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Highlights
• PUR, PVC and PLA microplastics affect life-history parameters of Daphnia magna.
• Natural kaolin particles are less toxic than microplastics.
• Microplastic toxicity is material-specific, e.g. PVC is most toxic on reproduction.
• In case of PVC, plastic chemicals are the main driver of microplastic toxicity.
• PLA bioplastics are similarly toxic as conventional plastics.
Abstract
Given the ubiquitous presence of microplastics in aquatic environments, an evaluation of their toxicity is essential. Microplastics are a heterogeneous set of materials that differ not only in particle properties, like size and shape, but also in chemical composition, including polymers, additives and side products. Thus far, it remains unknown whether the plastic chemicals or the particle itself are the driving factor for microplastic toxicity. To address this question, we exposed Daphnia magna for 21 days to irregular polyvinyl chloride (PVC), polyurethane (PUR) and polylactic acid (PLA) microplastics as well as to natural kaolin particles in high concentrations (10, 50, 100, 500 mg/L, ≤ 59 μm) and different exposure scenarios, including microplastics and microplastics without extractable chemicals as well as the extracted and migrating chemicals alone. All three microplastic types negatively affected the life-history of D. magna. However, this toxicity depended on the endpoint and the material. While PVC had the largest effect on reproduction, PLA reduced survival most effectively. The latter indicates that bio-based and biodegradable plastics can be as toxic as their conventional counterparts. The natural particle kaolin was less toxic than microplastics when comparing numerical concentrations. Importantly, the contribution of plastic chemicals to the toxicity was also plastic type-specific. While we can attribute effects of PVC to the chemicals used in the material, effects of PUR and PLA plastics were induced by the mere particle. Our study demonstrates that plastic chemicals can drive microplastic toxicity. This highlights the importance of considering the individual chemical composition of plastics when assessing their environmental risks. Our results suggest that less studied polymer types, like PVC and PUR, as well as bioplastics are of particular toxicological relevance and should get a higher priority in ecotoxicological studies.
The design of rainwater harvesting based gardens requires considering current climate but also climate change during the lifespan of the facility. The goal of this study is to present an approach for designing garden variants that can be safely supplied with harvested rainwater, taking into account climate change and adaptation measures. In addition, the study presents a methodology to quantify the effects of climate change on rainwater harvesting based gardening. Results of the study may not be accurate due to the assumptions made for climate projections and may need to be further refined. We used a tank flow model and an irrigation water model. Then we established three simple climate scenarios and analyzed the impact of climate change on harvested rain and horticulture production for a semi-arid region in northern Namibia. In the two climate scenarios with decreased precipitation and medium/high temperature increase; adaptation measures are required to avoid substantial decreases in horticulture production. The study found that the most promising adaptation measures to sustain yields and revenues are a more water efficient garden variant and an enlargement of the roof size. The proposed measures can partly or completely compensate the negative impacts of climate change.
Namibia is known to be the most arid country south of the Sahara. Average annual rainfall is not only relatively low in most parts of the country, it is also highly variable. Only 8 per cent of the country receives enough rain during a normal rainy season to practice rainfed cultivation. At the same time between 60 per cent and 70 per cent of the population depend on subsistence agro-pastoralism in non-freehold or communal areas. Against the background of rising unemployment, the livelihoods of the majority of these people are likely to depend on natural resources in the foreseeable future.
Natural resources generally are under considerable strain. As the rural population increases, so is the demand for natural resources, land and water specifically. Dependency on subsistence farming which is the result of large scale rural poverty exacerbates the problem. Large parts of the country are stocked injudiciously, resulting in overgrazing and water is frequently overabstracted, leading to declining water tables (MET 2005: 2).
Unequal access to both land and water has prompted government to introduce reforms in these sectors. These reforms were guided by the desire to manage resources more sustainably while providing more equal access to them. In terms of NDP 2, sustainability means to use natural resources in such a way so as not to ‘compromise the ability of future generations to make use of these resources’ (NDP 2: 595).
Immediately after Independence government started reform processes in the land and water sectors. However, these reforms have happened at different paces and largely independent of each other. Increasingly policy makers and development practitioners realised that land and water management needed to be integrated, as decisions about land management and land use options had a direct impact on water resources. Conversely the availability of water sets the parameters for what is possible in terms of agricultural production and other land uses. The north-central regions face a particular challenge in this regard as the region carries more livestock than it can sustain in the long run. At the same time, close to half the households do not own any livestock. Access to livestock by these households would improve their abilities to cultivate their land more efficiently in order to feed themselves and thus reduce poverty levels.
