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Boden – wertvolles und begrenztes Gut

Boden ist die oberste Schicht der Erdkruste und bildet die Schnittstelle zwischen Gestein, Luft und Wasser. Er stellt ein belebtes ökologisches System dar, das durch unzählige Organismen, die in vielfältigen Beziehungen zueinander stehen, bewohnt wird. In seinem Porensystem aus mineralischer und organischer Festsubstanz, dessen Hohlräume mit Luft und Wasser gefüllt sind, kreuzen sich zahlreiche Stoffkreisläufe, deren Bestandteile hier umgewandelt, gespeichert und neu verteilt werden. Bis sich aus dem Ausgangsgestein ein Boden entwickelt, vergehen aber hunderte von Jahren. Boden ist somit eine schützenswerte Ressource und nur begrenzt vermehrbar. Die Entstehung unserer Böden hat nach der letzten Eiszeit begonnen. Dabei wurden je nach Ausgangsgestein, Klimabedingungen, Geländeposition und unter Einfluss der Pflanzen, Tiere und Mikroorganismen im Laufe der Zeit unterschiedliche Böden gebildet. In den letzten Jahrtausenden wurden Böden in zunehmendem Maße durch den Menschen und die unterschiedlichen Formen der Bodennutzung geprägt. Boden ist die ursprüngliche Basis und Bestandteil aller zur Erde gehörenden Ökosysteme. Gleichzeitig hat er auch die Funktion eines Ökosystemdienstleisters vieler Lebensräume und Lebensgemeinschaften übernommen. Ohne diese Leistungen des Bodens wäre menschliches Leben auf der Erde nicht möglich. Böden sind somit in eine Vielzahl von Wechselbeziehungen zwischen den Lebewesen und ihrer Umwelt eingebunden und prägen darüber hinaus den Landschaftscharakter Zu den natürlichen Funktionen den Bodens zählen: die Lebensraumfunktion für naturnahe und seltene Pflanzengesellschaften die Ertragsfunktion für Kulturpflanzen die Puffer- und Filterfunktion die Regelungsfunktion für den Wasserhaushalt Die Bodenkunde als Wissenschaft befasst sich mit den Eigenschaften, den Funktionen sowie der Entwicklung und Verbreitung von Böden. Böden werden anhand ihrer Eigenschaften und Materialien in etwa 50 verschiedene Bodentypen klassifiziert. Für Berlin wurden logisch zusammenhängende Bodentypen in Bodengesellschaften zusammengefasst und für die Stadt flächendeckend im Umweltatlas dargestellt. Das Bundes-Bodenschutzgesetz und die Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung sowie das novellierte Berliner Bodenschutzgesetz schaffen die gesetzliche Grundlage für den Schutz des Bodens vor schädlichen Veränderungen.

