheim) Rheinhessens.
1
Massenbewegungen treten im nordwestlichen Rheinhessen bei einer Basisdistanz
von mehr als 100 m als Folge der petrographisch und mineralogisch bedingten
Anfälligkeit der untermiozänen und oberoligozänen Sedimente an mehr als 7°
geneigten Hängen auf. Auslösend wirkt am Hang austretendes Wasser, das vom
Plateau gesammelt und in den pliozänen Sanden gespeichert wird. Rinnen an der
Basis des Pliozäns oder tektonische Störungen führen es an den Stufenhang
heran. Die Quelldichte im Bereich der Milchquarzschotter zeigt darüberhinaus,
daß wassergängige Schichten im Reliefsockel einen wichtigen Beitrag zur
Wasserleitung leisten. Bei sonst gleichen Rahmenbedingungen steuert der
Wasserhaushalt die Geomorphodynamik. Das Forschungsprojekt ist daher auf die
Ermittlung der Größen Klima, Oberflächenbedeckung, Relief,
Böden,
Oberflächennaher Untergrund, sowie den Wasserhaushalt gerichtet. Die Aufklärung der hier geschilderten Zusammenhänge ist, zumindest für einen Teil der
rutschgefährdeten Hänge in Rheinhessen, von erheblicher praktischer Bedeutung.
Zur Paläogeoökologie des mittelpaläolithischen Fundplatzes in Wallertheim,
Rheinhessen.
S
In der Lehmgrube der ehemaligen Ziegelei in Wallertheim wurden in den 20er
Jahren einige Meter unterhalb der Oberfläche Steinartefakte und Tierknochen
gefunden (SCHMIDTGEN und WAGNER 1929). Durch eine unter den
Fundschichten liegende Flußterrasse und die aufliegenden Deckschichten ergab
sich in Wallertheim die Möglichkeit der stratigraphischen Einordnung der Funde in
die beginnende Würm-Kaltzeit. Seitdem sind zahlreiche Untersuchungen am
Fundort Wallertheim erfolgt (u.a. FAULER 1938, LESER 1970, BOSINSKI et al.
1985). Aus einem vom Umweltzentrum geförderten Projekt (1992) sind
mittlerweile zwei Diplom- bzw. Staatsexamensarbeiten (SCHNEIDERMEIER
1995, REBHOLZ 1995) und zwei Veröffentlichungen (PREUSS und REBHOLZ
1995, PREUSS et al. 1996) hervorgegangen.
In diesem Folgeantrag soll die Frage geklärt werden, ob die Wallertheimer
Humuszonen entsprechend der Befunde von FAULER (1938), die von uns wieder
freigelegt wurden, auch auf der lößbedeckten Oberen Niederterrasse liegen.
Damit wäre ein paläopedologisches Merkmal (Humuszone) mit einem
geomorphologischen Merkmal (Obere Niederterrasse) erstmalig so verknüpft, daß
eine zeitliche Einordnung möglich werden könnte. Andererseits hängt die
Datierung der Wallertheimer Fundschichten von der Datierung beider Merkmale
ab. Ziel des Antrages ist es also von dieser "Schlüssellokalität" Verknüpfungen
zum Fundplatz und andererseits zu den jüngeren Terrassen des Wiesbaches
herzustellen.
83
TNT-Sanierungsprojekt Stadtallendorf
3,4
Als Folge der TNT Produktion im größten Sprengstoffherstellungswerk Europas
im zweiten Weltkrieg ist eine Fläche von 840 ha zum Teil stark kontaminiert mit
TNT und Metaboliten, bzw. Produktionsabfällen, die toxisch oder kanzerogen
sind. Im vorliegenden Projekt wird einerseits der geoökologische Iststand erfaßt
und andererseits werden Empfehlungen zur Sanierung und zum Wiedereinbau
des gereinigten Materials erarbeitet werden.
Beschreibung und Quantifizierung mikrobieller
Umsetzungsraten in einem silikatischen Aquifer
3
D. Schenk (Institut für Geowissenschaften, Uni Mainz)
In karbonatarmen Grundwasserleitern bietet in der Hauptsache die Hydrolyse von
Silikaten einen Puffer gegen eingetragene Säuren. Die mikrobielle Beeinflussung
dieses Puffersystems wird zur Zeit in Laborsimulationsanlagen untersucht. Hierzu
werden Mikroorganismenkulturen benutzt, die aus einem Aquifer isoliert wurden.
