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Carbon system parameters in the Baltic Sea from 2003 to 2023 using IOW monitoring data

The saturation status of calcium carbonate forms was calculated as part of the CDRmare RETAKE project effort to assess potentials and impacts for using alkalinity enhancement to enhance the capture of atmospheric carbon dioxide (CO2). Therefore, this data set is a compilation of carbonate system parameters measured during the monitoring cruises of the Leibniz Institute for Baltic Sea Research Warnemünde (IOW) in the Baltic Sea from 2003 to 2023. Ancillary data was retrieved using the IOW's ODIN2 data tool accordingly. The following permanent link allows one to search and extract the data using our settings: https://odin2.io-warnemuende.de/957-0489-676. We paired the carbonate and ancillary (nutrient and hydrogen sulfide, H2S, data) data by selecting the respective cruise, station, timestamp, and depth. Next, we calculated the calcite and aragonite saturation state and other carbonate system parameters using the measured parameters always when two carbonate-system parameters were available. For these calculations, we used CO2SYS v.3.1.2 script for MATLAB (Sharp et al., 2023; van Heuven et al., 2011; Lewis and Wallace, 1998) with the following dissociation constants settings: K1 and K2 of Waters, Millero, & Woosley (2014), KSO4 of Dickson (1990), KF of Perez & Fraga (1987), and TB of Uppström (1979). Propagated uncertainty was calculated using the errors script for MATLAB CO2SYS of Orr et al. (2018) and applying the respective errors: total alkalinity (AT) = 4 µmol/kg, total inorganic dissolved carbon (CT) = 2 µmol/kg, pH = 0.005 (Total), phosphate (PO4) = 3.8%, silicate (SiO4) = 4.6%, and ammonium (NH4) = 9.2%. All carbonate system parameters are presented under 25°C and 0 atm conditions.

Greenhouse gases in the River Elbe, 2020-2024

Measurements of dissovled greenhouse gases (GHG) being CO2, CH4 and N2O were performed from 2020 until 2024. Water samples were taken from bridges at tow locations at the river Elbe; Magdeburg and Wittenberge. For CO2, CH4, and N2O analysis, 30 mL water samples were collected in 60 mL plastic syringes. A headspace of 30 mL ambient air was added. After vigorously shaking for one minute the headspace was transferred to pre-evacuated 12 mL exetainers (Labco, UK) and water temperature in the syringe (=equilibration temperature) was measured. Ambient air samples for headspace correction were taken on each occasion. These samples were analysed in the laboratory with gaschromatography (Koschorreck et al 2021). Water physicochemical parameter (temperature, O2, pH) were measured immediately with a WTW-probe. Water-chemical variables were measured using standard methods as described in Kamjunke et al. (2021).

Porewater chemistry, iron extractions, metabolic rates and microbial analyses from Boknis Eck sediments from January 2022 until March 2023

We collected sediments for pore water analyses via IC, ICP-OESm H2S and Alkalinity measurements, conducted sequential Fe-extractions, determined O2 consumption rates via an enclosed mini Chamber, measured sulfate reduction rates via 35S-SO4 tracer and conducted 16S rRNA amplicon gene analyses (seqeuncing Illumina). Data was generated from Boknis Eck sediments from January 2022 until March 2023.

A global database of dissolved organic matter (DOM) concentration measurements in coastal waters (CoastDOM v.1)

This global database (CoastDOM v.1) contains both previously published and unpublished measurements of Dissolved organic carbon (DOC), nitrogen (DON) and phosphorus (DOP) in coastal waters. The dataset also contains hydrographic data such as temperature and salinity and, to the extent possible, other biogeochemical variables (e.g., Chlorophyll-a, inorganic nutrients) and the inorganic carbon system (e.g., dissolved inorganic carbon and total alkalinity). The data included were collected from 1978 to 2022 and consist of 62339 data points for DOC, 20360 for DON and 13440 for DOP.