But livestock are a major consumer of water. In 2000 livestock was consuming more water than the domestic sector. The figures were 77Mm3/a and 67Mm3/a respectively (Urban et al. 2003 Annex 7: 2). This situation has prompted a Project Progress Report on the Namibia Water Resources Management Review in 2003 to conclude that Given the extreme water scarcity in most parts of the country, land and water issues are closely linked. It therefore seems indispensable to mutually adjust land – and water sector reform processes (Ibid: 20).
This paper will briefly look at four institutions that are central to land and water management with a view to assess the extent to which they interact. These are Communal Land Boards, Water Point Committees, Traditional Authorities and Regional Councils. A discussion of relevant policy documents and legislative instruments will investigate whether the existing policy framework
provides for an integrated approach or not. Before doing this, it appears sensible to briefly situate these four institutions in the wider maze of institutions operating at regional and
sub-regional level. All these institutions – important as they are in the quest to improve participation at the regional and sub-regional level – are competing for time and input fros mallscale farmers.
Vorarbeiten zu einer sozial-ökologischen RisDie Nanotechnologie gilt als eine der Schlüsseltechnologien der Zukunft: Die Verringerung der Teilchengröße in den nanoskaligen Bereich führt zu neuartigen physikalischen und chemischen Stoffeigenschaften, welche Innovationspotenzial in vielfältigen Anwendungsfeldern versprechen. Besonders in den letzten zwei Jahrzehnten hat die Nanotechnologie wirtschaftlich an Bedeutung gewonnen, da immer mehr nanotechnologische Entwicklungen kommerziell umgesetzt werden. Aufgrund des breiten Anwendungsspektrums und der Vielzahl unterschiedlicher Materialien ist bisher weder eine transparente Darstellung der tatsächlichen wirtschaftlichen Bedeutung noch eine adäquate Bewertung potenzieller Gesundheits- und Umweltrisiken, die aus den neuartigen nanospezifischen Eigenschaften hervorgehen könnten, möglich.
Das Papier gibt einen aktuellen Überblick über den Stand des Wissens zum Thema Nanotechnologie, wobei besonderer Fokus auf den Bereich Risiko, Toxikologie und Ökotoxikologie sowie Risikowahrnehmung und -kommunikation gelegt wird. Die Ergebnisse der Literaturstudie sollen künftig dazu dienen, zu prüfen, welchen Beitrag ein sozial-ökologischer Forschungsansatz zur nachhaltigen Entwicklung und Nutzung der Nanotechnologie leisten kann.
Arzneimittelrückstände werden heute in zahlreichen Gewässern nachgewiesen. Kleinste Spuren finden sich sogar im Trinkwasser. Auch wenn die Konzentrationen in der Regel sehr gering sind, belegen Forschungsergebnisse für einzelne Wirkstoffe klare Umweltrisiken. Fische, Frösche und Kleinstlebewesen zeigen deutliche Reaktionen auf Medikamentenwirkstoffe im Wasser. Gefahren für die menschliche Gesundheit bestehen nach heutigem Kenntnisstand nicht. Aus Umweltschutz- und Vorsorgegründen ist es jedoch geboten, die Einträge von Arzneimittelwirkstoffen in die Umwelt zu reduzieren. Der aktuelle rechtliche Rahmen liefert für wirksame Maßnahmen kaum eine Handhabe. Deshalb muss auch über Handlungsmöglichkeiten nachgedacht werden, die jenseits rechtlicher Lösungsansätze durchführbar sind. Der hier vorgelegte Text umreißt den gegenwärtigen Wissensstand zum Thema „Arzneimittelwirkstoffe im Wasserkreislauf“ und zeigt praktische Handlungsoptionen auf, wie der Eintrag von Arzneimittelwirkstoffen in die Umwelt verringert werden kann. Dabei wird ein integrierter Ansatz verfolgt, der Handlungsmöglichkeiten auf drei verschiedenen Ebenen empfiehlt: bei der Arzneimittelentwicklung, der technischen Abwasserbehandlung und beim Umgang mit Arzneimitteln. Dieser Bericht ist im Rahmen des Projekts „Arznei für Mensch und Umwelt?“ im Auftrag des Umweltbundesamtes entstanden und richtet sich in erster Linie an die Zielgruppe Ärztinnen/Ärzte und Studierende der Medizin.
