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Found 649 results.

Pockmark formation and methane emission in Lake Constance

Das Projekt "Pockmark formation and methane emission in Lake Constance" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Stiftung Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung in der Helmholtz-Gemeinschaft, Biologische Anstalt Helgoland (Institut BAH) durchgeführt. In the preceding project, pockmarks in a freshwater environment (Lake Constance, Southern Germany) were studied in detail for the first time. The results of the first granting period revealed that a considerable area of the lake bottom near the entrance of the Alpine River Rhine is densely covered with pockmarks. These pockmarks with a diameter of up to 16 m are mostly located along ridges. Methane release was dominated by massive gas ebullition, which increased the methane concentrations in the water column substantially. Methane releases were highly variable in time and space. Isotopic analysis of the gas revealed a light and clearly biogenic signature. Based on the promising results of the first granting period, the following new topics will be investigated within the next granting period: (1) is the formation of pockmarks in Lake Constance only related to high input of organic matter and which time scales are relevant for pockmarks? (2) How does the methane flux and ebullition vary over time (e.g. seasonal cycle) and space? (3) Which role play methane-oxidizing bacteria in reducing the methane flux, and are they adapted to this specific environment? (4) Can the light methane-derived carbon be followed up in the benthic and pelagic food chains?

Sub project: Dynamic Capillary Fringe: Flow and Transport Processes

Das Projekt "Sub project: Dynamic Capillary Fringe: Flow and Transport Processes" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Heidelberg, Institut für Umweltphysik durchgeführt. A dynamic capillary fringe (CF) poses a number of fundamental problems that originate in the transition from a continuous to a discontinuous and finally to a missing air phase. This apparently affects transport in the gas phase but also the very formulation of water flow which becomes strongly coupled with the air flow. In this sub-project, we want to (i) investigate the dynamics of the CF under transient forcing and assess the extent to which it may be represented by effective continuum properties, (ii) determine the formation and dissolution of a residual gas phase under transient forcing, and (iii) study dispersion phenomena in the water phase of the vadose zone, of the CF, and of the groundwater and in particular explore effective formulations for the three zones. The experiments will be run in Hele-Shaw cells and observed through light transmission, near-infrared imaging spectroscopy, and small tensiometer arrays. Full three-dimensional studies will be conducted in the central experimental facility of SP Z. In the second phase, transport of particulate matter will be studied as well as the impact of biofilms on flow and transport.

Evaporation from heterogeneous surfaces at the field-plot scale: effect of lateral heat and water fluxes in soil and atmosphere

Das Projekt "Evaporation from heterogeneous surfaces at the field-plot scale: effect of lateral heat and water fluxes in soil and atmosphere" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Bio-und Geowissenschaften (IBG), IBG-3 Agrosphäre durchgeführt. Wet patches in agricultural fields may exist due to local variations in soil structure (compacted wheel tracks) or due to local irrigation (drip irrigation). Commonly used approaches to estimate evaporation assume that the lateral extent of the evaporating surface is large so that the lateral advection of heat and vapor in the air stream and in the soil can be neglected. For the scales of patches that are considered in this project, we postulate that lateral heat and mass fluxes in both the soil and the air may influence the evaporation rate from wet patches. In order to investigate these effects, we will carry out experiments at a field plot under outdoor conditions in which we will monitor the surface temperature of wet patches and the evaporation rate of micro-lysimeters with and without patches and which are or are not thermally insulated from the surrounding soil. The experiments will be accompanied by simulation studies in which lateral heat and water fluxes in both the soil and the air flow will be considered. To support other subprojects, infiltration, evaporation and salt tracer experiments will be carried out in an artificially constructed heterogeneous soil tank.

