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Todeszonen der Ostsee haben sich extrem ausgedehnt

Die Ostsee leidet an Sauerstoffmangel. Schlechte Sauerstoffverhältnisse am Meeresboden bewirken, dass Tiere und Pflanzen sterben. Experten schlugen jetzt Alarm: Es sei dringend erforderlich, dass weniger Nährstoffe in die Ostsee geleitet werden. Vom Land zugeführte Nährstoffe sind die Hauptursache für die weite Verbreitung von Sauerstoffmangelgebieten. In der Ostsee hat sich die Fläche der sauerstoffarmen Todeszonen im vergangenen Jahrhundert mehr als verzehnfacht. Insgesamt wuchsen die Areale mit extremem Sauerstoffmangel zwischen 1898 und 2012 von 5000 auf 60 000 Quadratkilometer an. Die Ergebnisse dieser Studie von Forschern der Universitäten Aarhus, Lund und Stockholm wurden am 31. März 2014 in der Fachzeitschrift PNAS veröffentlicht.

Aufarbeitung dioxinhaltiger Filterstäube aus Aluminiumschmelzwerken

Das Projekt "Aufarbeitung dioxinhaltiger Filterstäube aus Aluminiumschmelzwerken" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, IME, Metallurgische Prozesstechnik und Metallrecycling durchgeführt. In einer Niedertemperaturbehandlung (Sauerstoffmangel) können die toxischen organischen Bestandteile (PCDD, PCDF) von Filterstäuben aus Salzbaddrehtrommelöfen z.B. in 2 h bei 400 Grad C zu bis zu 95 Prozent zerstört werden (Hagenmeier-Verfahren,). Nach einer Laugung und Abtrennung von Gips und Al2O3 können die Alkalichloride und -fluoride in Form eines Industriesalzes zurückgewonnen werden. Bei der NaOH-Laugung gelöstes Ca kann durch CO2-Zufuhr auf einen unkritischen Wert von bis zu 5 mg/l gesenkt werden.

Die Bildung von Methan in marinen Algen

Das Projekt "Die Bildung von Methan in marinen Algen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Heidelberg, Institut für Geowissenschaften durchgeführt. Methan (CH4), das zweitwichtigste anthropogene Treibhausgas nach CO2, ist die häufigste reduzierte organische Verbindung in der Atmosphäre und spielt eine zentrale Rolle in der Atmosphärenchemie. Das globale atmosphärische Methanbudget wird von vielen natürlichen und anthropogenen terrestrischen und aquatischen Quellen bestimmt. Bis vor kurzem wurden alle biologischen Methanquellen der Tätigkeit von Mikroben zugeschrieben, die unter Sauerstoffausschluss (anaerob) beim Abbau von organischem Material CH4 produzieren wie z.B. in Feuchtgebieten, im Verdauungstrakt von Termiten und bei Wiederkäuern, und beim Abbau menschlicher und landwirtschaftliche Abfälle. Allerdings zeigen neuere Studien, dass die terrestrische Vegetation, Pilze und Säugetiere auch CH4 produzieren, und das ohne die Hilfe von Mikroben (Archaeen) und unter aeroben Bedingungen. Die Ozeane werden als Quellen von atmosphärischen CH4 betrachtet, obwohl der Betrag der Gesamtnettoemissionen sehr unsicher ist und die Quellen bisher nur unzureichend beschrieben sind. Um die Quelle des CH4 in den sauerstoffreichen oberen Wasserschichten zu erklären, wurde bisher meist vorgeschlagen, dass die CH4-Bildung in anoxischen Mikroumgebungen abläuft. In der Vergangenheit wurden aber auch schon andere Quellen genannt, wie die direkte in-situ-Bildung von CH4 in Algen. Allerdings steht ein direkter Nachweis einer CH4-Bildung aus Algen in Laborexperimenten mit axenischen Algenkulturen bisher noch aus, weshalb die direkte CH4-Bildung in Algen bisher nicht als ernsthafte Erklärung für die erhöhten Methankonzentrationen in den oberen Wasserschichten herangezogen wurde. Das Gesamtziel des Forschungsvorhabens ist der Nachweis (proof of principle) und die Quantifizierung der CH4-Bildung durch verschiedene Arten von Meeresalgen wie Kalkalgen (z.B. Emiliania huxleyi). Potentielle Vorläufersubstanzen, wie z. B. Methyl Sulfide und Methyl Sulfoxide, die im Metabolismus der Algen eine wichtige Rolle spielen, sollen mittels stabiler Isotopen-Techniken identifiziert werden. Verschiedene Umweltfaktoren wie z.B. Temperatur, Sauerstoffgehalt und Nährstoffverfügbarkeit werden im Hinblick auf ihren Einfluss auf die Methanbildung in marinen Algen untersucht. Zusätzlich werden verschiedene mikrobiologische Tests durchgeführt um die Beteiligung von Archaeen an der CH4-Bildung zu ermitteln (ein- oder auszuschließen). Ein interdisziplinärer biogeochemischer Ansatz (u.a. Kooperation mit mehreren Forschungsinstitutionen) ist erforderlich um die Ziele des Projekts zu realisieren. Die Ergebnisse sollen dazu beitragen unser Verständnis bezüglich des biogeochemischen Kreislaufs von CH4 in den Meeren zu verbessern und einen besseren Ansatz zur Lösung des so genannten 'ozeanisches Methan Paradox' zu liefern.