Die
Produktion
organischer
Säuren
und
die
Beeinflussung
der
Reaktionsgeschwindigkeit der Silikathydrolyse wurden als Maßzahl für die
Umsetzraten benutzt. Es zeigt sich bis jetzt, daß eine hohe Produktion
organischer Säuren in der Lage ist, die Pufferwirkung dadurch zu verringern, daß
reaktive Mineraloberflächen chemisorptiv passiviert werden. Nach Abschluß der
Laborsimulationen werden in-situ Versuche mit einer Probenkammer in einem
Aquifer durchgeführt.
Uferfiltration
3
D. Schenk (Institut für Geowissenschaften, Uni Mainz)
Die zunehmende Belastung oberflächennaher Grundwasservorkommen führt zu
einer intensiveren Nutzung von Oberflächengewässern durch z.B.
Uferfiltrationsanlagen. Im durchgeführten Projekt soll ein detailliertes 3DStrömungsmodell erstellt werden, um die einzelnen Wasserkomponenten (Rhein-,
Grund- und Tiefengrundwasser) zu modellieren und zu separieren. Durch
hydrochemische Analysen und geochemische Modellberechnungen wird der
daraus resultierende Chemismus der Mischwasser gemessen bzw.
prognostizierbar. Hierbei werden besonders bisher unberücksichtigte Prozesse
hydro-/geochemischer Wechselwirkung zwischen Wasser und Gestein
berücksichtigt.
84
Untersuchungen zur Auswirkung urbader Belastungen auf die
Grundwasserqualität und -quantität in einem inhomogenen Kluftaquifer im
Umfeld der Stadt Oppenheim
1
D. Schenk, E. Krauter, J.Preuß, J. Feuerbach
(Fachbereich Geowisasenschaften, Uni Mainz)
In einem regional begrenzten Bebiet um Oppenheim soll der urbane Einfluß auf
die Grundwasserqualität sowie die physikalischen Bodenparameter (besonders
im Hinblick auf die Standsicherheit) an Hand von unterschiedlichen Verfahren
untersucht werden. Zur Anwendung kommen hierbei Satellitenbildanalyse,
stereographische
Luftbildauswertung,
ingenieurund
hydogeologische
Geländemethoden sowie chemische Analysen. Mit fünf Beobachtungspegeln
wurden die hydraulischen sowie hydrochemischen Verhältnisse untersucht. Im
Zusammenhang mit Abflußmessungen im Kanalsystem sowie unter
Zuhilfenahmen von Niederschlagswerten einer Wetterstation im Stadtbereich
erfolgt eine quantitative Bestimmung von Eintrags-Austragsbilanzen. Dabei ist es
Ziel, die Faktoren des urbanen Einflusses über chemische Leitparameter und
Abflußbilanzen zu quantifizieren.
Finanzierung:
Zentrum für Umwelt forschung
Stadt Oppenheim
Sorption,
Migration
und
Transportverhalten
von
Sprengstoffen
(Dinitrobenzol & Trinitrotoluol) in der ungesättigten Bodenzone.
3
D. Schenk ( Inst. f. Geowissenschaften, LE Geologie, Uni Mainz)
R. Oberhänsli (Inst. f. Geowissenschaften, Uni Potsdam)
J. Preuß (Inst. f. Geographie, Uni Mainz)
Aufgrund der Kanzerogenität und Toxizität stellen Kontaminationen aus
Rüstungsaltlasten eine große Gefährdung für die immer knapper werdende
Ressource Grundwasser dar. Die Mechanismen der Migration, Sorption sowie
Retardation sind kaum untersucht und wenig verstanden. Das Transport- und
Sorptionsverhalten in der ungesättigten Bodenzone sind in Batchversuchen und
unter definierten Randbedingungen in Laborlysimetern an unterschiedlichen
Bodenmaterialien untersucht. Mittels Infrarotspektoskopie und Kernmagnetresonanzspektroskopie sollen die Bindungsmechanismen von Trinitrotoluol und
Dinitrobenzol in Computermodelle ungesetzt
und ihre Übertragbarkeit auf
Feldzustände an Altstandorten getestet werden.
