Mycorrhizal communities at different locations in the former uranium mining area Ronneburg (Thuringia) were analysed, using molecular methods for the identification of mycorrhizal fungi. Strains of the ectomycorrhizal fungus Amanita muscaria were isolated from the former mining area and are now tested for their heavy metal tolerance.
Es soll geklärt werden, ob Aufnahme und Transport von Schwermetallen oder anderen Mikroelementen in mykorrhizierten Pflanzen von der Pflanze je nach Bedarfssituation reguliert werden können, oder ob die Höhe der gleichzeitigen Phosphat- bzw. Stickstoffversorgung einen bedeutenden Einfluss hat. Die in diesen Versuchen verwendeten Isolate von arbuskulären Mykorrhizapilzen wurden von Standorten mit verschiedener Schwermetallbelastung gewonnen. Im Rahmen dieser Untersuchungen sollen Modellversuche mit räumlich getrenntem Angebot an Schwermetallen, Phosphat und verschiedenen Stickstofformen zu Hyphen und Wurzeln eingesetzt werden. Eine besonders attraktive Untersuchungsmöglichkeit stellt die Verwendung genetisch manipulierter Pflanzen- oder Pilzpartner dar. Soweit dieses Material im Schwerpunktprogramm von anderen Gruppen erzeugt und zur Verfügung gestellt wird, werden wir eine physiologische Charakterisierung des Elementtransportes der veränderten Symbiose durchführen. Zum gegenwärtigen Zeitpunkt steht für diese Untersuchungen eine Tomatenmutante zur Verfügung, die eine stark reduzierte Mykorrhizabesiedlung zeigt. Für Studien einer Schwermetallmobilisierung im Substrat durch Mykorrhizahyphen werden Sterilkulturen von Mykorrhizapilzen verwendet werden.
Basierend auf Laborversuchen zur Bindung von Schwermetallen an Huminstoffe wird versucht, die Bedeutung des Humus fuer die Festlegung oder Mobilisierung von Schwermetallen im Boden und somit fuer die Pflanzenverfuegbarkeit zu evaluieren. Als Methoden kommen Gefaessversuche, Sandkulturversuche und Naehrloesungsversuche zur Anwendung. Die Ergebnisse des ersten Gefaessversuches lassen einen Einfluss des Huminstoffsystems auf die Geschwindigkeit und Staerke der Festlegung von kuenstlich aufgebrachtem Zn und Cd erkennen.
Untersuchungen der Festphasen in der hydrogeologisch bestimmten Migrationskette 'Klaerwasser - Boden/Sedimentkoerper - Grundwasser' im Rahmen eines TUB-uebergreifenden Forschungsprojektes 'Rieselfelder'. Erfassung der Konzentrationsdaten von Schwermetallen und zugehoerigen geochemisch-mineralogischen Kennwerten entlang repraesentativer vertikaler Bohrprofile unterschiedlicher Teufenerstreckung (Bohrstock-Sondierung-Tiefbohrung) sowie potentieller Schwermetall-Mobilisation ueber den Einsatz selektiver Extraktions- und Analyseverfahren. Bestimmung der geochemisch-mineralogischen Variabilitaet stratigraphisch unterschiedlicher Geschiebemergel unter Anwendung multivariater Statistik fuer geochemische Totalgehalte (RFA) zur Erfassung spezifischer Hintergrundwerte glazialer Lithofazies. Beurteilung der Barrierefunktion der Geschiebemergelhorizonte ueber mineralogische Paragenesen und Migrationsparameter aus selektiver Extraktionsmethodik. In der Summe ist eine Kontamination des Grundwassers durch Schwermetalle, die langjaehrig ueber die Verrieselung eingetragen wurden, nur sehr begrenzt zu erwarten.
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.