Bodengesellschaften 2015

Definition des Bodens Der Boden ist die an der Oberfläche entstandene, mit Luft, Wasser und Lebewesen durchsetzte sowie aus mineralischen und organischen Substanzen bestehende Verwitterungsschicht des obersten Teils der Erdkruste, die sich unter Einwirkung aller Umweltfaktoren gebildet hat. Natürliche Böden entstehen durch das Zusammenwirken von Ausgangsgestein, Klima, Wasser, Relief, Flora und Fauna, wobei sich in Abhängigkeit von den jeweiligen Standortverhältnissen und Bodenbildungszeiträumen unterschiedliche Bodentypen mit charakteristischem Profilaufbau und spezifischen physikalischen und chemischen Eigenschaften entwickeln. Zusammen mit Luft, Wasser und Sonnenlicht ist der Boden die Lebensgrundlage für Pflanzen, Tiere und Menschen. Böden sind nicht nur Produktionsgrundlage für Nahrungs- und Futtermittel, nachwachsende Rohstoffe und selbst Rohstoffquelle, sondern haben bezüglich ihrer vielfältigen Funktionen eine herausragende Bedeutung im Naturhaushalt und sind eine bedeutende natürliche Ressource. Böden sind: naturgegebener Lebensraum für Tiere und Pflanzen, Teil des Ökosystems mit seinen Stoffkreisläufen, Grundlage für die Erzeugung von Nahrungsmitteln, Futtermitteln und pflanzlichen Rohstoffen, Filter und Speicher für das Grundwasser, Baugrund als Standort und Träger baulicher Anlagen, prägendes Element der Natur und Landschaft sowie Archiv für Natur- und Kulturgeschichte. Böden werden aber auch durch menschliche Aktivitäten (z.B. in der Landwirtschaft oder bei der Erstellung von Bauwerken) umgelagert, verändert, versiegelt und zerstört. Böden stellen somit ein begrenztes und nicht erneuerbares Schutzgut dar, mit dem verantwortungsvoll umgegangen werden muss. Bodenbildung Die Bodenbildung ist ein natürlicher, an der Erdoberfläche beginnender und in die Tiefe fortschreitender Prozess. Die in Tab. 1 genannten Faktoren und Prozesse führen in Abhängigkeit von der Zeit zu Differenzierungen in Aufbau und Eigenschaften und zur Bildung unterschiedlicher Bodenhorizonte (-schichten). Somit können sich unterschiedliche Bodentypen (als Kombinationen von Bodenhorizonten) herausbilden. Der durch bodenbildende Prozesse aus dem Ausgangsgestein entstandene Boden ist ein Dreikomponenten- und Dreiphasengemisch aus festen, flüssigen und gasförmigen Bestandteilen: feste Bestandteile mineralische Bestandteile wie Gesteinsfragmente, verschiedener Größe, Oxide, Salze, Kolloide, organische Bestandteile flüssige Bestandteile Bodenwasser mit gelösten Nährstoffen und andere Elemente gasförmige Bestandteile Bodenluft (Sauerstoff, Stickstoff, Kohlendioxid). Systematik der Böden Die Vielfalt der Böden wird in Abteilungen, Klassen, Bodentypen, Subtypen und Bodenformen systematisiert. Je nach Grundwasserstand werden folgende bodensystematische Abteilungen unterschieden: Terrestrische Böden (Landböden), Semiterrestrische Böden (halbhydromorphe Böden), Hydromorphe Böden (Grundwasserböden), Subhydrische Böden (Unterwasserböden) sowie Moore. Das Prinzip der Systematik wird an der Abteilung der Landböden, speziell an der Klasse der Braunerden, kurz verdeutlicht (vgl. Tab. 2). Eine ausführliche Beschreibung der Bodensystematik enthält die Bodenkundliche Kartieranleitung (1982, 1994 und 2005). Bodentypen – Horizontierung Bodentypen werden als unter bestimmten Umweltbedingungen relativ häufig anzutreffende Stadien der Bodenentwicklung angesehen. Sie vereinigen Böden mit gleichem oder ähnlichem Profilaufbau (Horizontfolgen), was auf die in ihrer Gesamtwirkung gleichartigen Stoffumwandlungs- und Stoffverlagerungsprozesse zurückzuführen ist. Die häufigsten Böden in Berlin sind die mineralischen Böden mit weniger als 30 Masse-Prozent organischer Substanz. Sie sind z. T. durch einen mehr oder weniger mächtigen organischen Horizont (H-, L- oder O-Horizont, mit mehr als 30 Masse-Prozent organische Substanz, vor allem in Wäldern) überlagert. Die Bodentypen der Mineralböden untergliedern sich beginnend an der Geländeoberfläche in folgende Horizonte: mineralischer Oberbodenhorizont – A-Horizont mineralischer Unterbodenhorizont – B-Horizont mineralischer Untergrundhorizont – C-Horizont. Der mineralische Oberbodenhorizont (A-Horizont) zeichnet sich durch Akkumulation von organischer Substanz und/oder Verarmung an mineralischer Substanz (Auswaschung von Ton, Huminstoffen, Eisen- und Aluminiumoxiden) aus. Stoffspezifische Anreicherungs- und Verlagerungsprozesse ermöglichen eine weitere Untergliederung des A-Horizontes. Diese Differenzierung in der Horizontbezeichnung wird mit den nachgestellten Kleinbuchstaben (z. B. Ah – h steht für eine Humusakkumulation, Al – l steht für Tonauswaschung) gekennzeichnet. Der mineralische Unterbodenhorizont (B-Horizont) zeigt durch Akkumulation von eingewaschenen Stoffen aus dem Oberbodenhorizont sowie durch Verwitterungs- und Umwandlungsprozesse (Verbraunung, Tonbildung usw.) gegenüber dem Ausgangsgestein eine andere Farbe und einen veränderten Stoffbestand. Eine weitere Differenzierung des B-Horizontes erfolgt analog dem A-Horizont (z. B. Bv – v steht für verwittert, verbraunt, verlehmt, Bt – t steht für tonangereichert). Der mineralische Untergrundhorizont (C-Horizont) wird durch das unter dem Boden liegende, relativ unveränderte Ausgangsgestein gebildet. Böden, die durch mehrere Stoffverlagerungs- oder Umwandlungsprozesse charakterisiert werden, weisen in ihrem Bodenprofil demnach mehrere übereinanderliegende A- und/oder B-Horizonte auf. Die Horizontabfolge ergibt das Horizontprofil, nach welchem die Differenzierung der Böden in Bodentypen erfolgt. Ein weiterer, hinsichtlich der Ausbildung von Bodentypen bestimmender Faktor ist der Einfluß des Grundwasserstandes. Die zeitweilige oder ständige Beeinflussung des Bodens durch das Grundwasser bewirkt die Ausbildung von Gleymerkmalen (z.B. Rost-, Bleichflecke) in