Medieninhaltsanalyse zu anthropogenen Spurenstoffen im Wasser : Ergebnisse aus dem Projekt TransRisk
(2014)
Im Projekt TransRisk erstellt das ISOE in Zusammenarbeit mit der Deutschen Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall (DWA) und der TU-Dresden ein Kommunikationskonzept zur Reduzierung von anthropogenen Spurenstoffen im Wasserkreislauf für die allgemeine Bevölkerung. Hierfür hat das ISOE als Vorarbeit eine Medieninhaltsanalyse von Zeitungsartikeln durchgeführt. Es ging dabei um die Frage, wie das Thema anthropogene Spurenstoffe bisher in der Presse behandelt worden ist. In diesem Studientext werden die Ergebnisse der Medienanalyse vorgestellt. Sie zeigen, dass die Berichterstattung zu anthropogenen Spurenstoffen im Wasserkreislauf in der Regel sachlich ist und nur selten reißerisch oder verharmlosend. Von der Vielzahl an Spurenstoffen stehen Medikamentenreste und Hormone im Mittelpunkt. Konkretes Handlungswissen für Verbraucher wird eher selten vermittelt. Eine zukünftige Kommunikationsstrategie zu anthropogenen Spurenstoffen im Wasserkreislauf sollte daher auf die Vermittlung von solidem Handlungswissen zielen. Weiter lässt sich aus den Ergebnissen ableiten, dass insbesondere bei Spurenstoffen, die nicht aus Medikamenten stammen, zunächst einmal Problembewusstsein geschaffen werden muss.
Seit über 30 Jahren steht der Blaue Engel für besonders umweltfreundliche Produkte und Dienstleistungen. Damit ist er das älteste Umweltschutzzeichen in Deutschland. In den vergangenen Jahren wurden das Produktportfolio des Blauen Engel neu ausgerichtet und die Darstellung des Zeichens modernisiert. Seit 2008 ist der Blaue Engel auch das offizielle Klimaschutzzeichen der Bundesregierung. Regelmäßige empirische Umfragen zeigen, dass der Blaue Engel eine hohe Bekanntheit in der Bevölkerung besitzt. Über ein Drittel der Konsumentinnen und Konsumenten nutzen das Umweltzeichen als Orientierung beim Einkauf. Anders als vor 30 Jahren, muss sich der Blaue Engel heute in der öffentlichen Wahrnehmung in einer Flut von Umwelt- und Nachhaltigkeitszeichen behaupten.
Dieser Studientext präsentiert die Ergebnisse einer empirischen Befragung von Verbraucherinnen und Verbrauchern zu Wahrnehmung und Akzeptanz des Blauen Engel, die das ISOE für das Umweltbundesamt durchgeführt hat. In einer bundesweiten Online-Erhebung wurden 2.034 Personen befragt. Ergänzend erfolgte eine vertiefende qualitative Befragung mit Hilfe von Fokusgruppen. Die Befunde liefern wichtige Erkenntnisse darüber, wofür der Blaue Engel in den Augen der KonsumentInnen steht und wie er im Kontext anderer Label wahrgenommen wird. Darüberhinaus wird deutlich, welche Erwartungen aus Verbrauchersicht mit diesem Zeichen verbunden sind und welche Produkte und Produktgruppen mit ihm assoziiert werden.
Die Natur unterliegt vielfältigen durch den Menschen hervorgerufenen Umweltbelastungen. Neben Veränderungen der Landnutzung oder Konsummuster stellt der anthropogen verursachte Klimawandel einen entscheidenden Einflussfaktor dar. Nicht nur der Temperaturanstieg an sich ist Auslöser für Ökosystemveränderungen, sondern auch die Folgen des Temperaturanstiegs führen zu massiven Änderungen der Biodiversität. Ökosysteme können so aus dem Gleichgewicht geraten und aufgrund starker Umweltbelastungen schließlich zusammenbrechen. Werden keine Maßnahmen zum Schutz der Biodiversität getroffen, wird es langfristig zu folgenschweren Auswirkungen kommen, die auch die Lebensgrundlage der Menschen stark gefährden. In Deutschland liegt die Verantwortung für den Erhalt der Biodiversität bei verschiedenen Ministerien und Ämtern, die eng miteinander vernetzt sind. Die zentrale Referenz der Bundesregierung stellt dabei die nationale Strategie zur biologischen Vielfalt dar.
