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Found 18 results.

Verhalten von Schadstoffen in geologischen Systemen (Boden und Grundwasser)

Ziele: 1. Bestimmung effektiver Transportparameter wie Dispersion und hydraulische Leitfaehigkeit aus kleinskaligeren Modellen. 2. Identifikation charakteristischer Parameter zur Beschreibung von Adsorption und Desorption loeslicher Substanzen am bzw. vom Sediment. 3. Rekonstruktion von Fliesswegen und Transportgroessen aus geophysikalischen Messungen. 4. Analyse der Transportprozesse in Batch- und Saeulenversuchen (im Labor) und im Feldmassstab (Versuchsgelaende mit 72 Grundwassermessstellen). 5. Entwicklung von Softwarepaketen zur Simulation des Verhaltens von Schadstoffen in Grundwasserleitern, die sowohl fuer UNIX Umgebungen als auch fuer die Parallelrechner des Forschungszentrums verfuegbar sind. Auf Grund ihrer komplementaeren Eigenschaften kommen hierbei sowohl 'Finite Elemente (FE)' als auch 'Partide-Tracking' zum Einsatz.

Differenzierung und Quantifizierung der mikrobiellen Beschaffenheit anaerober Grundwassersysteme in Hinblick auf milieubestimmende Eigenschaften

Mit Hilfe molekularbiologischer Methoden wird die mikrobielle Besiedlung reduzierter Grundwassersituationen charakterisiert und die Wechselbeziehung zwischen der mikrobiellen Beschaffenheit und der sich durch begleitende Wasserinhaltsstoffe aendernden chemischen Milieufaktoren untersucht. Durch Beprobung belasteter anaerober Grundwassersysteme und anhand anaerober Saeulenversuche soll das Verhalten bzw die Auswirkung anthropogener Wasserinhaltsstoffe auf die mikrobielle Biozoenose abgeschaetzt werden.

Schwerpunktprogramm (SPP) 546: Geochemische Prozesse mit Langzeitfolgen im anthropogen beeinflußten Sickerwasser und Grundwasser, Teilprojekt: Oberflächenkomplexierung und langfristige Freisetzbarkeit von Spurenmetallen an natürlichem Aquifermaterial: Testfeld Malsch

Ziele: - Ermittlung von Daten zur Oberflaechenkomplexierung (Konstanten) und ihrer Kinetik (Ratenkoeffizienten) an natuerlichen Aquifermaterialien und kuenstlichen Mischsubstraten, - Modellierung von Sorptions-/Desorptionsvorgaengen mit Hilfe der Oberflaechenkomplexierungstheorie und Koppelung in einem Transport-Reaktionsmodell. Saeulenversuche zum Transportverhalten und zur Freisetzung von ausgewaehlten Spurenmetallen mit natuerlichem Aquifermaterial und kuenstlichen Materialien; - Bestimmung von Oberflaecheneigenschaften (Ladungsdichte, isoelektrischer Punkt), spezielle Oberflaeche zur Charakterisierung der Sorptionseigenschaften der Feststoffe; - Untersuchungen zur langfristigen Freisetzbarkeit oberflaechenkomplexierter Spurenmetallanteile.

Entwicklung eines Labortestverfahrens zur Bestimmung der Quellstärke (Schwerpunkt bilden die anorganischen Schadstoffe, besonders Schwermetalle) mit anschließender Transportmodellierung - Kurztitel Sickerwasserprognose

Wirkung von Schwermetallen im Regenabfluss von Verkehrsflaechen bei der Versickerung ueber poroese Deckbelaege im Graduiertenkolleg 'Verbesserung des Wasserkreislaufs urbaner Gebiete zum Schutz von Boden und Grundwasser'

Poroese Flaechenbelaege im urbanen Bereich bieten die Moeglichkeit der Retention und der Vesickerung von Regenwasser ohne zusaetzlichen Flaechenbedarf. Der im Gegensatz zu Dach- und Hofflaechen hoehere Verschmutzungsgrad von Regenabfluessen von Verkehrsflaechen stellt bei der Versickerung eine Gefahr fuer Boden und Grundwasser dar. Die Reinigungsleistung von poroesen Verkehrsflaechenaufbauten ist weitgehend unbekannt. Ziel des Projektes ist es, den Rueckhalt und die Mobilisierung von Schwermetallen bei der Versickerung ueber poroese Belaege zu quantifizieren und den Einfluss auf die Schutzgueter Boden und Grundwasser abzuschaetzen. Mit Hilfe von Saeulenversuchen und Versuchen im halbtechnischen Massstab werden Modellrechnungen durchgefuehrt, die das Langzeitverhalten der Schwermetalle prognostizieren, um Empfehlungen fuer die Konstruktion und den Aufbau poroeser Flaechenbelaege zu geben.