terrestrischen und semiterrestrischen Bodentypen. Die Tiefenlage der Gleymerkmale findet Eingang in die Benennung des Bodentyps, z.B. der Braunerde: < 40 cm – Braunerde-Gley 40 – 80 cm – Gley-Braunerde 80 – 130 cm – vergleyte Braunerde. Anthropogene Veränderung des Bodens Der Grad der anthropogenen Veränderung des Bodens nimmt mit fortschreitender Technisierung sowie wachsender flächenhafter Inanspruchnahme zu. Heutzutage gibt es kaum noch unberührte und in ihrem Horizontaufbau anthropogen unbeeinflusste Böden. Wo die Horizontabfolge der Böden trotz Nutzungsüberprägung durch den Menschen weitgehend erhalten blieb, wie zumeist bei forstwirtschaftlicher Nutzung, werden die Böden als naturnahe Böden, bei Zerstörung der Horizontabfolge als anthropogene Böden eingestuft. Eine eindeutige Zuordnung der Böden in diese zwei Gruppen erweist sich aufgrund des fließenden Übergangs anthropogener Überprägung als äußerst schwierig. Bei landwirtschaftlicher Nutzung sind in der Regel die oberen 20 bis 30 cm des Bodenprofils durch Pflügen durchmischt. Bei Nutzung als Truppenübungsplatz oder Friedhof können naturnahe Böden z. T. in kleinräumigem Wechsel mit stark anthropogen veränderten Böden erhalten bleiben. Ohne entsprechende Bodenuntersuchungen ist der Grad der anthropogenen Beeinflussung bzw. der Grad der Zerstörung des Bodens schwer einschätzbar. Ebenso kommt es bei der jeweiligen Nutzung darauf an, ob das zu betrachtende Gebiet durch die Nutzung nur teilweise oder flächendeckend in Anspruch genommen wurde. Entwicklungsgeschichtlich gibt es relativ “alte” und relativ “junge” Böden. Von der Nutzung wenig beeinflusste Böden haben einen Entwicklungszeitraum bis zu einigen tausend Jahren. Der wesentliche Entstehungszeitraum der Böden in der Jungmoränenlandschaft des Berliner Raumes ist das Holozän, das vor rd. 12.000 Jahren begann. Günstige klimatische Verhältnisse sowie die damit verbundene rasche Ausbreitung der Vegetation bewirkten eine verstärkte Bodenbildung. Während der langen Entwicklungszeit dieser Böden liefen verschiedene bodenbildende Vorgänge ab, die sich in der Ausbildung typischer Horizonte widerspiegeln. Deshalb ist die Horizontabfolge dieser Bodentypen wesentlich differenzierter als die der relativ “jungen” Böden. Der Boden ist unvermehrbar. Seine Nutzung ist häufig mit einer Veränderung der ursprünglichen ökologischen Bedingungen verbunden und kann zu schwerwiegenden Gefährdungen der Funktionsfähigkeit oder gar des Bestandes des Bodens führen. Die Ressource Boden ist aufgrund fortschreitender Versiegelung in ihrer Quantität gefährdet. Die Intensität der Inanspruchnahme des Bodens als Industrie-, Gewerbe-, Verkehrs- und Wohnfläche nimmt immer weiter zu. Ehemals landwirtschaftlich genutzte, unversiegelte und in ihrem Bodenaufbau weitgehend naturnahe Böden der Stadtrandbereiche wurden durch Bauvorhaben umgelagert, durchmischt, großflächig versiegelt und zerstört. Belastungen durch Schadstoffe verändern den Boden in seiner Qualität . Schadstoffeinträge durch ungeregelte Abfallentsorgung, Unfälle, Leckagen und unsachgemäße Lagerung sowie Schadstoffeinträge aus den Emissionen von Industrie, Gewerbe und Verkehr schädigen die Böden irreparabel. Die eingetragenen Schadstoffe können direkt und indirekt zu einer Gefährdung aller Organismen einschließlich des Menschen führen. Im Vordergrund steht dabei die Aufnahme von Schadstoffen über den Nahrungskreislauf, aber auch der direkten oralen Bodenaufnahme (insbesondere durch Kleinkinder) muss Beachtung geschenkt werden. Der Boden kann nur eine bestimmte Menge an Schadstoffen speichern und filtern. Wird seine Speicher- und Filterkapazität überschritten, können sie den Boden ungehindert passieren und ins Grundwasser gelangen. Gerade in einem Ballungsraum wie Berlin treten die Probleme hinsichtlich des Flächenverbrauches, u. a. durch Versiegelung (quantitative Gefährdung), sowie der stofflichen Belastung des Bodens durch Altlasten und andere Bodenverunreinigungen (qualitative Gefährdung) konzentriert auf. Da der Boden nicht vermehrbar ist und stark beeinträchtigte Böden kaum in ihren ursprünglichen Qualitäten wiederherstellbar sind, ist der Schutz verbliebener naturnaher Böden dringend notwendig. Bodenschutz Diskussionen und Überlegungen zum Bodenschutz sind auf Bundes- und auf Landesebene erst zu Beginn der 1980er Jahre in Gang gekommen. Gesetzlich verankert wurde der Schutz des Bodens mit Inkrafttreten des Bundesbodenschutzgesetzes im Jahre 1998. Dieses Gesetz wurde 2004 durch ein Berliner Landesgesetz ergänzt. Ziel des Berliner Bodenschutzgesetzes ist es, “den Boden als Lebensgrundlage für Menschen, Tiere und Pflanzen zu schützen, schädliche Veränderungen abzuwehren und Vorsorge gegen das Entstehen neuer zu treffen”. Nachhaltige Einwirkungen auf den Boden sollen vermieden und die natürlichen Bodenfunktionen geschützt werden. Voraussetzungen für einen wirksamen Bodenschutz sind Kenntnisse über den räumlichen Zustand der Böden sowie seine quantitative und qualitative Beeinträchtigung. In Berlin werden z. T. seit Jahrzehnten Informationen über die Nutzung, den Versiegelungsgrad und die stoffliche Belastung des Bodens erarbeitet, die die Grundlagen für die Bewertung der anthropogenen Belastung des Bodens darstellen. Ein Bodenbelastungskataster wurde aufgebaut sowie eine Versiegelungs- und Nutzungskartierung durchgeführt. Planungen von Bodenschutzmaßnahmen sowie die Berücksichtigung von Bodenschutzbelangen in den einzelnen Planungsebenen erfordern eine Bestimmung des Wertes, der Eignung oder der Empfindlichkeit der Böden. Hierzu müssen flächendeckende Daten bezüglich der Verbreitung der Böden und ihrer ökologischen Eigenschaften zur Verfügung stehen. Die vorliegende Karte bietet die Grundlage für die Ableitung ökologischer Kennwerte, die der Bewertung von Eigenschaften und Funktionen der Böden dienen.

