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Untersuchung der Möglichkeit einer grundwasserstandsbezogenen Steuerung der Schöpfwerke im Oderbruch

In den kommenden 5 Jahren werden parallel Grundwasserstandsganglinien, Wasserstandsganglinien sowie die Schöpfwerksbetriebszeiten aufgezeichnet; - Aufzeichnungen sind auszuweiten nach: - Zeitverzögerung, Umfang der Reaktion des GW-Stands auf dem SW-Betrieb hinsichtlich einer möglichen Steuerung; - Ziel: Reduzierung (Optimierung) des SW-Betriebs z.B. bei Starkregen, um Versicherung zu erhöhen.

Untersuchung von Transportprozessen im Grundwasserleiter des Oderbruchs mit Hilfe der Tritium/Helium Altersdatierungsmethode

Die hydraulischen und hydrochemischen Verhältnisse des pleistozänen Grundwasserleiters des Oderbruchs wurden in einem DFG-Schwerpunkt detailliert untersucht. Erste Altersdatierungen mit der 3He-Tritium-Methode waren vielversprechend. Es zeigte sich, dass das Grundwasser in den durch Uferfiltration geprägten Bereichen mit zunehmender Entfernung von der Oder kontinuierlich älter wird, während sich in den zentralen Polderregionen der Eintrag jungen Sickerwassers aus der ungesättigten Zone qualitativ nachweisen ließ. In einem einjährigen Projekt sollen nun die Transportprozesse im Grundwasserleiter mit Hilfe der 3He-3H-Datierung großräumig untersucht werden. Ein Schwerpunkt liegt auf der Auskartierung des nuklearen Tritium-Peaks zur Bestimmung von Geschwindigkeiten und Dispersionskoeffizienten des Grundwasserleiters. Außerdem sollen die Sickerwassereinträge aus der ungesättigten Zone quantitativ berücksichtigt werden. Beides dient dazu, bei erfolgreicher Anwendung der Methode im Anschluss in einem Folgeantrag die Erkenntnisse zu nutzen, um Reaktionsgeschwindigkeiten, Stoffumsätze und -bilanzen in einem durch eine großskalige Redoxsequenz geprägten Grundwasserleitersystem zu ermitteln.

Schwerpunktprogramm (SPP) 546: Geochemische Prozesse mit Langzeitfolgen im anthropogen beeinflußten Sickerwasser und Grundwasser, Teilprojekt: Modellierung von Redoxprozessen im Grundwasser (Testfeld Oderbruch)

Nicht nur in Sedimenten, sondern auch im Grundwasser haben die Redoxverhältnisse einen erheblichen Einfluss auf das geochemische Milieu und damit auf die Ausbreitung und Verteilung von Wasserinhaltsstoffen. Da in Grundwasserleitern stets auch der Transport im Strömungsfeld berücksichtigt werden muss, ist das Verständnis der Wechselwirkung von Prozessen beider Art, Redox und Transport, von großer Bedeutung. Die Entwicklung derart gekoppelter Modelle und deren Erprobung in der Praxis ist noch in den Anfängen. Die Ergebnisse der im Schwerpunktprogramm bereits durchgeführten Messkampagnen im Oderbruch bieten einen guten Ausgangspunkt zur Erprobung einer methodischen Vorgehensweise. Im beantragten Projekt wird ein am IGB existierendes Basismodell erweitert, in dem innerhalb eines großräumigen Grundwassermodells Redox- und Transportprozesse gleichgewichtig berücksichtigt werden. Projektaufgabe ist die exemplarische Erstellung eines Redox-Transportmodells, das an die Verhältnisse im Oderbruch, wie sie in den Messdaten repräsentiert sind, angepasst ist.

Schwerpunktprogramm (SPP) 546: Geochemische Prozesse mit Langzeitfolgen im anthropogen beeinflußten Sickerwasser und Grundwasser, Teilprojekt: Quantifizierung der Stoffumsätze unter raum/zeitlich variablen Infiltrationsbedingungen im SPP Testgebiet Oderbruch

