Many studies have been conducted with the aim to better understand biologic and hydrologic processes that control C and N fluxes in rice paddy systems. But rarely have studies attempted to explicitly link the hydrological and biogeochemical controls of nutrient transport on the field scale. In this research project we aim to improve our understanding of processes that are involved in storing and releasing water and nutrients of different rice-based cropping systems. The Catchment Modeling Framework (CMF) will be coupled to the biogeochemical MOBILE-DNDC model (SP6) in to simulate (1) vertical and lateral transport processes of water, C and N and (2) to predict the reaction of ecosystem services such as water storage and purification, gas regulation, nutrient cycling and food supply in dependence of cropping systems. SP7 follows a rejectionist framework where model complexity is adapted to available data and process understanding. State-of-the-art analytical instruments will be connected to a unique automatic sampling system to continuously measure water isotopic composition as well as dissolved carbon and nitrogen solutes in situ for the first time. Waters to be sampled include surface water, irrigation water, groundwater and water vapor. Cavity Ringdown Spectroscopy will be used to measure 2H/H and 18O/16O. Isotopic signatures will allow estimating water mean transit times, partitioning between evaporation and transpiration and separating flow paths. Hyperspectral UV photometers equipped with a flow-through cell will be installed for continuous measurements of nitrate and DOC.
Die aktuelle Düngegesetzgebung stößt mittlerweile an ihre Grenzen, da sie mit jeder neuen Novellierung komplexer geworden ist und die Umsetzung als auch der Vollzug vor große Herausforderungen gestellt sind, während ihre Wirksamkeit unsicher bleibt. Dies liegt u.a. daran, dass die Anforderungen des Umwelt- und Klimaschutzes stetig gestiegen sind, aber diese übergreifenden Anforderungen gegenwärtig nur unzureichend berücksichtigt werden. Zum anderen hat die gegenwärtige Düngegesetzgebung den Nachteil, dass sie nicht nach wissenschaftlichen Ansätzen aus den zu erreichenden Umweltzielen abgeleitet ist. Ziel des Vorhabens ist es deshalb, eine übergreifende, langfristig wirksame und für Landwirtschaft wie Vollzug praktikable Lösung der Nährstoffproblematik zu entwickeln, die alle Umweltwirkungen adressiert (Gewässerbelastung, Wirkung auf Luftqualität und Landökosysteme, Klimagasemissionen und Bodenschutz). Hierzu soll A) zunächst ein fachliches Konzept für eine integrierte Nährstoffgesetzgebung unter Berücksichtigung von ordnungsrechtlichen, förderrechtlichen und ökonomischen Instrumenten erstellt werden. Anschließend soll B) ein Indikatorenset zur Bewertung des betrieblichen Nährstoffmanagements und zur Bestimmung des Verlustpotentials für die Emission von Nitrat, Ammoniak, Lachgas und Phosphor zusammengestellt werden. In einem nächsten Schritt wird dann C) ein schutzgutbezogener Ansatz zur Ausweisung von Gebietskulissen mit unterschiedlicher Nährstoffproblematik entwickelt. Die gleichzeitige Betrachtung von Emissionen und Immissionen dient dann als Grundlage für die Festlegung von spezifischen Maßnahmen zur Reduktion von Nährstoffeinträgen. Das Indikatorenset und der schutzgutbezogene Ansatz zur Ausweisung von Gebietskulissen sollen zentrale Bestandteile einer integrierten Nährstoffgesetzgebung sein, mit dem Ziel statt der bisherigen einheitlichen, flächendeckenden Maßnahmen, verstärkt lokale, zielgerichtete und verursachergerechte Maßnahmen einführen zu können.
Entwicklung einer einfachen und raschen Methode fuer die Bestimmung von Nitrat und anderen Anionen in biologischen Matrices. Methode: Ionenchromatographie mit vorgaengiger Extraktion.
