1969 liess sich in der Naehe von Nordenham (Weser gegenueber Bremerhaven) das Chemieunternehmen Kronos-Titan nieder. Um die Folgen der Abwassereinleitung durch die Firma festzustellen, wurde im Dezember 1967 ein Monitoring-Programm zur Beweissicherung begonnen. Auf diese Weise wurden der Status vor der Inbetriebnahme und durch Langzeituntersuchungen die oekologischen Auswirkungen nach der Inbetriebnahme der Chemieanlage untersucht. Die Untersuchungen umfassen sowohl das Mikroplankton als auch das Makrozoobenthos. Fuer die Plankton-Erfassung werden einmal pro Jahr (meist im Juni) 22 Proben zwischen dem Leuchtturm 'Roter Sand' und Bremen entnommen; neben den Mikroplanktonorganismen werden die physikalisch-chemischen Begleitparameter O2, Temperatur, Salzgehalt, Truebung, Chlorophyll und Naehrsalze bestimmt. Zweimal im Jahr wird an 7 Stationen in der Naehe des Unternehmens das Makrozoobenthos, die Sedimentbeschaffenheit und der Schwermetallgehalt im Sediment und ausgewaehlten Organismengruppen erfasst.
Auffaellige Phaenomene der letzten Jahre (Phaeocystis-Blueten mit Schaumbildung am Strand, Rote Tiden durch Dinoflagellaten und Mesodinium rubrum, Miesmuschelvergiftungen durch Dinophysis, Massensterben in Skagerrak und Kattegat in Folge einer Chrysochromulina-Bluete) fuehrten 1987 zur Einrichtung eines Informationssystems, das ueber die aktuelle Planktonsituation berichtet. Von April bis Oktober werden im 14-taegigen Rhythmus an 10 Stationen entlang der niedersaechsischen Kueste Wasserproben entnommen. Sie werden auf toxische und bluetenbildende Organismen hin kontrolliert. Ferner werden die Gehalte an Pflanzennaehrsalzen, Sauerstoff, Schwebstoff und Chlorophyll ermittelt. Die Ergebnisse werden dem Niedersaechsischen Umweltministerium sowie den mit der Fischerei befassten Behoerden gemeldet.
In forest ecosystems ectomycorrhizal fungi are responsible for the mobilization of mineral nutrients from soil organic matter (SOM) resulting in a marked increase in productivity of their symbiotic host plants. In return the fungi obtain a significant amount of photosynthetic products from these plants, allowing the formation of an extensive hyphal system. These hyphae constitute a major part of soil biomass and, ultimately, a major source for SOM formation. While plant-fungal nutrient exchange has been analyzed extensively, this proposal is focused on the fungal contribution to SOM formation and on the processes leading to the acquisition of nutrients by the fungi. These two processes will be studied separately and in a quantitative way using isotopic labeling in soil bioreactors. Analysis of the fate of 13C labeled fungal material (Laccaria bicolor) in soil bioreactors will tell how fast and to what extent the various fractions of hyphal biomass are transformed into non-living SOM. As potential molecular or structural markers for SOM formation from fungal hyphae we will analyze characteristic remnants of fungal hyphae in SOM using scanning electron microscopy, DNAfragments using a PCR approach for the fungal rRNA internal transcribed spacerregions and biochemical markers like fatty acids and ergosterol. The impact of ectomycorrhizal mycelia supported by Pinus sylvestris plantlets on 13C- and 15N-labeled SOM and on microbial biomass will be analyzed in separate soil bioreactor experiments.
