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Ausprägung ausgewählter Funktionen von Böden in der Aue innerhalb der Kulisse der Hochwasserrisikogebiete

Auen sind weite Uferlandschaften an Flüssen und gelten als Zentren der Artenvielfalt. Die verschiedenen Bodensubstrate in grundwasserbeeinflussten Böden in der Aue bieten eine hohe Standort- und Lebensraumvielfalt für Pflanzen, Tiere und Bodenorganismen. Böden in der Aue übernehmen wichtige Funktionen im Landschaftshaushalt. Sie sind bedeutsame Wasserspeicher und fungieren als Sediment- und Nährstoffsenke in der Landschaft. Außerdem enthalten sie mehr organischen Kohlenstoff als Land- oder Mineralböden. Aus diesen Gründen sind solche Böden in der Aue im Land Brandenburg besonders schutzwürdig. Es wurden folgende Funktionen von Böden in der Aue bewertet • Kohlenstoffvorräte • Standorttypische Ausprägung und daraus die potenzielle Schutzwürdigkeit der Böden abgeleitet. Die Schutzwürdigkeit definiert sich im Bodenschutz über den Grad der Funktionserfüllung eines Bodens. Erfüllt ein Boden diese in besonderem Maße, so ist er besonders schutzwürdig. Diese Definition unterscheidet sich von anderen fachlichen Sichtweisen auf die Schutzwürdigkeit. Flächen, die nach der Einordnung sehr gering oder gering schutzwürdig sind, sind aus Bodenschutzsicht nicht per se Böden, die nicht schützenswert sind. Vielmehr erfüllen diese Böden zum Zeitpunkt der Bewertung die Bodenfunktionen nicht in besonderem Maße bzw. nur sehr eingeschränkt. Auen sind weite Uferlandschaften an Flüssen und gelten als Zentren der Artenvielfalt. Die verschiedenen Bodensubstrate in grundwasserbeeinflussten Böden in der Aue bieten eine hohe Standort- und Lebensraumvielfalt für Pflanzen, Tiere und Bodenorganismen. Böden in der Aue übernehmen wichtige Funktionen im Landschaftshaushalt. Sie sind bedeutsame Wasserspeicher und fungieren als Sediment- und Nährstoffsenke in der Landschaft. Außerdem enthalten sie mehr organischen Kohlenstoff als Land- oder Mineralböden. Aus diesen Gründen sind solche Böden in der Aue im Land Brandenburg besonders schutzwürdig. Es wurden folgende Funktionen von Böden in der Aue bewertet • Kohlenstoffvorräte • Standorttypische Ausprägung und daraus die potenzielle Schutzwürdigkeit der Böden abgeleitet. Die Schutzwürdigkeit definiert sich im Bodenschutz über den Grad der Funktionserfüllung eines Bodens. Erfüllt ein Boden diese in besonderem Maße, so ist er besonders schutzwürdig. Diese Definition unterscheidet sich von anderen fachlichen Sichtweisen auf die Schutzwürdigkeit. Flächen, die nach der Einordnung sehr gering oder gering schutzwürdig sind, sind aus Bodenschutzsicht nicht per se Böden, die nicht schützenswert sind. Vielmehr erfüllen diese Böden zum Zeitpunkt der Bewertung die Bodenfunktionen nicht in besonderem Maße bzw. nur sehr eingeschränkt.

Bestimmung von Flugasche in marinen und limnischen Sedimenten mit der C14-Methode

Der organisch gebundene Kohlenstoff in den Sedimenten der letzten 100 Jahre hat einen etwa 10 v.H. geringeren Gehalt an Kohlenstoff 14 als die tieferen Sedimentschichten (Erlenkeuser, Willkomm), im gleichen Bereich ist der Gehalt einiger Schwermetalle auf das 2- bis 7-fache der natuerlichen Konzentration angestiegen (Erwin Suess). Beide Effekte lassen sich durch die Ablagerung von Flugasche erklaeren.

Export von organischem Kohlenstoff aus Islands Gletschern: Quantifizierung, Herkunft und Kohlenstoffflüsse in Gletscherbächen