Teilprojekt 7: Sulfatdynamik im Bereich der Grundwasseroberflaeche eines bewaldeten Einzugsgebietes^Teilprojekt 3: Prognosen und Vorsorgemassnahmen für die Grundwasserbewirtschaftung zur Steuerung der Wasserguete unter besonderer Beruecksichtig von Sulfat^Teilprojekt 4: Isotopenanalytische Bewertung des Sulfathaushaltes in landwirtschaftlich genutzten Wassergewinnungsgebieten^Wasserversorgung und Sulfatbelastung des Grundwassers unter land- und forstwirtschaftlich genutzten Flaechen^Teilprojekt 2: Hydrogeochemische Untersuchungen zu S-Quellen und zur Kinetik der Umsetzungsprozesse in GWL als Grundlage einer Prognose der Sulf..^Teilprojekt 5: Boden- und nutzungsbezogene Naehrstoffbilanzen und Erarbeitung von Strategien des Landbaus zur Minderung des Sulfataustrags in Grun..^Teilprojekt 6: Lysimeter- und Feldversuche zum Sulfateintrag ins Grundwasser - eine Grundlage zur Ableitung umweltgerechter Landbewirtschaftungsm.., Teilprojekt 1: Sulfatbelastung des Grundwassers am Beispiel der Torgauer Elbaue - Moeglichkeiten der Grundwasserbewirtschaftung

In vielen Wasserfassungen in Lockergesteinsgrundwasserleitern Deutschlands ist ein deutlicher Anstieg der Sulfatkonzentration im Rohwasser zu verzeichnen. Dieser ist selten auf eine einzelne Ursache zurueckfuehrbar, sondern meist ein Ergebnis der Wirkung eines Ursachenkomplexes unter Beteiligung verschiedener Sulfatquellen. In Wassergewinnungsstandorten in der Torgauer Elbaue und in der Norddeutschen Tiefebene werden Bilanzuntersuchungen durchgefuehrt, auf deren Grundlage eine Methodik zur Prognose des Sulfatgehaltes im Grundwasser und Konzepte fuer die Grundwasserbewirtschaftung erarbeitet werden. Ziel des Vorhabens ist die Erarbeitung einer Methodik fuer ein kostenguenstiges Monitoring und fuer die Prognose der Sulfatkonzentration im Grundwasser in landwirtschaftlich genutzten Einzugsgebieten von Wasserwerken sowie die Ableitung von Bewirtschaftungsstrategien. Dies beinhaltet die Herausarbeitung von allgemeingueltigen Kriterien zur Unterscheidung der verschiedenen Sulfatquellen (direkt als Duengemittelbestandteil, indirekt ueber autotrophe Denitrifikation infolge Duengung, geogene Quellen, atmosphaerischer Eintrag, Altablagerungen u.a.) sowie die standortbezogene Quantifizierung des Eintrages. Dazu werden hydrogeochemische und isotopenchemische Untersuchungsmethoden an messtechnisch gut erschlossenen, repraesentativen, sulfatbelasteten Standorten in der saechsischen Elbaue bei Torgau und in der Norddeutschen Tiefebene bei Hamburg komplex angewandt und durch kontrollierte Batch-, Saeulen- und Lysimeterversuche untersetzt. Methoden aus verschiedenen Forschungsbereichen werden anwendungsorientiert zusammengefuehrt, unter Praxisbedingungen getestet und entsprechend weiterentwickelt. Im Ergebnis des Projektes soll ein Handbuch 'Sulfat im Grundwasser' vorliegen, welches eine Aktualisierung und Erweiterung der 1961 von MATTHESS vorgelegten Arbeit darstellt. Eine umfangreiche Ergaenzung soll insbesondere Untersuchungsmethoden, Monitoringstrategien, Massnahmen der Grundwasserbewirtschaftung sowie Fallstudien umfassen. Damit soll fuer Wasserversorger, Landwirte und Fachbehoerden eine zusammenfassende Darstellung der Kenntnisse und Untersuchungsergebnisse geschaffen werden, die eine eigenstaendige und moeglichst kostenguenstige Bewertung der Sulfatkonzentrationen am eigenen Standort unterstuetzt.

