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Handbuch der Umweltveränderungen und Ökotoxikologie
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Fachbuch
2012

Handbuch der Umweltveränderungen und Ökotoxikologie

Band 3B: Aquatische Systeme: Biogene Belastungsfaktoren — Organische Stoffeinträge — Verhalten von Xenobiotika

ISBN
EAN
978-3-642-63040-8
9783642630408
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G866957
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Vor 10000 Jahren, zu Beginn des Neolithikums begann der Mensch seßhaft zu werden. Er leitete damit einen neuen Prozeß in das erdge schichtliche Geschehen ein, nämlich Wachstum und Expansion der eigenen Spezies über die naturgegebene Umweltkapazität hinaus. Er kauft wird diese Entwicklung mit der starken Inanspruchnahme der endlichen Ressourcen Materialien und Raum sowie der Belastung von und Umwelt auf eine unseren Planeten nachhaltig bedrohende Natur Art und Weise. Bis zur "agrarischen Revolution" in der Jungsteinzeit war der Mensch als Jäger und Sammler Teil natürlicher Ökosysteme und da mit vergleichbar den tierischen Organismen den naturgegebenen Ge setzmäßigkeiten unterworfen. Dann rodete er den Wald, bearbeitete den Boden, kultivierte ausgewählte Pflanzen, entwickelte die Haustier haltung und schuf mit festem Wohnsitz in seinen dörflichen Sied lungsgemeinschaften die Voraussetzung für eine systematische Vor ratshaltung. Die Tragfähigkeit eines Gebietes war jetzt nicht mehr aus schließlich durch die in Raum und Zeit begrenzten Naturressourcen bestimmt. Der Mensch hatte einen Weg gefunden, sie durch zielge richtete Maßnahmen systematisch zu erweitern. Mit dieser Befreiung aus der strengen Abhängigkeit von der Natur scherte der Mensch aus den regelnden Zwängen der Evolution aus und begann, sich über die populationserhaltende Reproduktion hinaus nachhaltig zu vermehren. Seit 1850 hat sich die Weltbevölkerung verfünffacht auf 6 Mrd. ge gen Ende des 20. Jahrhunderts. Gleichzeitig wuchs der Verbrauch an Primärenergie, gegenwärtig zu 75% durch fossile Energieträger ge deckt, um mehr als das Dreißigfache. Spätestens jetzt wurde das be sonders verschwenderische Verhalten des Menschen offenbar.
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Ökotoxikologie
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water quality and water pollution
Zielgruppe
Research
Inhaltsverzeichnis
1 Gewässerbelastungen durch biogene Stoffe und Organismen.- 1.1 Diffuser Eintrag von partikulärem organischem Material (POM).- 1.1.1 Charakterisierung und Klassifikation von partikulärem organischem Material.- 1.1.2 Herkunft von partikulärem organischem Material.- 1.1.3 Eintrag von partikulärem organischem Material.- 1.1.3.1 Eintrag von Totholz.- 1.1.3.2 Eintrag von Streu.- 1.1.4 Wirkung im Gewässer.- 1.1.4.1 Trophische Wirkung von POM.- 1.1.4.2 Wirkung von Totholz in Gewässern.- 1.1.5 Sanierungsmöglichkeiten und Ausblick.- 1.1.6 Literatur.- 1.2 Eintrag und Umsatz gelöster Kohlenstoffverbindungen.- 1.2.1 Zusammensetzung der gelösten organischen Kohlenstoffverbindungen.- 1.2.2 Einfluß von DOC auf die Zusammensetzung, Dichte und Aktivität von Mikroorganismen.