Gletscher sind bedeutende Speicher organischen Kohlenstoffs (OC) und tragen zum Kohlenstofffluss vom Festland zum Meer bei. Aufgrund des Klimawandels wird eine Intensivierung dieser Flüsse erwartet. Der Export von OC aus Gletschern wurde weltweit in verschiedenen Regionen quantifiziert, trotzdem liegen keine vergleichbaren Daten für Island vor, obwohl sich dort die größte europäische außerpolare Eiskappe befindet. Um die globalen Prognosen der glazialen Kohlenstofffreisetzung zu verbessern, ist es das Ziel dieses Pilotprojektes, den Export von gelöstem und partikulärem organischen Kohlenstoff (DOC, POC) aus Islands Gletschern erstmalig zu quantifizieren und neue Kooperationen mit isländischen Wissenschaftler/innen für gemeinsame zukünftige Forschungsprojekte aufzubauen. Hierzu werden 4 Feldkampagnen zu unterschiedlichen Jahreszeiten sowie Treffen mit isländischen Kollegen/innen durchgeführt. In jeder Feldkampagne werden von 23 Gletschern der Eiskappen Vatnajökull, Langjökull, Hofsjökull, Myrdalsjökull und Snaeellsjökull Eisproben entnommen, um die biogeochemische Diversität des glazialen OC zu charakterisieren sowie dessen Export in Verbindung mit Massenbilanzen zu quantifizieren. In Gletscherbächen werden Wasserproben entnommen, um den Austrag von OC direkt am Gletschertor zu bestimmen sowie die Kohlenstoffflüsse entlang von 6 Gletscherbächen mit unterschiedlicher Länge (2 km bis 130 km) beginnend am Gletschertor bis zur Mündung zu untersuchen. Wie sich der Gletscherrückgang langfristig auf ein Gletscherbachökosystem auswirkt, wird durch die taxonomische Bestimmung von Makroinvertebraten im Vergleich zur Bestimmung von Prof. Gíslason aus dem Jahre 1997 beurteilt. Gleichzeitig werden in diesem Gletscherbach Wasserproben zum eDNA-Barcoding entnommen, um eine rasche und gering invasive Methode zur laufenden Beobachtung des zukünftigen Einflusses der Gletscherrückgang zu entwickeln. Vor Ort werden Wassertemperatur, elektr. Leitfähigkeit, pH-Wert, gelöster Sauerstoff, Trübung und Chlorophyll alpha gemessen. Innovative Labormethoden (HPLC, DNA-Barcoding, Picarro, GC, TOC) werden zur Analyse des OC im Eis und Wasser (DOC, DIC, POC, Fluoreszenz, Absorption), der Nährstoffe (P-PO4, N-NO3, N-NO2, N-NH4), stabiler Isotope (18O, 2H), Chlorophyll alpha, CO2 und aquatischen Organismen eingesetzt. Die Anwendung statistischer Methoden (Faktorenanalyse, Hauptkomponentenanalyse) basierend auf Anregungs- und Emissionsmatrizen erlauben die Quellen des OC im Gletschereis sowie -schmelzwasser zu bestimmen und die räumliche Vielfalt des OC zu erklären. Das gewonnene Wissen wird zur Verbesserung globaler Prognosen glazialer Kohlenstofffreisetzung beitragen sowie einen intensiven Einblick in das glaziale Ökosystem geben. Für die antragstellenden Nachwuchswissenschaftler/innen entstehen vielversprechende Kooperationen mit isländischen Wissenschaftlern/innen, fokussierend auf die zeitlichen sowie räuml. Aspekte der glazialen Kohlenstoffflüsse sowie das Ökosystem Gletscher

Transformation of organic carbon in the terrestrial-aquatic interface

The overarching goal of our proposal is to understand the regulation of organic carbon (OC) transfor-mation across terrestrial-aquatic interfaces from soil, to lotic and lentic waters, with emphasis on ephemeral streams. These systems considerably expand the terrestrial-aquatic interface and are thus potential sites for intensive OC-transformation. Despite the different environmental conditions of ter-restrial, semi-aquatic and aquatic sites, likely major factors for the transformation of OC at all sites are the quality of the organic matter, the supply with oxygen and nutrients and the water regime. We will target the effects of (1) OC quality and priming, (2) stream sediment properties that control the advective supply of hyporheic sediments with oxygen and nutrients, and (3) the water regime. The responses of sediment associated metabolic activities, C turn-over, C-flow in the microbial food web, and the combined transformations of terrestrial and aquatic OC will be quantified and characterized in complementary laboratory and field experiments. Analogous mesocosm experiments in terrestrial soil, ephemeral and perennial streams and pond shore will be conducted in the experimental Chicken Creek catchment. This research site is ideal due to a wide but well-defined terrestrial-aquatic transition zone and due to low background concentrations of labile organic carbon. The studies will benefit from new methodologies and techniques, including development of hyporheic flow path tubes and comparative assessment of soil and stream sediment respiration with methods from soil and aquatic sciences. We will combine tracer techniques to assess advective supply of sediments, respiration measurements, greenhouse gas flux measurements, isotope labeling, and isotope natural abundance studies. Our studies will contribute to the understanding of OC mineralization and thus CO2 emissions across terrestrial and aquatic systems. A deeper knowledge of OC-transformation in the terrestrial-aquatic interface is of high relevance for the modelling of carbon flow through landscapes and for the understanding of the global C cycle.