Finanzierung:
DFG-Graduiertenkolleg“Kreisläufe, Austauschprozesse
und Wirkungen von Stoffen in der Umwelt“
85
Projekte
im MPI für Chemie
86
Die Bedeutung der Vegetation für das atmosphärische
Budget von kurzkettigen organischen Säuren
1,3
K. Bode und J. Kesselmeier (MPI für Chemie, Abt. Biogeochemie, Mainz)
Ameisen und Essigsäure spielen eine bedeutende Rolle beim Beitrag zur Azidität
des Regenwassers, besonders in Reinluftgebieten. Wir setzen eine speziell für die
Messung des Austausches atmosphärischer Spurengase entwickelte Küvette ein,
mit der kleine Bäume oder Zweige eingeschlossen werden können und unter dem
Durchfluß von Außenluft der Austausch von flüchtigen Verbindungewn gemssen
werden kann. Junge Fichten, Eschen, Kiefern und Buchen wurden unter
Einschluß von Messungen von Photosynthese und der >Transpiration mit diesem
System untersucht. In allen Fällen wurde signifikante aber durchaus
speziesabhängige Emission der beiden Säuren beobachtet.
Finanzierung:
BMFT (BIATEX)
Max-Planck-Gesellschaft
Flechten als Senke für das klimarelevante
Carbonylsulfid (COS)
1,3
J. Kesselmeier und U. Kuhn (MPI für Chemie, Abt. Biogeochemie, Mainz)
C. Gries und T.H. Nash III (Dept. Botany, Arizona State University, Tempe, USA)
Im Gegensatz zu höheren Pflanzen wurden Flechten bisher überhaupt nicht bei
Untersuchungen des Austausches reduzierter Schwefelverbindungen und
insbesondere des für die Albedo der Erde mitverantwortlichen Carbonylsulfids
(COS) berücksichtigt, obwohl diese Organismen von entscheidender Bedeutung
für einige Ökosysteme sein können. 14 Flechten Spezies wurden in
Laborversuchen auf ihr Austauschverhalten dieser Gase untersucht. Alle Spezies
nahmen COS auf. Diese Laborergebnisse konnten mittlerweile durch zwei
Feldversuche in einem Ökosystem mit bedeutendem Anteil an Flechten in
Kalifornien bestätigt werden. Die Ergebnisse weisen auf eine potentiell hohe
Bedeutung der Flechten im Austausch von COS hin.
Finanzierung:
BMFT (BIATEX)
87
Untersuchungen zum Austausch von DMS und COS
zwischen marinen Phytoplankton Spezies und der Atmosphäre.
1,3
S. Blezinger und J. Kesselmeier (MPI für Chemie, Abt. Biogeochemie, Mainz)
Wilhelm, C. (Institut für Allgemeine Botanik, Uni Mainz)
Der Ozean ist die wohl bedeutendste Quelle des für die Wolkenbildung
verantwortlichen Dimethylsulfids (DMS). Die biologische Produktion des
Vorläufers von DMS und die damit verbundene Freisetzung und Abgabe von DMS
an die Atmos-phäre ist Gegenstand intensiver Untersuchungen (siehe auch
Bericht Wilhelm, Univ. Mainz). Wir versuchen, den Gehalt an freiem DMS in den
Zellen verschiedener Phytoplanktonspezies zu erfassen, um die Bedeutung der
aktuellen Konzentration auf die Freisetzung zu verstehen. Weiterhin wird die
Kapazität der Algen-Spezies zur Aufnahme des ebenfalls klimarelevanten
Carbonylsulfids (COS, siehe auch Projekt Kesselmeier, Flechten) in die Arbeiten
eingeschlossen.
Finanzierung:
BMFT (BIATEX)
Simultane Bestimmung der Emission von Monoterpenen,
1,3
Isopren, kurzkettigen organischen Säuren und Aldehyden
aus den für den südeuropäischen Raum typischen Bäumen Steineiche
(Quercus ilex L.) und der Pinie (Pinus pinea L.).
