Forschungsansatz zur Nachverfolgung von Pestiziden in Boden-Wasser-Körpern
Mit dem Bevölkerungswachstum nimmt auch der Pestizideinsatz in der Landwirtschaft zu. Diese Chemikalien sind für den Pflanzenschutz und die Steigerung der Ernährungssicherheit relevant. Jedoch geben Pestizide auch Anlass zu ernsthaften Bedenken hinsichtlich möglicher Auswirkungen auf Gesundheit und Umwelt. Das Team des EU-finanzierten Projekts RECYCLE(öffnet in neuem Fenster) arbeitete an der Verbesserung unseres Verständnisses über Migration und Umwandlung von Pestiziden in Böden und Gewässern, um Wege zu finden, die negativen Auswirkungen auf das Ökosystem zu verringern. Bei bestehenden Methoden zur Untersuchung der Pestizidbelastung in Boden-Wasser-Systemen bestehen Einschränkungen dabei, Ergebnisse aus kontrollierten Laborexperimenten in fundierte Bewertungen realer Systeme zu übertragen. Diese Systeme sind komplex und heterogen. Selbst kleine Abweichungen in ihren Eigenschaften können sich auf Migration, Akkumulation und Umwandlung von Schadstoffen auswirken. Die Ergebnisse der Modellierung sind somit stets mit Unsicherheiten behaftet. Das Projekt RECYCLE vereinte ein multidisziplinäres Team aus Fachleuten für Umwelttechnik, Hydrologie und Geochemie sowie führende Forschungseinrichtungen und Industriepartner aus ganz Europa und darüber hinaus. Das Team entwickelte Instrumente zur Untersuchung des Verhaltens und der Verteilung von Pestiziden in der Umwelt, um eine faktengestützte und nachhaltige Wasserbewirtschaftung und Landwirtschaft zu unterstützen. „Einer der Hauptvorteile des RECYCLE-Ansatzes ist die optimierte Herangehensweise an das Verständnis des Verhaltens von Schadstoffen, um ein langfristiges, risikobewusstes Management der Wasserressourcen durch fortgeschrittene konzeptionelle und modellierende Werkzeuge zu unterstützen, die im Rahmen des Projekts entwickelt wurden“, erläutert RECYCLE-Projektleiterin Laura Ceresa.
Wirkungspfade der Pestizide überwachen
Das Team von RECYCLE untersuchte anhand von Laborexperimenten und numerischen Modellen, wie Pestizide mit mineralischen und eisenhaltigen Stoffen interagieren, die natürlicherweise in Böden vorkommen. Diese Materialien können möglicherweise Pestizide abfangen, bevor sie weiter in Grundwasserkörper eindringen. Im Rahmen des Projekts wurden außerdem Umweltüberwachung, Geostatistik und hydrologische Simulationen kombiniert, um den Pestizidtransport zu überwachen und Gebiete zu ermitteln, die besonders anfällig gegenüber Verunreinigungen sind, zum Beispiel eutrophe Wasserläufe(öffnet in neuem Fenster). In einer großen Fallstudie, in deren Mittelpunkt das italienische Po-Einzugsgebiet steht, werden die Strömungsmuster und -wege untersucht, die sich aus den Wechselwirkungen zwischen Flussnetzen und Grundwasser ergeben und sich auf Wasserquellen auswirken, die Millionen Menschen versorgen. Ceresa berichtet dazu: „Diese Instrumente haben uns geholfen, besser zu verstehen, wie sich Pestizide und Nährstoffe innerhalb von Böden, Flüssen und Grundwassersystemen bewegen, eingeschlossen werden und sich umwandeln, wobei auch die mit Umweltvorhersagen verbundene Unsicherheit berücksichtigt wurde.“
Kreislaufprinzip bei Pestiziden
Traditionell wurden Pestizide immer als von Natur aus schädliche Substanzen eher negativ betrachtet. Was aber, wenn sie auf sichere und nachhaltige Weise wiederverwendbar wären? Das Team von RECYCLE erkundete diese Möglichkeit mit dem Ziel, die Nachfrage nach neu hergestellten Pestiziden zu verringern und nachhaltigere landwirtschaftliche Betriebsmethoden zu fördern. Zwar sind vor einer vollständigen technologischen Umsetzung noch weitere Untersuchungen und Validierungen erforderlich, dennoch konnte das Projektteam die grundlegenden wissenschaftlichen Erkenntnisse zu diesem Kreislaufkonzept bereits erheblich erweitern. „Inspiriert von existierenden Konzepten, die auf der Wiederverwendung von nährstoffreichem rückgewonnenem Wasser beruhen, wurde im Zuge von RECYCLE eine Verlagerung von einer rein sanierungsorientierten Perspektive hin zu mehr kreislauforientierten und nachhaltigen Ansätzen für das Wasser- und Ressourcenmanagement gefördert“, berichtet Ceresa.
Gemeinsame Anstrengung mit langfristigem Nutzen
Einer der größten Werte des Projekts RECYCLE war sein interdisziplinärer Charakter. „Die Arbeit innerhalb von RECYCLE hat nicht nur neue wissenschaftliche Erkenntnisse hervorgebracht, sondern auch zum Aufbau dauerhafter Forschungskompetenzen und internationaler Kooperationen im Bereich der nachhaltigen Wasserbewirtschaftung und des Umweltmanagements beigetragen und damit die wissenschaftliche Zusammenarbeit und den Wissensaustausch in Europa und darüber hinaus gestärkt“, betont Ceresa. Genauso wichtig ist der langfristige Wert der projektintern entwickelten Methoden. Diese Ergebnisse werden auch nach Projektabschluss in Forschungs- und Umweltmanagementaktivitäten einfließen und somit eine solide Grundlage für zukünftige politische Maßnahmen und Bemühungen in Bezug auf eine sichere und klimaresiliente Landwirtschaft bilden.