Die dezentrale Versickerung von Niederschlagsabfluss bietet gegenüber konventionellen Methoden der Regenwasserbewirtschaftung eine Vielzahl an ökologischen und ökonomischen Vorteilen. Während die technische Ausführung von dezentralen Versickerungsmulden bei ihrem Neubau klar geregelt ist, gibt es wenig systematische Erkenntnisse bezüglich der Funktionserfüllung von langjährig betriebenen Anlagen. Unsicherheiten betreffen vor allem die Dauer einer effektiven Schadstoffretention in Versickerungsmulden. Deshalb werden für die wasserrechtliche Erlaubnis von dezentralen Anlagen hohe Sicherheitsaufschläge bezüglich der Betriebsdauer angesetzt, was den ökonomischen Vorteil dezentraler Regenwasserbewirtschaftung gegenüber konventioneller Bewirtschaftung deutlich schmälert. Innerhalb des Projekts KONVERt werden vier langjährig (15-20 Jahre) betriebene Versickerungsmulden hinsichtlich ihres Austragsrisikos für Schwermetalle untersucht. Fokus der Untersuchung bildet eine eventgesteuerte Beprobung von Sickerwasser, um die mobile Fraktion von Schwermetallen im Muldensubstrat qualitativ abzuschätzen. Um die jahreszeitliche Dynamik der Schwermetallmobilisierung zu berücksichtigen, wird die gesamte Messung über min. ein Jahr ausgeführt. Gleichzeitig werden die meteorologischen Randbedingungen für jede Mulde über den gesamten Zeitraum aufgezeichnet und um eine detaillierte Aufnahme des Ist-Zustands (räumliche aufgelöster Absolutgehalt an Schwermetallen, Sorptionsparameter) zu Beginn der Messperiode ergänzt. Die Daten werden für eine nachgeschaltete bodenhydrologische und -chemische Simulation genutzt. Dadurch kann das langfristige Gefährdungspotential für einen Schwermetallaustrag aus Versickerungsmulden prognostiziert werden. Des Weiteren wird mittels szenarienbasierter Modellierung die Leistungsfähigkeit von Versickerungsmulden unter verschiedenen Entwicklungen (Instandhaltungs- und Erneuerungszyklen) abgeschätzt. Schlussendlich bildet die Synthese aus gemessenen und modellierten Ergebnissen die Grundlage, um Empfehlungen für die Praxis auszusprechen. Dabei wird zusätzlich auf Ergebnisse aus dem Vorgängerprojekt LEIREV zurückgegriffen und gemeinsam mit Erkenntnissen aus diesem Projekt in ein 'Handbuch der Regenwasserbewirtschaftung NRW' übertragen. Mit dieser Broschüre wird Behörden, Betreiber und Planer der aktuelle Wissenstand bezüglich Regenwasserversickerung zur Verfügung gestellt, um eine nachhaltige Nutzung von dezentralen Versickerungsanlagen zu gewährleisten.
In dem Vorhaben geht es im Rahmen des JPI-O-Action Plans Eco-Mining um eine Untersuchung und Evaluierung der möglichen Folgen eines zukünftigen Meeresbergbaus in der Tiefsee auf den Schwermetallhaushalt an der Sediment-Wasser-Grenzfläche. Es soll die Frage geklärt werden, in wieweit in Abhängigkeit vom Sedimenttyp, den hydrophysikalischen Bedingungen in der Wassersäule und der Art und Intensität der Störung mit einer Freisetzung von möglichen toxischen Metallgehalten zu rechnen ist bzw. wie diese vermieden werden können. Dazu ist es notwendig, die Prozesse der Spurenmetalle im Sediment, an der Grenzfläche zum Bodenwasser und in der unteren Wassersäule zu verstehen. Vor diesem Hintergrund sollen im redox-stratifizierten Sediment des Peru-Beckens und im oxischen Sediment der Clarion-Clipperton-Zone Sedimentkerne und Wasserproben auf ihre allgemeine Geochemie und auf Spurenmetalle und ihre Freisetzungs- und Bindungsprozesse hin untersucht werden. Auch kleinskalige Störexperimente mit Beprobungszeitreihen sind in Kooperation mit den JPI-O-Partnern vorgesehen.
Es werden Experimente unter definierten Bedingungen durchgeführt, um Parameter zu erhalten, die für die Mobilität und Umverteilung von Platinmetallen (PGE) im oberflächennahen Bereich (Oxidation) von Bedeutung sind. Das metallurgische Ausbringen von PGE in oxidierten Erzen ist bekannterweise sehr niedrig. Dieser Befund ist bedingt durch die Remobilisierung der PGE unter supergenen Bedingungen. Theoretische Studien deuten darauf hin, dass auch die PGE unter oxidierenden Bedingungen und in sauren, Chlorid-reichen Lösungen mobil sind. Gelöstes organisches Material kann ebenso eine wichtige Rolle spielen. Experimentelle Untersuchungen für die PGE fehlen jedoch bisher. Experimente werden mit PGE-haltigen Sulfiden und Telluriden durchgeführt, um die Konzentrationen der PGE in wässrigen Lösungen nach Reaktion mit PGE-haltigen Mineralen zu ermitteln. Die Rolle von Chlor und organischem Material in Lösungen wird ermittelt. Um zu verstehen, welche Phasen die Mobilität von Pt und Pd wesentlich kontrollieren, werden Experimente mit speziellen Mineralphasen durchgeführt, die im Bushveld-Komplex von Bedeutung sind: Sulfide, Telluride oder Arsenide. Die Experimente werden über unterschiedliche Zeiträume durchgeführt und die nach Reaktion mit den Mineralen erhaltenen PGEs in der Lösung werden mit ICP-MS Analysen und Voltametrie untersucht. Die Experimente werden in Kombination mit den Untersuchungen der frischen und oxidierten Erze sowie jener der Übergangszone dazu beitragen zu ermitteln (1) welche PGE-haltigen Phasen bevorzugt oxidiert werden, (2) welche Fluide effizient bei der Mobilisierung der PGE sind, und (3) welche Unterschiede in der Mobilität der verschiedenen PGE existieren.
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