Bestimmung von Anionen (v.a. Nitrat, Chlorid, Sulfat) und Schwermetallen in Niederschlagsproben. Versuch den Fremdstoffgehalt anhand meteorologischer Daten zu interpretieren. Aussagen ueber geographische Herkunft und zeitlichen Verlauf der Fremdstoffkonzentration.
Dieses Projekt konzentriert sich auf die Quellen und Raten atmosphärischer Deposition, sowie die Art und Kinetik von Phasenübergängen. Nitrate und Sulfate sind Ziele für die Bestimmung ihrer Quellen und Ablagerungsraten. Die wasserhaltigen und wasserfreien Polymorphe von Calciumsulfat sind das Hauptziel, um Phasenbeziehungen (als Funktion der Temperatur und der Wassermobilität) und die Kinetik der Transformation (Lösung/Fällung, Phasentransformation) zu untersuchen. Oberflächenelemente und untiefe Bodenelemente (Polygone, Krusten, Knollen, Keile) deuten auf die weit verbreitete, klimabedingte Transformationen von Sulfaten hin, die es zu untersuchen gilt.
Verbessertes Verständnis der Emissionen von leichten flüchtigen organischen Verbindungen (VOCs) und deren genaue Zusammensetzung aus großen Populationszentren sowie deren chemische Veränderung windabwärts. Dies beinhaltet die Messung möglichst vieler VOCs mit unterschiedlichen Eigenschaften wie chemische Lebensdauern, chemische Eigenschaften (z.B. unterschiedliche Abbauprozesse wie z.B. Reaktion mit OH, NO3, O3, Photolyse), Wasserlöslichkeit (Auswaschung und/oder trockene Deposition), Dampfdruck (auswirkend auf Bildung und Wachstum von organischen Aerosolen). Eine wichtige Frage ist diesbezüglich die Rolle von biogenen Emissionen in asiatischen Megastädten. Die gesammelten Daten sollen mit Simulationen des neuen Klimamodells ICON-ART in Kollaboration mit der Modellgruppe des IMK (Institut für Meteorologie und Klimaforschung) verglichen werden. Hierbei geht es darum Schwachstellen in den verwendeten Emissionsdaten und der chemischen Prozessierung entlang der Transportpfade aufzudecken. Des Weiteren können hier auch die Wechselwirkungen mit organischen Aerosolen sowie Mischungs- und Verdünnungsprozesse mit Hintergrundluftmassen untersucht werden.Ausserdem sollen die Quelltypen und deren Aufteilung von europäischen und asiatischen Megastädten identifizert und quantifiziert werden. Unterschiede diesbezüglich werden erwartet und wurden bereits identifiziert (Guttikunda, 2005; von Schneidemesser et al., 2010; Borbon et al., 2013), z.B. aufgrund von unterschiedlichen Treibstoffen, PKW und LKW - Typen / Alter, Abfall-Zusammensetzungen / Management, Energieerzeugung, etc. Zum Beispiel ist Acetonitril ein verlässlicher Marker für Biomassenverbrennung und es wird vermutet, dass dessen Bedeutung in Asien wesentlich größer ist als in Europa. Eine weitere Frage ist, ob die photochemische Ozonbildung windabwärts von Megastädten durch NOx oder durch VOCs limitiert ist und wie verändert sich dies entlang der Transportpfade bzw. mit dem Alter der Luftmasse. Gibt es diesbezüglich allgemeine Unterschiede zwischen asiatischen und europäischen Megastädten und wie ist der Einfluss biogener Emissionen?
Real time control will get more important to reduce CSO emissions. Most of the already existing real time control strategies minimize spill flows from the viewpoint of volume minimization. For receiving water the reduction of emissions is much more important. Measured waste water data and probabilistic approach of these data are the focal points in this research. With an UV-VIS spectrometer installed in a swimming pontoon absorption is measured directly and constant. Based on absorption measurements waste water time series curves of COD, TSS and nitrate are shown. A forecast of CSO emissions and the adjustment of ANN for the control system will be the next step included for this project. By statistical evaluation of rain and measured waste water data as well as forecast of CSO emissions with ANN, spill loads can be reduced. The results of this research are basis for future real time control of CSOs in Graz (Austria).
