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StStG Kohle: Eliminierung von Mikroschadstoffen aus kommunalen Abwässern mit Hilfe immobilisierter Enzyme (ELIMIK), Biokatalysatoren/Koordinierung

Entwicklung von Verfahren zur Verringerung der Wasserbelastung nach Anwendung von Herbiziden an und in Gewaessern

a) Verhuetung von Umweltschaeden bei Anwendung von Pflanzenschutzmitteln. b) Untersuchungen zum Verhalten der Herbizide in Gewaessern, Wirkungsspektrum, Herbizidabbau, Beeintraechtigung der Fauna und Flora, Einwirkung auf Wasserzusammensetzung, z.B. Veraenderung des Sauerstoff-Gehaltes. c) Labor-, Gewaechshaus- und Freilandversuche, Datenauswertung.

Untersuchungen ueber den biogenen Stoffhaushalt des Niederrheins

Die Untersuchung umfasst die Ermittlung der Planktonbiomasse (Planktonzaehlung differenziert nach Gattungen und Arten sowie Chlorophyllbestimmung) und die Ermittlung der Planktonaktivitaet ueber das Sauerstoffproduktionspotential (SPL). Neben regelmaessigen Messungen an ortsfesten Probenahmen erfolgen auch Messungen mit der fliessenden Welle.

Flüssigkeitschromatographie-Tandem-Massenspektrometer

Die Analytik und Bewertung von Spurenverunreinigungen und deren Transformationsprodukten in der aquatischen Umwelt sowie in technischen Wasseraufbereitungsverfahren im Spuren- und Ultraspurenbereich ist einer der Hauptschwerpunkte in Forschung und Lehre der Wasserchemie am Engler-Bunte-Institut des KIT (KIT-EBI). Das vorhandene Triple-Quad (Anschaffungsdatum: 2000) entspricht nicht mehr dem aktuellen Stand der Technik und Forschung. Zudem steigen die Reparaturkosten überproportional und Ersatzteile werden nicht mehr hergestellt. Daher wird der Service des Gerätes auch in absehbarer Zukunft eingestellt werden. Die Triple-Quad Geräte der neuesten Generation weisen eine um den Faktor 200-500 (substanzspezifisch) höhere Sensitivität auf, als das vorhandene Gerät. Das beantragte Gerät soll daher u.a. auch zur Direktinjektion und online Anreicherung von Wasserproben genutzt werden und so Kosten und Zeit zur Probenvorbereitung einsparen. Die UHPLC ist zeitgemäß und ermöglicht neben den normalen chromatografischen Anwendungen auch Trennungsgänge bei Drücken bis 1200 bar. Vom Anbieter wurde dem KIT-EBI im Rahmen des Kaufs eines Triple-Quad Systems eine Kooperation mit der Möglichkeit zur Messung an Q-ToF Geräten zugesagt, die für non-target Fragestellungen und Transformationsprodukt-Identifizierung genutzt werden können.

Selenatreduktion durch sulfidiertes nullwertiges Eisen

Selen ist einerseits ein essentieller Nährstoff, andererseits aber in erhöhten Konzentrationen hochtoxisch. Die in Wasser löslichsten Se-Spezies sind Selenit (Se(IV)) und Selenat (Se(VI)). Sobald diese in die aquatische Umwelt gelangen, können sie rasch Konzentrationen erreichen, die für die aquatischen Nahrungsketten toxisch sind. In diesem Antrag wollen wir das Potenzial von sulfidisiertem nullwertigem Eisen (S-ZVI) untersuchen, um Se(VI) zu Se(0) und/oder Se(-II) zu reduzieren. Die Sulfidisierung von ZVI hat in den letzten 3 bis 4 Jahren zunehmende Aufmerksamkeit erfahren als eine Methode zur Verbesserung der Selektivität und Spezifität des Schadstoffabbaus bei der Verwendung von ZVI als abiotischem Reduktionsmittel. Bis heute wurde jedoch noch keine Studie zur Wirkung auf die Entfernung von Selenat durchgeführt. In der vorgeschlagenen Arbeit werden wir in drei Arbeitspaketen die folgende Hypothese untersuchen: i) Das S/Fe-Verhältnis in S-ZVI bestimmt seine Reaktivität gegenüber Se(VI), ii) die Anwesenheit von Sauerstoff und Fe(II) beeinflusst die Wirksamkeit von S-ZVI im Hinblick auf die Reduktion von Se(VI), iii) die Se(VI)-Reduktion durch S-ZVI wird durch den pH-Wert aufgrund elektrostatischer Effekte beeinflusst, und iv) die Anwendung von S-ZVI-Teilchen in Filterbett-Systemen ist eine wirksame Methode zur Entfernung von Selenat. Die Kinetik und Mechanismen der Wechselwirkung zwischen S-ZVI und Selenat werden in Batch-Experimenten in Kombination mit Synchrotron-basierten Methoden in Zusammenarbeit mit der Canadian Light Source untersucht. Zusätzlich werden wir Filterbett-Experimente mit S-ZVI durchführen.

