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Job-Börse BDG

Ph.D. in Ecotoxicology, ITN MSCA H2020, PANORAMA (offer 9)
30.09.2020
Hamburg
Ph.D. Title: Chronic impacts of REE in a bentho-pelagic food web

Research objectives

To identify chronic impacts on multiple biological species in a simulated environment
Context: Rare earth elements (REE) are crucial to a wide range of modern technologies with regard to their chemical, optical, electro-optic, and paramagnetic properties. The increasing demand with respect to global REE production makes them technologically ‘critical elements’. Their wide-spread use in agriculture (e.g. fertilizers), animal production (e.g. micronutrients), technology (e.g. as fluid cracking catalysts), and medicine (e.g. contrast-agents) leads to increased emissions to the environment. As a consequence, REE are now considered to be ‘emerging contaminants’, for which negative effects on environmental health have been suggested. Under environmental conditions, emitted lanthanides are expected to partition to sediments resulting in low measured water concentrations. There is little knowledge on fate and ecotoxicity of these species under resuspension/sedimentation cycles, how bioavailable these species are when they are taken up by e.g. suspension feeders and what consequences chronic effects have on the biological community.

Objectives and approach: Benthic organisms are likely to be exposed to REE through sediments due to the high adsorption of REE to sediment particles and to fine particulate organic matter. Due to coupling between the benthic habitat and the overlying water body, also pelagic species may be affected. This project aims at the development of a simple food web model for one light and one heavy REE. For this purpose, microcosms will be applied to investigate the impact of sediment resuspension on the transfer of La and Gd from sediment to the water body and the impact of contaminated sediment on the microbial community and on the first consumer level. Results from the microcosm studies will be supplemented by studies in 8 indoor mesocosms, exposing organisms from different trophic levels (e.g. bacteria & green algae, nematodes, daphnia, ostracodes and mussels) to environmentally relevant La and Gd concentrations. Bioaccumulation, (microbial) diversity and abundance of species will be monitored as well as the impact of REE-exposure on biomarkers in mussels. Gathered data will be used to set up a food web model for REE-exposure in the environment. Together with gained information on chronic impacts, risks from anthropogenic emissions to aquatic ecosystems shall be discussed.

Presentation of the research project (cooperative aspect)

This PhD position is within the framework of a European ITN project named PANORAMAM: EuroPean trAining NetwOrk on Rare eArth elements environMental trAnsfer: from rock to human involving 15 PhD positions.

Under the supervision of Prof. Dr. Susanne Heise (and colleagues at the different institutions), the PhD student will perform:
- microcosm studies, investigating the partitioning of La and Gd species in the bentho-pelagic cycling, studying effects of sediment, pore water, overlying water and suspended matter on different test organisms (HAW Hamburg)
- studying chronic effects and bioaccumulation of La and Gd in test organisms (HAW Hamburg)
- chemical analyses of rare earth elements in sediments (UWS)
- speciation modelling of REE (La and Gd) in a sediment-water system (SCK•CEN)
- mesocosm experimentation, validating the first food web model derived from the microcosm studies (ULOR)
- Suggestion for a food web model for La and Gd emissions to a riverine system (HAW)

Please find under the following link the complete job offer: https://euraxess.ec.europa.eu/jobs/515879
Hamburg University of Applied Sciences

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