Reifenabriebpartikel als Risiko für die Funktion von Agrarökosystemen: Zeitliche Faktoren, Stickstoffkreislauf und Zinkdynamik

• Antragsteller: Professor Dr. Moritz Bigalke; Kai Nils Nitzsche, Ph.D.; Dr. Collin J. Weber
• Fachliche Zuordnung: Bodenwissenschaften
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 569207620

Reifenabriebpartikel (TWP) tragen zu etwa 60 % der gesamten Mikroplastikemissionen in Mitteleuropa bei und führen zur Bodenkontamination. Jedoch besteht eine erhebliche Lücke im Verständnis der Auswirkungen von TWP auf das System Boden-Pflanze und der zugrundeliegenden Mechanismen, da bisherige Studien einzelne Prozesse fokussieren und nicht gealterte TWP verwenden, welche sich erheblich von Umwelt-TWP unterscheiden. Wir schlagen daher eine Reihe von Experimenten vor, die von der TU Darmstadt und dem Forschungsinstitut für Ökologischen Landbau durchgeführt werden, um drei wichtige Forschungslücken zu schließen: 1. Veränderungen von TWP Auswirkungen auf das System Boden-Pflanze während der Partikelalterung; 2. TWP Auswirkungen auf den Stickstoffkreislauf im Boden und dessen Zusammenhang mit der Pflanzenernährung; 3. Zink (Zn) aus TWP Verbleib und die Auswirkungen im System Boden-Pflanze. Das vorgeschlagene Projekt kombiniert dabei unser Fachwissen in chemischer Analytik und fortschrittlichen biologischen Methoden, um eine umfassende Bewertung der Auswirkungen von TWP auf Agrarökosysteme zu ermöglichen. In WP1 bewerten wir die Auswirkungen von frischem und gealtertem TWP auf das System Boden-Pflanze. Da die physikalischen und chemischen Eigenschaften von TWP, mit dem Alter zusammenhängen, kann die Alterung die langfristigen Auswirkungen von TWP auf die Umwelt verändern. Daher werden wir eine vergleichende Studie mit frischen und im Boden gealterten TWP-Partikeln durchführen, um die Veränderungen ihrer physikalischen und chemischen Eigenschaften während des Alterungsprozesses zu untersuchen und die potenziellen Auswirkungen im Vergleich auf die Eigenschaften von Pflanzen bewerten. In WP2 untersuchen wir die Auswirkungen von TWP auf den Stickstoffkreislauf im Boden als Schlüsselmechanismus für die Auswirkungen auf das System Boden-Pflanze, einschließlich der Wechselwirkungen mit einem anderen Faktor des globalen Wandels. Insbesondere werden wir die Auswirkungen von TWP bei unterschiedlichen TWP-Konzentrationen und unterschiedlichen N-Depositionen ganzheitlich untersuchen. Unser Versuchsaufbau wird es ermöglichen, sowohl die direkten als auch die indirekten Auswirkungen von TWP auf die Entwicklung, Ernährung und Gesundheit von Nutzpflanzen durch Veränderungen in mikrobiellen Gemeinschaften zu bewerten. In WP3 untersuchen wir die Auswirkungen von TWP auf den Zn-Kreislauf im Boden und die Zn-Konzentration in den Pflanzen, da TWP erhebliche Zn-Mengen enthalten, die in den Boden freigesetzt werden können. Wir werden daher ein inverses stabiles 67Zn-Isotopenexperiment mit verschiedenen Kulturen, Düngemitteltypen und N-Depositionen durchführen, um den Verbleib von Zn im System Boden-Pflanze und Einflussfaktoren untersuchen. Unsere Ergebnisse werden das Verständnis der Auswirkungen von TWP auf den Boden, die Pflanzen und die Lebensmittelproduktion verbessern und dazu beitragen, Risiken besser zu bewerten und Strategien für gesunde Lebensmittel zu entwickeln.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Schweiz
• Kooperationspartnerin: Privatdozentin Dr. Else Bünemann-König