Subsoils are an often neglected nutrient source for crops. The mobilisation and use of this potential nutrient source is an important factor in sustainable land use. Nutrient accessibility, release, and transport are strongly dependent on soil structure and its dynamics controlled by spatiotemporally variable physical functions of the pore network. A well structured soil, for example, with numerous interconnected continuous biopores will enhance root growth and oxygen availability and hence nutrient acquisition. In contrast to soils with a poorly developed structure nutrient acquisition is limited by restricted root growth and reduced aeration. The goal of this research project is to investigate different preceding crops and crop sequences in developing characteristic biopore systems in the subsoil and to elaborate their effect on the functional performance of pore networks with respect to nutrient acquisition. The main research question in this context is how soil structure evolves during cultivation of different plant species and how structure formation influences the interaction of physical (water and oxygen transport, shrinking-swelling) biological (microbial activity, root growth) and geochemical processes (e.g. by creating new accessible reaction interfaces). In order to study and quantify pore network architectures non-invasively and in three dimensions X-ray computed microtomography and 3D image analysis algorithms will be employed. The results will be correlated with small- and mesoscale physical/chemical properties obtained from in situ microsensor (oxygen partial pressure, redox potential, oxygen diffusion rate) and bulk soil measurements (transport functions, stress-strain relationships) of the same samples. This will further our process understanding regarding the ability of various crop sequences to form biopore systems which enhance nutrient acquisition from the subsoil by generating pore network architectures with an efficient interaction of physical, biological and geochemical processes.
Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Sinnvolle Konzepte zur Regenwasserbewirtschaftung trennen die Regenabflüsse von gering und stark verschmutzten Flächen. Abflüsse von stärker verschmutzten Flächen bedürfen einer Behandlung, die den örtlichen Anforderungen an den Gewässerschutz entspricht. Die bestmögliche Reinigung und Zwischenspeicherung stärker verschmutzter Niederschlagsabflüsse ist die wesentliche Aufgabe eines Retentionsbodenfilters. Im Forschungsvorhaben sollte ein semizentraler Bodenfilter entwickelt werden, der mit geringem Flächenbedarf eine bestmögliche Reinigung stark verschmutzter Regenabflüsse von Verkehrsflächen leistet. Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden: Nach dem bisherigen Forschungsstand kommt bei der Adsorption von Inhaltsstoffen dem Bodensubstrat in den Bodenfilteranlagen eine entscheidende Rolle zu. Die Auswahl und Entwicklung eines geeigneten Substrates erfolgte in einem dreistufigen Vorgehen. Über einer Literaturrecherche wurden Anforderungen an Bodensubstrate zur Regenwasserreinigung formuliert. Daraufhin wurden in Schüttelversuchen verschiedene Substrate ausgewählt und ihre Adsorptionseigenschaften gegenüber Schwermetallen, PAKs und Mineralölen ermittelt. Ausgehend von diesen Vorversuchen wurden verschiedene Bodenfilteraufbauten entwickelt und in halbtechnischen Lysimetern untersucht. Dazu wurden die Lysimeter in einem einjährigen Messprogramm mit stark verunreinigten Straßenabflüssen belastet. Die Gesamtfrachten an Inhaltsstoffen im Zulauf zu den Lysimetern wurden ermittelt. An Einzelereignissen wurde die Reinigungsleistung der verschiedenen Bodenfilteraufbauten ermittelt. Die Lysimeter wurden mit einer hohen hydraulischen und somit auch stofflichen Belastung beaufschlagt, die über den bisher bei der Bemessung von Bodenfilteranlagen üblichen Belastungen lagen. Aus den Messergebnissen wurden Rückschlüsse für den Einsatz von Bodenfiltern mit hoher hydraulischer Belastung bei beengten Platzverhältnissen gezogen und Empfehlungen für die Bemessung gegeben. Über die Messung der aufgebrachten Feststoffbelastung und der Durchlässigkeit der Lysimeter wurde eine eventuell eintretende Kolmation der Bodensubstrate erfasst. Fazit: Die untersuchten halbtechnischen Bodenfilter (Lysimeter) führten im Untersuchungszeitraum zu einer deutlichen Reduzierung der straßenspezifischen Schmutzstoffe geführt. Aussagen über den Langzeitbetrieb können auch mit einem Stofftransportmodell nicht gemacht werden. Insgesamt führen adsorptionsstarke Substrate zu einem höheren Rückhalt gelöster Inhaltsstoffe (Schwermetalle). Die Empfehlung des ATV-DVWK-Merkblatt 153 zum Einsatz der Bodenfilter zur Straßenentwässerung kann nach den bisherigen Untersuchungen bestätigt werden. Weiterer Forschungsbedarf besteht hinsichtlich der Belastbarkeit der eingebauten Substrate gegenüber der Chloridbelastung, die bei der Straßenentwässerung als Regelfall anzusehen ist. ...