Das im östlichen Brandenburg gelegene, intensiv landwirtschaftlich genutzte Oderbruch ist mit einer Größe von etwa 800 km2 das größte Flusspoldergebiet Deutschlands. Durch die Durchführung umfangreicher Entwässerungsmaßnahmen innerhalb der letzten 250 Jahre liegt der Wasserspiegel der Oder deutlich über dem Grundwasserspiegel im Oderbruch. Aufgrund des starken hydraulischen Gefälles infiltriert das Flusswasser lateral in den flachen, gespannten Grundwasserleiter. Währen des Infiltrationsvorgangs wird das oxische Uferfiltrat entlang seines Fließweges zunehmend reduziert. In einem odernahen, etwa 1 km2 großen Areal 'Bahnbrücke' wird das hydraulisch-hydrochemische System detailliert untersucht. Neben einer instationären, hydraulischen 3D-Modellierung ist die gekoppelte Modellierung von Stofftransport und Stoffumsätzen entlang einzelner Strompfade vorgesehen. Von besonderem Interesse ist die saisonale Variabilität redoxgesteuerter Reaktionen, die Lösung, Fällung und Migration von Eisen- und Manganspezies kontrollieren. Während sich bisherige Untersuchungen im Oderbruch ausschließlich auf den oberflächennahen Bereich (bis 7 m u. GOK) des 20-30 m mächtigen Grundwasserleiters beschränkten, sollen die laufenden Untersuchungen den Grundwasserleiter in seiner gesamten vertikalen Erstreckung erfassen. Von den im Oderwasser enthaltenen Elektronenakzeptoren sind Sauerstoff und Nitrat bereits nach wenigen dm Untergrundpassage verbraucht. Als Reduktionsmittel dient in erster Linie organische Substanz. Konzentrationsänderungen des im Grundwasser gelösten Eisens und Mangans spiegeln die Veränderungen des Redoxmilieus am deutlichsten wider. Im Oderwasser sind Eisen und Mangan nur in Spuren nachweisbar. Im Grundwasser nehmen die Mangangehalte mit zunehmender Entfernung von der Oder zunächst zu, um dann bis in eine Entfernung von 700 m deutlich abzusinken. Sowohl der pH-Wert als auch die Alkalität korrelieren mit den Mangankonzentrationen. Die Eisengehalte nehmen entlang des Fließweges kontinuierlich bis zur Gebietsgrenze zu. Die niedrigsten Eisengehalte finden sich in den Bereichen mit den höchsten Mangangehalten. Durch Reduktion von Mangan-(Hydr)Oxiden kommt es zum Anstieg von Mn(II) in Lösung. Das folgende Absinken der Mangangehalte bei gleichzeitigem Anstieg der Eisengehalte lässt sich durch die Fällung von Mn(II) als MnCO3 (Rhodochrosit) erklären, die durch die aus der Lösung von Eisen-(Hydr)oxiden resultierende pH-Wert-Verschiebung und Erhöhung des Karbonatgehalts begünstigt wird. Ein Einsetzen der Sulfatreduktion kann bis zur Gebietsgrenze nicht beobachtet werden.

Schwerpunktprogramm (SPP) 546: Geochemische Prozesse mit Langzeitfolgen im anthropogen beeinflußten Sickerwasser und Grundwasser, Teilprojekt: Migrationsverhalten umweltrelevanter Spurenstoffe unter wechselnden Milieubedingungen im oberflächennahen Grundwasserleiter des Oderbruchs

Ziel des Projektes ist die Charakterisierung der Stoffdynamik an der Kontaktzone zwischen anoxischem Grundwasser und einem Graben bzw. Vorfluter im Testfeld Oderbruch. Der Einfluß der Oberflächengewässer auf die hydrochemische Ausbildung des Grundwassers ist aufgrund der hohen chemischen und hydraulischen Gradienten qualitativ und quantitativ schwer zu beurteilen. Unter besonderer Berücksichtigung der Eisen- und Mangandynamik wird das Sorptions-, Fällungs- und Remobilisierungsverhalten von anorganischen Spurenstoffen (As, Cu, Cd, Zn) in den anthropogen geprägten Zonen periodisch wechselnder Milieubedingungen charakterisiert. Die geplanten regionalen Arbeiten sind als 'upscaling' der bisherigen stärker prozeßorientierten Untersuchungen im Testfeld Oderbruch zu verstehen. Insbesondere unte dem Aspekt der historischen sowie aktuellen anthropogenen Beeinflussung der Region Oderbruch sind Aussagen zu der Dynamik, Langzeitwirkung und Bilanz der Quellen/Senkenfunktion an der Kontaktzone der Gräben mit dem anaeroben Grundwasserleiter von entscheidender Bedeutung. Die bekannte Chronologie dieser Eingriffe bietet die Möglichkeit, die Wirksamkeit von geochemischen Prozessen und deren regionale Bilanz zeitlich zuzuordnen und Handlungsanleitungen zur Vermeidung negativer Effekte, z.B. verstärkte Stoffausträge, abzugeben.

Videodokumentation des Sommerhochwassers 1997 an der Oder zwischen Ratzdorf und Hohensaaten