Wird der Große Aralsee meromiktisch? Verfolgung der laufenden Veränderungen im physikalischen und biogeochemischen Regime des weltweit dynamischsten Gewässerökosystems

Der anthropogene Wassernutzung und der Klimawandel können drastische negative Auswirkungen auf die Ökosysteme der Seen haben. Das auffälligste Beispiel für die Fragilität der Binnengewässer ist die 'ökologische Katastrophe des Jahrhunderts' vom Aralsee. Die Folgen der Austrocknung des Aralsees sind bis heute nicht vollständig geschätzt. Eine neue Erkenntnis des Projektteams, die für die geplante Studie von zentraler Bedeutung ist, war die Entdeckung der meromiktischen (permanenten) Schichtung, die sich im größten verbleibenden Meeresbecken, dem Großen Aral, zu entwickeln begann. Unsere Beobachtungen im Zeitraum 2015-2018 weisen darauf hin, dass der See sich in einer Übergangsphase der 'Meromiktisierung' befindet, die durch die Wasserregulierung in den einströmenden Flüssen und durch klimabedingte Änderungen des regionalen Wasserhaushalts beschleunigt wird. Ein solcher Übergang deutet auf akute Änderungen im biogeochemischen Regime hin. Einige von ihnen, beispielsweise ein rascher Anstieg der Methankonzentration im See, wurde vom Projektteam bereits registriert. Um die Mechanismen der Meromiktisierung zu quantifizieren und ihre Auswirkungen auf die regionalen Skalen zu bewerten, schlagen wir vor, eine Reihe von Feldforschungsmethoden, wie Überwachung des Schichtens und des Sauerstoffregimes, direkte Schätzungen der mikrobiellen Aktivität, Methankonzentration und Emissionen sowie turbulenter Stoffübertragung über die Wassersäule, stabile Isotopenuntersuchungen des Wasserhaushaltes anzuwenden, ergänzt durch Modellierung und Daten aus Fernerkundung. Die gegenwärtige Situation im Großen Aral ermöglicht es, beispiellose Veränderungen des Ökosystems des Sees zu verfolgen, die durch die größten Bedrohungen für die Binnengewässer der Welt verursacht wurden: der zunehmende Wasserverbrauch und die klimabedingte Veränderung des Wasserbudgets. Eine zeitnahe und detaillierte Untersuchung der Transformationen im Ökosystem vom Großen Aral würde somit zu einem 'Worst-Case' -Szenario für andere große abflusslosen Seen in Trockengebieten darstellen, die von denselben anthropogenen Treibern bedroht sind. Als Ergebnis dieses Projekts wird eine Quantifizierung des derzeitigen Mischungsregimes im Großen Aral sowie eine Einschätzung der zukünftigen Tendenz beim saisonalen bis mehrjährigen Mischungsverhältnissen und deren Auswirkungen auf Biogeochemie, insbesondere Methanproduktion und Biodiversität, erwartet.