Grundwassermessstelle DEGM_43392297: Siebenhausen

Stammdaten und Analysedaten zu den Grundwassermessstellen im EUA-Messnetz: Messtelle DEGM_43392297 (Siebenhausen)

Grundwassermessstelle DEGM_DERP_2674141500: 4017 A Sehlem

Stammdaten und Analysedaten zu den Grundwassermessstellen im EUA-Messnetz: Messtelle DEGM_DERP_2674141500 (4017 A Sehlem)

Gewässergütebericht des Saarlandes

Der Gewässergütebericht gibt Auskunft über die Qualität der Gewässer erster und zweiter Ordnung des Saarlandes. Wichtige Kenngrößen organischer Belastung im Gewässer sind minimale Sauerstoffkonzentration, biochemischer Sauerstoffbedarf (BSB), gelöster organischer Kohlenstoff (DOC), gesamter organischer Kohlenstoff (TOC) und Ammonium. Der Bericht beruht auf Untersuchungen an insgesamt 374 biologischen Messstellen, darunter 240 Messstellen mit ergänzenden chemischen Messungen.

Umgestaltung eines Wassereinzugsgebietes im Nationalpark Eifel von einem Fichtenwaldreinbestand zu einem standortgerechten Laubmischwald: Dynamik des Kohlenstoff- und Wasserhaushaltes; Heterogenität relevanter Standortfaktoren für die Waldentwicklung - Untersuchungen zum Wasser- und Stoffhaushalt kleiner bewaldeter Einzugsgebiete unter besonderer Berücksichtigung periglazialer Deckschichten (Natio

Hintergrund: Dieses Projekt begleitet die Umgestaltung eines Fichtenwald-Reinbestandes im Nationalpark Eifel vom derzeitigen Ist-Zustand über eine Baumentnahme hin zu einem standortgerechten Laubmischwald. Der Stoffhaushalt (Kohlenstoff, Lösungsfracht, Schwebfracht, Bachgeschiebe und Wasser) sowie die ihn beeinflussenden Faktoren (Klima, Boden, Vegetation, Landnutzung) werden genauer untersucht. Erstmalig werden für dieses Gebiet im Rahmen dieses Projektes CO2-Kreisläufe quantifiziert und Maßnahmen zur Kohlenstoffreduktion beschrieben (durch das Institut für Chemie und Dynamik der Geosphäre - Institut 4: Agrosphäre (ICG-4)). Zudem sollen zu erwartende Veränderungen auf Stoff- und Wasserkreisläufe erfasst werden. Bestehende Datenlücken für die Mittelgebirge werden damit geschlossen (durch den Lehrstuhl für Physische Geographie und Geoökologie (PGG)). Fragestellungen: Aufgabe des Projektes wird sein, präzise Informationen zum Stoff- (u.a. Kohlendioxid, Nitrat, Phosphat, Ammonium) und Wasserkreislauf zu erhalten sowie die Bedeutung standortrelevanter Parameter (Klima, Boden, Vegetation, Landnutzung) bei der Entstehung eines standorttypischen Laubmischwaldes zu erfassen. Während der Umwandlung eines Fichtenreinbestandes zu einem Laubwald - mit Vergleichsuntersuchungen im Freiland (Wiese) - sollen verschiedene Stadien der Umwandlung untersucht werden. Die Ergebnisse werden neue und vor allem quantifizierbare Erkenntnisse zum CO2-Haushalt sowie zum Wasser- und Stoffkreislauf im Ökosystem Wald liefern; Grundbausteine für eine nachhaltige Landnutzung und der Reduzierung atmosphärischen CO2. Von der Arbeitsgruppe PGG und dem ICG-4 bearbeitete Fragestellungen: - Wie wirken sich Landnutzungsänderungen auf Stoff- und Wasserhaushalt aus? - Welche Auswirkungen hat der Klimawandel auf Wasser, Boden und Vegetation? - Wie wirken sich Rückkopplungsprozesse auf terrestrische Systeme aus? - Wie wirken sich großräumige Eingriffe aus? Ziele: Ziele des Lehrstuhls für Physische Geographie und Geoökologie sind insbesondere, in Kooperation mit dem ICG-4 Veränderungen des Kohlenstoff- und Wasserhaushaltes sowie der Nährstoffkreisläufe in Erwartung des absehbaren Klimawandels und der Maßnahmen zur CO2-Reduktion zu erfassen. Gesicherte Erkenntnisse in Bezug auf den Wasserhaushalt und die ihn beeinflussenden Größen in Mittelgebirgsräumen liegen bisher kaum vor. Hier schließt das Projekt eine Datenlücke. Die Rolle der Vegetation sowie der Böden (insbesondere die bodenbildenden periglazialen Deckschichten) sind hier von Bedeutung, da Prozesse der Stoffakkumulation, -umwandlung und -transport von diesen Parametern stark abhängig sind. Deckschichten haben mit ihren Mächtigkeiten und Ausprägungen einen starken Einfluss auf Sickerwasser, Grundwasserneubildung, Retention und Oberflächenabfluss. Zudem ist für die Kooperation mit dem ICG-4 die Betrachtung des Bodenwasserhaushaltes unerlässlich, um den CO2-Vorrat im Boden zu analysieren. Die Retentionskapazitäten der Böden werden präzi

