Die adsorptive Bindung reaktiver Stoffe steuert deren Mobilität und Auswaschungsgefährdung in Böden und wird meist durch Sorptionsisothermen quantifiziert. Diese werden an punktuell entnommenen Bodenproben gemessen und weisen meist eine große Variabilität auf. Aufgrund dieser Variabilität können viele Fragestellungen auf der Feldskala nur unzuverlässig beantwortet werden. Ziel des Projekts ist es, eine wesentlich verbesserte Methodik für das upscaling der adsorptiven Bindung reaktiver Stoffe am Beispiel ausgewählter Schwermetalle zu entwickeln. Die Methodik beruht auf der Berechnung von Skalierungsfaktoren, die den linearen Variabilitätsanteil der Sorption erfassen. Kernhypothesen des Antrags sind, dass diese Skalierungsfaktoren für Sorptionsisothermen verschiedener Schwermetalle eng korreliert sind und dass sie weiterhin eng mit physikochemischen Bodeneigenschaften (Kationenoder Anionenaustauschkapazität) korrelieren. Daraus resultiert als wesentliche Innovation, dass nur wenige Messungen zur lokalen Stoffadsorption und zu physikochemischen Bodeneigenschaften erforderlich sind, um feldskalige Aussagen zur Schwermetallbindung und -mobilität machen zu können. Die Entwicklung der Methodik sowie die Prüfung ihrer Anwendungsmöglichkeiten und Grenzen sollen für eine Auswahl verbreiteter Böden durchgeführt werden.
Cry-Proteine, die in Bt-Mais exprimiert werden, gelangen sowohl über Ernterückstände als auch über die Wurzeln der Bt-Maispflanzen in die Böden und werden dort an die Bodenbestandteile sorbiert. Um jedoch eine mögliche Variabilität der Verlagerung und der Retardation der Cry-Proteine innerhalb eines Standortes zu erfassen, ist die Auflösung einer kleinräumigen Heterogenität der Versuchsfelder von großer Bedeutung. Daher war Gegenstand dieses Vorhabens die Quantifizierung und Verlagerung des Cry3Bb1-Proteins in Böden der Freisetzungsfläche mit besonderem Hinblick auf die physikalischen und chemischen Eigenschaften der Bodenfraktionen. Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass die Böden innerhalb der Freisetzungsfläche bezüglich ihrer bodenkundlichen Eigenschaften eine starke Heterogenität aufgewiesen haben. Diese starke Heterogenität hatte zu Folge, dass die Retardation des Cry3Bb1-Toxins innerhalb der Freisetzungsfläche stark gestreut hat. Als Basis für den Vergleich der Cry3Bb1-Sorption an den einzelnen Bodenfraktionen der Ober- und Unterböden diente der Verteilungskoeffizient k, der mathematisch mit Hilfe der linearen Isotherme errechnet wurde. Es war eine deutliche Abnahme von k entsprechend der Korngrößen zu beobachten (Tonfraktion - Schlufffraktion - Feinerde). Innerhalb der Tonfraktion zeigten die Oberböden eine stärkere Affinität als die Unterböden, so dass davon ausgegangen werden muss, dass der Gehalt an Corg eine maßgebliche Rolle bezüglich der Retardation von Cry3Bb1 spielt. Dahingegen scheint der Tongehalt der entscheidende Parameter bezüglich der Retardation von Cry3Bb1 an der Schlufffraktion und der Feinerde zu sein. Mit Hilfe der statistischen Auswertung der Verteilungskoeffizienten k in Abhängigkeit von den bodenkundlichen und oberflächenchemischen Parameter konnte jedoch gezeigt werden, dass die Höhe der Retardation nicht nur von einem Parameter beeinflusst wird, sondern dass es sich sehr wahrscheinlich um überlagernde Effekte handelt. Weiterhin wurde in vergleichenden Untersuchungen zur Retardation von Cry1Ab und Cry3Bb1 deutlich, dass die Chemie und Struktur der beiden Cry-Proteine sehr wahrscheinlich einen wesentlichen Einfluss auf die Art und Höhe der Sorption haben. In Säulenexperimenten wurde Cry3Bb1 im Perkolat nachgewiesen, so dass mit einer Verlagerung des Cry3Bb1-Proteins in Böden gerechnet werden kann. Jedoch ist die Art und Höhe der Verlagerung von den Eigenschaften der Böden und der mikrobiellen Aktivität in den jeweiligen Böden abhängig.
Der Bericht liefert eine Uebersicht ueber die Moeglichkeiten, Schadstoffe nach Art, Verbreitung und hygienischer Bedeutung einzuteilen. Weiterhin werden chemische, mikrobiologische und physikalische Prozesse und Abbaumoeglichkeiten im gesaettigten und ungesaettigten Bereich aufgezeigt.
Das Vorhaben dient der Untersuchung der Rueckhaltefaehigkeit fuer radioaktive Gase an zwei Versatzmaterialien, die fuer den Einsatz in einem Endlager fuer radioaktive Abfaelle vorgesehen sind. Mit Hilfe der Radioindikatortechnik soll die Rueckhaltefaehigkeit fuer die Gase H2, HT, HTO, CO, CH4, (alle C14), J2129, Kr85 und Rn222 in Saeulenversuchen ermittelt werden. Die Untersuchungen sollen die Bestimmung des Rueckhaltevermoegens und der Korngroessenabhaengigkeit sowie Bestimmung der fuer die Rueckhaltung wesentlichen Mechanismen ermoeglichen. Die Ergebnisse der Laborversuche sollen auf das Endlagerbergwerk Konrad uebertragbar sein.