Die Erfindung des Automobils vor rund 140 Jahren markierte einen entscheidenden Fortschritt f\u00fcr die individuelle Mobilit\u00e4t moderner Gesellschaften. Heute ist das Auto aus dem Alltag kaum mehr wegzudenken: In der Europ\u00e4ischen Union werden \u00fcber 80 % aller Wege mit dem Pkw zur\u00fcckgelegt. Insgesamt sind derzeit etwa 260 Millionen Fahrzeuge in der EU zugelassen, davon rund 50 Millionen in Deutschland \u2013 mit weiterhin steigender Tendenz.<\/p>\n
Mit dieser Entwicklung gehen jedoch erhebliche Umweltbelastungen einher. W\u00e4hrend bei konventionellen Antrieben Abgase entstehen, werden unabh\u00e4ngig von der Antriebsart sogenannte Nicht-Abgasemissionen freigesetzt. Dazu z\u00e4hlen insbesondere Reifen-, Bremsen- und Stra\u00dfenabrieb. Im Gegensatz zu den Abgasemissionen nehmen diese seit Jahren zu. Vor diesem Hintergrund wurde mit der Verordnung (EU) 2024\/1257 die Euro-7-Norm eingef\u00fchrt, die erstmals auch Abriebemissionen reguliert. Konkrete Grenzwerte f\u00fcr Reifenabrieb stehen jedoch noch aus und werden fr\u00fchestens ab dem 1. Juli 2028 gelten.<\/p>\n
Die Dimension dieses Problems ist erheblich: In der EU entstehen j\u00e4hrlich etwa 1,33 Millionen Tonnen Reifenabrieb, in Deutschland \u00fcber 100.000 Tonnen. Pro Kopf entspricht dies etwa 1,2 bis 2,4 Kilogramm pro Jahr. Damit tr\u00e4gt Reifenabrieb sch\u00e4tzungsweise rund 30 % zu den gesamten Mikroplastikemissionen bei.<\/p>\n
\u00c4hnlich wie ein Radiergummi Partikel von Papier aufnimmt, bindet auch Reifenabrieb weitere Stoffe von der Stra\u00dfenoberfl\u00e4che. Dabei entstehen komplexe Partikel, die neben Gummi auch mineralische Bestandteile aus Bremsen- und Stra\u00dfenabrieb enthalten. Diese Mischung wird als Reifen- und Stra\u00dfenabrieb (TRWP) bezeichnet.<\/p>\n
Nach der Ablagerung auf der Fahrbahn werden diese Partikel insbesondere bei Regenereignissen (ab etwa 2 mm pro Tag) mobilisiert. Etwa 70 % verbleiben im stra\u00dfennahen Boden, w\u00e4hrend 20 bis 30 % in Gew\u00e4sser gelangen. Der Gro\u00dfteil entsteht dabei im urbanen Raum, wo Verkehrsaufkommen und Versiegelung besonders hoch sind.<\/p>\n
Die Zusammensetzung von Reifen tr\u00e4gt zus\u00e4tzlich zur Problematik bei. Um unterschiedlichen Umweltbedingungen standzuhalten, werden bei der Herstellung Additive wie Antioxidantien, Weichmacher und UV-Stabilisatoren eingesetzt. Diese verleihen dem Material eine hohe Stabilit\u00e4t, f\u00fchren jedoch dazu, dass auch die entstehenden Abriebpartikel persistent in der Umwelt verbleiben.<\/p>\n
In aquatischen Systemen k\u00f6nnen sich diese Additive aus den Partikeln l\u00f6sen. F\u00fcr bestimmte Substanzen, wie etwa 6-PPD und dessen Transformationsprodukt 6-PPD-Chinon, wurden bereits sch\u00e4dliche Effekte auf Wasserorganismen nachgewiesen. Auch das im Reifen enthaltene Zink steht im Verdacht, \u00f6kologische Auswirkungen zu haben.<\/p>\n
Vor diesem Hintergrund konzentriert sich die aktuelle Forschung zunehmend auf die Umweltwirkungen von Reifenabrieb. Ein bislang weniger untersuchter Aspekt ist jedoch seine Rolle als Tr\u00e4germaterial f\u00fcr weitere Schadstoffe. Erste Studien zeigen, dass Reifenabrieb Substanzen wie Antibiotika, Weichmacher oder Schwermetalle (z. B. Cd und Pb) adsorbieren kann und somit als Transportmedium f\u00fcr Schadstoffe fungiert.<\/p>\n