Der vorliegende Band analysiert die Biodiversitätsstrategie und ihre Umsetzung als wichtige Diskursarena im Diskursfeld „Klimabedingte Biodiversitätsveränderungen“. Ausgehend von einer Analyse der Akteure auf Bundes- und Länderebene sowie aus Wissenschaft und Zivilgesellschaft werden wichtige gesellschaftliche Handlungsfelder und Forschungslücken ebenso aufgezeigt wie die darin erkennbaren Wissenskonflikte.
Innovationen gelten - so auch die Enquetekommission „Schutz des Menschen und der Umwelt" - als entscheidender Schlüssel zum Erreichen einer nachhaltigen Wirtschafts- und Lebensweise. Doch welche Innovationen tragen zu einer nachhaltigen Entwicklung bei, und wie können sie systematisch gefördert werden?
Climate and biodiversity change can have negative or unexpected social, economic or ecological effects. The Knowledge Flow Paper at hand is dealing with the question what potentials concepts of risk might have for climate related biodiversity research with respect to the synthesis of the results as well as regarding their communication within society. The term “climate induced biodiversity risks” will be introduced in detail and then looked at more closely with respect to its potentials for the research within BiK-F. In the first part, general risk perspectives and their scientific interpretation will be presented and significant components of the risk concept will be introduced. On this basis they will then be applied to the subject areas of biodiversity and climate. A distinction is made between risks for biodiversity, risks for ecosystem services and risks due to climate induced changes of biodiversity for further ecological assets. Thus, this Knowledge Flow Paper initially serves as basis for decisions concerning the possibilities and ways to link risk related areas of research. Furthermore, we would like to offer suggestions to the readers on how to correlate existing discourses on risks and biodiversity.
Erfahrungen aus einer transdisziplinär angeleiteten Serie von Stakeholder-Workshops zur nachhaltigen Klima-Adaption von mitteleuropäischen Wirtschaftswäldern werden vorgestellt und hinsichtlich der Baumartenwahl, der Risikoreduktion und der Segregation von Funktionen ausgewertet. Eine vorhergehende Diskursfeldanalyse erleichterte sowohl die Auswahl der Stakeholder als auch die anschließende Analyse der durchgeführten Stakeholder-Prozesse. Die ausreichende Beteiligung gesellschaftlicher Anspruchsgruppen trägt nicht nur dazu bei, mögliche gesellschaftliche Anforderungen an die Klima-Adaption von Wirtschaftswäldern zu identifizieren, sondern sie auch so breit zu erörtern, dass damit deren Konkretisierung möglich wird. Soweit eine Atmosphäre gegenseitigen Lernens geschaffen werden kann, können dabei auch bekannte (oder vermutete) Frontstellungen aufgebrochen und Auswege zu einer konfliktvermeidenden Umsetzung (z.B. durch Aufbau einer fachübergreifende Begleitforschung) aufgezeigt werden.
Um weltweit die Wasser- und die Sanitärversorgung zu sichern, muss zeitnah in großem Umfang in neue Trinkwasser- bzw. Abwassersysteme investiert werden. Nicht nur die Länder des globalen Südens stehen im Wassersektor vor erheblichen Herausforderungen, auch die meisten Industrieländer haben Nachholbedarf und massive Investitionserfordernisse. Angesichts des globalen Investitionsbedarfes ist mit einem rasant wachsenden Markt für Wasser- und Abwassertechnologien zu rechnen, der auch der deutschen Industrie gute Absatzchancen bietet. Die vorhandenen Stärken der deutschen Wasserwirtschaft auszubauen und deren Innovationsfähigkeit zu fördern, ist daher eine zentrale politische und gesellschaftliche Aufgabe. Dafür muss die derzeitige Forschungs- und Entwicklungsförderung intensiviert und neu justiert werden, wobei auf sehr guten Vorarbeiten aufgebaut werden kann.