New Solution and Innovative Technologies for In-situ Decontamination of a Heating Power Station and Former Gasworks Site

The site of the heating power station and former gasworks in Plauen is contaminated over a wide area with pollutants specific to gasworks - above all BTX aromatics, PAH (polycyclic aromatic hydrocarbons), tar oils, phenols and ammonium - down to a depth of six metres. According to expert opinion, a soil volume of some 20000 m3 must urgently be cleaned up. A remediation concept has been prepared at the request of the municipality of Plauen, based on the use-related potential assessment for the site. The assessment concludes that there is an acute environmental hazard for the directly adjoining river 'Weisse Elster'. The approach pursued in this project represents a new solution to the problem of contaminated sites. Instead of using ex-situ methods for carrying out a complete cleanup of the contaminated site, as practised so far, in-situ methods are used. In this way, the acute hazard potential is eliminated, leaving only a tolerable amount of residual pollution. This objective will be achieved through a combination of pneumatic, hydraulic and microbiological in-situ measures. The efficiency will be further increased by specific pollutant mobilization. The technical feasibility has been confirmed by soil air suction tests and pumping tests on sites as well as microbiological laboratory analyses. The in-situ decontamination is superior to the traditional ex-situ methods in terms of economic efficiency, waste prevention and reducing traffic movements. The innovative methods proposed here involve, in particular, hot-steam injections and controlled oxyhydrogen gas explosions that will increase the availability of immobile pollutants attached to the soil grain.

Deammonifikation in Biofilmen zur biologischen Abwasserreinigung

Der neue biologische Prozess der Deammonifikation soll in seiner verfahrenstechnischen Umsetzung zur Reinigung hoch stickstoffbelasteter Abwässer mit niedrigem C:N-Verhältnis grundlegend untersucht werden. Durch die gezielte Kombination von aerober Nitritation und anaerober Ammoniumoxidation in einem Biofilm ist eine vollständige, rein autotrophe N-Elimination aus problematischen Abwässern in einem Verfahrensschritt möglich. An einer Versuchsanlage nach dem Moving-bed Verfahren sollen Einflussfaktoren definiert werden, die sich auf Entwicklung und Umsatzleistungen eines solchen Biofilms auswirken. Für eine genaue Charakterisierung der Prozesse innerhalb des Biofilms und des Zusammenhangs zwischen Biofilmstruktur und -funktion sollen neue in situ-Techniken mit erprobten Methoden verknüpft werden. Selektive Hemmstoffe und 15N-Tracer zur Bilanzierung der Umsetzungen, fluoreszente in situ-Hybridisierung (FISH) mit konfokaler Laser-Scanning-Mikroskopie (CLSM) zur Identifizierung und Lokalisierung der Organismen und konfokale Ramanmikroskopie zur nichtinvasiven Messung der Stickstoffprofile in verschiedenen Biofilmtiefen. Neben der Klärung des Zusammenwirkens verschiedener Organismengruppen können die Umsatzleistungen in Abhängigkeit praxisrelevanter Betriebsparameter beschrieben und Steuerungsmöglichkeiten für den Prozess abgeleitet werden.

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