Veranlassung Das Ziel des Projektes ist es, die relevanten Einflussfaktoren zu identifizieren und zu quantifizieren, die für die Variabilität des Schwebstoff- und Sauerstoffgehaltes sowie für das temporäre Auftreten von Flüssigschlick an der Gewässersohle der Tideems verantwortlich sind. Das soll mit einer integrierten Datenanalyse auf verschiedenen Skalen durch die Verschneidung der Analyseergebnisse von kontinuierlich erfassten Schwebstoff-, Sauerstoff- und Strömungsdaten aus Dauermessungen mit den Ergebnissen von ergänzenden vertikal und zeitlich hochaufgelösten Naturmesskampagnen ermöglicht werden. Die so ermittelten Parameter werden verwendet, um die an einer Dauermessstelle auftretenden Schwebstoffgehalte mit einem künstlichen neuronalen Netz (engl.: ANN) zu reproduzieren. Mit dem ANN soll ein Werkzeug bereitgestellt werden, welches Abschätzungen und Prognosen der Entwicklung der Schwebstoffgehalte in der Unterems ermöglicht. Dieses ANN kann dann zur Optimierung und Evaluierung von Maßnahmen zur Reduzierung des Schwebstoffanfalls und zur Verbesserung des Sauerstoffhaushaltes dienen. In einem weiteren Auswerte- und Vorhersageansatz sollen die bestehenden Module des Gewässergütemodells QSim der BfG zum organischen Kohlenstoff und das Sauerstoffmodul auf deren Tauglichkeit zur Anwendung für die Tideems getestet werden. Ziele - verbessertes Prozess- und Systemverständnis der ästuarinen Schwebstoffdynamik beim Auftreten von Flüssigschlick als Grundlage für die Optimierung von Sedimentmanagementkonzepten - Identifikation und Quantifizierung der relevanten Einflussfaktoren, die für die Variabilität des Schwebstoff- und Sauerstoffhaushalts sowie der Flüssigschlickdynamik verantwortlich sind - Erkenntnisse zum Fließverhalten von Flüssigschlick als Funktion von mechanischen (z. B. Scherrate) und sedimentologischen Parametern (Dichte, Organikanteil, Korngrößenverteilung) - ANN soll eingesetzt werden als ein Werkzeug zur Abschätzung und Prognose der Schwebstoffgehalte mit dem Ziel der Optimierung und Evaluierung von Maßnahmen zur Reduzierung des Schlickaufkommens Die hohen Schwebstoffgehalte und insbesondere das Auftreten von Flüssigschlick (Fluid Mud) und die dadurch hervorgerufenen Sauerstoffdefizite sind derzeit die entscheidende Ursache für den schlechten ökologischen Zustand der Tideems. Diese Schlickproblematik soll mithilfe verschiedener Maßnahmen im Rahmen des Masterplanes Ems 2050 gelöst werden. In Ästuaren, in denen Fluid Mud auftritt, gibt es allerdings noch große Lücken im Prozessverständnis der Schwebstoffdynamik und deren Interaktion mit dem Sauerstoffhaushalt. Eine besondere Herausforderung stellt hierbei die hohe Variabilität der Flüssigschlickdynamik auf unterschiedlichen räumlichen und zeitlichen Skalen dar, die bisher in Modellstudien nicht abgebildet werden kann und auch messtechnisch bisher nur unzureichend erfasst wurde. Diese Kenntnisse werden jedoch benötigt, um wirkungsvolle Maßnahmen umzusetzen und zu optimieren. Die Variabilität des ästuarinen Schwebstoff- und Sauerstoffhaushaltes und insbesondere das Auftreten von Fluid Mud soll mit einer integrierten Auswertung vorhandener Daten und ergänzender Naturmessungen unter Verwendung von KI-Verfahren untersucht werden.
Einzelfragen des Sauerstoffhaushalts von Fliessgewaessern werden untersucht, um die Grundlagen fuer wasserwirtschaftliche Berechnungen zu verbessern. Schwerpunkte: der Einfluss der Primaerproduktion auf den Stoffhaushalt. Der Einfluss der Nitrifikation auf den Stoffhaushalt. Beteiligung der Gewaessersohle am Stoffhaushalt. Sauerstoffhaushalt von Altarmen.
Als Grundlage fuer die Beurteilung der Auswirkung wasserbaulicher und wasserguetewirtschaftlicher Massnahmen auf den Sauerstoffhaushalt von Fliessgewaessern werden untersucht: A: Der Einfluss der Primaerproduktion auf den Stoffhaushalt; B: Einfluss des Zooplankton auf den Stoffhaushalt; C: Beteiligung der Gewaessersohle am Stoffhaushalt; D: Einfluss der Nitrifikation auf den Stoffhaushalt. Durch Untersuchungen im Rahmen von Flussbereisungen und durch spezielle Laborexperimente werden die Wissensluecken nach und nach geschlossen.