Citizen Science: Sailing for Oxygen

Das Projekt "Citizen Science: Sailing for Oxygen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel (GEOMAR) durchgeführt. Citizen Science ist ein wechselseitiger Prozess, bei dem die Bürgerinnen und Bürger integraler Bestandteil der Weitergabe von Ergebnissen und Erkenntnissen innerhalb der breiteren wissenschaftlichen Gemeinschaft werden. Im Rahmen dieses Projekts werden die Möglichkeiten der Ozean Citizen Science untersucht und gemeinschaftlich weiterentwickelt, so dass diese eine Rolle bei der Generierung von Wissen spielen kann. Die Zusammenarbeit mit Seglern und Sportbootfahrern in der südlichen Ostsee wird wichtige Daten über den Zustand der Wassersäule liefern, wobei der Schwerpunkt auf der Sauerstoffverteilung liegt. Es ist bekannt, dass es in diesem Gebiet vermehrt zu Sauerstoffmangel kommt, insbesondere im Spätsommer und Herbst, wenn der Sauerstoff verbraucht ist und die stabile Schichtung der Wassersäule die Zufuhr von Sauerstoff aus der Atmosphäre verhindert. Diese sauerstoffarmen Bedingungen haben tiefgreifende Auswirkungen auf marine Ökosysteme und die Fischerei. Messgeräte werden bereitgestellt, die von den Besatzungen der Yachten bei Passagen in diesem Gebiet ins Meer abgesenkt werden können. Die Messgeräte-Einheit wird mit einem einfachen Ruten- und Rollensystem herabgelassen, die Daten der Messgeräte werden mit Hilfe einer App auf das Mobiltelefon übertragen, und in Echtzeit an ein Datenverwaltungsportal übermittelt. Die Messgeräte-Einheiten werden in einer Reihe wichtiger Yachthäfen in der Region stationiert. Die Bootsführer können eine Einheit in einem Hafen ausleihen und ihn bei ihrer Ankunft in einem anderen Hafen des Netzwerks zurückgeben.

Teilprojekt 4

Das Projekt "Teilprojekt 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden, Lehrbereich Wasserwesen durchgeführt. Zu den Spätfolgen des Braunkohletagebaus in Deutschland gehört die großflächige Eisen- und Sulfatbelastung von Grund- und Oberflächenwässern. Erstes Ziel des SULFAMOS-Projektes ist es, ein Verfahren auf Basis der kontinuierlichen Vorwärtsosmose zu entwickeln und zu demonstrieren, um Sulfat aus Abwässern, Oberflächen- und Grundwässern abzureichern, so dass sie als Bewässerungs- und Trinkwasser nutzbar sind. Zweites Ziel ist es, das in Form von Gips ausgefällte Sulfat als Rohstoff nutzbar zu machen. Das Gesamtvorhaben beinhaltet die Entwicklung eines neuen Typs Hohlfasermembran mit robuster Außenbeschichtung, Entwicklung eines Tauchmoduls für diese Membranen und Entwicklung einer Verfahrenskombination aus Membranmodul und einem Fällungsmodul, das einen kontinuierlichen Betrieb ohne Verblocken der Membranen ermöglicht. Anhand einer Demonstrationsanlage sind das Verfahren im Feld zu testen und die Produkte Wasser und Gips hinsichtlich ihrer Verwendungsmöglichkeiten zu qualifizieren. Hierfür erfolgen im vorliegenden Teilvorhaben hydraulische und chemische Untersuchungen der Membranmodule zur Gewinnung von Daten für hydraulische und hydrochemische Simulationen zur Auslegung und Optimierung der Module und des Gesamtverfahrens. Mit anoxischem, eisen- und sulfathaltigem Grundwasser werden Laborversuche zur Wasseraufbereitung durchgeführt. Ein Schwerpunkt ist die Wasseranalytik für die Projektpartner, insbesondere im Rahmen der Praxistests. Insbesondere wird der Einfluss von Störstoffen (Phosphat, Huminstoffe) auf die Verfahrenskombination im Praxisbetrieb untersucht. Der gewonnene Gips wird charakterisiert, die erwartete Färbung durch Fe und Entfärbungsschritte untersucht und das Einsatzpotential im Bauwesen mit Herstellern und Nutzern bewertet.