Erklärung zur Barrierefreiheit Kontakt zur Ansprechperson Landesbeauftragte für digitale Barrierefreiheit Als Ansatz zur Ermittlung der unterschiedlichen Belastungsgrade des Kernindikators 1 des Berliner Umweltgerechtigkeitsansatzes wurde aus dem Set der Auswertungen der Strategischen Lärmkarten 2017 die Gesamtlärmkarte zur Nachtzeit gewählt. Die Verteilung der Lärmbelastung zeigt einen deutlichen Einfluss durch Hauptverkehrsstraßen und Haupteisenbahnstrecken. 09.01.1 Lärmbelastung 2021/2022 Weitere Informationen Als Ansatz zur Ermittlung der unterschiedlichen Belastungsgrade des Kernindikators 2 des Berliner Umweltgerechtigkeitsansatzes wurde die Verteilung der vor allem verkehrsbedingten Stickstoffdioxid-Belastung über die Stadt herangezogen. Die intensivste Belastung zeigt sich im Stadtzentrum, wo die Verkehrsdichte am höchsten ist. 09.01.2 Luftbelastung 2021/2022 Weitere Informationen Als Ansatz zur Ermittlung der unterschiedlichen Belastungsgrade des Kernindikators 3 des Berliner Umweltgerechtigkeitsansatzes wurde auf der Grundlage der ‚Versorgungsanalyse Grün‘ ein auf den Einzugsbereich bezogener dreistufiger Versorgungsgrad bestimmt ("schlecht/sehr schlecht", "mittel" und "gut/sehr gut"). 09.01.3 Grünversorgung 2021/2022 Weitere Informationen Als Ansatz zur Ermittlung der unterschiedlichen Belastungsgrade des Kernindikators 4 des Berliner Umweltgerechtigkeitsansatzes wurde für den Tag die blockweise Verteilung des Bewertungsindexes PET (Physiologisch Äquivalente Temperatur) sowie für die Nacht diejenige der Lufttemperatur auf die Ebene der Planungsräume aggregiert und in drei Stufen dreistufig bezogen auf die bioklimatische Belastung bewertet. 09.01.4 Thermische Belastung 2021/2022 Weitere Informationen Als Ansatz zur Ermittlung der unterschiedlichen Belastungsgrade des Kernindikators 5 des Berliner Umweltgerechtigkeitsansatzes wurde eine planungsraumbezogene 3-stufige Verteilung der sozialen Benachteiligungen ermittelt. Das Monitoring Soziale Stadtentwicklung (MSS) lieferte die notwendigen kleinräumigen Aussagen. 09.01.5 Soziale Benachteiligung 2021/2022 Weitere Informationen Die Mehrfachbelastungen, bewertet anhand der vier umweltbezogenen Kernindikatoren Luft, Lärm, Thermische Belastung und Grünflächenversorgung zeigen eine deutliche Konzentration im Innenstadtbereich Berlins - im Gegensatz dazu stehen die äußeren Bezirke mit zumeist geringerer Problemlage. 09.01.6 Mehrfachbelastung Umwelt 2021/2022 Weitere Informationen Die Erweiterung der vier umweltbezogenen Kernindikatoren Luft, Lärm, Thermische Belastung und Grünflächenversorgung um den fünften Kernindikator ‚Soziale Benachteiligung‘ verdeutlicht den Zusammenhang zwischen Umwelt- und Sozialstatus. So weisen die mehrfach umweltbelasteten Räume einen deutlich höheren Anteil an niedrigen und sehr niedrigen Indexwerten auf. 09.01.7 Mehrfachbelastung Umwelt und Soziale Benachteiligung 2021/2022 Weitere Informationen Die Ergänzung der zusammenfassenden Bewertung aller Kernindikatoren um eine Vulnerabilitätsbetrachtung (Einwohnerdichte, Qualität der Wohnlage) verdeutlicht die Schwerpunktbereiche auf Ebene der Planungsräume, die besondere Empfindlichkeiten in der Kombination der Belastungsfaktoren mit der Bevölkerungsverteilung aufweisen. 09.01.9 Integrierte Mehrfachbelastungskarte – Berliner Umweltgerechtigkeitskarte 2021/2022 Weitere Informationen