GcBÜK400 - Cadmium im Oberboden

Cadmium verdient unter den Schwermetallen besondere Beachtung, da seine Toxizität für Tiere und Menschen erheblich größer als die anderer Schwermetalle ist. Als Akkumulationsgift wird es im Körper angereichert und kann dort über Jahrzehnte verbleiben. Auf Grund seiner chemischen Verwandtschaft zum Zink kommt es fast ausschließlich mit diesem vor, insbesondere in allen zinkführenden Mineralen (u. a. Zinkblende, Galmei) und Gesteinen. Die durchschnittliche Cd-Konzentration der Gesteine der oberen kontinentalen Erdkruste (Clarkewert) beträgt 0,1 mg/kg, in Böden finden sich Gehalte in der Regel 0,50 mg/kg. Im Gegensatz zu As und anderen Schwermetallen (z. B. Cr, Ni) ist in den oberflächennah anstehenden sächsischen Hauptgesteinstypen keine geochemische Spezialisierung auf Cd nachweisbar. Die petrogeochemische Komponente liegt im Bereich des Clarkwertes um 0,1 mg/kg. In den Erzlagerstätten ist Cd vor allem an die Zinkerze der polymetallischen hydrothermalen Gänge und teilweise an die Skarnlagerstätten und stratigen-stratiformen Ausbildungen gebunden (chalkogene Komponente). Seit Beginn der Industrialisierung gelangt Cadmium über die Emissionen der Buntmetallhütten, die Verbrennung von Kohlen und Erdöl und in jüngerer Zeit über Galvanotechnik, Müllverbrennung, Düngemittel, Klärschlämme und Komposte anthropogen in die Umwelt. Während in den Oberböden Nord- und Mittelsachsens niedrige Gehalte dominieren (Cd-arme periglaziäre sandige bis lehmige Substrate; Löss), kommt es in den Verwitterungsböden über Festgesteinen zu einer relativen Anreicherung. Eine Abhängigkeit vom Tongehalt ist insofern festzustellen, dass die sandigen Substrate gegenüber lehmigen Substraten etwas niedrigere Cd-Gehalte aufweisen. Auf Acker- und Grünlandstandorten sind im Vergleich zu den Waldstandorten im Oberboden höhere Cd-Gehalte anzutreffen, da infolge der sehr niedrigen pH-Werte unter Forst eine Cd-Mobilisierung und Verlagerung in größere Bodentiefen stattfindet. Besonders hohe Cd-Belastungen befinden sich im Freiberger Raum, die durch die geogene Cd-Anreicherung bei der Bildung buntmetallführender Erzgänge aber vor allem anthropogen durch die Verhüttung von Zinkerzen verursacht werden. Die höchsten Gehalte sind in den Oberböden in unmittelbarer Nähe der Hüttenstandorte sowie in geringeren Konzentrationen östlich davon (in Hauptwindrichtung) festzustellen. Andere Lagerstättengebiete mit Zinkverzungen im Westerzgebirge und in der Erzgebirgsnordrandzone weisen nur schwach erhöhte Gehalte auf. Eine besondere Stellung bei der Belastung mit Cadmium nehmen die Auenböden der Freiberger und der Vereinigten Mulde ein. Durch die Abtragung von Böden mit geogen verursachten Anreicherungen im Einzugsgebiet und den enormen anthropogenen Zusatzbelastungen durch die Erzaufbereitung und die Hüttenindustrie, kommt es bei Ablagerung der Flusssedimente und Schwebanteile in den Überflutungsbereichen zu hohen Cd-Anreicherungen. In den Auenböden der Elbe und Zwickauer Mulde treten dagegen deutlich niedrigere Gehalte auf. Die geogenen und anthropogenen Prozesse führen im Freiberger Raum und in den Auenböden der Freiberger und Vereinigten Mulde zu flächenhaften Überschreitungen der Prüf- und Maßnahmenwerte der Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung (BBodSchV) für Cadmium.