Substanzspezifische Isotopenanalytik zur Untersuchung des Abbaus von Spurenschadstoffen aus diffusen Einträgen in Grundwasservorkommen

Die Messung von Substanz-spezifischer Stabilisotopenfraktionierung in Grundwasserschadstoffen (Compound-Specific Isotope Analysis, CSIA) ist ein etablierter Indikator für Abbau stromabwärts von Kontaminationsquellen in Altlasten. Laufende Forschungsarbeiten konzentrieren sich darauf, diesen Ansatz nun auch für diffuse (d.h. nicht Punktquellen) Kontaminanten wie das Pestizid Atrazin im niedrigen µg/L bis sub-µg/L Konzentrationsbereich vorzuspuren. Hier bietet CSIA einen machtvollen Ansatz, Abbau sogar über Zeitskalen sichtbar zu machen, die sonst Untersuchungen gar nicht zugänglich wären, oder wenn fluktuierende Konzentrationen eine Abschätzung erschweren. Der Ansatz beruht auf der Beobachtung, dass sich Isotopenwerte von Atrazin während Biotransformation ändern und somit ein Konzentrations-unabhängiges Indiz für Abbau liefern. Für einen Durchbruch von Spurenschadstoff CSIA im Feld sind jedoch kritische methodologische Fortschritte nötig. (1) Niedrige Schadstoffkonzentrationen (sub-µg/L) in Grundwasser treten in Gegenwart viel höherer Konzentrationen (mg/L) von gelöstem organischen Kohlenstoff (DOC) auf, was selektive und sensitive Spurenschadstoff CSIA stark limitiert. Mit Bakkours Expertise in selektiven Anreicherungs- und Aufreinigungstechniken zielen wir auf entscheidende Verbesserungen für empfindliche CSIA von Spurenschadstoffen in Grundwasserproben. (2) Isotopenfraktionierung in Laborexperimenten wird typischerweise bei viel höheren Konzentrationen (mg/L) als im Grundwasser (sub-µg/L) bestimmt. Mit Elsners Expertise in Chemostat und Fed-Batch Experimenten werden wir Isotopenfraktionierung von Atrazin im niedrigen Konzentrationsregime hinterfragen, als belastbare Basis für Feldinterpretationen. (3) Um als Indikator für Spurenschadstoffabbau zu dienen, müssen die Abbau-induzierten Änderungen in Isotopenwerten größer sein als die Bandbreite in kommerziellen Produkten. In Israel, wo Atrazin noch routinemäßig eingesetzt wird, werden wir daher in einer gemeinsamen Anstrengung Atrazinisotopenwerte (d13C, d15N) im Küstenaquifer analysieren und mit kommerziellen Atrazinprodukten vergleichen. (4) Um solche Isotopen-basierten Feldergebnisse kritisch zu hinterfragen, nutzen wir Bernsteins Expertise in mikrobiologischen Methoden der Hydrologie. Die vereinten Fortschritte werden es uns ermöglichen, die Anwendbarkeit von Spurenschadstoff CSIA für niedrige Konzentrationen im Grundwasser grundlegend zu erforschen.

ANK-MK: Seegras (Zostera marina) als Blue Carbon-Kohlenstoffspeicher in der Ostsee'

Origin and fate of dissolved organic matter in the subsoil

Dissolved organic matter (DOM) is one major source of subsoil organic matter (OM). P5 aims at quantifying the impact of DOM input, transport, and transformation to the OC storage in the subsoil environment. The central hypotheses of this proposal are that in matric soil the increasing 14C age of organic carbon (OC) with soil depth is due to a cascade effect, thus, leading to old OC in young subsoil, whereas within preferential flowpaths sorptive stabilization is weak, and young and bioa-vailable DOM is translocated to the subsoil at high quantities. These hypotheses will be tested by a combination of DOC flux measurements with the comparative analysis of the composition and the turnover of DOM and mineral-associated OM. The work programme utilizes a DOM monitoring at the Grinderwald subsoil observatory, supplemented by defined experiments under field and labora-tory conditions, and laboratory DOM leaching experiments on soils of regional variability. A central aspect of the experiments is the link of a 13C-leaf litter labelling experiment to the 14C age of DOM and OM. With that P5 contributes to the grand goal of the research unit and addresses the general hypotheses that subsoil OM largely consists of displaced and old OM from overlying horizons, the sorption capacity of DOM and the pool size of mineral-associated OM are controlled by interaction with minerals, and that preferential flowpaths represent 'hot spots' of high substrate availability.

Seen /Messprogramm Sedimente (StALU MS Neubrandenburg)

Durchführung eines Messprogramms mit der Erfassung allgemeiner und Summenparameter im Sediment ausgewählter Seen.

Pyrogener Kohlenstoff und Mineralien-Verwitterung (PyMiCCS) für beschleunigtes Pflanzenwachstum und Kohlenstoffentnahme und Speicherung, Teilprojekt 1: Evaluierung und Modellierung der C-Speicher

Kohlenstoffvorrat 2021 BB

Der Datensatz beinhaltet Daten des LBGR über die Kohlenstoffvorrat 2021 Brandenburgs und wird über je einen Darstellungs- und Downloaddienst bereitgestellt. Der Layer Kohlenstoffvorrat 2021 gibt den in Moorböden gespeicherten, potentiell zu erwartenden Vorrat an organischem Kohlenstoff in [kg/qm] für das Jahr 2021 wieder. Der Kohlenstoffvorrat wurde auf Grundlage der abgeleiteten Moormächtigkeit des Jahres 2021 berechnet.

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