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Forschungsgruppe
Projekte in der Umweltsystemmodellierung
Forschungsprofil
Die Forschungsarbeiten umfassen die Beschreibung und Analyse des Zustandes der Umwelt und deren Kompartimente, die Analyse ihrer stofflichen Veränderungsprozesse und die Entwicklung von Methoden zur chemischen und biologischen Expositions- und Risikoabschätzung. Hierfür werden mathematisch-naturwissenschaftliche Verfahren der Modellbildung eingesetzt, die zum Ziel hatten, Umweltprozesse zu quantifizieren und Umweltsysteme besser zu verstehen, ihre stofflichen Belastungen zu prognostizieren und deren Auswirkungen auf Mensch und Ökosysteme auf lokaler, regionaler und globaler Ebene zu bewerten.
Besonderes Gewicht wird auf die Validierung der entwickelten Modelle durch Vergleich mit Monitoringdaten gelegt. Dazu werden Methoden der Georeferenzierung, der Sensitivitäts- und Unsicherheitsanalyse eingesetzt. Stoffbilanzen wurden auf regionaler und betrieblicher Ebene erstellt und GIS-gestützte Umweltinformations- und Umweltmanagementsysteme entwickelt.
Es werden Vorhaben zu den folgenden Themen durchgeführt:
- Analyse, Modellierung und Simulation von Chemikalienbelastungen in Wasser, Boden, Luft und Pflanzen,
- Georeferenzierten Expositionsmodells für Flusseinzugsgebiete (GREAT-ER),
- Multimediale Modellierung des Ferntransportpotentials, der Bioakkumulation und der Umweltpersistenz,
- Erstellung von Stoff- und Energiebilanzen, GIS-gestützten Umweltinformations- und Umweltmanagementsystemen,
- Risikoanalyse von Veterinärpharmaka und Pestiziden in Böden.
Forschungsprojekte
Laufende Forschungsarbeiten
- Kriterien für persistente, bioakkummulative und toxische Substanzen (PBT) und persistente organische Pollutanten (POP) (gemeinsam mit Prof. Keith Solomon, University of Guelph, Kanada und Prof. Marco Vighi, Foundation IMDEA Water, Alcalà de Henares, Spanien)
Solomon, K., Matthies, M., Vighi, M. 2013. Assessment of PBT in the EU: A critical assessment of the proposed evaluation scheme with reference to plant protection products. Environmental Sciences Europe 25:1-25. DOI: 10.1186/2190-4715-25-10
Matthies, M., Solomon, K., Vighi, M., Gilman, A., Tarazona, J. V. 2016. The origin and evolution of assessment criteria for persistent, bioaccumulative and toxic (PBT) chemicals and persistent organic pollutants (POPs). Environmental Science: Processes & Impacts 18, 1114-1128. DOI: 10.1039/c6em00311g.
Matthies, M., Beulke, S. 2017. Considerations of temperature in the context of the persistence classification in the EU. Enviromental Sciences Europe DOI: 10.1186/s12302-017-0113-1
Vighi, M., Matthies, M., Solomon, K. 2016. Critical Assessment of Pendimethalin in Terms of Persistence, Bioaccumulation, Toxicity, and Potential for Long-Range Transport. J. Toxicol. Environ. Health B 20, 1-21. DOI:10.1080/10937404.2016.1222320.
Luks, A.-K., Zegarski, T., Nowak, K. M., Miltner, A., Kästner, M., Matthies, M., Schmidt, B., Schäffer, A. 2021. Fate of pendimethalin in soil and characterization of non-extractable residues (NER). Sci. Tot. Environ. 753:141870. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2020.141870
- Bindungsmechanismen von Xenobiotika in Böden mittels paramagnetischer Spinlabel (gemeinsam mit Prof. Steinhoff, FB Physik)
Ricke, A., Kálai, T., Steinhoff, H.-J., Matthies, M. 2021. Interaction kinetics and accessibility of sulfadiazine in model clay-humic acid suspension: Electron spin resonance investigations with nitroxide label. Sci. Tot. Environ. 796:149042. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2021.149042
Ricke, A., Bondarenko, E., Ur, G., Kálai, T., Hideg, K., Steinhoff, H.-J., Matthies, M. 2019. Interaction kinetics of sulfadiazine and N-acety-sulfadizine with soil humic acid: ESR Investigations with nitroxide spin labels. Appl. Magnet. Reson. 50, 171-185. DOI: 10.1007/s00723-2018-018-1082-2
Matthies, M., Glinka, K., Theiling, M., Hideg, K., Steinhoff, H.-J. 2016. Kinetics of rapid covalent bond formation of aniline with humic acid: ESR investigations with nitroxide spin labels. Appl. Magnet. Reson. 47(6):627-641. DOI: 10.1007/s00732-2016-0782-8.
- Erfassung und Bewertung von (Mikro-)Plastik in Küstengebieten und Meeren (gemeinsam mit Prof. Laforsch, Universität Bayreuth)
Atwood, E., Falcieri, F. M, Piehl, S., Bochow, M., Matthies, M., Franke, J., Carniel, S., Sclavo, M., Laforsch, C., Siegert, F. 2019. Coastal accumulation of microplastic particles emitted from the Po river, Northern Italy: Comparing remote sensing and hydrodynamic modelling with in situ sampling collection. Marin. Pollut. Bull. 138, 561-574. DOI: 10.1016/j.marpolbul.2018.11.045 - Machbarkeitsstudie für die Einrichtung eines Informationszentrums Wasser im ehemaligen Wasserhochbehälter am Botanischen Garten Westerberg (gemeinsam mit Prof. Meyer-Pries, Osnabrück)
Matthies, M., Berlekamp. J., Walter, C., Meyer zu Holte, A.-C. 2012. Forum Wasser am Botanischen Garten - Machbarkeitsstudie. Institut für Umweltsystemforschung, Universität Osnabrück.
Abgeschlossene Forschungsprojekte
DFG - For566 - Tierarzneimittel in Böden: Grundlagenforschung für die Risikoanalyse
Modellierung von Schadstoffflüssen in Flusseinzugsgebieten (GREAT-ER)