GcBÜK400 - Zink im Oberboden

Zink ist ein für Pflanze, Tier und Mensch essentielles Spurenelement, welches jedoch bei extrem hohen Gehalten auf Pflanzen und Mikroorganismen toxisch wirken kann. Die Zn-Konzentration in der oberen kontinentalen Erdkruste (Clarkewert) beträgt 52 mg/kg, sie kann aber in Abhängigkeit vom Gesteinstyp stark schwanken. Die mittleren Zn-Gehalte (Median) der sächsischen Hauptgesteinstypen liegen zwischen 11 bis 140 mg/kg, der regionale Clarke des Erzgebirges beträgt ca. 79 mg/kg. Sphalerit (Zinkblende) führende polymetallische La-gerstätten können lokal zu zusätzlichen geogenen Zn-Anreicherungen in den Böden führen. Anthropogene Zn-Einträge erfolgen vor allem durch die Eisen- und Buntmetallurgie bzw. durch die Zn-verarbeitenden Industrien (Farben, Legierungen, Galvanik) und durch Großfeuerungsanlagen. Im Bereich von Ballungsgebieten sind Zn-Anreicherungen relativ häufig zu beobachten. Anthropogene Zn-Einträge sind in der Landwirtschaft durch die Verwendung von organischen und mineralischen Düngemitteln möglich. Für unbelastete Böden gelten Zn-Gehalte von 10 bis 80 mg/kg als normal. Die regionale Verbreitung der Zn-Gehalte in den sächsischen Böden wird vor allem durch die geogene Prägung der Substrate bestimmt; niedrige bis mittlere Gehalte sind über den periglaziären Sanden und Lehmen im Norden und den Lössböden in Mittelsachsen (10 bis 50 mg/kg) sowie den Verwitterungsböden über den Festgesteinen des Erzgebirges/Vogtlandes (50 bis 150 mg/kg) zu erwarten. Innerhalb der Grundgebirgseinheiten treten über den polymetallischen Lagerstätten des Erzgebirges, in Abhängigkeit von der Intensität der Vererzung, deutliche positive Zn-Anomalien auf (Freiberg, Annaberg-Buchholz - Marienberg, Aue - Schwarzenberg). Böden über Substraten mit extrem niedrigen Zn-Gehalten (Granit von Eibenstock, Orthogneise der Erzgebirgs-Zentralzone, Osterzgebirgischer Eruptivkomplex, kretazische Sandsteine) treten als negative Zn-Anomalien im Kartenbild in Erscheinung. Verstärkte Zn-Akkumulationen sind in den Auenböden des Muldensystems festzustellen. Auf Grund der höheren geogenen Grundgehalte im Wassereinzugsgebiet, dem Auftreten Zn-führender polymetallischer Vererzungen und insbesondere der Bergbau- und Hüttentätigkeit im Freiberger Raum, kommt es vor allem in den Auenböden der Freiberger und Vereinigten Mulde zu hohen Zn-Konzentrationen (Mediangehalte 370 bzw. 240 mg/kg). Für die Wirkungspfade Boden-Mensch sowie Boden-Pflanze wurden keine Prüf- und Maßnahmenwerte für Gesamtgehalte in der Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung (BBodSchV) festgeschrieben, da Zn bei der Gefahrenbeurteilung nur von geringer Bedeutung ist.

Hochauflösende seismo-thermo-hydromechanische Analyse der hydraulischen Stimulation: Modellentwicklung, Validierung und Anwendung

Enhanced Geothermal Systems (EGS) zielen darauf ab, die in der Erdkruste gespeicherte Wärme durch zirkulierende Flüssigkeiten zwischen Injektions- und Produktionsbohrlöchern zu extrahieren. Ideale Bedingungen finden sich typischerweise in Formationen in einer Tiefe von 2 bis 5 km, in denen die Durchflussrate für kommerzielle geothermische Anlagen nicht ausreicht und in denen die Temperaturen hoch sind (d. H. >> 100 ° C). Daher ist die Hochdruck-Flüssigkeitsinjektion, die als hydraulische Stimulation bekannt ist, eine allgemein angewandte Technik, um ein verbundenes Bruchnetzwerk zu erzeugen, das die Flüssigkeitszirkulation erleichtert. Die hydraulische Stimulation geht typischerweise mit einer induzierten Seismizität einher, die von der Öffentlichkeit wahrgenommen werden kann und sogar Schäden verursacht. Das Ziel dieses Projekts ist es, ein grundlegendes Verständnis der induzierten Seismizität in gebrochenen Gesteinen zu vermitteln, das die Fähigkeit verbessert, das seismische Risiko vorherzusagen und zu kontrollieren. Dieses Projekt geht von der Hypothese aus, dass die Seismizität gemeinsam durch die Bruchnetzgeometrie und die aktivierten thermo-hydromechanischen (THM) Prozesse in geologischen Systemen gesteuert wird. Wir werden Discrete Fracture Networks (DFN) anwenden, um die strukturellen Diskontinuitäten darzustellen und die THM-Prozesse mit hoher Auflösung zu modellieren. Dieses Projekt verwendet die Datensätze aus kleinen (Dekameter-) Stimulationsexperimenten am Grimsel-Teststandort in der Schweiz und modernste numerische Modelle, um Folgendes zu erreichen: 1) Testen Sie die Wirksamkeit hochauflösender Modelle zur Erfassung der seismische, hydraulische und mechanische Prozesse, die mit kleinen Experimenten beobachtet wurden; 2) Verknüpfung der geometrischen Attribute eines Bruchnetzwerks (wie Intensität, Konnektivität, Länge und räumliche Verteilung) mit der räumlichen, zeitlichen und Größenverteilung der induzierten Seismizität; 3) ein neuartiges Prognosemodell für die maximal mögliche Größe vorschlagen und testen, das die gemeinsamen Auswirkungen von Multiphysikprozessen berücksichtigt, die unter standortspezifischen geologischen Bedingungen und Betriebsbedingungen dominieren; 4) Bewertung der Hochskalierung der hochauflösenden DFN-Modelle im kleinen Maßstab (Dekameter), um die Experimente im Reservoir-Maßstab (Kilometer) zu simulieren. Dieses Forschungsprojekt ist neu in der Behandlung der durch Injektion induzierten Seismizität durch hochauflösende physikbasierte Modelle und hochwertige Datensätze, die aus einzigartigen In-situ-Experimenten abgeleitet wurden. Die vorgeschlagene Forschung hat erhebliche Auswirkungen auf die Förderung der Übergangspolitik hin zu einer Versorgung mit erneuerbaren Energien und trägt dazu bei, unser Wissen über die Auslösemechanismen induzierter Erdbeben zu erweitern.

