Im Zuge des U-Bahn-Baues werden zur Unterfangung von Gebaeuden Injektionen vorgenommen. Diese Injektionsmittel enthalten starke Laugen und organische Haerter. Untersucht wird der Einfluss dieser chemischen Mittel auf das Grundwasser. Es werden regelmaessig Grundwasserproben in der Naehe und in weiteren Abstaenden von den Injektionsstellen gezogen und untersucht. Untersucht werden: BSB 5, (=Biochemischer Sauerstoffbedarf), Chlorid CSB (= Chemischer Sauerstoffbedarf), Kaliumpermanganatverbrauch, pH-Wert, Abdampfrueckstand, Sauerstoffgehalt, teilweisem- und p-Wert, Leitfaehigkeit, Sulfatgehalt, Gesamthaerte, Karbonathaerte, Calcium, Magnesium, Ammonium, Nitrat, Phosphat und bei besonderem Verdacht weitere Kennwerte.
Nutrient and water supply for organisms in soil is strongly affected by the physical and physico-chemical properties of the microenvironment, i.e. pore space topology (pore size, tortuosity, connectivity) and pore surface properties (surface charge, surface energy). Spatial decoupling of biological processes through the physical (spatial) separation of SOM, microorganisms and extracellular enzyme activity is apparently one of the most important factors leading to the protection and stabilization of soil organic matter (SOM) in subsoils. However, it is largely unknown, if physical constraints can explain the very low turnover rates of organic carbon in subsoils. Hence, the objective of P4 is to combine the information from the physical structure of the soil (local bulk density, macropore structure, aggregation, texture gradients) with surface properties of particles or aggregate surfaces to obtain a comprehensive set of physical important parameters. It is the goal to determine how relevant these physical factors in the subsoil are to enforce the hydraulic heterogeneity of the subsoil flow system during wetting and drying. Our hypothesis is that increasing water repellency enforces the moisture pattern heterogeneity caused already by geometrical factors. Pore space heterogeneity will be assessed by the bulk density patterns via x-ray radiography. Local pattern of soil moisture is evaluated by the difference of X-ray signals of dry and wet soil (project partner H.J. Vogel, UFZ Halle). With the innovative combination of three methods (high resolution X-ray radiography, small scale contact angle mapping, both applied to a flow cell shaped sample with undisturbed soil) it will be determined if the impact of water repellency leads to an increase in the hydraulic flow field heterogeneity of the unsaturated sample, i.e. during infiltration events and the following redistribution phase. An interdisciplinary cooperation within the research program is the important link which is realized by using the same flow cell samples to match the spatial patterns of physical, chemical, and biological factors in undisturbed subsoil. This cooperation with respect to spatial pattern analysis will include the analysis of enzyme activities within and outside of flow paths and the spatial distribution of key soil properties (texture, organic carbon, iron oxide content) evaluated by IR mapping. To study dissolved organic matter (DOM) sorption in soils of varying mineral composition and the selective association of DOM with mineral surfaces in context with recognized flow field pattern, we will conduct a central DOM leaching experiment and the coating of iron oxides which are placed inside the flow cell during percolation with marked DOM solution. Overall objective is to elucidate if spatial separation of degrading organisms and enzymes from the substrates may be interconnected with defined physical features of the soil matrix thus explaining subsoil SOM stability and -dynami
The general objective of the research is to improve our understanding of organic matter stabilisation in soil. In addition to well established mechanisms of soil organic matter stabilisation such as bonding to minerals or inclusion in aggregates, the applicants recently have disclosed significant and varying antibiotic/antioxidative properties, which could confer inherent chemical stability. However, the molecular fundamentals of these properties are currently unknown. Therefore, specific objectives are: -Quantify antibiotic/antioxidant capacity of soil organic matter in a number of soils from experimental work in the UK and Germany.-Molecular characterisation and quantification of potential antibiotic and/or antioxidant molecules in those soils.-Assess the extent to which the molecules in (2) can account for the measured capacities in (1).-Assess the extent to which the molecules in (2) have been derived from lignin, tannin and/or other plant constituents.-Investigate which enzymatic reactions are affected by the effective molecules identified in (2) to (4).