L. Schäfer, K. Bode und J. Kesselmeier (MPI für Chemie, Abt. Biogeochemie,
Mainz)
L. Torres (Inst. National Polytech., ENSCT, France)
P. Foster (Inst. Univ. Technologie, GRECA, Grenoble, France)
P. Ciccioli (CNR-Istituto Inquinamento Atmosferico, Monterotondo Scalo, Italy)
Mit Küvetten, die Zweige von ausgewachsenen Bäumen einschließen können,
wird die Emission von Kohlenwasserstoffen wie Monoterpenen, Isopren,
kurzkettigen organischen Säuren und Aldehyden aus den für den
südeuropäischen Raum typischen Bäumen Steineiche (Quercus ilex L.) und der
Pinie (Pinus pinea L.) unter Einschluß von Messungen der Photosynthese und der
Transpiration untersucht. Dabei zeigte sich, daß die Eiche höhere Emissionen an
Monoterpenen aufweist als die Pinie. Im Gegensatz dazu zeigen die Bäume bei
der Emission der Säuren und Aldehyde ein vergleichbares Verhalten. Im
Vergleich mit einem Quercus ilex Exemplar im Botanischen Garten der Universität
Mainz soll versucht werden, den klimatischen Einfluß (Mittelmeergebiet und
Rhein-Main) auf die Emission zu erkennen.
Finanzierung:
Europäische Union (BEMA-Projekt)
BMFT (Spurenstoffkreisläufe/BIATEX)
88
Austausch von organischen Säuren, Salpetersäure,
Kohlendioxid, Wasserdampf, Ozon und Ammoniak in
Abhängigkeit von Entwicklungszustand landwirtschaftlicher
Kulturen und Bearbeitungsformen (Düngemitteleinsatz)
1,3
Ch. Amman, U. Hofmann, F.X. Meixner, M. Müller, F. Nathaus, D. Weller,
J. Kesselmeier (MPI für Chemie, Abt. Biogeochemie, Mainz)
H.Güsten (Forschungszentrum Karlsruhe, Karlsruhe)
A.Neftel (Eidgenössische Forschungsanstalt für Agrikulturchemie und
Umwelthygiene, Liebefeld-Bern, Schweiz)
P.Wyers (Energieonderzoek Centrum Nederland, ZG Petten, Niederlande)
W.Jaeschke (Zentrum für Umweltforschung, Frankfurt)
An einem ausgesuchten Feld in der Nähe von Bellheim (Rheinland Pfalz) wird der
Austausch der im Titel aufgelisteten Spurengase zwischen Boden, Pflanze und
Atmosphäre untersucht. Alle Messungen werden korreliert mit der Erfassung des
Entwicklungzustandes (Blattflächenindex, Reifezustand etc.) und der
pflanzenphysiologischen Vorgänge wie Photosynthese und Atmung.
Finanzierung
BMFT (BIATEX)
Europäische Union (EXAMINE-Projekt)
Qualitativer und quantitativer Nachweis von
polyfunktionellen organischen Säuren im Massenbereich
C1-C6 aus der Troposphäre.
3
J. Beck und G. Helas (MPI für Chemie, Mainz)
Organische Säuren mit weiteren funktionellen Gruppen lassen sich im
Niederschlag nachweisen. Das sind beispielsweise Milchsäure, Glykolsäure,
Glyoxylsäure, Oxalsäure und eine ganze Reihe weiterer Carbonsäuren. Bezüglich
der Oxidation von Kohlenwasserstoffen in der Troposphäre sollten diese Stoffe als
Intermediate oder vorläufige Endprodukte eine Rolle spielen. Zu den
entsprechenden Verbindungen in der Gasphase liegen bis heute nur wenige
Daten vor. Mit Hilfe von Cryo-Fallen sollen diese Säuren in der
Umgebungsluftfeuchte
oder
direkt
ausge-froren
und
anschließend
ionenchromatographisch analysiert werden. Die sehr niedrigen Konzentrationen in
der Troposphäre erfordern eine optimierte Cryo-Fallen-Einheit und ein optimiertes
IC-Analyse-System, was in dieser Arbeit entwickelt werden soll.