Gewässer Berlin liegt zwischen den beiden großen Stromgebieten der Elbe und der Oder. Die wichtigsten natürlichen Wasserläufe im Raum Berlin sind die Spree und die Havel. An weiteren natürlichen Wasserläufen sind Dahme, Straußberger Mühlenfließ, Fredersdorfer Fließ, Neuenhagener Mühlenfließ, Wuhle, Panke und Tegeler Fließ zu nennen. Neben den natürlichen Gewässerläufen gibt es eine Vielzahl künstlich geschaffener Fließgewässer – die Kanäle. Innerhalb des Stadtgebietes von Berlin sind in erster Linie der Teltowkanal, der Landwehrkanal und der Berlin-Spandauer-Schiffahrtskanal mit dem Hohenzollernkanal zu nennen. Für die Gütebeschaffenheit der Berlin durchfließenden Gewässer kommt der Spree eine besondere Bedeutung zu. Die Kanäle in Berlin werden überwiegend mit Spreewasser gespeist, so daß deren Wassergüte von der Qualität des Spreewassers beeinflußt wird. Bedingt durch die gegenüber der Oberhavel deutlich höhere Abflußmenge wirkt sich die Beschaffenheit des Spreewassers auch entscheidend auf das Güteverhalten der Havel unterhalb der Spreemündung aus. Die Wasserbeschaffenheit der Stadtspree wiederum wird innerhalb des Stadtgebietes von vielen kleineren Zuflüssen anderer Gewässer geprägt. In der Reihe der deutschen Flüsse nimmt die Spree jedoch nur einen bescheidenen unteren Rang ein. Im Vergleich zu Oder (langjähriger mittlerer Abluß bei Hohensaaten-Finow: 543 m 3 /s) und Elbe (langjähriger mittlerer Abluß bei Barby: 558 m 3 /s) weisen selbst Spree und Havel – in der Unterhavel vereint – nur einen rund 10mal geringeren Abfluß auf. Einleitungen /Kühlwasser Die hohe Belastung von Spree und Havel wird besonders deutlich, wenn man die Jahresabflußsumme mit der darin enthaltenen Summe der Einleitungen vergleicht. Die jährliche Einleitungssumme aus dem Raum Berlin beträgt etwa 400 Mio. m 3 (ohne Regenwasser der Trennkanalisation). Die mittlere jährliche Abflußsumme von Spree und Oberhavel ist mit 1,73 Mrd. m 3 anzusetzen. Damit besteht also rund ein Viertel des Abflusses aus Einleitungswasser. Etwa 3/4 dieses Einleitungswassers kommt aus den Abläufen der öffentlichen Großklärwerke. Die Kühlwasserentnahmen der Wärmekraftwerke und der Industrie sind im Vergleich zu dem vorgenannten Einleitungsvolumen weitaus höher; das entnommene Wasservolumen aus den Oberflächengewässern liegt allein für den Westteil der Stadt in der durchschnittlichen Jahressumme bei ca. 1,3 Mrd. m 3 . In Trockenjahren ist der Kühlwasserbedarf sogar größer als das gesamte Wasseraufkommen der Spree. Diese Situation kann sich im Hinblick auf eine verstärkte Industrieansiedlung im wachsenden Ballungsraum Berlin noch verschärfen, da längerfristig mit einem Rückgang der Abflußmenge der Spree gerechnet werden muß. Durch die Zuführung von Sümpfungswasser aus dem Braunkohletagebau im mittleren Spreegebiet ist das Wasserdargebot in der unteren Spree gegenüber dem natürlichen erheblich erhöht. Eine zunehmende Verringerung des Braunkohletagebaus wird somit zu einer niedrigeren Abflußmenge der Spree führen. Eutrophierung Das Hauptproblem für die Gewässer in und um Berlin ist die zunehmende Anreicherung mit Pflanzen-Nährstoffen, insbesondere mit Stickstoff- und Phosphorverbindungen. In unbelasteten Gewässern wird durch die gering vorhandenen Mengen normalerweise das Pflanzenwachstum begrenzt. In einem Gewässer mit geringer Nährstoffzufuhr führt der biogene Stoffumsatz durch die Selbstregulierung der Nahrungskette zu einer gleichgewichtigen Verteilung der an diesem Stoffumsatz beteiligten Produzenten, Konsumenten und Destruenten. Zu den wichtigsten Produzenten im Gewässer gehören die Algen. Sie sind in der Lage, aus den anorganischen Nährsalzen organische Substanz aufzubauen, die dann den Konsumenten (u.a. Zooplankton, Fische) als Nahrungsgrundlage dient. Der mikrobielle Abbau abgestorbener Algen, Wasserpflanzen und Fische erfolgt letztlich durch die Destruenten (Bakterien). Zusätzlich zu der – wenn auch überwiegend geringen – Vorbelastung gelangen innerhalb Berlins mit den kommunalen und industriellen Abwässern übermäßig hohe Nährstoffeinträge wie Phosphat und Stickstoff in die Gewässer. Durch das Nährstoffüberangebot (Eutrophierung) vermehrt sich das Phytoplankton so stark, daß tierische Planktonorganismen oft nicht in der Lage sind, dieser Entwicklung ausreichend entgegenzuwirken. Der sich normalerweise selbstregulierende Stoffkreislauf ist gestört, eine Massenentwicklung von Algen ist die Folge. Hauptsächlich in den warmen Sommermonaten kommt es zu Algenblüten, verbunden mit negativen Folgen für das Gewässer. Massenvorkommen von Algen wirken sich vor allem auf das Lichtklima, den Sauerstoffgehalt in Form von Über- und Untersättigung, den pH-Wert und damit auf den Umsatz des anorganischen Stickstoffs aus. Für einen schnellen mikrobiellen Abbau abgestorbener Algenmassen ist ein hoher Sauerstoffgehalt im Gewässer erforderlich. Da der Sauerstoffgehalt in geschichteten Seen mit der Tiefe abnimmt, sinkt der überwiegende Teil der Algenmassen auf den Gewässerboden; hier findet ein erheblich langsamer ablaufender vorwiegend anaerober bakterieller Abbauprozeß, verbunden mit Faulschlammbildung, statt. Vor allem für die seenartigen Erweiterungen der Spree- und Havelgewässer liegen alle Voraussetzungen vor, die eine starke Algenbildung mit ihren negativen Folgen begünstigen: Große Wasseroberflächen mit guter Lichteinwirkung bei geringen Wassertiefen, äußerst geringe Fließgeschwindigkeiten und damit lange Verweilzeiten, günstige Wassertemperaturen durch den Einfluß der Kraftwerke und schließlich ein ständiger Nachschub an Nährsalzen durch die Abläufe der Großklärwerke.