Abschaetzung der Emissionen aus Altablagerungen beim Grundwasserwiederanstieg infolge der Flutung von Tagebauen im Raum Hoyerswerda/Weisswasser anhand von Untersuchungen zur Schadstofffreisetzung und Bewertung des Transportverhaltens

In der Region zwischen Hoyerswerda und Weisswasser gibt es viele Altlasten, die bisher oberhalb des Grundwasserspiegels lagen. Mit der Einstellung des Braunkohlebergbaus und der schrittweisen Reduzierung der Wasserhaltung kommt es zu einem Grundwasserwiederanstieg. Es ist wuenschenswert, die Emissionen der Altlasten bereits abschaetzen zu koennen bevor das Grundwasser bis in die Altlasten angestiegen ist. Deshalb wurde am IGW ein Elutionsverfahren entwickelt, das insbesondere den sauren pH-Werten des ansteigenden Grundwassers gerecht wird. Die Eignung des Verfahrens fuer die Untersuchung dieser speziellen Altlasten soll anhand beispielhaft ausgewaehlter Altlasten ueberprueft werden. Um den Verbleib von Schadstoffen im Abstrom einer Altlast bei der Migration durch einen Grundwasserleiter oder Abraumkippenmaterial zu erforschen, werden Schuettel- und Saeulenversuche durchgefuehrt. Die Ergebnisse werden bei der Bewertung vergleichbarer Altablagerungen im Tagebaubereich helfen. Die Untersuchungen koennen ausserdem als Basis fuer den Aufbau von Transportmodellen dienen und ermoeglichen es, die Gefaehrdung fuer das Grundwasser der Region durch Altlasten abzuschaetzen.

Laboruntersuchungen zum Transport ausgewaehlter organischer Chemikalien in der ungesaettigten Bodenzone und deren Modellierung

Ziele: - Einfluss stationaerer und instationaerer (dynamischer) Fliessvorgaenge auf das Transportverhalten von Herbiziden ermitteln; - besondere Beruecksichtung findet die Bodenstruktur. Ergebnisse: - unter instationaerem Flussregime (resp. Starkregen) werden Stoffe rascher (bezogen auf kumulierten Abfluss) und unabhaengig von ihrer Sortierbarkeit verlagert; - in Einzelkorn-gelagerten Boeden ist dieses Verhalten weniger stark ausgepraegt.

Alternative Methoden zur Behandlung von Flutungsgewaessern

Wenn bei der Stillegung von Uranbergwerken substantielle Gehalte an Schwermetallen und Radionukliden im Grundwasser festzustellen sind, wird haeufig eine Wasserbehandlung notwendig, um die fuer den Vorfluter geforderten Einleiterwerte zu erreichen. Als Alternativen fuer den Bau kosten- und wartungsintensiver Reinigungsanlagen werden Methoden gesucht, die basierend auf Analogien zu natuerlichen Prozessen, eine weitgehend irreversible Fixierung der Schadstoffe ermoeglichen. Hierfuer kommt Schadstoffsorption bzw -faellung an natuerlichen und/oder natuerlich dotierten, mineralischen Verbindungen bzw durch die Fixierung bzw Faellung von im Wasser geloesten Schadstoffen an und in Pflanzenwurzeln in Frage. Aus Projekten zur Schadstoff-Fixierung in Deutschland und auch aus Forschungsprojekten in den USA und in Kanada liegen Ergebnisse zur Fixierung bzw Faellung von im Wasser geloesten, abbaubaren, organischen und anorganischen Schadstoffen aber auch zur Fixierung bzw Faellung von Schwermetall- und Radionuklidgehalten vor, deren Anwendbarkeit im Themenfeld Uranbergbaufolgelasten geprueft werden muss. Inwiefern eine Regenerierung der fuer die Fixierung bzw Faellung eingesetzten Materialien nach Erschoepfung der Bindungskapazitaet oder Verbrauch von Additiven erforderlic ist, muss jeweils verfahrensspezifisch abgeleitet werden. Zielstellung des Untersuchungsprogramms ist daher neben der Beurteilung der Verfahrenswirkung die Ermittlung von Parametern zur Prognose des Langzeitverhaltens. Inhaltliche Schwerpunkte sind hierbei die Entwicklung von Modellansaetzen zur Beschreibung der Schadstoff-Fixierung und der kuenftigen Wasserbeschaffenheit unter Beruecksichtigung von Umwandlungs- und Abbauprozessen.