Die Kliesche als Umweltindikator in der Nordsee

Das Projekt "Die Kliesche als Umweltindikator in der Nordsee" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von GKSS-Forschungszentrum Geesthacht GmbH durchgeführt. Experimentelle und Feld-Untersuchungen sowie Literaturstudie zur Bestimmung des Einflusses von Krankheiten auf Sterblichkeit und Wachstum sowie des Einflusses von Sauerstoffmangel auf Populationsgroessen der Kliesche.

Teilprojekt 1

Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH - UFZ - Department Seenforschung, Arbeitsgruppe Seen-Mikrobiologie durchgeführt. Wichtige und bisher wenig untersuchte Teile des Gewässersystems sind Talsperren und Stauhaltungen, deren Mikroplastik-Belastung und Senkenfunktion aufgeklärt werden soll. Eine besondere Bedeutung bei Transport und Sedimentation von Mikroplastik wird den darauf wachsenden Biofilmen zugeschrieben. Sie können die Dichte der Partikel direkt verändern und zur Aggregation beitragen. Dies beeinflusst die Sedimentation und mögliche Wirkungen der Partikel auf Biozönosen des Plankton oder Benthos. Es gilt herauszufinden, wie verschiedene Umweltbedingungen (belichtet/dunkel, oxisch/anoxisch) auf die Kolonisierung von Mikroplastik wirken und welche Folgen Milieuwechsel auf die Biofilme und das Sinkverhalten der Partikel haben. Ziel ist, Eliminationspfade für Mikroplastik zu identifizieren und die Verteilung in Gewässerkompartimenten und aquatischen Biozönosen zu erklären, um eine mögliche Selbstreinigung der Gewässer hinsichtlich Plastik zu bewerten. Die Verteilung verschiedener Polymerpartikel in Talsperren und Stauhaltungen wird mittels Sedimentkern-Transekten und Wasserproben nahe dem Querbauwerk quantifiziert. Die Ergebnisse werden mit Sedimentationsraten (gesamt + Mikroplastik) in Beziehung gesetzt. Der Einfluss von Licht, Redoxmilieu und Expositionszeit auf die Besiedlung und Sedimentation wird im Labor mit kommerziellen Partikeln in Forschungsqualität getestet. Dabei kommen natürliche Talsperrenwässer und definierte Modellwässer zum Einsatz. Zur Besiedlung dienen die natürliche Mikroorganismengemeinschaft und aus den Gewässern isolierte Bakterien. Verschiedene Zelltypen und die extrazelluläre organische Substanz der Biofilme werden mit Konfokaler Laserscanning-Mikroskopie analysiert und mit den Ergebnissen von im Freiland exponierten Partikeln abgeglichen. Auswirkungen von Milieuwechseln auf Masse und Zusammensetzung der Biofilme sowie mögliche Ablösung von Organismen oder Ausfällungen werden im Labor simuliert und hinsichtlich des Sedimentationsverhaltens bewertet.

Teilprojekt B

Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Angewandte Geowissenschaften, Abteilung Geochemie und Lagerstättenkunde durchgeführt. Ziel des Teilprojektes ist es die Rolle von Eisensulfiden bei der Immobilisierung des Radionuklids Selen zu charakterisieren. Im Speziellen soll die Stabilität von Se-dotierten Eisensulfiden unter variablen Eh/pH-Bedingungen untersucht werden. Selen-dotierte Eisensulfide werden mit Hilfe unterschiedlicher Verfahren synthetisiert (Batch, Durchflussreaktor, Dampftransport). Die Konzentration und Speziation von Se in den Eisensulfiden wird mit Synchrotronmethoden untersucht. In einer elektrochemischen Zelle werden die Sulfide variablen Eh/pH-Bedingungen ausgesetzt , die ein realistische Szenario bei der Migration aus anoxischen Porenwässern des Opalinustons in oxische Grundwasser widerspiegeln. Aus einem Vergleich der Konzentration und Speziation von Selen in den Sulfiden vor und nach dem Experiment können Erkenntnisse über die Stabilität von Se in den Eisensulfiden gewonnen werden.