Gefahrenhinweise Seismische Ereignisse

Der Datensatz enthält die Lagepunkte seismischer Ereignisse aus der seismologischen Überwachung in Sachsen-Anhalt. Es sind Angaben zum Zeitpunkt des seismischen Ereignisses, der Magnitude bzw. Intensität, der Herdtiefe und der Bebenart enthalten. Die Bebenart unterscheidet zwischen induzierten (anthropogen verursachte Ereignisse) und tektonischen Beben (natürliche Spannungsänderung in der Erdkruste). Der Datensatz stellt in zusammengefasster Form die bekannten, wesentlichen seismologischen Ereignisse im Gebiet des Landes Sachsen-Anhalt dar.

Gefahrenhinweise Seismische Ereignisse

Der Datensatz enthält die Lagepunkte seismischer Ereignisse aus der seismologischen Überwachung in Sachsen-Anhalt. Es sind Angaben zum Zeitpunkt des seismischen Ereignisses, der Magnitude bzw. Intensität, der Herdtiefe und der Bebenart enthalten. Die Bebenart unterscheidet zwischen induzierten (anthropogen verursachte Ereignisse) und tektonischen Beben (natürliche Spannungsänderung in der Erdkruste). Der Datensatz stellt in zusammengefasster Form die bekannten, wesentlichen seismologischen Ereignisse im Gebiet des Landes Sachsen-Anhalt dar.

GcBÜK400 - Blei im Oberboden

Blei ist ein toxisches Schwermetall und infolge seiner vielfältigen industriellen Verwendung allgegenwärtig in der Umwelt verbreitet. Die Eintragsquellen sind nicht nur auf den Bereich von Erzvorkommen beschränkt (vor allem Bleisulfid sowie dessen Oxidationsminerale). Blei wird ebenfalls anthropogen über die Verhüttung von Blei-, Kupfer- und Zinkerzen, die weiträumige Abgasbelastung des Kraftfahrzeugverkehrs (bis zur Einführung von bleifreiem Benzin bis zu 60 % der atmosphärischen Belastung), Recyclinganlagen von Bleischrott, die Verwendung schwermetallhaltiger Klärschlämme und Komposte sowie durch Kohleverbrennungsanlagen in den Boden eingetragen . Für unbelastete Böden wird in Abhängigkeit vom Ausgangsgestein ein Pb-Gehalt von 2 bis 60 mg/kg angegeben. Die durchschnittliche Pb-Konzentration der oberen kontinentalen Erdkruste (Clarkewert) beträgt 17 mg/kg, der flächenbezogene mittlere Pb-Gehalt für die sächsischen Hauptgesteinstypen liegt bei 20 mg/kg. Die Gesteine Sachsens weisen keine bzw. nur eine geringe geochemische Spezialisierung hinsichtlich des Bleis auf. Im nördlichen bzw. nordöstlichen Teil Sachsens treten in den Oberböden über den Lockersedimenten des Känozoikums (periglaziäre Sande, Kiese, Lehme, Löss) und den Granodioriten der Lausitz relativ niedrige Pb-Gehalte auf. Bei den Lockersedimenten steigt der Pb-Gehalt mit zunehmendem Tongehalt leicht an. Die Verwitterungsböden über den Festgesteinen des Erzgebirges, Vogtlandes und z. T. der Elbezone haben meist deutlich höhere Bleigehalte, die durch eine relative Anreicherung in den Bodenausgangsgesteinen verursacht werden. Das am höchsten mit Blei belastete Gebiet in Sachsen ist der Freiberger Raum. Durch die ökonomisch bedeutenden polymetallischen Vererzungen (Pb-Zn-Ag), die auch flächenhaft relativ weit verbreitet sind, kam es zu einer besonders starken Pb-Anreicherung in den Nebengesteinen und folglich auch bei der Bildung der Böden über den Gneisen. Zusätzlich entstanden enorme anthropoge Belastungen durch die Jahrhunderte währende Verhüttung der Primärerze und in jüngerer Zeit beim Recycling von Bleibatterien. Besonders hohe Pb-Gehalte treten dabei in unmittelbarer Nähe der Hüttenstandorte einschließlich der Hauptwindrichtungen, im Zentralteil der Quarz-Sulfid-Mineralisationen und in den Flussauen auf. Weitere Gebiete mit großflächig erhöhten Pb-Gehalten liegen vor allem im Osterzgebirge, in einem Bereich, der sich von Freiberg in südöstliche Richtung bis an die Landesgrenze im Raum Altenberg erstreckt und in den Erzrevieren des Mittel- und Westerzgebirges, so um Seiffen, Marienberg - Pobershau, Annaberg, Schneeberg, Schwarzenberg und Pöhla. Der Anteil von Pb-Mineralen in den Erzen dieser Regionen ist jedoch deutlich geringer. Durch häufige Vergesellschaftung von Pb und As in den Mineralisationen ist das Verbreitungsgebiet der erhöhten Pb-Gehalte im Osterzgebirge und untergeordnet im Westerzgebirge sowie in den Auen der Freiberger und Vereinigten Mulde der des Arsens ähnlich. Die Auenböden der Freiberger Mulde führen ab dem Freiberger Lagerstättenrevier extrem hohe Bleigehalte, die sich bis in die Auenböden der Vereinigten Mulde in Nordwestsachen fortsetzen. Die Auen der Elbe und der Zwickauer Mulde weisen durch geogene bzw. anthropogene Quellen (Lagerstätten, Industrie) im Einzugsgebiet ebenfalls Bereiche mit höheren Bleigehalten auf. Die Bleigehalte der Böden im Raum Freiberg und in den Auenböden der Freiberger und Vereinigten Mulde überschreiten z. T. flächenhaft die Prüf- und Maßnahmenwerte der Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung (BBodSchV)