Veranlassung
Es ist bekannt, dass Pflanzen tidebeeinflusste Böden stabilisieren. Die unterschiedlichen Artenzusammensetzungen und die Ausprägung von Pflanzenmerkmalen werden nachweislich stark von der Hydrodynamik und den Überflutungen gesteuert. Wir fragen uns, ob die Pflanzenmerkmale wiederum wesentlich zur Widerstandsfähigkeit des Bodens gegen Erosion beitragen. In der Bodenentwicklung leisten Biogele und Phytobenthos einen wesentlichen Beitrag zur Bodenstabilisierung und Pflanzenansiedlung durch den bodenbildenden Prozess der Aggregatbildung. Wir möchten belegen, dass Biogele auch die Bodengenese von tidebeeinflussten Böden und die Ansiedlung höherer Vegetation an den Ufern der Tideelbe fördern. Des Weiteren möchten wir herausfinden, welche Bodenprozesse durch den Tidezyklus variieren und welche Bodenprozesse sich zur nachhaltigen Bodenbildung verstetigen. Um diese Fragen zu beantworten, finden zum einen In-situ-Messungen der prozesssteuernden Einflussfaktoren an erodierenden und sedimentierenden Ufern der Tideelbe statt, zum anderen werden physikalische Modellversuche zur Rolle des Phytobenthos durchgeführt.
Ziele
- Identifizierung und Beschreibung der wichtigsten Prozesse zwischen gezeitenbeeinflussten Böden, Biogelen, Vegetation und Hydrodynamik
- Quantifizierung der damit gekoppelten Funktionen und ihre Darstellung in Ökosystemleistungen
- Ableitung von Bemessungskriterien für naturnahe Ufer
Natürliche Ufer existierten nicht, wären sie nicht widerstandsfähig gegenüber hydrodynamischem Stress wie Wellenschlag, gezeitenbedingten Wasserstandschwankungen oder Strömungen. Pflanzenbewuchs auf den Watten dämpft Wellenschlag und Strömung, unterirdische Wurzeln und Rhizome geben dem Boden Halt, abgestorbene Pflanzenteile werden biochemisch umgesetzt und ‘verkleben’ den Boden. Die Tidemarschen haben sich an die schnelle Dynamik der Gezeiten angepasst und sind dennoch sehr empfindlich. Welche Prozesse im Einzelnen zur Stabilität natürlicher Ufer beitragen, ist bislang kaum erforscht.
Wie schützen sich natürlich bewachsene Ufer gegen Erosion? Das untersucht das Projekt ‘Uferfunk’ mit Blick auf das Wechselspiel von Boden, Phytobenthos, Vegetation und Hydrodynamik an der Tideelbe.
Terrestrische Grünalgen sind typische und häufige Komponenten biologischer Bodenkrusten der Polarregionen. Biologische Bodenkrusten bilden wasserstabile Aggregate und üben ökologisch wichtige Funktionen hinsichtlich Primärproduktion, Stickstofffixierung, Nährstoffkreislauf, Wasserretention und Bodenstabilisierung aus. Obwohl kaum Daten über Grünalgen in der Arktis und Antarktis vorliegen, wird ihre funktionelle Bedeutung als Ökosystem-Entwickler nährstoffarmer Gebiete als sehr hoch eingeschätzt. Die Biodiversität der Algen und Cyanobakterien polarer Bodenkrusten ist in den letzten Jahren zum ersten Mal von uns mit klassischen und molekularen Methoden (Metatranskriptomik und Metabarcoding) untersucht worden. In dem neuen Projekt wollen wir nun den physiologischen Zustand von Bodenkrusten der Antarktis aus Metatranskriptomen ermitteln. Dazu wollen wir die Sequenzen der Metatranskriptome einzelnen Arten (Gattungen, Familien oder anderen systematischen Kategorien) zuordnen und funktionell qualitativ und quantitativ untersuchen. Neben Datenbankvergleichen (KOG, KEGG, GO) können die spezifischen Submetatranskriptome auch mit den unter unterschiedlichen Laborbedingungen (Flüssigkultur/Agarplatten Kultur, Trockenstress, Temperaturstress, Lichtstress) gewonnenen Transkriptomen von Klebsormidium und sowie den in diesem Projekt geplanten neuen Transkriptomen je zweier antarktischer Klebsormidium und Coccomyxa Arten verglichen werden. Diese Daten werden erstmals einen molekularen Einblick in die Physiologie arktischen Arten in-situ im natürlichen Habitat zum Zeitpunkt der Probennahme und die Identifizierung von Schlüsselgenen für das Überleben in der Antarktis ermöglichen.