Im Juli und August 1997 fuehrte die Oder Hochwasser infolge schwerer und lang andauernder Regenfaelle in Tschechien und Polen. Die Scheitelwasserstaende im brandenburgischen Oderraum zwischen Ratzdorf und Hohensaaten uebertrafen alle bisherigen messtechnisch erfassten Pegelstaende. Zudem zeichnete sich das Hochwasserereignis durch eine sehr lange Verweilzeit aus. Im Land Brandenburg war eine Flaeche von ca. 1200 qkm durch Ueberflutung gefaehrdet. Das Gebiet erstreckte sich vom Oder-Neisse-Zusammenfluss in Ratzdorf ueber Eisenhuettenstadt, Niederungsgebiete um Ziltendorf und Wiesenau, Teile der Stadt Frankfurt/Oder, Lebus, Reitwein bis hin zum Oderbruch. Der Katastrophenschutz konnte nicht allein durch das Land Brandenburg bewaeltigt werden, sondern es wurden u.a. Einsatzkraefte der Bundeswehr, des BGS, der Polizei, des THW, der Feuerwehr, der DLRG und des DRK aus dem gesamten Bundesgebiet hinzugezogen. Es war der groesste zivile Einsatz der Bundeswehr seit Bestehen der Bundesrepublik. Zu Deichbruechen kam es in der Ziltendorfer Niederung, wo etwa 50 qkm und damit mehrere Siedlungen ueberflutet und 2600 Menschen zeitweise evakuiert wurden. Ein Teil der ueberfluteten Haeuser wird nicht wieder bewohnbar sein, andere sind stark sanierungsbeduerftig. Das Oderbruch, ein Niederungsgebiet von ca. 1000 qkm Ausdehnung, konnte durch den hohen personellen, technischen und finanziellen Aufwand vor einer Ueberschwemmung bewahrt werden. Bei einem Deichbruch waeren in diesem Gebiet bis zu 20.000 Menschen betroffen gewesen. Das Institut fuer Wasserbau wird, unterstuetzt durch eine Foerderung des BMBF, in den naechsten Monaten eine Videodokumentation ueber das Sommerhochwasser 1997 an der Oder zwischen Ratzdorf und Hohensaaten erstellen. Die Dokumentation soll die Komplexitaet der durchgefuehrten Schutzmassnahmen anschaulich darstellen. Hierzu werden Informationen ueber die Organisation des Krisenstabes, ueber die Aufgaben der beteiligten Hilfskraefte und ueber die notwendigen Arbeiten vor Ort gegeben. Zudem wird der Verlauf des Hochwassers anhand von Pegelstaenden sowie die Abfolge der Ereignisse beschrieben. Des weiteren soll die Videoproduktion hydrologische, wasserbauliche, geographische und geschichtliche Hintergrundinformationen zum betrachteten Oderraum liefern.

Resistenzmonitoring von tierischen Schaderregern an (transgenen) resistenten Kulturpflanzen

Mit der Einfuehrung transgener insektenresistenter Sorten, insbesondere von Bt-Mais und Bt-Kartoffel, muessen Resistenzmanagementstrategien entwickelt und etabliert werden, um die Anfaelligkeit von Zielorganismen gegen Bacillus thuringiensis-Toxine ueber einen langen Zeitraum aufrecht zu erhalten. Das Forschungsthema 'Bt-Mais und Maiszuensler' ist innerhalb der Biologischen Bundesanstalt vernetzt, insbesondere mit den Instituten fuer Pflanzenvirologie, Mikrobiologie und biologische Sicherheit Braunschweig, fuer biologischen Pflanzenschutz Darmstadt und fuer Folgenabschaetzung im Pflanzenschutz Kleinmachnow. Fuer das Forschungsthema werden an 6 Standorten in Sueddeutschland und im Oderbruch Maiszuenslerpopulationen hinsichtlich ihrer Anfaelligkeit fuer Bt-Toxine charakterisiert und verschiedene Konzepte fuer Sortenmanagement und Refugien zur Erhaltung anfaelliger Individuen in den Populationen bearbeitet. Parallel wird ein computergestuetztes Simulationsmodell zur Anpassung des Zielorganismus an Bt-Mais entwickelt und validiert. Mit der Einfuehrung von Bt-Kulturen in Deutschland werden Resistenzmanagementstrategien in enger Zusammenarbeit mit dem Beratungsdienst der Laender hinsichtlich ihrer Effizienz analysiert.

Schwerpunktprogramm (SPP) 546: Geochemische Prozesse mit Langzeitfolgen im anthropogen beeinflußten Sickerwasser und Grundwasser, Teilprojekt: Transport und biologische Umsetzung anthropogener organischer Umweltchemikalien im Grundwasserleiter des Oderbruchs

Abschaetzung moeglicher Wirkungen einer Klimaaenderung auf die Ackerbegleitflora unter Beruecksichtigung der Bewirtschaftungsform durch vergleichende Untersuchungen in Ackerbaugebieten mit unterschiedlichen Klimabedingungen

Durch eine Analyse der Zusammensetzung der Ackerbegleitflora der Untersuchungsgebiete in Deutschland und Ungarn sollen komplexe Wirkungen einer Klimaaenderung auf die Vegetation von Ackerflaechen und die Aufkommen oder Rueckgang von Problemunkraeutern abgeschaetzt werden. Einfluesse der Klimaaenderungen auf die oekologische Wertigkeit der Arteninventare, spezifischer Artengruppen (C3:C4) sollen untersucht werden. Die oekologische Bewertung erfolgt unter Nutzung vorhandener oekologischer Datenbanken.

Teilprojekt: Bedeutung geochemischer Prozesse fuer die langfristige Schadstoffakkumulation im Oderbruch

Erfassung der Stoffbilanz fuer einen 800 km2 grossen Landschaftsraum; - Ableitung der Stofffrachten aus landwirtschaftlich genutzten Boeden und infiltrierbaren Oberflaechengewaessern durch Interpretation von Daten zur Grundwasserchemie; - Entwicklung von einfachen Methodiken zur Stoffbilanzierung.

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