- 1.2.3 Herkunft und Konzentration der gelösten organischen Kohlenstoffverbindungen.- 1.2.4 Literatur.- 1.3 Bakteriologisch-hygienische Belastung der Gewässer.- 1.3.1 Vorkommen von Krankheitserregern und Indikatorbakterien in Gewässern.- 1.3.2 Indikatorbakterien zum Nachweis einer fäkalen Kontamination.- 1.3.3 Quellen fäkaler Verunreinigungen.- 1.3.4 Gesetzliche Vorgaben.- 1.3.5 Anforderungen an die Wasserqualität aus bakteriologisch-hygienischer Sicht.- 1.3.6 Wasserqualität von Oberflächengewässern.- 1.3.7 Möglichkeiten zur Reduzierung der bakteriologischhygienischen Belastung der Oberflächengewässer.- 1.3.8 Literatur.- 1.4 Algenbürtige Schadstoffe — Auftreten, Wirkung und Bedeutung.- 1.4.1 Störende und giftige Inhaltsstoffe aus Algen und Cyanobakterien.- 1.4.1.1 Zyklische Hepta- und Pentapeptide.- 1.4.1.2 Neurotoxische Alkaloide.- 1.4.1.3 Cylindrospermopsin.- 1.4.1.4 Irritativ entzündlich wirkende Alkaloide.- 1.4.1.5 Lipopolysaccharide.- 1.4.2 Gesundheitsschäden und Viehsterben.- 1.4.3 Vorkommen.- 1.4.4 Vermeidungsstrategien.- 1.4.5 Grenzwerte und Regelungen.- 1.4.5.1 Trinkwasser.- 1.4.5.2 Badegewässer.- 1.4.6 Literatur.- 1.5 Neozoen: Gebietsfremde Tierarten.- 1.5.1 Bedeutung.- 1.5.2 Typologie.- 1.5.3 Natürliche vsanthropogene Arealdynamik.- 1.5.4 Anlässe und Durchlässe.- 1.5.5 Status in Europa.- 1.5.6 Erfassung und Erforschung.- 1.5.7 Nutzen von Neozoen.- 1.5.8 Gefahrenpotential der Neozoen.- 1.5.8.1 Ökonomisches Gefahrenpotential.- 1.5.8.2 Medizinisches und tiermedizinisches Gefahrenpotential: Zoonosen und Vektoren.- 1.5.8.3 Psychosoziales Gefahrenpotential.- 1.5.8.4 Gefahr für Genetik und Bestand der Arten der einheimischen Fauna.- 1.5.8.5 Gefahrenpotential der Neozoen: Infraspezifisches Niveau und Paraneozoen.- 1.5.8.6 Gefahr für autochthone (Teil-)Ökosysteme.- 1.5.9 Neozoen und Naturschutz.- 1.5.10 Handlungsbedarf.- 1.5.11 Literatur.- 2 Gewässerbelastungen durch organische Stoffe.- 2.1 Abwassereinträge aus der Siedlungsentwässerung.- 2.1.1 Struktur der Siedlungsentwässerung.- 2.1.2 Entwicklung der Gewässerbelastung aus Siedlungsgebieten.- 2.1.3 Stoffeinträge aus der Siedlungsentwässerung.- 2.1.3.1 Kläranlagen.- 2.1.3.2 Niederschlagswassereinleitungen.- 2.1.4 Wirkung auf Gewässerökosysteme.- 2.1.4.1 Kontinuierliche Abwassereinleitungen aus Kläranlagen.- 2.1.4.2 Niederschlagswassereinleitungen.- 2.1.5 Wirkung auf Organismen.- 2.1.5.1 Hydraulische Wirkungen.- 2.1.5.2 Stoffliche Wirkungen.- 2.1.6 Bewertung und gesetzliche Regelungen.- 2.1.7 Zukünftige Entwicklung.- 2.1.8 Literatur.- 2.2 Gewässerbelastungen aus dem ländlichen Raum.- 2.2.1 Diffuse Quellen.- 2.2.2 Punktquellen.- 2.2.2.1 Struktur der Siedlungsentwässerung.- 2.2.2.2 Stoffeinträge aus Kläranlagen.- 2.2.3 Ausblick.- 2.2.4 Literatur.- 2.3 Gewässerbelastungen durch waschaktive Substanzen.- 2.3.1 Einleitung.- 2.3.2 Chemische Struktur, Verbrauch und Gewässerrelevanz der Tenside.- 2.3.2.1 Tensidklassen und Verbrauchsmengen.- 2.3.2.2 Tensidkonzentrationen in Abwasser und Gewässern.- 2.3.3 Aquatische Toxizität von Tensiden.- 2.3.3.1 Ökotoxikologische Daten von Tensiden.- 2.3.3.2 Bioakkumulationsverhalten.- 2.3.4 Vermeidungsstategie für Gewässerbelastungen durch Tenside: die biologische Abbaubarkeit.