GcBÜK400 - Blei im Oberboden

Blei ist ein toxisches Schwermetall und infolge seiner vielfältigen industriellen Verwendung allgegenwärtig in der Umwelt verbreitet. Die Eintragsquellen sind nicht nur auf den Bereich von Erzvorkommen beschränkt (vor allem Bleisulfid sowie dessen Oxidationsminerale). Blei wird ebenfalls anthropogen über die Verhüttung von Blei-, Kupfer- und Zinkerzen, die weiträumige Abgasbelastung des Kraftfahrzeugverkehrs (bis zur Einführung von bleifreiem Benzin bis zu 60 % der atmosphärischen Belastung), Recyclinganlagen von Bleischrott, die Verwendung schwermetallhaltiger Klärschlämme und Komposte sowie durch Kohleverbrennungsanlagen in den Boden eingetragen . Für unbelastete Böden wird in Abhängigkeit vom Ausgangsgestein ein Pb-Gehalt von 2 bis 60 mg/kg angegeben. Die durchschnittliche Pb-Konzentration der oberen kontinentalen Erdkruste (Clarkewert) beträgt 17 mg/kg, der flächenbezogene mittlere Pb-Gehalt für die sächsischen Hauptgesteinstypen liegt bei 20 mg/kg. Die Gesteine Sachsens weisen keine bzw. nur eine geringe geochemische Spezialisierung hinsichtlich des Bleis auf. Im nördlichen bzw. nordöstlichen Teil Sachsens treten in den Oberböden über den Lockersedimenten des Känozoikums (periglaziäre Sande, Kiese, Lehme, Löss) und den Granodioriten der Lausitz relativ niedrige Pb-Gehalte auf. Bei den Lockersedimenten steigt der Pb-Gehalt mit zunehmendem Tongehalt leicht an. Die Verwitterungsböden über den Festgesteinen des Erzgebirges, Vogtlandes und z. T. der Elbezone haben meist deutlich höhere Bleigehalte, die durch eine relative Anreicherung in den Bodenausgangsgesteinen verursacht werden. Das am höchsten mit Blei belastete Gebiet in Sachsen ist der Freiberger Raum. Durch die ökonomisch bedeutenden polymetallischen Vererzungen (Pb-Zn-Ag), die auch flächenhaft relativ weit verbreitet sind, kam es zu einer besonders starken Pb-Anreicherung in den Nebengesteinen und folglich auch bei der Bildung der Böden über den Gneisen. Zusätzlich entstanden enorme anthropoge Belastungen durch die Jahrhunderte währende Verhüttung der Primärerze und in jüngerer Zeit beim Recycling von Bleibatterien. Besonders hohe Pb-Gehalte treten dabei in unmittelbarer Nähe der Hüttenstandorte einschließlich der Hauptwindrichtungen, im Zentralteil der Quarz-Sulfid-Mineralisationen und in den Flussauen auf. Weitere Gebiete mit großflächig erhöhten Pb-Gehalten liegen vor allem im Osterzgebirge, in einem Bereich, der sich von Freiberg in südöstliche Richtung bis an die Landesgrenze im Raum Altenberg erstreckt und in den Erzrevieren des Mittel- und Westerzgebirges, so um Seiffen, Marienberg - Pobershau, Annaberg, Schneeberg, Schwarzenberg und Pöhla. Der Anteil von Pb-Mineralen in den Erzen dieser Regionen ist jedoch deutlich geringer. Durch häufige Vergesellschaftung von Pb und As in den Mineralisationen ist das Verbreitungsgebiet der erhöhten Pb-Gehalte im Osterzgebirge und untergeordnet im Westerzgebirge sowie in den Auen der Freiberger und Vereinigten Mulde der des Arsens ähnlich. Die Auenböden der Freiberger Mulde führen ab dem Freiberger Lagerstättenrevier extrem hohe Bleigehalte, die sich bis in die Auenböden der Vereinigten Mulde in Nordwestsachen fortsetzen. Die Auen der Elbe und der Zwickauer Mulde weisen durch geogene bzw. anthropogene Quellen (Lagerstätten, Industrie) im Einzugsgebiet ebenfalls Bereiche mit höheren Bleigehalten auf. Die Bleigehalte der Böden im Raum Freiberg und in den Auenböden der Freiberger und Vereinigten Mulde überschreiten z. T. flächenhaft die Prüf- und Maßnahmenwerte der Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung (BBodSchV)