Nachhaltige Landwirtschaft in der euRegionalen Seenlandschaft (Projektteil BA für Wasserwirtschaft)

Mit den erhobenen Messdaten wurde es möglich die Nährstoffeinträge in den Mondsee für 2 große Zubringer auch für vergangene Jahre zu berechnen. Die Messungen an 98 Punkten im Einzugsgebiet geben Aufschluss darüber wie sich die Phosphorkonzentration verhält und wie sich der Längsverlauf der drei großen Zubringer darstellt. Aus diesen Ergebnissen konnte man die durchschnittliche Nährstofffracht in den Mondsee abschätzen. Mit Hilfe dieses Parameters wurde der kritische Nährstoffeintrag für den Mondsee, der als oligotroph eingestuft wird, berechnet. Die Berechnungen haben ergeben, dass der Nährstoffeintrag in den Mondsee ziemlich genau dem kritischen Flächenaustrag entspricht. Die gemessenen Phosphorwerte im Seewasser ergeben ein ähnliches Bild in den letzten Jahren. Es tritt kaum eine Veränderung in der Phosphorkonzentration im Freiwasser auf, allerdings kann man den Trend nach dem Hochwasserjahr 2002 und dem trockenen Jahr 2003 gut erkennen, was bestätigt, dass bei gleich bleibendem Phosphoreintrag keine Verbesserung im See zu erwarten ist. Mit den erhobenen Zeitreihen konnte man einen Einblick gewinnen, wie sich die Phosphorkonzentration bei der Schneeschmelze verhält. Wassergesättigte Böden nach der Winterruhe, kein Niederschlag und trotzdem hohe Nährstoffkonzentrationen lassen den Schluss zu, dass besonders im Frühjahr Phosphor mobiler und leichter verfügbar ist als im restlichen Jahreskreis. Das bedeutet, dass das Ökosystem besonders im Frühling sehr sensibel reagiert. Die Nährstoffe nach Abklingen der Schneeschmelze aufzubringen, die natürliche Auswaschung abzuwarten, bringt weniger Auswaschung ins Gewässer und die später gedüngten Nährstoffe stehen vor Ort für das Pflanzenwachstum, besonders für den ersten Aufwuchs, zur Verfügung. Der Anteil an gelöstem Phosphor ist mit über 50 Prozent bei 70 Prozent der erhobenen Messwerte sehr hoch. Zu erwarten war, dass partikulär transportierter Phosphor den Hauptanteil an der Phosphorfracht hat. Dass ein großer Teil des Phosphors gelöst in den See gelangt macht ihn im aquatischen System schneller verfügbar und begünstigt das Algenwachstum. Die erhobenen Messwerte über das Abflussverhalten und die Phosphorkonzentration im Einzugsgebiet dienten als Basis für die Kalibrierung eines Modells zur Berechnung des mittleren jährlichen Nährstoffeintrags. Phosphorkonzentration, Phosphorfracht und Flächenaustrag wurden für die einzelnen Punkte im Einzugsgebiet für verschiedene Zeitpunkte berechnet. Um einen Teilaspekt des Wasserkreislaufs, die potentielle Evapotranspiration, in ihrer Größenordnung abschätzen zu können, wurden unterschiedliche Verdunstungsmodelle herangezogen. Mit der Bedingung, räumliche Unterschiede mit den Eingangsparametern erfassen zu können, um eine sinnvolle Anwendung in einem Geographischen Informationssystem zu ermöglichen, wurden die Berechnungen mit den vorhandenen klimatologischen Daten durchgeführt und ein Modell (WENDLING, 1984) als das beste ausgewählt.

