Das Projekt "Zur Sorption von anorganischen und organischen Arsenverbindungen an Oxiden: Makroskopische und Spektroskopische Untersuchungen der Oberflächenkomplexierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Karlsruhe GmbH in der Helmholtz-Gemeinschaft, Institut für Nukleare Entsorgung durchgeführt. Es ist allgemein akzeptiert, dass die Sorption an oxidischen Mineralien den vorherrschenden natürlichen Mechanismus zur Verringerung der Mobilität von Schadstoffen darstellt. Um die potentielle Remobilisierbarkeit abschätzen zu können, ist es jedoch nicht ausreichend, die Sorption in konventionellen Batch- oder Säulen-Versuchen zu untersuchen, da hierbei nur eingeschränkt auf bestimmte Scenarien abgezielt werden kann. Vielmehr ist die lokale Struktur der sich bildenden Oberflächenbindungen zu charakterisieren, um daraus die Entwicklung der Bindungsstärken bei Veränderung der physikochemischen Eigenschaften des Milieus voraussagen zu können. Strukturelle Kenntnisse durch Oberflächenspektroskopie erlauben zum einen, qualitativ die Stabilität der Oberflächenkomplexe abzuschätzen (einzahnig oder mehrzahnig). Zum anderen ermöglichen sie es, einen Bezug zwischen der mikroskopischen Struktur und den vorliegenden oder zu prognostizierenden makroskopischen Mobilitätsdaten als dualen Ansatz eines realitätsnahen Adsorptionsmodells herzustellen. Die Auseinandersetzung mit diesem modernen dualen Ansatz ist bisher in der umweltgeochemischen Lehre und Forschung in Deutschland wenig vertreten und sollte daher eine Bereicherung mit guten Aussichten auf Erfolg darstellen.
Das Projekt "Teilprojekt 1: Sulfatbelastung des Grundwassers am Beispiel der Torgauer Elbaue - Moeglichkeiten der Grundwasserbewirtschaftung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden (FH), Fakultät Bauingenieurwesen und Architektur durchgeführt. In vielen Wasserfassungen in Lockergesteinsgrundwasserleitern Deutschlands ist ein deutlicher Anstieg der Sulfatkonzentration im Rohwasser zu verzeichnen. Dieser ist selten auf eine einzelne Ursache zurueckfuehrbar, sondern meist ein Ergebnis der Wirkung eines Ursachenkomplexes unter Beteiligung verschiedener Sulfatquellen. In Wassergewinnungsstandorten in der Torgauer Elbaue und in der Norddeutschen Tiefebene werden Bilanzuntersuchungen durchgefuehrt, auf deren Grundlage eine Methodik zur Prognose des Sulfatgehaltes im Grundwasser und Konzepte fuer die Grundwasserbewirtschaftung erarbeitet werden. Ziel des Vorhabens ist die Erarbeitung einer Methodik fuer ein kostenguenstiges Monitoring und fuer die Prognose der Sulfatkonzentration im Grundwasser in landwirtschaftlich genutzten Einzugsgebieten von Wasserwerken sowie die Ableitung von Bewirtschaftungsstrategien. Dies beinhaltet die Herausarbeitung von allgemeingueltigen Kriterien zur Unterscheidung der verschiedenen Sulfatquellen (direkt als Duengemittelbestandteil, indirekt ueber autotrophe Denitrifikation infolge Duengung, geogene Quellen, atmosphaerischer Eintrag, Altablagerungen u.a.) sowie die standortbezogene Quantifizierung des Eintrages. Dazu werden hydrogeochemische und isotopenchemische Untersuchungsmethoden an messtechnisch gut erschlossenen, repraesentativen, sulfatbelasteten Standorten in der saechsischen Elbaue bei Torgau und in der Norddeutschen Tiefebene bei Hamburg komplex angewandt und durch kontrollierte Batch-, Saeulen- und Lysimeterversuche untersetzt. Methoden aus verschiedenen Forschungsbereichen werden anwendungsorientiert zusammengefuehrt, unter Praxisbedingungen getestet und entsprechend weiterentwickelt. Im Ergebnis des Projektes soll ein Handbuch 'Sulfat im Grundwasser' vorliegen, welches eine Aktualisierung und Erweiterung der 1961 von MATTHESS vorgelegten Arbeit darstellt. Eine umfangreiche Ergaenzung soll insbesondere Untersuchungsmethoden, Monitoringstrategien, Massnahmen der Grundwasserbewirtschaftung sowie Fallstudien umfassen. Damit soll fuer Wasserversorger, Landwirte und Fachbehoerden eine zusammenfassende Darstellung der Kenntnisse und Untersuchungsergebnisse geschaffen werden, die eine eigenstaendige und moeglichst kostenguenstige Bewertung der Sulfatkonzentrationen am eigenen Standort unterstuetzt.