Zus\u00e4tzlich enth\u00e4lt Reifen- und Stra\u00dfenabrieb durch die Aufnahme weiterer Partikel Schwermetalle wie Cr, Ni, Cu, Cd und Pb. Zink ist mit etwa 1 % ein wesentlicher Bestandteil, da es in Form von ZnO bei der Vulkanisation eingesetzt wird. Dennoch fehlen bislang naturnahe Untersuchungen, die die Wechselwirkungen zwischen solchen Partikeln und Schwermetallen in Gew\u00e4ssern umfassend beschreiben.<\/p>\n
Hier setzt die vorliegende Arbeit an. Ziel ist es, die Interaktion von Schwermetallen mit Reifen- und Stra\u00dfenabrieb unter realit\u00e4tsnahen Bedingungen zu untersuchen. Im Fokus stehen dabei die Bedeutung der Adsorption f\u00fcr die Gew\u00e4sserqualit\u00e4t, die zugrunde liegenden Mechanismen sowie die Bindungsst\u00e4rke und Bioverf\u00fcgbarkeit der gebundenen Metalle. Zudem wird analysiert, wie Umweltfaktoren wie Salinit\u00e4t und gel\u00f6ster organischer Kohlenstoff (DOC) diese Prozesse beeinflussen.<\/p>\n
Langfristig soll das Gef\u00e4hrdungspotenzial der Anreicherung von Spurenelementen an Abriebpartikeln im Gew\u00e4sser abgesch\u00e4tzt werden. Die zugrunde liegende Hypothese lautet, dass biogeochemische Prozesse die Akkumulation und Mobilit\u00e4t dieser Elemente beeinflussen und somit Auswirkungen auf die chemische Gew\u00e4sserqualit\u00e4t haben k\u00f6nnen.<\/p>\n
Zur Untersuchung wurden verschiedene Arten von Reifen- und Stra\u00dfenabriebproben eingesetzt. Dazu z\u00e4hlen realit\u00e4tsnahe Proben aus Verkehrsumgebungen sowie k\u00fcnstlich hergestellte Abriebpartikel. Erg\u00e4nzt wurden diese durch unterschiedliche Gew\u00e4sserproben, die sowohl nat\u00fcrliche als auch anthropogen beeinflusste Systeme repr\u00e4sentieren.<\/p>\n
Die experimentelle Vorgehensweise basierte auf Inkubationsversuchen, bei denen Abriebpartikel mit Wasserproben in Kontakt gebracht wurden. Anschlie\u00dfend wurden die Partikel analysiert, um die aufgenommenen oder abgegebenen Schwermetalle zu quantifizieren.<\/p>\n
Die Ergebnisse zeigen, dass Schwermetalle wie Cr, Ni, Zn, Cd und Pb in umweltrelevanten Konzentrationen an Reifen- und Stra\u00dfenabrieb adsorbieren. Dabei spielt die mineralische Beschichtung der Partikel eine zentrale Rolle, da sie bevorzugte Bindungsstellen bietet. Reiner Reifengummi zeigt hingegen eine deutlich geringere Adsorptionsf\u00e4higkeit, was darauf hindeutet, dass viele bisherige Studien die tats\u00e4chliche Umweltwirkung untersch\u00e4tzen.<\/p>\n
Weitere Analysen zur Bindungsst\u00e4rke zeigen, dass insbesondere Zn und Cd vergleichsweise leicht mobilisierbar sind, etwa durch pH-\u00c4nderungen infolge von Regenereignissen. Auch Pb kann unter anaeroben Bedingungen in Sedimenten freigesetzt werden. Dagegen sind Metalle wie Cu, Ni und Cr deutlich stabiler gebunden. Insgesamt ergibt sich eine Reihenfolge der Bioverf\u00fcgbarkeit von Zn > Pb > Cd >> Cu >> Ni > Cr.<\/p>\n
Umweltfaktoren beeinflussen diese Prozesse erheblich. Ein erh\u00f6hter Salzgehalt kann die Adsorption von Cd und Zn verringern und sogar zu deren Freisetzung f\u00fchren \u2013 sowohl in k\u00fcstennahen Bereichen als auch in urbanen Gew\u00e4ssern durch Streusalzeinsatz. \u00c4hnlich wirkt gel\u00f6ster organischer Kohlenstoff, wobei insbesondere Huminstoffe eine starke Mobilisierung bewirken.<\/p>\n