- 2.3.4.1 Abbaubegriffe und Testmethoden.- 2.3.4.2 Abbaudaten wichtiger Tenside.- 2.3.5 Risikobewertung von Tensiden in Gewässern.- 2.3.6 Literatur.- 2.4 Gewässerbelastungen durch synthetische Moschusverbindungen.- 2.4.1 Bedeutung von synthetischen Moschusverbindungen.- 2.4.2 Nitromoschusverbindungen und polycyclische Moschusverbindungen.- 2.4.3 Analytik synthetischer Moschusverbindungen.- 2.4.4 Einträge in die Umwelt.- 2.4.4.1 Herkunft und Verwendung synthetischer Moschusverbindungen.- 2.4.4.2 Synthetische Moschusverbindungen in Gewässern.- 2.4.5 Wirkung auf aquatische Organismen.- 2.4.6 Prognostische Bewertung der Moschusverbindungen.- 2.4.7 Literatur.- 2.5 Gewässerbelastungen durch Mineralöle.- 2.5.1 Eigenschaften und Stoffdaten der Mineralöle.- 2.5.2 Eintrag von Öl in die Gewässer.- 2.5.3 Auswirkungen.- 2.5.4 Gegenmaßnahmen.- 2.5.5 Ausblick.- 2.5.6 Literatur.- 2.6 Gewässerbelastung durch organische Halogenverbindungen.- 2.6.1 Definition und Bestimmung der Gruppenparameter.- 2.6.1.1 AOX-Parameter.- 2.6.1.2 Halogenspezifische AOF-, AOCl-, AOBr- und AOI-Bestimmung.- 2.6.2 Einträge in die Umwelt.- 2.6.2.1 Herkunft des AO.- 2.6.2.2 Herkunft des AOF und AO.- 2.6.2.3 AOX in Gewässern.- 2.6.3 Wirkung auf Organismen und auf Ökosysteme.- 2.6.4 Formen der AOX-Minderung und Sanierungsmöglichkeiten.- 2.6.5 Prognostische Bewertung der organischen Halogenverbindungen.- 2.6.6 Literatur.- 2.7 Huminstoffe: Abiotische Stoffwechsel-Regulatoren in limnischen Systemen.- 2.7.1 Einleitung.- 2.7.2 Rolle der Huminstoffe bei der Langzeitentwicklung eines Weichwassersees.- 2.7.3 DOC-Fingerprinting: Charakterisierung des Stoffwechsels vom Einzugsgebiet und Gewässer.- 2.7.4 Huminstoffe als Informationsträger.- 2.7.5 Veränderung der Biokonzentration von Xenobiotika in Anwesenheit von Huminstoffen.- 2.7.6 Veränderung toxischer Eigenschaften von Xenobiotika in Anwesenheit von Huminstoffen.- 2.7.7 Huminstoffe als Initiatoren/Katalysatoren von Abbauprozessen im Gewässer.- 2.7.8 Huminstoffe als Vorläufer von karzinogenen Wasserinhaltsstoffen und als (Ko)-Faktor von Krankheiten.- 2.7.8.1 THM-(Trihalogenmethan)-Problematik.- 2.7.8.2 MX-(Methylhalogen)-Problematik.- 2.7.8.3 „Schwarzfuß-Krankheit und andere Krankheiten, die mit Huminstoffen in Verbindung gebracht werden.- 2.7.9 Zusammenfassende Schlußfolgerungen.- 2.7.10 Literatur.- 2.8 Gewässerbelastungen durch leichtflüchtige chlorierte Kohlenwasserstoffe, LCKW.- 2.8.1 Einleitung.- 2.8.2 Physikalisch-chemische Eigenschaften der LCKW.- 2.8.3 Ökotoxikologische Eigenschaften der LCKW.- 2.8.4 Vorkommen der LCKW.- 2.8.4 Literatur.- 2.9 Gewässerbelastungen durch schwerflüchtige chlorierte Kohlenwasserstoffe.- 2.9.1 Einträge und Wirkungen der schwerflüchtigen chlorierten Kohlenwasserstoffe.- 2.9.2 DDT und seine stabilen Metabolite.- 2.9.2.1 Stoffdaten des DDT.- 2.9.2.2 DDT-Rückstände im Wasser.- 2.9.2.3 DDT-Rückstände in Sedimenten.- 2.9.2.4 DDT-Rückstände in Schwebstoffen.- 2.9.2.5 DDT-Rückstände in Fischen.- 2.9.3 Isomere des Hexachlorcyclohexans (HCH).- 2.9.3.1 Stoffeigenschaften.- 2.9.3.2 HCH-Rückstände im Wasser.- 2.9.3.3 HCH-Rückstände in Schwebstoffen.- 2.9.3.4 HCH-Rückstände in Fischen.- 2.9.4 Polychlorierte Biphenyle (PCB).