Glaciers are significant agents of physical and chemical erosion; for example, the mechanical denudation of glaciated valleys in Alaska and Norway is an order of magnitude greater than that in equivalent non-glaciated basins. Knowledge about weathering rates and mineral transformation processes is fundamental in analysing the release of nutrients to ecosystems. Element losses and geochemical properties along a chronosequence in high alpine areas of the Wind River Range will be determined empirically. Samples from moraines in 3 separate regions of the mountains (high alpine above 3000m, montane forest below 3000m, and sagebrush steppe below 2100m) along 3 transects (north, middle, and southern) will be studied. Each locality consists of a catena (crest, backslope, toeslope). Stocks of organic matter will be assessed for all sites. Additionally, we focus on the time-dependent evolution of organic matter quality by applying a chemical and the physical density fractionation technique. The chemical and physical fractionation techniques will insight into the development of stable and labile organic matter and into interactions of organic matter with the mineral phase.
Das mobile Analyselabor soll helfen, mittels modernster Messmethoden den Umweltzustand der Ostsee zu charakterisieren. Ziele sind ein 'real time monitoring' der biogeochmischen Variabilität sowie die Untersuchungen anderer umweltrelevanter Prozesse. Durch kontinuierliche Untersuchungen von Spurengasen (Pos 1) aus Oberflächenwasser wird die Variabilität der Primärproduktion und der Denitrifikation bestimmt. Die isotopische Zusammensetzung im gelösten organischen Kohlenstoff (Pos 2) soll zur Erfassung der stabilen Isotopensignatur von N2O beitragen, um zugrunde liegende Prozesse im Nahrungsnetz zu beschreiben. Die Wechselwirkungen von Denitrifikation-Nitrifikation (Anammox-Reaktion) werden beschrieben (Pos 3). Die Kopplung der Gasbildung/ Freisetzung an das physikalische Strömungsfeld, die Turbulenz (Pos 4) und Strömung/Scherung (Pos 5) werden in situ untersucht. Die Nährsalzbedingungen sollen kleinräumig (z.B. an der Redoxkline) direkt gemessen werden (Pos 9). Die verschiedenen Piko-oder Mikro-Organismen werden lebend klassifiziert (Pos 10). Einbauraten von Isotopen (N, P, C) einzelner Arten (Pos 11) sollen mit Hilfe des am IOW vorhandenen NanoSims erfasst werden. Die unterschiedlichen Organismen sind durch verschiedene Biomarker charakterisiert, deren Aufklärung (Pos 8) Rückschlüsse über Produktionsregime in der Vergangenheit liefern. Bei der Produktion organischen Materials werden unterschiedliche Metalle im Sediment angelagert und Sedimentschichten altersdatiert (Pos 6, 7).
In dem BMBF-Verbundprojekt PhosKa (Förderkennzeichen 02WQ1255 A-C) wurde ein Verfahren zur gemeinsamen Rückgewinnung von Kalium und Phosphor aus Gülle entwickelt. Das Verfahren wurde in einer halbtechnischen Anlage umgesetzt. Projektziele dieses Antrags sind der Up-scale der vorhandenen Anlage auf einen Durchsatz 1m3/Gülle pro Stunde. Dieser Durchsatz entspricht der Menge an anfallender Gülle eines mittleren Masttierbetriebs mit ca. 3.000 Schweinen. Weiterhin soll die Anlage so automatisiert werden, damit sie auch von Personal mit nicht-wissenschaftlichem Hintergrund betrieben werden kann. Die Automatisierung soll über eine intelligente Software ermöglicht werden, so dass die Anlage auch ohne Personal betrieben werden kann. Das produzierte Phosphat-Nährstoffsalz soll als Pflanzenstärkungs- oder Düngemittel zertifiziert werden. Im Rahmen des Projektes mit Hilfe von Treibhaus- und Freilandversuchen weitere Daten zur Düngemitteleigenschaft ermittelt werden. Die Firma Geltz übernimmt die Koordination des Verbundhabens, sowie die technische Ausgestaltung der Pilotanlage, während IAU-Service zutreffend die Validierung der Düngemitteleigenschaften übernimmt. Das Fraunhofer IGB begleitet beide Firmen auf diesem Weg und unterstützt bei der technischen Realisierung der Erarbeitung eines Vermarktungskonzeptes.
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