Diese Ergebnisse verdeutlichen, dass Reifenabrieb und Schwermetalle nicht isoliert betrachtet werden d\u00fcrfen. Vielmehr ist ihr Zusammenspiel entscheidend f\u00fcr die Bewertung von Umweltwirkungen. Modellrechnungen zeigen, dass insbesondere nach Regenereignissen erh\u00f6hte Konzentrationen auftreten k\u00f6nnen, die aquatische Organismen gef\u00e4hrden.<\/p>\n
F\u00fcr urbane R\u00e4ume ergeben sich daraus wichtige Implikationen, insbesondere im Kontext von Konzepten wie der Schwammstadt. Ma\u00dfnahmen zur R\u00fcckhaltung und Behandlung von Stra\u00dfenabfl\u00fcssen gewinnen an Bedeutung, um den Eintrag von Schadstoffen in Gew\u00e4sser zu reduzieren.<\/p>\n
Zuk\u00fcnftige Forschung sollte sich verst\u00e4rkt auf langfristige Effekte, komplexe Stoffgemische und reale Umweltbedingungen konzentrieren. Insbesondere die Kombination verschiedener Stressoren stellt eine Herausforderung f\u00fcr die Bewertung \u00f6kologischer Risiken dar.<\/p>\n
Zusammenfassend zeigt diese Arbeit, dass Reifen- und Stra\u00dfenabrieb eine bedeutende Rolle im Transport und in der Mobilisierung von Schwermetallen spielt. Die Wechselwirkungen zwischen Partikeln, Schadstoffen und Umweltbedingungen k\u00f6nnen die Gew\u00e4sserqualit\u00e4t nachhaltig beeinflussen und sollten daher st\u00e4rker in Umweltbewertung und Regulierung ber\u00fccksichtigt werden.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Die Erfindung des Automobils vor rund 140 Jahren markierte einen entscheidenden Fortschritt f\u00fcr die individuelle Mobilit\u00e4t moderner Gesellschaften. Heute ist das Auto aus dem Alltag kaum mehr wegzudenken: In der Europ\u00e4ischen Union werden \u00fcber 80 % aller Wege mit dem Pkw zur\u00fcckgelegt. Insgesamt sind derzeit etwa 260 Millionen Fahrzeuge in der EU zugelassen, davon rund […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"template":"","meta":{"footnotes":""},"categories":[],"tags":[2477],"class_list":["post-52113","promotionsstipendium","type-promotionsstipendium","status-publish","hentry","tag-deutschland"],"meta_box":{"dbu_stipendiaten_az":"20022\/052","dbu_stipendiaten_anrede":"","dbu_stipendiaten_nachname":"Rocha Vogel","dbu_stipendiaten_vorname":"Angus","dbu_stipendiaten_titel":"","dbu_stipendiaten_fbeginn":"2023-01-01 00:00:00","dbu_stipendiaten_fende":"2026-02-28 00:00:00","dbu_stipendiaten_e_anschrif":"Friedrich-Schiller-Universit\u00e4t Jena
Institut f\u00fcr Anorganische und Analytische Chemie (IAAC)
Privatdozent (PD) mit Lehrauftrag","dbu_stipendiaten_betreuer":"Dr. Wolf von T\u00fcmpling","dbu_stipendiaten_email_dienst":"a.rocha-vogel@posteo.de"},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/promotionsstipendium\/52113","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/promotionsstipendium"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/types\/promotionsstipendium"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/promotionsstipendium\/52113\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":58125,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/promotionsstipendium\/52113\/revisions\/58125"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=52113"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=52113"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=52113"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}