- 2.9.4.1 Stoffeigenschaften.- 2.9.4.2 PCB-Rückstände im Wasser.- 2.9.4.3 PCB-Rückstände in Schwebstoffen und Sedimenten.- 2.9.4.4 PCB-Rückstände in Fischen.- 2.9.5 Weitere SCKW.- 2.9.5.1 Cyclodien-Insektizide.- 2.9.5.2 Polychlorbenzole.- 2.9.6 Literatur.- 2.10 Gewässerbelastungen durch polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe, PAK.- 2.10.1 Eigenschaften der polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffe (PAK).- 2.10.2 Quellen der PAK.- 2.10.3 Konzentrationen der PAK in Gewässern.- 2.10.4 Literatur.- 2.11 Gewässerbelastungen durch Arzneimittel.- 2.11.1 Einleitung.- 2.11.2 Belastung deutscher Fließgewässer.- 2.11.2.1 Pharmaka.- 2.11.2.2 Antiseptika.- 2.11.3 Belastung kommunaler Kläranlagen.- 2.11.3.1 Pharmaka.- 2.11.3.2 Antiseptika.- 2.11.4 Verbreitung und Bedeutung einzelner pharmazeutischer Indikationsgruppen.- 2.11.4.1 Antiphlogistika.- 2.11.4.2 Lipidsenker.- 2.11.4.3 Antiepileptika.- 2.11.4.4 Zytostatika.- 2.11.4.5 Antibiotika.- 2.11.4.6 Betablocker.- 2.11.4.7 Bronchospasmolytika.- 2.11.5 Ökotoxikologische Bewertung.- 2.11.6 Zusammenfassende Betrachtung.- 2.11.7 Literatur.- 3 Komplexe Wirkungen von Xenobiotika in Gewässern.- 3.1 Toxische Wirkung auf aquatische Organismen.- 3.1.1 Parameter zur Bewertung der toxischen Wirkung.- 3.1.2 Einfluß abiotischer und biotischer Parameter auf die toxische Wirkung.- 3.1.2.1 Art der Testorganismen.- 3.1.2.2 Verschiedene Entwicklungsstadien einer Art.- 3.1.2.3 Physiologischer Zustand.- 3.1.2.4 Temperatur.- 3.1.2.5 Wasserchemische Parameter.- 3.1.2.6 Konzentration und Bioverfügbarkeit eines Toxins.- 3.1.3 Toxische Effekte auf aquatische Organismen.- 3.1.4 Toxisch relevante Konzentrationen.- 3.1.5 Güteanforderungen und Schutzgüter.- 3.1.6 Literatur.- 3.2 Bioakkumulation von Xenobiotika in limnischen Systemen.- 3.2.1 Anreicherung von Xenobiotika in Organismen.- 3.2.2 Anreicherungsfaktor.- 3.2.3 Bioakkumulation lipophiler Verbindungen.- 3.2.3.1 Kinetik der Bioakkumulation.- 3.2.3.2 Kompartimentmodell der Bioakkumulation.- 3.2.3.3 Verteilungskoeffizient n-Oktanol/Wasser.- 3.2.3.4 Bioakkumulation stark lipophiler Verbindungen.- 3.2.4 Bioakkumulation von ionischen Verbindungen.- 3.2.5 Literatur.- 3.3 Geoakkumulation.- 3.3.1 Definition.- 3.3.2 Stoffgruppen.- 3.3.3 Auswirkungen geoakkumulierter Schadstoffe auf die Hydro- und Biosphäre.- 3.3.4 Der Geoakkumulationsindex (Igeo).- 3.3.5 Die Schwermetallentwicklung in den Sedimenten der Elbe.- 3.3.6 Literatur.- 3.4 Ökotoxische Wirkung.- 3.4.1 Verhaltensänderungen.- 3.4.2 Störungen der Reproduktion.- 3.4.3 Störungen der Verbreitung von Pflanzen und Tieren.- 3.4.3.1 Störungen der Verbreitung von Pflanzen.- 3.4.3.2 Störungen der Verbreitung von Tieren.- 3.4.4 Monitoring.- 3.4.5 Literatur.- 3.5 Genotoxische Wirkung.- 3.5.1 Einteilung genotoxischer Effekte.- 3.5.1.1 Genmutationen.- 3.5.1.2 Chromosomenmutationen.- 3.5.1.3 Genommutationen.- 3.5.2 Konsequenzen genotoxischer Einwirkungen.- 3.5.2.1 Einzellige Organismen.- 3.5.2.2 Mehrzellige Organismen.- 3.5.3 Genotoxische Substanzen in der Umwelt und ihre Quellen.- 3.5.4 Nachweismethoden für genotoxische Substanzen.- 3.5.4.1 In-Vitro-Verfahren (bakterielle Methoden).- 3.5.4.2 In-Vivo-Verfahren.