GcBÜK400 - Kupfer im Oberboden

Kupfer ist ein für die Ernährung aller Lebewesen essentielles Element, das jedoch bei einem extremen Überangebot zu toxischen Wirkungen führen kann. Der mittlere Cu-Gehalt der Gesteine der oberen kontinentalen Erdkruste (Clarkewert) beträgt 14 mg/kg. Analog zu Chrom und Nickel ist es vor allem in basischen Gesteinen angereichert (Diabase, Basalte, Metabasite). Die mittleren Cu-Gehalte (Mediane) der sächsischen Haupt-gesteinstypen reichen von 2 bis 67 mg/kg, der regionale Clarke des Erzgebirges/Vogtlandes beträgt 23 mg/kg. Geogene Cu-Anreicherungen sind vor allem im Erzgebirge über den hier weit verbreiteten Mineralisationen zu finden. Chalkopyrit (Kupferkies) ist nahezu in allen Mineralassoziationen als sog. Durchläufermineral verbreitet. Starke anthropogene Cu-Einträge werden vor allem durch die Buntmetallurgie verursacht. Durch die vielfältige Verwendung von Cu, u. a. in der Elektrotechnik, als Legierungsmetall, Rohrleitungsmaterial und Regenrinnen, wird das Element auch verstärkt in das Abwasser eingetragen. Für unbelastete Böden gelten Cu-Gehalte von 2 bis 40 mg/kg als normal. Die regionale Verteilung der Cu-Gehalte im Oberboden wird vor allem durch den geogenen Anteil der Substrate bestimmt. Auf Grund der erhöhten Cu-Gehalte der im Vogtland weit verbreiteten Diabase (58 mg/kg), der punktförmig auftretenden tertiären Basaltoide (60 mg/kg) und der lokal eingelagerten Amphibolite (46 mg/kg) des metamorphen Grundgebirges, kommt es zu anomal hohen Cu-Gehalten in den Verwitterungsböden über den genannten Festgesteinen. Durch eine verstärkte Lössbeeinflussung (mit relativ niedrigen Cu-Gehalten von ca. 12 mg/kg), kann es über Cu-reichen Substraten, je nach Lössanteil, zu einem "Verdünnungseffekt" kommen (z. B. über den Monzonitoiden bei Meißen). Extrem niedrige Cu-Konzentrationen sind in den Verwitterungsböden über sauren Magmatiten (Granit von Ei-benstock, Teplice-Rhyolith), Metagranitoiden (Erzgebirgs-Zentralzone), Sandsteinen (Elbsandstein- und Zittauer Gebirge) und bei Bodengesellschaften aus periglaziären sandigen Decksedimenten in Nordsachsen zu beobachten. Bedeutende regionale Anomalien befinden sich vor allem im Freiberger Raum, dem wichtigsten früheren Standort des Bergbaus und der Verhüttung polymetallischer Erze. Die anthropogenen Einträge sind aber i. W. auf die unmittelbare Umgebung der Hüttenstandorte beschränkt. Dabei kommt es zu Überlagerung mit geogenen Anteilen im Boden, die in ursächlichem Zusammenhang mit der Verbreitung von Kupferkies führenden Mineralassoziationen stehen. Analoge Verhältnisse finden sich, wenn auch in abgeschwächter Form, im Raum Schneeberg - Schwarzenberg - Annaberg-Buchholz - Marienberg. Besonders hohe Cu-Gehalte weisen die Auenböden der Freiberger Mulde auf. Nach Eintritt der Freiberger Mulde in das Freiberger Bergbau- und Hüttenrevier kommt es zu einer nachhaltigen stofflichen Belastung der Auenböden, die über die Aue der Vereinigten Mulde bis an die nördliche Landesgrenze reicht. Erhöhte Cu-Gehalte, jedoch auf deutlich niedrigerem Niveau, treten auch in den Auenböden der Zwickauer Mulde auf, wo sich im Einzugsgebiet die polymetallischen Vererzungen des Westerzgebirges befinden. Infolge der beschriebenen geogenen und anthropogenen Prozesse werden in den Auenböden der Freiberger und der Vereinigten Mulde die Maßnahmenwerte der Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung (BBodSchV) für Grünlandnutzung (Schafhaltung) teilweise überschritten.

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