Das Projekt "Untersuchungen über das Komplexierungsverhalten von Huminsäuren und deren Einfluss auf die Migration von radioaktiven und nichtradioaktiven Stoffen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Mainz, Fachbereich Chemie und Pharmazie, Institut für Kernchemie durchgeführt. Komplexierung von Np und Pu mit synthetischen Huminsäuren in Abhängigkeit des pH-Wertes und der Metallionenkonzentration; Bestimmung der Komplexstabilitätskonstanten für die verschiedenen Oxidationsstufen des Pu; Studien zum Redoxverhalten von Np (V) und Pu (VI) in Huminsäurelösungen; Kinetik und Reversibilität der Humatkomplexbildung beim Np und Pu; Untersuchungen über das Sorptionsverhalten der Humatkomplexe unter naturnahen Bedingungen - Säulenversuche (Institut für Kernchemie der Universität Mainz) Komplexbildung von Zn, Cd und Pb mit synthetischen Huminsäuren; Untersuchungen zur Konkurrenzsituation bei Komplexierungsreaktionen mit Huminsäuren; Studien zur Wechselwirkung zwischen Anionen und Huminstoffen in Batch- und Säulenversuchen (Fachrichtung 11.4 anorganische und Analytische Chemie und Radiochemie der Universität des Saarlandes
Das Projekt "Nuklidmigration im Deckgebirge des Endlagerortes Morsleben" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von GSF - Forschungszentrum für Umwelt und Gesundheit GmbH, Institut für Hydrologie durchgeführt. Zur Abschaetzung des Gefaehrdungspotentials des geplanten Endlagers fuer radioaktive Abfaelle im Salzstock von Gorleben werden Laborexperimente durchgefuehrt, welche Aufschluss ueber das Ausbreitungsverhalten der eingelagerten Radionuklide nach unterstellten Stoerfaellen erbringen sollen. Die Untersuchungen erfolgen unter Verwendung von Batch-, Saeulendurchlauf- und Diffusionsversuchen. Zur Durchfuehrung der Experimente werden radioaktive Tracer benutzt zB: 14-C, 75-Se, 85-Sr, 95-Zr/Nb, 95m/99-Tc, 134-Cs, 113-Sn, 45-Ca, 152-Eu, 35-S, 36-Cl, 22-Na, 181-Hf, und andere. Zur Auswertung der Experimente werden insbesondere physikalisch-chemische Effekte wie Ionenaustausch, Loeslichkeitsbegrenzung, Kolloidbildung und Komplexierung der Nuklide mit natuerlichen organischen Stoffen (zB Huminsaeuren) diskutiert.
Das Projekt "Methodenbausteine Bodenschutz - Regionalisierung des Schwermetallverlagerungspotentials fuer die Boeden Sachsen: hier Kartenblatt Freiberg" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Gießen, Fachbereich 09 Agrarwissenschaften, Ökotrophologie und Umweltmanagement, Institut für Landeskultur durchgeführt. Ermittlung des Schwermetallrueckhaltevermoegens der Leitbodenformen des Kartenblattes L 5146 Blatt Freiberg (BK50) und Ableitung diesbezueglicher Karten des gleichen Massstabes unter Beruecksichtigung der klimatischen Gegebenheiten. Fuer die Schwermetalle Blei und Cadmium sowie fuer das Halbmetall Arsen sollen die Retardation in den Boeden des Kartenblattes L5146 sowie die Verlagerungsgeschwindigkeit experimentell ermittelt, digital und regionalisiert verarbeitet und kartographisch dargestellt werden. Die Regionalisierung dieser Bodeneigenschaften (Bodenfunktion 'Ausgleichskoerper im Stoffkreislauf') bildet im Sinne des vorsorgenden Boden- und Gewaesserschutzes eine Grundlage u.a. fuer die Gefahrenabschaetzung bei der Verwertung organischer Siedlungsabfaelle (z.B. Kompost und Klaerschlamm) auf und in Boeden. In diesem Zusammenhang sollten aus den Ergebnissen Empfehlungen hinsichtlich der Ausweisung von Bodenbelastungsgebieten und Bewirtschaftung abgeleitet werden koennen. Kurzdarstellung der Ergebnisse: 40 Profile (bzw. 159 Horizont- und Schichtproben) der Boeden des Kartenblattes Freiberg wurden auf die Kennwerte Ton-, Schluff-, Sand-, Skelettgehalt, pH-Wert, Organische Substanz, Trockenrohdichte laborativ untersucht. Anschliessend wurde der Schwermetallstatus der Boeden ueber Koenigswasseraufschluss, EDTA-Extrakt sowie Calcium-Nitrat-Extrakt festgestellt. Die Sorptionseigenschaften wurden ueber Batch-Versuche und Sorptionsisothermie mit unterschiedlichen Konzentrationsstufen ermittelt. In die gemessenen Sorptionsgleichgewichtskonzentrationen der Bodenloesung und der Festphase wurde die FREUNDLICH-Isotherme gelegt, daraus wurden die FREUNDLICH-Gleichung, die Pedotransferfunktionen sowie die Retardationsfaktoren und die Verlagerungsgeschwindigkeit fuer Schwermetalle berechnet.