- 3.5.5 Literatur.- 3.6 Stoffe mit hormonartiger Wirkung.- 3.6.1 Einleitung.- 3.6.2 Stoffe und Konzentrationen in der Umwelt.- 3.6.2.1 Natürliche und synthetische Östrogene.- 3.6.2.2 Alkylphenole.- 3.6.3 Wirkungsmechanismen.- 3.6.4 Wirkungen auf Organismen.- 3.6.4.1 Organochlorpestizide: DDT.- 3.6.4.2 Polychlorierte Biphenyle (PCB).- 3.6.4.3 Alkylphenole.- 3.6.4.4 Phthalate und Bisphenol A.- 3.6.4.5 Vermännlichung von Wasserschnecken durch Tributylzinn.- 3.6.5 Zusammenfassende Bewertung.- 3.6.6 Literatur.- 3.7 Wirkung sedimentgebundener Xenobiotika.- 3.7.1 Expositionspfade.- 3.7.2 Nachweis der Wirkung gebundener Xenobiotka am Beispiel der Elbe-Sedimente.- 3.7.2.1 Toxizität des Porenwassers.- 3.7.2.1 Toxizität der Sedimente.- 3.7.3 Schlußfolgerungen.- 3.7.4 Literatur.- 4 Stofftransfer in Gewässern.- 4.1 Stoffausträge aus dem Einzugsgebiet.- 4.1.1 Diffuse Eintragsquellen in Gewässer.- 4.1.2 Ermittlung der diffusen Nährstoffeinträge.- 4.1.3 Problematik der Berechnung von Nährstofffrachten.- 4.1.4 Bodenerosion.- 4.1.5 Maßnahmen zur Reduzierung diffuser Einträge.- 4.1.6 Literatur.- 4.2 Gewässerbelastung durch Pflanzenschutzmittel.- 4.2.1 Einleitung.- 4.2.2 Einträge von PSM in die Gewässer.- 4.2.3 Verbreitung und Konzentrationen von PSM in Gewässer.- 4.2.3.1 PSM in Kläranlagenwässer.- 4.2.3.2 PSM in Oberflächengewässer.- 4.2.3.3 Gewässerbelastungen nach Störfällen.- 4.2.3.4 PSM in Grundwässer.- 4.2.4 Vermeidungsstrategien.- 4.2.5 Prognostische Bewertung der Belastungskomponenten.- 4.2.6 Literatur.- 4.3 Stofftransport in Fließgewässern.- 4.3.1 Stofftransport in den Grenzschichten der Habitatoberflächen bis in den Makrobereich (prädatorischer Transport).- 4.3.2 Vertikaler Transport.- 4.3.3 Lateraler Transport.- 4.3.4 Horizontaler Transport.- 4.3.4.1 Geschiebetransport.- 4.3.4.2 Transport in der fließenden Welle.- 4.3.5 Literatur.- 4.4 Transferprozesse durch Sedimentresuspension.- 4.4.1 Einleitung.- 4.4.2 Interdisziplinäre Forschung über Transferprozesse bei Sedimentumlagerungen.- 4.4.3 Steuerprozesse und kapazitative Eigenschaften beim Schadstofftransfer.- 4.4.4 Beispiele für Freisetzungs- und Transferprozesse bei Schwermetallen.- 4.4.4.1 Untersuchungen an Porenwässern.- 4.4.4.2 Simultane Freisetzungs- und Festlegungsprozesse.- 4.4.4.3 Verdrängungsmechanismen bei der Metallsorption.- 4.4.4.4 Transfer von Spurenelementen in Tidegewässern.- 4.4.5 Methodische Ansätze zur Bewertung und Prognose von Transferprozessen.- 4.4.5.1 Verknüpfung von hydromechanischen und geochemischen Daten.- 4.4.5.2 Langzeitprognosen zum Schadstofftransfer bei Sedimentresuspension.- 4.4.5.3 Umgang mit Baggergut.- 4.4.6 Literatur.- 4.5 Ausbreitung von Pflanzenschutzmitteln im Grundwasser.- 4.5.1 Einleitung.- 4.5.2 Transportprozesse.- 4.5.2.1 Hydrologische Bedingungen.- 4.5.2.2 Löslichkeit organischer Stoffe.- 4.5.2.3 Komplexbildung.- 4.5.2.4 Sorption und Desorption.- 4.5.2.5 Abiotischer und biotischer Abbau.- 4.5.2.6 Advektion bzw. Konvektion und Dispersion.- 4.5.2.7 Volatilisierung und Gasaustausch.- 4.5.3 Folgerungen.- 4.5.4 Literatur.- 5 Glossar und Abkürzungen.
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05.11.2012
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