In diesem Vorhaben soll ein mathematisches Modell entwickelt werden, das die wichtigsten interagierenden Prozesse nachbildet. Dabei handelt es sich um die konkurrierenden Prozesse der Detritusdegradierung in den verschiedenen Schichten des Sedimentes mit unterschiedlichen Oxidationspotentialen, um die abiotischen und mikrobiologisch ablaufenden Redoxprozesse, um die physikalischen und biologisch induzierten Transportprozesse und um das microbial foodweb . Die Kreisläufe der Elemente C, 0, N, P, Si, S, Fe und Mn sollen mit ihren Massenbilanzen dargestellt werden. Das Modell besteht aus einer Reihe von partiellen Differentialgleichungen (Diffusions-Reaktionsgleichungen) für die Konzentrationen der beteiligten Stoffkomponenten. Dabei werden wir uns auf die vertikale Dimension (bis 30 cm) beschränken. Als Antrieb werden Annahmen über die zeitlich veränderlichen Oberflächenrandbedingungen (Konzentrationen im überstehenden Wasser, Eintrag durch Sedimentation usw.) benutzt. Die Arbeit synthetisiert frühere und gegenwärtig laufende Forschungsaktivitäten zu einem Gesamtbild. Es ist zu erwarten, dass dabei durchaus erhebliche Fortschritte im Verständnis auch der Einzelprozess erreicht werden, weil der Zwang zur konzeptionellen Klarheit in einem mathematischen Modell Wissenslücken und Konsistenzprobleme aufdeckt. Ein wesentliches Nebenprodukt wird die Erarbeitung einer Modellversion herausragend gut verständlicher graphischer Darstellung der Ergebnisse und einfachster Bedienung sein.
Die Erfassung chemischer, physikalischer und biologischer Parameter zur Charakterisierung der Wasserbeschaffenheit mit einer Klassifizierung als Endaussage.
Landesmeßnetz Wassermenge- und Wassergütedaten der Fließgewässer
Im Zuge des U-Bahn-Baues werden zur Unterfangung von Gebaeuden Injektionen vorgenommen. Diese Injektionsmittel enthalten starke Laugen und organische Haerter. Untersucht wird der Einfluss dieser chemischen Mittel auf das Grundwasser. Es werden regelmaessig Grundwasserproben in der Naehe und in weiteren Abstaenden von den Injektionsstellen gezogen und untersucht. Untersucht werden: BSB 5, (=Biochemischer Sauerstoffbedarf), Chlorid CSB (= Chemischer Sauerstoffbedarf), Kaliumpermanganatverbrauch, pH-Wert, Abdampfrueckstand, Sauerstoffgehalt, teilweisem- und p-Wert, Leitfaehigkeit, Sulfatgehalt, Gesamthaerte, Karbonathaerte, Calcium, Magnesium, Ammonium, Nitrat, Phosphat und bei besonderem Verdacht weitere Kennwerte.
Die ICONOX-Nachwuchsforschergruppe wird ein neuartiges Konzept untersuchen wonach der Eisenkreislauf in Kontinentalrandsedimenten den Nähstoff- und Sauerstoffhaushalt des Ozeans maßgeblich beeinflusst. Eisen ist ein essentieller Mikronährstoff, der als limitierender Faktor für die Primärproduktion, den Kohlenstoffexport und den respiratorischen Sauerstoffkonsum im Ozean angesehen wird. Der gegenwärtige Trend abnehmender Sauerstoffkonzentrationen im Ozean und der Ozeanversauerung verstärkt die Auflösung eisenreicher Minerale am Meeresboden. Die daraus resultierende Zunahme in der Eisenzufuhr zum Ozean könnte zu einer Intensivierung der Stickstofffixierung und Primärproduktion und damit zu einem selbstverstärkenden Effekt abnehmender Sauerstoffkonzentrationen führen. Im Gegensatz dazu bezeugen die allgemein bekannten Eisenanreicherungen in anoxischen und sulfidischen Milieus der geologischen Vergangenheit, dass marine Sedimente unter extrem reduzierenden Bedingungen zu einer effektiven Senke für bioverfügbares Eisen werden. Der Wechsel von Eisenfreisetzung zu Eisenrückhaltung und -Begrabung stellt mit großer Wahrscheinlichkeit einen wichtigen Dreh- und Angelpunkt im Stickstoff- und Kohlenstoffkreislauf des Ozeans auf langen Zeitskalen dar. Unter Zuhilfenahme empirischer, experimenteller und numerischer Methoden soll im Rahmen des ICONOX-Projekts die Rolle des sedimentären Eisenkreislaufs im biogeochemischen Gesamtzusammenhang des Ozeans sowohl heute als auch in der geologischen Vergangenheit untersucht werden.
