Die potenzielle Nitratkonzentration im Sickerwasser in [mg NO3/l] ist eine wichtige Kenngröße zur Abschätzung und Bewertung der Sickerwassergüte an der Untergrenze des Wurzelraumes.
Im Rahmen des landesweiten Basis-Emissionsmonitorings erfolgt die Abschätzung der potenziellen Nitratkonzentration auf Grundlage des Stickstoff-Flächenbilanzsaldos aus der Landwirtschaft auf Gemeindeebene, der atmosphärischen Stickstoff-Deposition, der Landnutzung nach ATKIS-DLM, dem Nitratabbau im Boden (Denitrifikation) sowie der Sickerwassermenge.
Die berechnete potenzielle Nitratkonzentration im Sickerwasser wird neben den gemessenen Nitratkonzentrationen in den Grundwassermessstellen zur Gefährdungsabschätzung und Bewertung des chemischen Zustands der Grundwasserkörper gemäß EG-WRRL herangezogen.
Bei der landesweit ermittelten potenziellen Nitratkonzentration im Sickerwasser ist zu beachten, dass die Werte aufgrund der räumlichen Auflösung der verfügbaren Eingangsdaten nicht für eine schlaggenaue Bewertung geeignet sind.
Detaillierte Methodenbeschreibung siehe: Erläuterung_Basis-Emissionsmonitoring_LBEG_2023.pdf
Das Teilprojekt beschäftigt sich mit der Konzeptionierung, der Entwicklung und dem Aufbau einer unter Atmosphärendruck arbeitenden Plasmaanlage zur Reinigung und Beschichtung von Glas- und Kohlenstofffasergelegen sowie der Entwicklung einer geeigneten Haftvermittlerschicht zur späteren erneuten Einbindung der Faser in eine Duromerharz-Matrix. Ziel ist es, die mit Hilfe der Pyrolyse (thermisch und Mikrowelle) freigelegten Fasergelege mit der inlinefähigen Plasmatechnik ohne Beschädigung der Fasern zu reinigen, zu aktivieren und anschließend zu beschichten, damit eine Wiederverwendung der Fasergelege mit einer sehr guten Faser/Matrixhaftung ermöglicht wird. Dazu wird ein zweistufiges Verfahren bestehend aus Plasmareinigung mit anschließender Plasmabeschichtung untersucht und eine geeignete Plasmaanlage aufgebaut und an die Anforderungen des Prozesses angepasst. Im ersten Schritt wird die Oberfläche von Restkontaminationen befreit und aktiviert und im zweiten Schritt wird eine haftvermittelnde plasmapolymere Schicht unter Eingabe von Präkursoren (chemischen Zusatzstoffen) in das Plasma auf den Fasergelegen abgeschieden. Die zu verwendende Anlagentechnik, bestehend aus Plasmagenerator, Transformator und Plasmaerzeuger wird in diversen Iterationsschleifen weiterentwickelt. Die umweltfreundliche Technik wird ausschließlich mit elektrischer Energie und Luft oder ggf. Stickstoff als Prozessgas betrieben. Die Beschichtung erfolgt trockenchemisch, lösungsmittelfrei und damit besonders umweltschonend unter Verwendung geringster Präkursormengen.
Der Schlüssel zu Verständnis und Projektion des künftigen Stickstoffinventars des Ozeans und der Veränderung der Biologischen Pumpe im globalen Klimawandel liegt in der Frage, wie und wie stark die Fixierung von atmosphärischem Stickstoff und die Denitrifizierung im Ozean gekoppelt sind. Während in bisherigen Modellstudien Stickstofffixierung und Denitrifizierung eng gekoppelt sind, zeigt ein neu entwickeltes optimalitätsbasiertes Ökosystemmodell mit flexibler Stöchiometrie (OPEM) im globalen UVic-ESCM eine deutlich schwächere Kopplung. In diesem Projekt sollen die Faktoren und Mechanismen, die die Kopplung steuern, identifiziert und ihre Veränderung in ver- schiedenen Klimaszenarien untersucht werden. Hierzu wird OPEM in einem vorindustriellen Szenario, einem Szenario der Maximalphase der letzen Eiszeit und einem heutigen Szenario angewendet und die Sensitivität der Modellergebnisse in Bezug auf das ozeanische Stickstoffinventar und die biolo- gische Kohlenstoffpumpe bewertet. Das Ziel des Projekts ist es, die Steuerungsprozesse des marinen Stickstoffinventars genauer abzubilden, um bessere Projektionen der biogeochemischen Kreisläufe im Ozean und ihrer Auswirkungen auf den CO2-Gehalt der Atmosphäre zu ermöglichen.
Langzeitstudien legen nahe, dass erhöhte atmosphärische CO2 Konzentration und anhaltende Stickstoffdeposition zu einem erhöhten Maß der Phosphorlimitierung von Waldökosystemen führen könnte. Die Prozesse, die die biologische Verfügbarkeit beeinflussen, und ihre Abhängigkeit von der Bodenentwicklung und Verwitterung sind aber nur unzureichend verstanden. In der ersten Phase des SPP 1685 wurde ein einzigartiger Datensatz zum P-Kreislauf in akquirierenden (gekennzeichnet durch hauptsächlich verwitterungsbasierte P Verfügbarkeit) und rezyklierende (P Verfügbarkeit hauptsächlich durch organischen Umsatz) Ökosysteme gesammelt. In unserem Antrag möchten wir ein neues, prozess-basiertes Bodenmodell der biogeochemischen Kohlenstoff- (C), Stickstoff- (N), und P-Kreisläufe entwickeln, um diese Daten mittels numerischer Modellierung der wichtigsten biogeochemischen Prozesse in ein konsistentes Gesamtgefüge einzuordnen. Unsere Grundannahme ist, dass der Umsatz der organischen Substanz im Boden eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung der P Verfügbarkeit entlang des Gradienten der geologischen P-Verfügbarkeit spielt. Daher werden wir auch neue Messungen des Kohlenstoffumsatzes mittels der 14C Methode an ausgewählten SPP 1685 Standorten vornehmen, um den Zusammenhang zwischen P-Verfügbarkeit und C-Umsatz besser zu verstehen. Die Prozessbeschreibung des organischen und anorganischen N und P Kreislaufes und der unterschiedlichen Nährstoffaufnahmekapazität von Pflanzen und Mikroorganismen für das neue Modell, wird auf einem existierenden, von uns entwickelten Bodenkohlenstoffmodell aufbauen. Dieses beschreibt Umsätze, Stabilisierung und Transport der organischen Substanz innerhalb des Bodenprofils. Mit diesem neuen Modell werden wir die Auswirkung unterschiedlicher verwitterungsbedingter P Verfügbarkeit auf die biologische P Verfügbarkeit insbesondere unter Berücksichtigung der Rolle des organischen Umsatzes untersuchen. Trotz unseres Bestrebens, das Modell einfach zu halten, sollte es in der Lage sein, die Ökosystemantwort auf die Düngeexperimente des SPP 1685 Phase II korrekt wiederzugeben. Die Modellentwicklung wird zu einem besseren Verständnis der Ursachen für den Übergang von akquirierenden zu rezyklierenden Ökosystemen beitragen. Die Modellentwicklung gibt darüber hinaus die Möglichkeit, die empirisch gewonnenen Erkenntnisse des SPP 1685 zu regionalisieren und auf Studien der Auswirkung von erhöhtem atmosphärischem CO2 und Stickstoffdeposition auf Waldökosysteme anzuwenden.