Diversite microbienne rhizospherique dans les ecotones entre ecosystemes terrestres et aquatiques (FRA)

Le projet vise a mettre en evidence la diversite microbienne associee a la rhizosphere des vegetaux des ecotones entre ecosystemes aquatiques et terrestres. Cette diversite s'exprime a la fois par la diversite genetique des taxons bacteriens et par la diversite des fonctions qui leur sont associees (fixation de l'azote moleculaire, nitrification, sulfo-oxydation, hydrogenotrophie, entre autres). Elle est conditionnee par les gradients multiples (oxygene, nutriments) et par l'aspect d'interface oxique/anoxique de la rhizosphere en milieu immerge. Ce projet a fait l'objet jusqu'ici de deux travaux de diplome portant sur la fixation rhizospherique de l'azote chez le roseau. Sa poursuite fait l'objet d'une requete dans le cadre du programme MAB sur les ecotones entre ecosystemes terrestres et aquatiques, deposee dans le cadre SPP environnement/biodiversite. (FRA)

In situ high spectral resolution inherent and apparent optical property data from diverse aquatic environments

Light emerging from natural water bodies and measured by remote sensing radiometers contains information about the local type and concentrations of phytoplankton, non-algal particles and colored dissolved organic matter in the underlying waters. An increase in spectral resolution in forthcoming satellite and airborne remote sensing missions is expected to lead to new or improved capabilities to characterize aquatic ecosystems. Such upcoming missions include NASA's Plankton, Aerosol, Cloud, ocean Ecosystem (PACE) Mission; the NASA Surface Biology and Geology observable mission; and NASA Airborne Visible / Infrared Imaging Spectrometer (AVIRIS) - Next Generation airborne missions. In anticipation of these missions, we present an organized dataset of geographically diverse, quality-controlled, high spectral resolution inherent and apparent optical property (IOP/AOP) aquatic data. The data are intended to be of use to increase our understanding of aquatic optical properties, to develop aquatic remote sensing data product algorithms, and to perform calibration and validation activities for forthcoming aquatic-focused imaging spectrometry missions. The dataset is comprised of contributions from several investigators and investigating teams collected over a range of geographic areas and water types, including inland waters, estuaries and oceans. Specific in situ measurements include coefficients describing particulate absorption, particulate attenuation, non-algal particulate absorption, colored dissolved organic matter absorption, phytoplankton absorption, total absorption, total attenuation, particulate backscattering, and total backscattering, as well as remote sensing reflectance, and irradiance reflectance.

Biotopverbund der Gewässerlebensräume – nicht abgestimmte Fachgrundlage – Hamburg

Im Rahmen der fachlichen Untersuchungen zum Biotopverbund in Hamburg wurde 2012 eine gesonderte Biotopverbunddarstellung für die Gewässerlebensräume entwickelt. Hier werden für die Gewässerlebensräume die Kern- und Verbindungsflächen, länderübergreifenden Anknüpfungspunkte sowie die Verbindungsräume dargestellt. Die Fließgewässer und ihre Auen stellen wichtige natürliche Verbindungslinien in der Stadt dar und bieten ebenso wie die Stillgewässer wertvolle Lebensräume für seltene Tier- und Pflanzenarten. Kern- und Verbindungsflächen: Kernflächen sind die naturschutzfachlich wertvollen Lebensräume mit ihren oftmals seltenen Pflanzen- und Tierarten, die vorrangig dem Schutz der vorhandenen Populationen standorttypischer Arten, Lebensräume und Lebensgemeinschaften dienen. Von den Kernflächen gehen zudem Wiederbesiedlungsprozesse anderer Flächen aus. Um die Kernflächen miteinander zu verbinden, werden zwischen ihnen geeignete Verbindungsflächen und –elemente identifiziert. Bei den Auswertungen für eine Biotopverbunddarstellung der Gewässerlebensräume wurden die beiden Kategorien zusammenfassend betrachtet und dargestellt. Länderübergreifende Anknüpfungspunkte: Die Natur macht nicht vor Grenzen halt. Der Biotopverbund überschreitet von daher im Normalfall mehr oder weniger deutlich die Landesgrenzen. Die wichtigsten Übergangspunkte zu den Nachbarbundesländern Schleswig-Holstein und Niedersachsen werden mit Punktsymbolen dargestellt. Verbindungsräume: Die Verbindungsräume sind Bereiche, die gewisse Verbundbeziehungen über die Kern- und Verbindungsflächen hinaus aufweisen. Diese sind jedoch so locker, dass diese Bereiche nicht als Biotopverbundflächen im engeren Sinne einzustufen sind.

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