Bindung, Mobilitaet, Transport und Wirkung organischer und anorganischer Schadstoffe sowie Abbau von Organika in Rieselfeldoekosystemen

Seit langem werden haeusliche und industrielle Abwaesser in den Ballungsraeumen vieler Laender ueber Rieselfelder entsorgt. Mit dem aufgebrachten Abwasser gelangten eine Vielzahl von organischen und anorganischen Schad- und Naehrstoffen in den Boden. Durch die Anreicherung dieser Substanzen sind Schaeden an Pflanzen, Tieren und Menschen sowie eine Belastung des Grundwassers moeglich. Im Gegensatz zu Altlastenstandorten mit ueblicherweise hohen Belastungen weniger Schadstoffgruppen, sind die ehemaligen Rieselfelder grossflaechig mit einem breiteren Schadstoffspektrum in relativ geringerer Menge belastet. Die Art der organischen Belastung ist allenfalls schlaglichtartig bekannt, etwa fuer die Gruppen der polychlorierten Biphenyle (PCB) und der polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffe (PAH). Erste Aufgabe im Bereich der organischen Analytik war mithin, die Belastungssituation auf den beiden zu bearbeitenden Rieselfeldflaechen zu charakterisieren. Im Bereich der Schwermetalle galt es, Konzentrationen, Mengen und raeumliche Variabilitaet zu ermitteln. Zur Bestimmung der Mobilitaet und Verlagerung der Schadstoffe sind Saeulenversuche wesentlich besser geeignet. Bei der Uebertragung dieser Ergebnisse auf Freilandverhaeltnisse ist allerdings zu beruecksichtigen, dass die Ergebnisse von Saeulenversuchen ganz entscheidend von den angelegten Randbedingungen (z.B. Perkolatmenge, Temperatur, Bodenwasserspannung, Kontinuitaet bzw. Diskontinuitaet der Versickerung) abhaengig sind. Trotz dieser Einschraenkung lassen sich aus diesen Versuchen Hinweise ueber die Verlagerung von Schadstoffen unter den jeweiligen Standorteigenschaften und damit auch Empfehlungen fuer Bewirtschaftungsformen der Rieselfelder ableiten. Die Elutionsvorgaenge sollen sowohl anhand von Summenparametern, mit stoffgruppenspezifischen Analyseverfahren, als auch mit biologischen Wirkungstests verfolgt werden. Laborelutionstests koennen die Erkenntnisse aus dem Betrieb der Saeulenversuchsanlage untermauern und konkretisieren. Es sind im Bereich der organischen Analytik Wasser- und Bodenphase zu untersuchen. Fuer Schadstoffgruppen wie PCB und PAH sind bekannte Analysenverfahren nur anzupassen und zu ueberpruefen, wahrend fuer neue Schadstoffgruppen oder fuer die Suchen nach Leitsubstanzen der organischen Belastung, auch neue Verfahren zu entwickeln sind. Fuer die summarische Erfassung der halogenorganischen Belastung von Boeden existieren genormte Verfahren, deren Eignung angesichts neuer Erkenntnisse allerdings sehr kritisch zu pruefen ist. Hier erscheint die Entwicklung modifizierter Verfahren notwendig. Durch die parallele Untersuchung der mikrobiellen Aktivitaet und spezieller Stoffwechselleistungen an diesen Standorten wird erwartet, Aussagen zum Einfluss organischer Schadstoffe auf den mikrobiellen Abbau treffen zu koennen und Erkenntnisse ueber Hemmwirkungen von z.B. Schwermetallen auf die mikrobiellen Abbauleistungen zu gewinnen.

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