Das Beobachtungsprogramm ermittelt Daten zur Wasserbeschaffenheit von etwa 300 Fließgewässermessstellen des Landes Mecklenburg-Vorpommern seit 1974. Seit 1992 erfolgt die regelmäßige Beprobung und Untersuchung der Wasserbeschaffenheit der Fließgewässer auf der Grundlage von Erlassen des Umweltministeriums M-V zu Gewässergüteüberwachung, die regelmäßig fortgeschrieben werden. Derzeit sind etwa 180 Fließgewässermessstellen in das Untersuchungsprogramm einbezogen. Die Auswahl der zu untersuchenden Parameter ergibt sich aus der Klassifizierung der Fließgewässer nach "Sauerstoffhaushalt und organische Belastung" sowie "Nährstoffe". Dazu werden ein Grundmessprogramm Chemie (z.B. Sauerstoffgehalt, BSB5, Phosphor, Stickstoff), ein erweitertes Grundmessprogramm Chemie an ausgewählten Messstellen (z.B. TOC, AOX, Sulfat), ein Grundmessprogramm Biologie (Saprobienindex), ein erweitertes Messprogramm Biologie (z.B. chlorophyll a) angewandt sowie auch Schwermetalle, Arsen, Pestizide, Arzneimittel, Halogenkohlenwasserstoffe, BTX und Komplexbildner in der Wasserphase untersucht. Das Grundmessprogramm Biologie dient der saprobiologischen Gewässeruntersuchung im Rahmen der fünfjährigen (seit 1994) Erstellung der biologischen Gewässergütekarte. Wegen der Nichteignung des bislang daraus ermittelten Saprobienindex für die in M-V typischen langsam fließenden, dür Rückstau beeinflussten Flachlandflüsse wurde als neues Bewertungsverfahren der Standorttypieindex (STI) entwickelt. Dieser bezieht neben der biologischen Gewässerqualität auch den morphologischen Zustand von Sohle, Ufer und Aue bzw. die Auswirkungen anthropogener Einflüsse mit ein. Daneben werden an ausgewählten Messstellen Schwebstoffe (Schwermetall, Arsen, organische Supurenstoffe) sowie Sedimente (Nährstoffe, Schwermetalle, Arsen, Chlorpestizide, PCB, PAK, TBT, Dioxine) untersucht.
Zweck und Ziel: Aufgrund der Modellrechnungen zum Sauerstoffhaushalt der Saar ist bei der Planung vorsorglich eine stationaere Sauerstoffanreicherungsanlage vorgesehen. Die soll als zusaetzliche Massnahme zum Eintrag von Sauerstoffgas bei besonders kritischen Verhaeltnissen eingesetzt werden. Im Hauptbelastungsbereich unterhalb von Voelklingen ist das Oberwasser der Staustufe Lisdorf besonders gefaehrdet. Dort bietet sich eine stationaere Sauerstoffanreicherungsanlage nach dem Blasenverfahren an, da parallel zur Saar eine Sauerstoffleitung liegt. Ausfuehrung: 1. Erprobung von Filtermaterial; 2. Dimensionierung der anlage aufgrund der Sauerstoff- und Abflussverhaeltnisse; 3. Ueberwachung der Baudurchfuehrung; 4. Erprobung und Optimierung der Anlage sowie Erstellung einer Betriebsanleitung. Ergebnisse: Fuer die Sauerstoffanreicherungsanlage nach dem Blasenverfahren wurden mehrere Filtermaterialien auf ihre Eignung untersucht. Die Dimensionierung der Anlage wurde aufgrund der Sauerstoff- und Abflussverhaeltnisse in den gewaesserkritischen Zeiten ausgelegt. Im Abstand von 10 m sind insgesamt 20 Filterschlaeuche quer zur Fliessrichtung auf der Flusssohle verlegt. Jeder Zugang eines Filterschlauches ist mit einem Absperrschieber versehen und an einer Sammelleitung angeschlossen. Gespeist wird diese von der Sauerstoffentnahmestation, die am Ufer der Saar hochwasserfrei von der Betreiberfirma der Gasleitung gebaut wurde. Nach ersten Erprobungen wurde die stationaere Sauerstoffanreicherunganlage im Jahre 1988 bereits an 47 Tagen eingesetzt.
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| Chemische Verbindung | 1 |
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