Sub project: Origin of KTB fluids and impact of pressure variations on the fluid chemistry during a long-term pumping test at KTB-VB

Das Projekt "Sub project: Origin of KTB fluids and impact of pressure variations on the fluid chemistry during a long-term pumping test at KTB-VB" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum Potsdam Deutsches GeoForschungsZentrum durchgeführt. The origin of KTB fluids and possible pressure induced variations on the fluid chemistry during a long-term pumping test at the KTB pilot borehole (KTB-VB) will be investigated. The produced crustal fluid will be analysed repeatedly for major and trace elements (including REE and yttrium) as well as selected isotopes (18O/D). The same set of hydrogeochemical properties of shallow and deep ground waters in the vicinity of the KTB site will be mapped; during the active pumping period every month repeated samples will be taken from those ground waters with the strongest deep fluid signature. In combination with the continuously monitored parameters this data set allows us to (i) determine the degree of contamination by drilling additives, (ii) characterise the origin of the KTB fluid, (iii) detect and model possible changes of the fluid chemistry induced by pressure variations during the pumping test, and (iv) make assumptions about the inhomogeneity and nature of the fluid reservoir(s) and/or the fracture permeabilities.

Space-time modelling of rainfall using Copulas - a quasi meta-gaussian approach

Das Projekt "Space-time modelling of rainfall using Copulas - a quasi meta-gaussian approach" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Wasser- und Umweltsystemmodellierung durchgeführt. Stochastic space time modelling of precipitation is a scientific challenge with great practical importance. There are two key challenges: Firstly, rainfall is highly variable in its spatial and temporal distribution. Secondly, within a rain-field there are locations where the rainfall intensity is zero (a property referred to as 'intermittence'). The practical importance lies in the fact that spatially distributed rainfall fields are of key importance for designers and planners for flood protection. Moreover, the field of weather forecasting is more and more interested in correct spatially-distributed rainfall fields to enhance weather forecasts. Currently, there are no methods available which take these two properties adequately into account. We are suggesting the development of a method that can describe the spatial and temporal variability of rain fields and correctly takes intermittence into account. The purpose of this proposal is to develop a novel methodology for multisite precipitation modelling which is based on Copulas. Copulas are the method of choice to describe spatial and temporal dependence structures, because Copulas allow to describe such a dependence in its purest form. This methodology should be applied to different climatic conditions in Germany and in South-Africa. Different climatic conditions imply a different spatial and temporal distribution of rainfall, and applying the proposed model there will be an ultimate test for the model. First step of the development is to create and test the model for the daily time scale using conventional observations. Subsequently, the model will be tested for smaller time steps, as small as one hour. The model should serve both as a precipitation generating procedure and as the basis for an interpolator and a conditional simulator. The research is planned to be conducted bilaterally in Germany and South Africa and is aimed to complement present research activities both on Copulas and precipitation modelling.

Der Flusseintrag von Zr, Hf, Nb und Ta in den Ozean und dessen Auswirkung auf die Meerwasser-Hf-Isotopenzusammensetzung

Das Projekt "Der Flusseintrag von Zr, Hf, Nb und Ta in den Ozean und dessen Auswirkung auf die Meerwasser-Hf-Isotopenzusammensetzung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Jacobs University Bremen gGmbH, Focus Area Health - Physics & Earth Sciences durchgeführt. Flusswasser wird allgemein als Haupteintragsquelle der Partikel-reaktiven Elemente Zr, Hf, Nb und Ta in den Ozean vermutet, trotz spärlicher Datengrundlage. Es fehlt bisher jedoch eine systematische Untersuchung zum Transport dieser Elemente von den Kontinenten in die Ozeane, ebenso wie ein fundiertes Verständnis über den Einfluss geologischer Bedingungen und Umweltbedingungen auf ihr geochemisches Verhalten. Die große black box entlang des Transportweges vom Land zum Meer sind die Ästuare, wo durch die Mischung von Süßwasser und Salzwasser der Eintrag Partikel-reaktiver Elemente in die Ozeane grundlegend modifiziert wird. Diese Studie thematisiert die Verteilung von Zr, Hf, Nb und Ta sowie die Hf-Isotopenzusammensetzung in Flüssen aus borealen und gemäßigten Klimazonen und in glazialen Schmelzwässern, unter Berücksichtigung der Assoziation mit den unterschiedlichen physikalischen Anteilen im Süßwasser, d.h. der partikulären Fracht (größer als 0.2 Mikro m), der kolloidalen Fracht (0.2 Mikro m to 1 KDa) und der echt gelösten (kleiner als 1 KDa) Fracht. Der Netto-Flusseintrag dieser Elemente ins Meer und dessen Einfluss auf die Hf-Isotopenzusammensetzung des Meerwassers sollen durch Mischungsexperimente von Fluss- und Meerwasser untersucht werden. Die komplexe Methodenarbeit umfasst Filtration und Ultrafiltration sowie Anreicherungsschritte. Die Ergebnisse dieser Studie werden unser Verständnis zum Transport von Zr, Hf, Nb, und Ta im Süßwasser und ihren Weg vom Kontinent zum Ozean bei unterschiedlichen geologischen Bedingungen und Umweltbedingungen erweitern. Die Ergebnisse zur Hf-Isotopie werden dazu beitragen, die Rolle der kontinentalen Verwitterung und der Abflussbedingungen bei der Bestimmung der Hf-Isotopenzusammensetzung im Meerwasser besser zu verstehen.