Finanzierung:
DFG (SFB 233 - Dynamik und Chemie der
Hydrometeore)
89
Analytisch-chemische Trennung von Aldehydgemischen
mit Kohlenstoffzahlen bis 7
3
H. Hübenthal und G. Helas (MPI für Chemie, Mainz)
K. Unger (Institut für Anorganische Chemie, Uni Mainz)
Längerkettige Aldehyde werden als Emissionsprodukte von biogenen Emissionen
beobachtet. Dies können sowohl Aldehyde von Alkanen als auch von
ungesättigten Verbindungen sein. Ziel dieser Arbeit ist eine Trennungs- und
Nachweisprozedur aufzubauen, die die Charakterisierung der genannten
Verbindungen erlaubt. Es wird die Derivatisierung, die Stabilität der Derivate und
die Trennung auf einem isokratischen und einem Gradienten-HPLC-System
untersucht. Besonderes Interesse hat dabei der Einfluß der Kettenverlängerung
auf die Parameter, die die Trennung beschreiben.
Finanzierung:
DFG (SFB 233 - Dynamik und Chemie
der Hydrometeore)
Messungen von Lachgas (N2O) und Methan (CH4) im Ozean
3
H.W. Bange und S. Rapsomanikis (MPI für Chemie, Mainz)
Mit einem computergesteuerten, kontinuierlich arbeitenden gaschromatographischen System, welches speziell für den Einsatz auf Schiffsexpeditionen
entwickelt wurde, werden Untersuchungen zur Konzentration und Verteilung der
klimarelevanten Spurengase Lachgas (N2O) und Methan (CH4) in der
atmosphärischen Grenzschicht über dem Ozean und in der ozeanischen
Mischungschicht mit hoher zeitlicher Auflösung durchgeführt. Zur Trennung und
Analyse wird ein System mit zwei, parallel eingebauten, gepackten Säulen in
Verbindung mit parallel installierten Detektoren (ECD für Lachgas, FID für
Methan) eingesetzt. Bisherige Meßkampagnen führten in die Ostsee (Februar und
Juli 1992), Nordsee (September 1991 und September 1992), Ägäis (Juli 1993)
und in das Gironde-Ästuar (November 1991). Geplant sind zwei weitere
Expeditionen in den Indischen Ozean (Mai und Juli/August 1995).
Finanzierung:
BMFT
90
Photochemische Produktion von Carbonylsulfid (COS)
im Meerwasser
3
O. Flöck und M.O. Andreae (MPI für Chemie, Mainz)
Mit Hilfe von Feldmessungen, durchgeführt im Juni 1993 in der griechischen
Ägäis, im Januar 1994 in Nordost Atlantik, im April 1994 in der Nordsee, im Juli
1994 in der Nähe der Florida Keys und im August 1994 wiederum im Nordost
Atlantik soll die Variabilität der COS Konzentration und der COS Bildungsparameter (z.B. Produktionskonstanten) im Oberflächenwasser und der
Wassersäule bestimmt werden. Gleichzeitig werden Korrelationen zwischen der
COS Konzentrationen mit anderen physikalischen und chemischen Parametern
untersucht. Durch geeignete Laborexperimente sollen potentielle Vorstufen des
COS gefunden und dadurch Aussagen über den Bildungsmechanismus getroffen
werden.
Finanzierung:
Max Planck-Gesellschaft
Der Kreislauf von Dimethylsulfid in Meerwasser und
mariner Atmosphäre
1,3
G. Uher und S. Rapsomanikis (MPI für Chemie, Mainz)
Im Rahmen des europaweiten OMEX-Programms
soll der Kreislauf von
Dimethylsulfid (DMS) an der europäischen Schelfkante untersucht werden. DMS
wird aus Stoffwechselprodukten mariner Plankton-Algen gebildet und in die
Atmosphäre emittiert. Dort führt die DMS-Oxidation zur Bildung von
Wolkenkondensationskeimen, die die Wolkenbildung sowie deren Reflektivität
(Albedo) und Stabilität und damit die Strahlungsbilanz der Erde beeinflussen. Zur
Untersuchung dieser Prozesse werden für den Schiffseinsatz taugliche,
vollautomatische Meßsysteme zur Bestimmung von atmosphärischem und
gelöstem DMS weiterentwickelt. Schiffsmessungen im OMEX-Gebiet wurden
September 1994 begonnen (FS Meteor: Las Palmas - Bremen) und werden im
Juli (FS Valdivia: Kork - Lissabon) und Oktober (FS Discovery: Irische See) 1995
fortgesetzt.