Teilprojekt 1

Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Büro Waßmann Dipl.-Ing. Hartmut Waßmann durchgeführt. Viele Gewässer leiden unter einer rasanten Eutrophierung begleitet von der Entwicklung anoxischer Zonen. Zusätzliche Einleitungen von ungereinigtem Regen(ab)wasser im urbanen Raum führen zu Phasen mit Sauerstoffmangel im gesamten Gewässer und regelmäßigem Fischsterben. Gärprozesse, die Freisetzung von Gasen, die fischtoxisch sind (H2S) oder Klimarelevanz haben (z. B. Methan), sowie Ablagerungen toxischen Faulschlamms sind die Folge. Das vom KMU entwickelte Schäfersee-Verfahren® zeichnet sich durch die gleichzeitige Zufuhr von Calciumnitrat und Sauerstoff in anaerobe Wasserkörper aus. Diese neue Vorgehensweise induziert durch die Anwesenheit von diesen zwei Elektronenakzeptoren das optimale Zusammenspiel anaerober Nitratatmung und sauerstoffabhängiger Stoffwechselprozesse. Dadurch wird ein hocheffizienter mikrobieller Abbau von organischen Verbindungen und Schadstoffen ohne Gärvorgänge eingeleitet. Die gleichzeitige Stimulierung aerob und anaerober Abbauprozesse soll zu einer effektiven Reduzierung der Eutrophierungsfolgen in der oberen Sedimentschicht und dem Wasserkörper führen. Die wissenschaftliche Untersuchung einer möglichen verbesserten Abbauleistung von Schadstoffen im Sediment und Festlegung von Metallen und Phosphaten durch das Schäfersee-Verfahren stellt ein herausragendes Potential für diese Methode dar und stellt weitere Anwendungen in Aussicht. Die wissenschaftlichen Erkenntnisse der mikrobiellen Vorgänge, aus Untersuchungen an zwei hochbelasteten Seen (Großstadtbereich und Industriegewässer) fließen direkt in die Optimierung und angewandte Steuerung des Prozesses ein und ermöglichen die Etablierung eines umwelt-, bzw. klimaverträglichen Verfahrens. Durch die Weiterentwicklung zu einer marktreifen, kompakten und kostengünstigen Anlage wird eine Lösung für die Stützung von Problemgewässern geschaffen, die weltweit angewendet werden kann.

Teilprojekt 2

Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Technischen Umweltschutz, Fachgebiet Umweltmikrobiologie durchgeführt. Viele Gewässer leiden unter einer rasanten Eutrophierung begleitet von der Entwicklung anoxischer Zonen. Zusätzliche Einleitungen von ungereinigtem Regen(ab)wasser im urbanen Raum führen zu Phasen mit Sauerstoffmangel im gesamten Gewässer und regelmäßigem Fischsterben. Gärprozesse, die Freisetzung von Gasen, die fischtoxisch sind (H2S) oder Klimarelevanz haben (z. B. Methan), sowie Ablagerungen toxischen Faulschlamms sind die Folge. Das vom KMU entwickelte Schäfersee-Verfahren® zeichnet sich durch die gleichzeitige Zufuhr von Calciumnitrat und Sauerstoff in anaerobe Wasserkörper aus. Diese neue Vorgehensweise induziert durch die Anwesenheit von diesen zwei Elektronenakzeptoren das optimale Zusammenspiel anaerober Nitratatmung und sauerstoffabhängiger Stoffwechselprozesse. Dadurch wird ein hocheffizienter mikrobieller Abbau von organischen Verbindungen und Schadstoffen ohne Gärvorgänge eingeleitet. Die gleichzeitige Stimulierung aerob und anaerober Abbauprozesse soll zu einer effektiven Reduzierung der Eutrophierungsfolgen in der oberen Sedimentschicht und dem Wasserkörper führen. Die wissenschaftliche Untersuchung einer möglichen verbesserten Abbauleistung von Schadstoffen im Sediment und Festlegung von Metallen und Phosphaten durch das Schäfersee-Verfahren stellt ein herausragendes Potential für diese Methode dar und stellt weitere Anwendungen in Aussicht. Die wissenschaftlichen Erkenntnisse der mikrobiellen Vorgänge, aus Untersuchungen an zwei hochbelasteten Seen (Großstadtbereich und Industriegewässer) fließen direkt in die Optimierung und angewandte Steuerung des Prozesses ein und ermöglichen die Etablierung eines umwelt-, bzw. klimaverträglichen Verfahrens. Durch die Weiterentwicklung zu einer marktreifen, kompakten und kostengünstigen Anlage wird eine Lösung für die Stützung von Problemgewässern geschaffen, die weltweit angewendet werden kann.

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