In the paper "Salinity as a tool for strain selection in recirculating land-based production of Ulva spp. from germlings to adults" (Cardoso et al. 2023) there was a need to compare artificial and natural seawater based on their nutrient composition and concentration. This experiment was performed to guarantee that the results from the other experiments in this paper were not caused by the different types of water, considering that before the start of these experiment the original cultures were growing in natural seawater. The artificial seawater (30 PSU) (Seequasal-Salz, Seequasal Salz Production and Trade GmbH, Münster, Germany) used in this experiment was made in the laboratory at the Alfred Wegener Institute (AWI), Bremerhaven, Germany, right before being analysed. The natural seawater (30 PSU ± 2 PSU) was collected by the Research Vessel Uthörn in the surrounding area of Helgoland, Germany. The process of collection of natural seawater was made every week to refill and supplement the tanks at AWI, Bremehaven. Therefore, the time of the collection and specific location are not known. The nutrient concentration analysis was done in October 2022 at AWI. Before the analysis both water types were pasteurized for 4 hours at 99 °C. The samples collected for analysis were filtered (0.2 µm) (Nalgene®, Nalge Nunc International, USA) and separated into falcon tubes (n = 3). The analysis was performed by an auto-analyser (SEAL Analytical, United Kingdom) and the concentrations of Phosphate, Ammonium, Nitrite and Nitrate were measured.
This dataset contains the results of the citizen science stream monitoring project FLOW (www.flow-projekt.de), which aims to complement official freshwater monitoring programs with data on small streams. We provide data for 172 stream sites across Germany, which were monitored by over 90 trained citizen science groups in 2021, 2022 and 2023. For each stream site (i.e., 100m sample section), we list data on stream hydromorphology (according to LAWA, 2019), point measurements of physico-chemical water parameters (i.e., water temperature, oxygen content, ammonium, nitrite, nitrate, phosphate, pH, ion conductivity, flow velocity). The related dataset (DOI) lists recorded benthic invertebrate communities (sampled according to Meier et al., 2006 and identified at least to the family level). Most of the sampled streams (80%) had small catchment areas of less than 30km2 and 83 % of the stream sites were located in agricultural catchments with at least 20 % agricultural land cover (CORINE land cover class 2). 57 % of the stream sites were located in highland streams (primarily types 5, 6, and 7) and 43 % in lowland streams (primarily types 14, 18, 11, and 16). We also provide data on the biological indicator SPEARpesticides (Liess & v.d. Ohe 2005, Liess et al., 2021) for each stream site to assess pesticide exposure and effects based on macroinvertebrate community composition. The database produced by citizen science groups was characterized by a high degree of accuracy, as results obtained by citizen scientists and professionals were highly correlated for SPEARpesticides index and hydromorphology index values (von Gönner et al., 2024). The dataset is the basis of the following publication: Julia von Gönner, Jonas Gröning, Volker Grescho, Lilian Neuer, Benjamin Gottfried, Veit G. Hänsch, Eva Molsberger-Lange, Elke Wilharm, Matthias Liess, Aletta Bonn: Citizen science shows that small agricultural streams in Germany are in a poor ecological status. Science of The Total Environment, Volume 922, 2024, 171183, ISSN 0048-9697, https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.171183.
