Titelaufnahme

Titel
Exposure and effect assessment of pesticides in running waters / vorgelegt von Diplom-Biologe Ronald Münze
VerfasserMünze, Ronald
KörperschaftTechnische Universität Bergakademie Freiberg ; Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung
ErschienenLeipzig : Helmholtz Centre for Environmental Research - UFZ, [2018]
Umfang1 Online-Ressource (VIII, 204 Seiten, 6,38 MB) : Illustrationen, Diagramme
HochschulschriftTechnische Universität Bergakademie Freiberg, Dissertation, 2018
Anmerkung
Zusammenfassung in Englisch und Deutsch
SpracheEnglisch
SerieUFZ-Dissertation ; 2017, 9
URNurn:nbn:de:gbv:3:2-100933 
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Exposure and effect assessment of pesticides in running waters [6.38 mb]
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Zusammenfassung

Pesticides negatively affect biodiversity and ecosystem functions of surface waters. The current pesticide risk assessment is afflicted with uncertainties. This PhD thesis (i) introduces an enhanced version of the Chemcatcher® passive sampler for the quantification of pesticides in running waters, (ii) reveals the contribution of wastewater treatment plants (WWTP) to insecticide loads in running waters and the associated consequences for stream macroinvertebrates, and (iii) confirms the recolonisation process of in-stream drift hypothesised for downstream community recovery from pulsed pesticide contamination. After an introduction into the fields of pesticides, running water ecology, and pesticide monitoring in running waters, the thesis continues with three studies on pesticide exposure and effects in lotic ecosystems. In the first study, the pesticide stress of stream macroinvertebrates was determined using the bioindicator SPEARpesticides and modified Chemcatcher® passive samplers. To inhibit the manifestation of a biofilm on the sorbent medium of the sampling device, a diffusionlimiting membrane was installed atop the receiving phase. The results show that Chemcatchers with a shielding membrane reliably quantify pesticide pollution. It is concluded that monitoring programmes using this passive sampler version can benefit from the properties of the membrane. In the second study, the ecological impact of WWTP-induced pesticide pollution was assessed. WWTPs discharge pesticides from agricultural and urban uses into receiving waters. The results show that both macroinvertebrate community structure and organic matter breakdown are adversely affected by pesticides from WWTP effluents. It is concluded that further wastewater treatment steps are needed to eliminate pesticides from treated wastewater prior to its release into aquatic ecosystems. In the third study, the impact mitigation potential of stream reaches not contaminated with pesticides was examined. In-stream drift is the main source of recolonising taxa and has been hypothesised to be the main driving force behind downstream community recovery from short-term pesticide stress. The results confirm that forested stretches accelerate the recovery of downstream macroinvertebrate communities by replenishing taxa vulnerable to pesticides. It is concluded that riparian forest needs to be protected (and newly grown where applicable), accounting for its ecological importance for lotic biodiversity in agricultural landscapes. Overall, the combined use of Chemcatcher® passive samplers and SPEARpesticides is recommended for the assessment of pesticide exposure and effects in running waters.

Zusammenfassung
( AEnglischA )

Pestizide wirken sich negativ auf die Artenvielfalt und Ökosystemfunktionen von Oberflächengewässern aus. Die derzeitige Pestizid-Risikobewertung ist mit Unsicherheiten behaftet. Diese Dissertation (i) stellt eine erweiterte Version des Chemcatcher®-Passivsammlers für die Quantifizierung von Pestiziden in Fließgewässern vor, (ii) zeigt den Beitrag von Kläranlagen (KA) zu Pestizidfrachten in Fließgewässern und die sich daraus ergebenden Konsequenzen für Makroinvertebraten auf und (iii) bestätigt die Trift als Hauptprozess bei der Wiederbesiedelung flussabwärts gelegener Gewässerabschnitte nach kurzzeitiger Pestizidbelastung. Im Anschluss an eine Einführung in die Bereiche Pestizide, Fließgewässerökologie und Pestizid-Monitoring in Fließgewässern setzt die Dissertation mit drei Studien zur Exposition und Auswirkung von Pestiziden in Fließgewässer-Ökosystemen fort. In der ersten Studie wurde der Pestizidstress für Makroinvertebraten mit Hilfe des Bioindikators SPEARpesticides und modifizierten Chemcatcher®-Passivsammlern festgestellt. Um die Bildung eines Biofilms auf dem Sorptionsmedium des Sammlers zu unterbinden, wurde eine die Diffusion einschränkende Membran über der Sammelphase installiert. Die Ergebnisse zeigen, dass Chemcatchers mit einer schützenden Membran zuverlässig Pestizidbelastung quantifizieren. Es wird geschlussfolgert, dass Monitoring-Programme bei Verwendung dieser PassivsammlerVersion von den Membraneigenschaften profitieren können. In der zweiten Studie wurden die ökologischen Auswirkungen von KA-induzierter Pestizidbelastung bewertet. Kläranlagen stoßen Pestizide aus landwirtschaftlichem und urbanem Einsatz in ihre Vorfluter aus. Die Ergebnisse zeigen, dass sowohl die Struktur der Makroinvertebraten-Gemeinschaft als auch der Abbau organischen Materials durch Pestizide aus KA-Einleitungen nachteilig beeinflusst werden. Es wird geschlussfolgert, dass weitere Reinigungsstufen benötigt werden, um Pestizide aus behandeltem Abwasser vor dessen Einleitung in aquatische Ökosysteme zu entfernen. In der dritten Studie wurde das Potenzial von unbelasteten Fließgewässerabschnitten bewertet, die Umweltauswirkungen von Pestiziden zu reduzieren. Trift ist die Hauptquelle für rekolonisierende Taxa und ist als die treibende Kraft hinter der Erholung flussabwärts lebender Gemeinschaften von kurzzeitigem Pestizidstress vermutet worden. Die Ergebnisse bestätigen, dass bewaldete Gewässerabschnitte die Erholung flussabwärts lebender Gemeinschaften durch die Bereitstellung pestizidsensitiver Taxa beschleunigen. Es wird geschlussfolgert, dass bewaldete Ufer geschützt (und nach Möglichkeit neu angelegt) werden müssen, um ihrer ökologischen Bedeutung für die Artenvielfalt in Fließgewässern landwirtschaftlicher Gebiete Rechnung zu tragen. Die kombinierte Verwendung von Chemcatcher®-Passivsammlern und SPEARpesticides wird für die Bewertung von Pestizidexposition und -auswirkungen empfohlen.