Veranlassung: Die Förderung von Kiesen und Sanden in Kiesgruben oder Baggerseen hat eine drastische Veränderung des Landschaftsbildes zur Folge. Die Ausbildung neuer Seen- und Freizeitgebiete wird hierbei im allgemeinen eher als positiver Effekt gewertet. Aufgrund des Förderbetriebs kann es jedoch zu Veränderungen der Wassergüte der betroffenen Oberflächengewässer und zu einer Beeinträchtigung des abstromigen Grundwassers kommen. Um mögliche zeitliche Veränderungen der Gewässergüte - etwa durch Freisetzung von Pflanzennährstoffen (Eutrophierung) - erfassen zu können, findet eine regelmäßige limnologische Überwachung der Baggerseen Haltern Ost und West statt, die von der Quarzwerke Haltern GmbH für die Förderung von Sand genutzt werden. Parallel werden das zu- und abfließende Grundwasser an den beiden Seen untersucht, um eine Beeinflussung des unterirdischen Wassers durch die bis zu 30 m tiefen Seen erkennen und bewerten zu können. Diese Untersuchungen finden seit 1982 im zweijährigen Abstand statt. Vorgehen: Die Probenahmen erfolgen jeweils am Ende der Sommerperiode, wenn die Herbstzirkulation, die eine Vermischung des Wassers bis in tiefe Schichten bedingt, noch nicht eingesetzt hat. Zu diesem Zeitpunkt muss die Belastung der Seen mit Nährstoffen saisonal bedingt als am höchsten eingeschätzt werden. Für die Beurteilung des limnologischen Zustandes der beiden Baggerseen und der Grundwasserbeschaffenheit in dem jeweils zu- und abfließenden Grundwasserstrom werden die in einer Tabelle aufgeführten Parameter bestimmt. Ergebnisse: Beide Baggerseen können aufgrund ihrer Nitrat- und Phosphatgehalte sowie der Planktondichte und -zusammensetzung als mesotrophe, wenig belastete Gewässer klassifiziert werden. Die Sprungschicht liegt etwa in 6-10 m Tiefe. Auch die tieferen Schichten im Hypolimnion der Seen weisen noch eine gute Versorgung mit Sauerstoff auf. Im See West ist es seit 1982 durch den Förderbetrieb sogar eher zu einer Erhöhung des Sauerstoffgehaltes im Hypolimnion gekommen. Das zulaufende Grundwasser für diesen See zeichnet sich durch einen niedrigen pH-Wert, hohe Nitratwerte und einen hohen Gehalt biologisch schwer abbaubarer Kohlenstoffverbindungen aus. Nach dem Durchtritt durch den See West liegen im ablaufenden Grundwasser dagegen verbesserte Bedingungen mit niedrigen DOC- und Nitratwerten vor. Hier treten jedoch zum Teil sehr niedrige Sauerstoffgehalte auf, was auf biologische Abbauprozesse während der Passage durch den See schließen lässt. Die Situation sowohl in den Baggerseen als auch im Grundwasserbereich kann trotz leichter Schwankungen im Nährstoff- und Sauerstoffgehalt seit Beginn der Messungen in den letzten Jahren als stabil angesehen werden. Teilweise hat sogar eine Verbesserung, insbesondere der Sauerstoffsituation in den Seen stattgefunden.