null Weltwassertag 2023: Den Wandel beschleunigen Baden-Württemberg/Karlsruhe. „Wandel beschleunigen, so lautet das Motto des diesjährigen Weltwassertages. Das heißt für mich: Wir müssen alles unternehmen, damit von uns verwendete Chemikalien nicht mehr in den Wasserkreislauf gelangen. Zu viele der von uns in letzten Jahrzehnten freigesetzten Chemikalien finden sich in den Kreisläufen der Erde wieder. Das gilt auch für unser Grundwasser“, so Werner Altkofer, stellvertretender Präsident der LUBW Landesanstalt für Umwelt Baden-Württemberg. „Trotz rückläufiger Konzentrationen vieler Grundwasser-Schadstoffe werden die Schwellenwerte der Grundwasserverordnung immer noch nicht flächendeckend unterschritten. Knapp drei Viertel des Trinkwassers wird in Baden-Württemberg aus Grund- und Quellwasser gewonnen. Unser Ziel muss es sein, das wertvolle Gut möglichst frei von Schadstoffen zu halten“, fasst Altkofer die Ergebnisse des nun veröffentlichten Grundwasserberichts für Baden-Württemberg zusammen. Die LUBW überwacht regelmäßig an rund 1.900 Messstellen Qualität und Quantität des Grundwassers in Baden-Württemberg. Die Berichte erscheinen im jährlichen Turnus. Nitrat Seit Beginn der systematischen Messungen im Jahr 1994 haben die mittleren Nitratkonzentrationen im Landesmessnetz Beschaffenheit fast kontinuierlich um rund 22 Prozent abgenommen. Auch an Messstellen in ausgeprägt landwirtschaftlich genutzten Gebieten sinken die mittleren Nitratkonzentrationen seit vielen Jahren. Trotz dieses kontinuierlichen Rückgangs stellt Nitrat die Hauptbelastung im Grundwasser dar. An rund 8 Prozent der Messstellen im Land überschreitet der Nitratgehalt im Berichtsjahr 2021 den Schwellenwert der Grundwasserverordnung von 50 Milligramm pro Liter. Im Berichtsjahr wurde ein leichter Anstieg der Nitratmittelwerte zum Vorjahr beobachtet. Einzelne leichte Anstiege gab es in den letzten 30 Jahren immer wieder. Ursache sind hierfür meist bestimmte Witterungsbedingungen. * Zu dem langfristigen Rückgang der Nitratkonzentrationen trägt unter anderem die Schutzgebiets- und Ausgleichsverordnung (SchALVO) bei. Seit dem Jahr 2001 ist die Nitratkonzentration in den hoch belasteten Sanierungsgebieten um rund 16 Prozent zurückgegangen. In den weniger belasteten Problem- bzw. Normalgebieten wurden im gleichen Zeitraum Rückgänge von etwa 12 bzw. 5,3 Prozent beobachtet. ** Die Verordnung verpflichtet Landwirtinnen und Landwirte, in Wasserschutzgebieten die Flächen grundwasserschonend zu bewirtschaften. Die Landesregierung leistet entsprechende Ausgleichszahlungen für die daraus resultierenden wirtschaftlichen Nachteile. Industriechemikalien Industriechemikalien werden überwiegend in den von Siedlung und Industrie beeinflussten Messstellen festgestellt. Für die meisten Stoffe sind die Konzentrationen seit vielen Jahren rückläufig. Der für Grundwasser geltende Schwellenwert von 10 Mikrogramm für die Summe halogenierter Lösemittel wie Tri- und Tetrachlorethen wurde an 3,5 Prozent der untersuchten Messstellen im Berichtsjahr 2021 überschritten. Im Jahr 2001 waren es noch 5,9 Prozent der Messstellen. Nachweisbar sind die Stoffe an rund einem Viertel der untersuchten Messstellen. Schadensfälle im Grundwasser und Altlasten in Böden entstehen hauptsächlich durch unsachgemäßen Umgang mit diesen Stoffen bei metallverarbeitenden Betrieben (Trichlorethen) oder bei chemischen