Finanzierung:
EG-Mittel: OMEX (MAST II Programm)
91
Speziesanalytik quecksilberorganischer Verbindungen
und deren Anwendung auf biotische und abiotische Matrizes
3
R. Fischer und S. Rapsomanikis (MPI für Chemie, Mainz)
Zur Analyse von quecksilberorganischen Verbindungen in umweltrelevanten
Matrizes wurde ein "Purge and Trap"-Quarzofen-AAS-System entwickelt und
getestet.
Basierend
auf
dem
Prinzip
der
Ethylierung
einzelner
Quecksilber-Spezies werden diese in vollständig alkylierte, flüchtige Ethylderivate
überführt und als solche chromatographisch getrennt und atomspektrospkopisch
detektiert. Damit besteht die Möglichkeit, die jeweilige Bindungsform des
Quecksilbers ("Speziation") zu bestimmen. Gegenüber der Bestimmung des
Gesamtquecksilbergehaltes werden auf diese Weise sehr sehr viel detailliertere
Informationen über den biogeochemischen Kreislauf von Quecksilber gewonnen.
Finanzierung:
92
Verzeichnis der Publikationen
der im Zentrum mitarbeitenden Gruppen
Es sind alle Veröffentlichungen der beteiligten Gruppen von 1994 - 1996 aufgeführt, auch die, die
nicht in direktem Bezug zum Zentrum stehen, da eine Förderung durch das Zentrum auch andere
Arbeiten der Gruppe indirekt unterstützt. Doppelnennungen von Arbeiten in verschiedenen
Gruppen zeigen fächerübergreifende Zusammenarbeit zwischen Gruppen an.
93
Gruppe Bartling, FB 03
Bartling:
Privatisierung kommunaler Tätigkeiten: Wettbewerbsaspekte und
Prinzipal-Agenten-Beziehungen.
Aufsätze
zur
Wirtschaftspolitik
des
Forschungsinstituts für Wirtschaftspolitik an der Universität Mainz e. V., Nr. 41,
Mainz 1994
Gruppe Bartmann, FB 03
Stewen, M. : Neue Gedanken zum ethnischen und ökonomischen Konzept, Adam
Smiths, Beiträge zur Wirtschaftsforschung, Nr 43, Mainz 1994
Borchers, H.: Regulierte Strommärkte: Ein Beitrag zur (De-) Regulationsdebatte in
Elektrizitätswirtschaft, Dissertation, St. Gallen (1994)
Simon-Opitz, N.: Grundzüge des Institutionalismus, Beiträge zur Wirtschaftsforschung Nr 45, Mainz
Bartmann, H. und John, K.D.: Grundkonzeptionene der Konjunktur- und
Wachstums-analyse, (3 Bände), 4. Auflage, St. Gallen 1994
1. Klassik, Neoklassik, Keynes und Keynesianismus
2. Monetaristisch-neoklassische Position und Supply-Side-Ökonomien
3. Postkeynesianismus
Bartmann, H. und John, K.D. (Hrsg.), Umweltgerechte Verkehrskonzepte,
Wiesbaden 1996
Bartmann, H. und
Stuttgart 1996
Geldsetzer, A., Umweltökonomie - ökologische Ökonomie,
Bartmann, H., Keynessche Lehre, Neue Keynesianische Makroökonomik,
Postkeynesianismus,
Verteilungstheorie,
Verteilungspolitik,
in:
Gabler
Volkswirtschaftslexikon 1996 und in Gabler Wirtschaftslexikon 1996, Wiesbaden,
13. Aufl.
Bartmann. Umwelt, Wachstum und Verteilung, in: Forschungsmagazin der
Johannes Gutenberg-Universität Mainz, 12. Jahrgang, 1996, S. 12-20
Gruppe Laubinger, FB 03
Laubingerr unter Mitwirkung von Repkewitz und/oder Webersinke-Matejka :
Ergänzungslieferungen Nr. 41-47 zu Ule/Laubinger,
Bundesimmissionsschutzgesetz, Kommentar und Rechtsvorschriften, Neuwied
(Loseblattsammlung), erscheint seit 1974, Gesamtumfang ca. 1120 Seiten
Ergänzungslieferungen Nr. 17-21 zu Ule/Laubinger,
Bundesimmissionsschutzgesetz, Rechtsprechung, Neuwied
(Loseblattsammlung), erscheint seit 1977, Gesamtumfang ca. 680 Seiten
Ergänzungslieferungen 45-56 zu Ule/Laubinger, Bundesimmissionsschutzgesetz Kommentar und Rechtsvorschriften, Neuwied (Hermann Luchterhand-Verlag)
Ergänzungslieferungen 20-23 zu Ule/Laubinger, Bundesimmissionsschutzgesetz Rechtsprechung, Neuwied (Hermann Luchterhand-Verlag)
94
Gruppe Zohlnhöfer, FB 03
Zohlnhöfer, W. (1994): Großer Sprung" oder "Stückwerksreformen" Marktwirtschaft als Aufgabe - Wirtschaft und Gesellschaft im Übergang vom Plan
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Zohlnhöfer, W. (1995): Sockelarbeitslosigkeit - eine Dauererscheinung der
Sozialen Marktwirtschaft?, in: Forschungsmagazin der Johannes GutenbergUniversität, Mainz, Heft 2/95, S. 16-26.
Zohlnhöfer, W. (1996): Das normative Element in der wettbewerbstheoretischen
Doktrinbildung, in: J. Kruse und O. G. Mayer (Hrsg.), Aktuelle Probleme der
Wettbewerbs- und Wirtschaftspolitik (Erhard Kantzenbach zum 65. Geburtstag),
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Zohlnhöfer, W. (1996): Wie sozial ist die Soziale Marktwirtschaft?, in: Heidelberger
Club für Wirtschaft und Kultur e.V. (Hrsg.), Sozialfall Sozialstaat - Wie sicher ist
unsere soziale Sicherung?, Münster/Hamburg 1996, S. 225-237.
Zohlnhöfer, W. (1996): Die Wirtschaftswissenschaft im Dienste der Politikberatung
- Grundsatzfragen und Anwendungsbereiche, Theodor Dams zum 70. Geburtstag,
Berlin 1992, (zus. mit H. Mäding und F. L. Sell).
Zohlnhöfer, W. (1996): Zukunftsprobleme der Weltwirtschaftsordnung,
Schriften des Vereins für Socialpolitik, N.F., Bd. 243, Berlin 1996.
Zohlnhöfer, W. (1996): Tarifautonomie auf dem Prüfstand, Schriften des Vereins
für Socialpolitk, N.F., Bd. 244, Berlin 1996.
Zohlnhöfer, W. (1996): Europa auf dem Wege zur Politischen Union?
Probleme und Perspektiven der europäischen Integration vor "Maastricht II",
Schriften des Vereins für Socialpolitik., N.F., Bd. 247, Berlin 1996.
Gruppe Kienast, FB 04
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Kienast, K., M. Knorst, R. Neuwirth, B. Fries, S. Groß, J. Müller- Quernheim , R.
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Das chemotaktische Verhalten von Alveolarmakrophagen und
Blutmonozyten nach Expositionen mit unterschiedlichen NO2-Konzentrationen.
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95
Kienast, K., M. Knorst, S. Lubjuhn, J. Müller-Quernheim, R. Ferlinz:
Nitrogen dioxide induced reactive oxygen-intermediates production by
human alveolar macrophages and peripheral blood mononuclear cells. Arch
Environ Health 49 (1994) 246 - 250
Kienast, K., J. Müller-Quernheim, K. Knorst, S. Lubjuhn, R. Ferlinz: In vitro study of
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Kienast, K., K. P. McKinnon, M. Madden, J. D. Carter, W. Reed, S. Becker,
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Epithelzellinie mit Stickstoff-dioxid induzieren eine vermehrte
Transkription und Freisetzung proinflammatorischer Zytokine. Pneumologie
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Gruppe Schröder, FB 04
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"Sport und HIV-Infektion". Schriftenreihe des Bundesministeriums für Gesundheit;
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