Coupled redox dynamics of natural organic matter and sulfur in peat soils during short term water table fluctuations and its impact on CH4 emissions

Das Projekt "Coupled redox dynamics of natural organic matter and sulfur in peat soils during short term water table fluctuations and its impact on CH4 emissions" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bayreuth, Fachgruppe Geowissenschaften, Bayreuther Zentrum für Ökologie und Umweltforschung (BayCEER), Lehrstuhl für Hydrologie durchgeführt. Nördliche Moore tragen etwa 5-10 % zu den globalen Methanemissionen bei. Untersuchungen zeigten jedoch, dass die Methanproduktion in Torfen geringer ist als aufgrund stöchiometrischer Überlegungen zu erwarten. Es wurde die Hypothese entwickelt, dass mikrobielle Konkurrenz zwischen methanbildenden und sulfatreduzierenden Bakterien für diesen Effekt verantwortlich ist und dass die atmosphärische Sulfatdeposition diesen Effekt verstärkt. Eine Unterdrückung der Methanbildung erfordert jedoch einen internen Schwefelkreislauf im Torf, da die Sulfatpools klein sind und innerhalb von Tagen vollständig umgesetzt werden. In diesem Vorhaben wird der Hypothese nachgegangen, dass natürliche organische Substanz als Elektronenakzeptorpool für gebildeten Schwefelwasserstoff fungiert und so einen internen Schwefelkreislauf ermöglicht. Ferner wird die Hypothese getestet, dass Wassergehaltsänderungen auf kleinen zeitlichen und räumlichen Skalen zu einer fortwährenden Reduktion und Oxidation dieses Elektronenakzeptorpools führen. Die Hypothese wird mit intakten Torfsäulen in Laborexperimenten untersucht, in denen Wassergehaltsänderungen gezielt induziert werden und die Redoxdynamik der beteiligten Elemente identifiziert wird. Das Vorhaben leistet damit einen Beitrag zu einem mechanistischen verbesserten Verständnisses dieser global relevanten Forschungsfrage.