Reinigungen (Tetrachlorethen). Trihalo¬genmethane, wie beispielsweise Chloroform, werden als Desinfektionsmittel verwendet. Monoaromaten wie Benzol und Toluol wurden nur an einzelnen Messstellen gefunden. Die Benzinzusatzstoffe MTBE und ETBE waren an 2,4 bzw. 2,0 Prozent der untersuchten Messstellen messbar. Die Stoffe gelangen meist punktuell ins Grundwasser infolge von Leckagen und Unfällen mit Mineralöl¬verbindungen sowie aus Altablagerungen wie beispielswei¬se Gaswerken. Diffuse Einträge sind beziehungsweise waren vor allem Emissionen aus der Kraftstoffverbrennung, Lösemittelver¬wendung sowie Verdampfung bei Herstellung, Transport und Umfüllen von Kraftstoffen. Der Geringfügigkeitsschwellenwert für Benzol wurde an einer Messstelle überschritten, das entspricht 0,1 Prozent der Messstellen. Die Messstelle liegt direkt an einer Tankstelle und ist Teil des Messnetzes „Emittenten Industrie.“ Die Messstelle dient der Sanierung der dortigen Grundwasserbelastung. Entwicklung der Grundwassermenge Das Jahr 2021 verzeichnete erstmals seit dem Jahr 2013 wieder eine durchschnittliche Niederschlagsmenge. Die Grundwasserverhältnisse lagen daher im Mittel auf höherem Niveau als im vorangegangenen sehr trockenen Jahr 2020. Dennoch bestätigt auch dieser Bericht, dass die Anzahl der Messstellen mit langfristig rückläufiger Tendenz zunimmt. Er zeigt auch, dass im Jahr 2021 ein deutliches Süd-Nord-Gefälle vorhanden war: In der südlichen Landeshälfte und im Oberrheingraben waren leicht überdurchschnittliche, in der nördlichen Landeshälfte hingegen unterdurchschnittliche Grundwasserverhältnisse zu verzeichnen. Bericht: Grundwasser-Überwachungsprogramm – Ergebnisse 2021 Diese und weitere Ergebnisse zu Grundwasserinhaltsstoffen sowie zu den Grundwasservorräten sind detailliert veröffentlicht im Bericht „Grundwasser-Überwachungsprogramm – Ergebnisse 2021“. Er kann im Publikationsdienst der LUBW unter der Webadresse https://pudi.lubw.de/ als PDF-Datei heruntergeladen werden kann. Zur Auswahl stehen hier eine zweiseitige Kurzfassung und ein 47-seitiger Fachbericht. Hintergrundinformation * Nitrat: Jahre mit leichten Anstiegen Der große Trend beim Nitrat geht seit dem Jahr 2001 abwärts. In einzelnen Jahren werden leichte Anstiege im Vergleich zum Vorjahr beobachtet, so auch im Berichtsjahr 2021. Diese Anstiege sind meist auf die Witterungsbedingungen zurückzuführen. In trockenen Jahren mit wenig Sickerwasserbildung und niedrigen Grundwasserständen wird oft mehr Stickstoff im Boden gespeichert. Folgen dann Jahre mit normalen oder erhöhten Niederschlagsmengen, gelangt wieder mehr Sickerwasser in den Boden und das im Boden gespeicherte überschüssige Nitrat wird im Grundwasser gelöst. Auch steigende Grundwasserspiegel lösen zusätzlich Nitrat aus der in den trockenen Jahren ungesättigten Aquiferzone. ** Einstufung von Wasserschutzgebieten anhand von Nitratklassen: Nitratklasse 1: Normalgebiete mit Nitrat ≤ 25 mg/l oder Nitrat zwischen 25 und 35 mg/l ohne ansteigenden Trend Nitratklasse 2: Problemgebiete mit Nitrat ≥ 35 mg/l oder Nitrat ≥ 25 mg/l mit ansteigendem Trend Nitratklasse 3: Sanierungsgebiete mit Nitrat ≥ 50 mg/l oder Nitrat ≥ 40 mg/l mit ansteigendem Trend Bei Rückfragen wenden Sie sich bitte an die Pressestelle der LUBW. Telefon: +49(0)721/5600-1387 E-Mail: pressestelle@lubw.bwl.de
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