Frühjahrsfeldzug abgeschlossen - Datenanalyse läuft!

Im vergangenen Frühjahr hat unser Forschungsteam bei Universität Wageningen hat die erste intensive Feldkampagne zur Untersuchung der Winderosion und atmosphärischer Transport und Ablagerung von Staub, staubgebundenen Pestiziden und Mikroplastik. Von März bis Juli haben wir alle zwei Wochen Proben entnommen, so dass sich neun Probenahmezeiträume ergaben. Dies ist ein entscheidender Schritt, um zu verstehen, wie sich Pestizide und Mikroplastik mit Luftpartikeln ausbreiten und so zur Umweltverschmutzung beitragen und die Ökosysteme negativ beeinflussen.

Unser Feldaufbau umfasste eine Kombination aus Staubabscheidern, großvolumigen Probennehmern (einschließlich eines Kaskadenimpaktors) und verschiedenen meteorologischen Instrumenten:

• Sedimente aus der Luft von Staubabscheidern gesammelt - auf das Vorhandensein von Mikroplastik (MP), Pestizidrückstände, und zu bestimmen Partikelgrößenverteilung.
• Quarz-Mikrofaserfilter von einer Kaskadenbrecher - Erfassung der kleinsten Luftfraktionen zur Untersuchung Nanokunststoffe (NP).
• Meteorologische Daten (Windgeschwindigkeit in 4 verschiedenen Höhen, Windrichtung und Niederschlag) und Turbulenz/Wirbel-Kovarianz Messungen, die von einer Wetterstation und einem Schallanemometer stammen.

Mit Hilfe dieser Datensätze können wir nachvollziehen, wie sich die Partikel durch die Atmosphäre bewegen und sich in den umliegenden Landschaften ablagern.

Höhepunkte

Trotz wechselhafter Witterungsbedingungen wurden in mindestens drei der neun Probenahmezeiträume ausreichend Sedimente gesammelt, so dass eine solide Grundlage für die Analyse von Chemikalien und Mikroplastik gegeben war.

Interessant ist, dass wir Winderosionsphänomene beobachtet haben, die ihren Ursprung im südwestlichen (SW) Quadranten hatten, während die vorherrschenden Winde aus Nordost (NE) wehten. Diese Umkehrung stellt einige unserer ursprünglichen Annahmen in Frage und verdeutlicht die Komplexität der lokalen Winddynamik beim Staubtransport.

Während der Feldkampagne wurden Winderosion und erhebliche Staubemissionen beobachtet. Ideale Bedingungen für die Winderosion wurden vor allem im ersten Monat der Kampagne (Hälfte März und Hälfte April) beobachtet, wo trockene Bedingungen, kahle Flächen und sehr hohe Windgeschwindigkeiten zur Ansammlung einer beträchtlichen Menge an Flugsedimenten führten. Obwohl der vorherrschende Südwestwind, den wir vorhergesagt hatten, nicht durchgängig wehte, gab es dennoch mehrere Stunden lang starke Südwestwinde, die Staub aufwirbelten und ihn über das von uns untersuchte Feld trugen.

Gelernte Lektionen

Die Frühjahrskampagne lieferte nicht nur wertvolle Daten, sondern auch wichtige praktische Informationen zur Verbesserung künftiger Feldarbeit:

• Die Windrichtung ist wichtig: Die Effektivität unserer Probenahme hing stark von den Windschwankungen ab, die bei der Konfiguration im nächsten Jahr zu Anpassungen führen werden.
• Die Standort der Instrumente im Grasstreifen beeinflusste die lokale Luftströmung und die Effizienz der Sedimentaufnahme. Die Platzierung der Geräte auf dem Grünstreifen war notwendig, um dem Landwirt ausreichend Platz für den Einsatz seiner Sprühgeräte zu bieten. Obwohl sich diese Konfiguration auf die lokale Luftzirkulation und die Effizienz der Sedimentsammlung auswirkte, konnten wir das Problem lösen, indem wir neue Vereinbarungen mit dem Landwirt trafen, das Gras häufiger zu mähen, damit die Messungen nicht durch hohe Vegetation beeinflusst werden. Die Konfiguration der Website wird für künftige Kampagnen optimiert.
• Neue kontinuierliche Echtzeit PM10 (Feinstaub)-Messungen durchgeführt werden, um feinere Partikel mit einer viel höheren zeitlichen Auflösung zu messen. 
• Probleme mit Sensoren wurden festgestellt und werden vor der nächsten Saison behoben, um eine kontinuierliche und qualitativ hochwertige Datenerfassung zu gewährleisten.

Warum das wichtig ist

Der Transport von Staub und damit verbundenen Schadstoffen in der Atmosphäre hat erhebliche Auswirkungen:

• Luftqualität und öffentliche Gesundheit - Das Einatmen von kontaminiertem Staub kann eine Gefahr für die umliegenden Gemeinden darstellen.
• Lebensmittelproduktion und -sicherheit - Die Ablagerung von Pestiziden und Mikroplastik kann die Pflanzen und die Bodenfruchtbarkeit beeinträchtigen.
• Biologische Vielfalt - Die Abdrift von Pestiziden und Kunststoffen bedroht Nichtzielarten in den umliegenden Lebensräumen.
• Gesundheit des Bodens und des Süßwassers - Ablagerungsprozesse beeinflussen den Nährstoffkreislauf und die Schadstoffanreicherung.

Durch die Verknüpfung von Feldbeobachtungen mit Umweltmodellen wollen wir diese Wechselwirkungen besser quantifizieren und nachhaltige Landbewirtschaftungsstrategien entwickeln.