Nachhaltige Ansätze zur Minimierung von Arsen in Trinkwasser und Reis in Vietnam

Das Projekt "Nachhaltige Ansätze zur Minimierung von Arsen in Trinkwasser und Reis in Vietnam" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Tübingen, Institut für Geowissenschaften, Zentrum für Angewandte Geowissenschaften durchgeführt. Arsen-kontaminiertes Grundwasser stellt eine große Gefahr für zig Millionen von Menschen dar, insbesondere in Süd- und Südost-Asien, durch seine Verwendung als Trinkwasser und für die Bewässerung von Reisfeldern. Das Hauptziel dieses Projekts ist es gemeinsam mit Wissenschaftlern der Stanford University die Menge an giftigem Arsen in den beiden wichtigsten Expositionsquellen, Wasser und Reis, zu reduzieren und zu bestimmen wie i) Arsen effizient mit Wasserfiltern aus dem Trinkwasser entfernt und ii) die Arsenaufnahme durch Reis während der Nasskultivierung reduziert werden kann. Im ersten Teilprojekt planen wir in Vietnam zu untersuchen, unter welchen Bedingungen Wasserfilter Arsen effizient entfernen, wie lange die Filter verwendet werden können und ob gesundheits-schädigende Konzentrationen von Nitrate in den Filtern gebildet werden. Wir werden einen visuell sichtbaren Indikator in den Filtern entwickeln, der es der breiten Bevölkerung erlaubt, ohne analytische Verfahren oder besonderen Bildungsstand zu bestimmen, wann die Effizienz des Filters aufgrund der Sättigung mit Arsen verschwindet und das Filtermaterial ersetzt werden muss. Darüber hinaus werden wir untersuchen, wie das Arsen-verschmutzte Filtermaterial ohne weitere Risiken entsorgt werden kann. Im zweiten Teilprojekt werden wir untersuchen, ob die Stimulation von nitrat-reduzierenden, eisenoxidierenden Bakterien in Reisfeldböden die Arsenaufnahme in Reis reduziert durch die Bindung von Arsen an die gebildeten Minerale. Wir werden bestimmen, wie die Zugabe definierter Mengen an Nitrat helfen kann, gleichzeitig die Arsenaufnahme in den Reis und die Emission des Treibhausgases N2O zu minimieren. Dieses Projekt wird für die Bevölkerung in Arsen-betroffenen Ländern praktische Lösungen bieten, um mögliche Schädigungen durch Arsen und Nitrat zu reduzieren und ihre Gesundheit und Lebenssituation zu verbessern.

A census of viruses through the drinking water cycle

Das Projekt "A census of viruses through the drinking water cycle" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Charité - Universitätsmedizin Berlin, Campus Charité Mitte (CCM), Institut für Virologie durchgeführt. Waterbome viruses have a high but so far underestimated public health significance. In water monitoring and surveillance regulations, virus detection is until now not mandatory. This is reflected in the methodological repertoire available. To date, methods for detecting the various types of viruses in different types of waters (waste water, surface water, groundwater, drinking water) are insufficiently sensitive. Some of the most important waterborne viruses like noroviruses can only be detected by PCR methods. In the case of waterborne virus outbreaks, underlying circumstances and causes frequently cannot be clarified in the absence of reliable detection methodology. The same would apply to acts of biological crime or terrorism. It is thus of utmost importance to further develop methods for sensitive and reliable virus detection in different types of waters which are technically easy to accomplish in a short time, provide a sufficient concentration of a large range of viruses in a mall volume, have a high virus recovery rate, will not be too costly, and will deliver reproducible results. In this proposal methods for concentrating large volumes of water by which a large spectrum of viruses can be simultaneously detected in water samples will be developed in cooperation with individual project partners. After successful development and testing in the lab, the methods will be evaluated for its use in different waters and water treatment steps for quantitative and qualitative virus analysis.

Dating groundwater in a limestone aquifer

Das Projekt "Dating groundwater in a limestone aquifer" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bremen, Fachgebiet Geochemie und Hydrogeologie durchgeführt. Arsenic contamination of groundwater and subsequently drinking water has become a problem of global proportions, likely affecting more than 100 million people. Except for a few cases of point source contamination the As is of geogenic origin, but released due to anthropogenic perturbations of hydrogeologic conditions. While there is good theoretical knowledge about the physicochemical conditions of As release from the aquifer matrix, only limited understanding exists of the how, when and why on a field scale. Here funds are requested to aid a study of anthropogenic induced As release in a limestone aquifer in central Florida. A substantial database of physicochemical parameters already exists for this site, however hydrogeologic conditions are rather complex, indicating at least two potentially connected aquifers. Thus dating of select samples in the study area using the tritium-helium method (T-He) should provide information necessary to better assess key questions such as: - Is there a correlation of age with predicted flow direction?- Is there an increase of ages with depths in the deep aquifer?- Is there a correlation of age with Arsenic concentration?- Is there young water in deeper aquifer?- Where are the pathways from upper to lower aquifer?S hould the T-He dating prove successful in understanding (a) the hydrogeology of the study area and (b) delineating As release mechanisms and pathways, then a second step will be to put together a comprehensive study into As release and mobility in response to groundwater table fluctuations. The anticipated outcome of a second study would be a reactive transport model, applicable not only to central Florida, but to all areas with similar hydrogeologic conditions.

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