Das Projekt "Untersuchungen zur chemischen Bestaendigkeit von mineralischen Deponieabdichtungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Lehrstuhl und Institut für Mineralogie und Lagerstättenlehre durchgeführt. Erforschung des Langzeitverhaltens einer mineralischen Deponieabdichtung sowohl in bodenphysikalischer als auch in chemisch-mineralogischer Hinsicht. Dazu Durchfuehrung von Langzeitdurchstroemungsversuchen mit natuerlichen Deponiesickerwaessern und natuerlichen Tonen aus Nordrhein-Westfalen. Zeitgleich Durchfuehrung von Batch-Versuchen als Zeitraffereffekt. Ergebnis: Die Anlagerung organischer Bestandteile aus dem Sickerwasser an die Tone kann zu einer Veraenderung der bodenphysikalischen und mineralogischen Eigenschaften fuehren.
Das Projekt "Untersuchungen zur Wechselwirkung von Sickerwasser mit Abdichtungstonen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Geotechnisches Büro Prof.Dr.-Ing. H. Düllmann GmbH durchgeführt. Geotechnische und mineralogische Klassifizierung bei der Rheinbraun AG vorkommender Tone und Untersuchung dieser Tone hinsichtlich ihrer chemischen Stabilitaet gegenueber Deponiesickerwaessern hinsichtlich ihres Einsatzes in Deponiebasisabdichtungen. Dazu Einsatz von statischen Langzeitdurchstroemungsversuchen, Batch-Versuchen und Diffusionsversuchen.
Das Projekt "Bestimmung von Parametern zur Beschreibung von biologischen Prozessen in Anlagen zur biologischen N- und P-Elimination" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hannover, Institut für Siedlungswasserwirtschaft und Abfalltechnik durchgeführt. Zur Beschreibung der biologischen Stickstoff- und Phosphorentfernung in einer Klaeranlage mit Hilfe eines kinetischen Modelles (NDBEPR-Modell, Wentzel et al., 1991) ist die Charakterisierung des Abwassers und die Eingabe von stoechiometrischen und kinetischen Koeffizienten von entscheidender Bedeutung. In der vorliegenden Arbeit wurden verschiedene biologische Methoden zur Bestimmung des I.a.CSB's eines Abwassers ausfuehrlich miteinander verglichen. Der bisher haeufig gefundene grosse Unterschied der Ergebnisse zwischen aerobe und anoxische Batch-Versuche konnte mit Hilfe einer Optimierung und einem Korrekturterm deutlich verkleinert werden. Nach den Erfahrungen der vorliegenden Arbeit wird empfohlen, den aeroben Batch-Versuch zur Ermittlung der Konzentration I.a.CSB vorzuziehen. Die stoechiometrischen und kinetischen Koeffizienten der Poly-P-Organismen, die mit angereicherten Poly-P-Organismen-Kulturen bestimmt worden waren, wurden von Wentzel et al. (1991) in das NDBEPR-Modell uebernommen. Auffaellig dabei war der sehr niedrige Zerfallskoeffizient (0,04 1/d) der Poly-P-Organismen und der sehr hohe Wert der P-Fraktion in der aktiven Biomasse der Poly-P-Organismen (0,38 mg P/mg oTS). Diese Koeffizienten wurden anhand einer Schlammfraktionisierung einer Mischbiozoenose nach Wentzel et al. (1990) ueberprueft. Dabei wurden die Messdaten einer kontinuierlichen Versuchsanlage benutzt, bei der der Anteil der Acetat-CSB's des Zulaufes stufenweise erhoeht wurde. Bei der Schlammfraktionierung zeigte sich, dass der Zerfallskoeffizient der Poly-P-Organismen dem der non-Poly-P-Organismen (0,24 1/d) wesentlich naeher liegt, als von Wentzel et al. (1988) angenommen und unter Umstaenden mit diesem identisch ist. Bei der Ermittlung des Phosphorgehaltes der Poly-P-Organismen stellte sich heraus, dass diese Fraktion keine feste Groesse ist (wie von Wentzel et al., 1990 angenommen), sondern abhaengig ist von der Substratqualitaet des Zulaufes. Fuer einen belebten Schlamm, der nicht adaptiert ist an hohe Konzentrationen Acetat im Zulauf der Anlage, betrug der Phosphoranteil der Poly-P-Organismen 0,20 mg P/mg aTS. Als letztes konnte anhand der Ergebnisse von Batch-Versuchen (Umsatzgeschwindigkeiten) eine Populationsverschiebung von Nitrifikanten und Denitrifikanten bei einer Erhoehung der Acetat Konzentration im Zulauf einer kontinuierlichen Versuchsanlage festgestellt werden.
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