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Untersuchung des Feststofftransportes und der Hoehenveraenderung der Flusssohle schiffbarer Gewaesser

Zweck und Ziel: Langfristige und grossraeumige Ermittlung der Hoehenveraenderungen der schiffbaren Gewaesser durch Erosion und Ablagerung im Zusammenhang mit den Ermittlungen des Feststofftransportes (Geschiebe- und Schwebstofftransport), den Baumassnahmen, den Bagger- und Verklappungsmassen usw. Ausfuehrung: Im Berichtszeitraum wurden die Schwebstoffdauermessungen an rund 60 Messstellen in den Bundeswasserstrassen fortgefuehrt. Der wesentliche Schwerpunkt der Arbeiten lag in der Untersuchung der Zusammensetzung der Sedimente aus Baggerbereichen verschiedener Bundeswasserstrassen in Zusammenarbeit mit den Fachgruppen Chemie und Biologie. Die Untersuchungen befassten sich mit der Frage, ob und welchen Einfluss die Umlagerung von Baggergut innerhalb der Bundeswasserstrassen auf die Schwebstoffverhaeltnisse ausuebt und ob der guetemaessige Zustand der Wasserstrasse beeinflusst wird. Ergebnisse: Siehe Teil II (Taetigkeitsbericht) abschnitt 3.2.1.

Kurzfristige Variabilität von Klima und Ozeanographie des subtropischen Nordwest-Atlantik

Mit detaillierten paläo-ozeanographischen Zeitserien soll das Wechselspiel zwischen nord- und südatlantischen Wassermassen und die Veränderlichkeit des transäquatorialen Wärmestromes rekonstruiert werden. Über Passagen in den Kleinen Antillen fließt warmes Oberflächenwasser aus dem Nordatlantik durch das Tobago Becken in die Karibik. Dieses Wasser fließt weiter in den Golf von Mexiko, dem Ursprungsgebiet des warmen Golfstromes. Das hier beantragte Vorhaben konzentriert sich auf die mikropaläontologische Auswertung von Sedimentmaterial, das im Rahmen der fünften Expedition des internationalen IMAGES Projektes im Juni 1999 im Tobago Becken gewonnen wurde. Feinskalige Paläo-Oberflächentemperaturprofile sollen für die letzten 150.000 bis 200.000 Jahre mit Hilfe der statistischen Bearbeitung der Vergesellschaftung planktonischer Foraminiferen entlang eines 38 m langen Sedimentkernes erstellt werden. Damit sollen kurzfristige Variabilitäten im Warmwasserpool des subtropischen Nordatlantik nachgezeichnet und versucht werden, zeitliche und mechanistische Querbezüge zu den raschen Klimawechsel im nördlichen Nordatlantik abzuleiten.

Sauerstoffzehrung von Gewaessersedimenten und Sauerstoffproblem bei der Umlagerung von Baggermaterial im Tidebereich

Zweck und Ziel: Aufgabe ist es, die verkehrswasserwirtschaftlichen Rahmenbedingungen fuer die Umlagerung von Baggermaterial im Tidebereich (Ems-Weser-Aestuar) und im Brackwasser der Ostsee durch gezielte Untersuchungen zu quantifizieren und insbesondere Vorschlaege fuer eine Risikominderung zu formulieren. Ausfuehrung: Fuer die Frage nach der Auswirkung einer Umlagerung von Baggermaterial auf den Sauerstoffhaushalt sind folgende systematische Untersuchungen erforderlich: 1. Kartierung der zur Baggerung anstehenden Sedimente hinsichtlich ihrer Zehrungseigenschaften; 2. Bestimmung des Sauerstoffverbrauchs von Baggermaterial in Suspension im Saug-Baggerbetrieb, einschliesslich der Sauerstoffzehrung des ueberfliessenden Spuelwassers; 3. In-situ-Messungen (Sauerstoffgehalt, Truebungskonzentration) bei der Baggerung und Umlagerung; 4. Erfassung der stoffwechseldynamischen Situation und Berechnungen zum Sauerstoffhaushalt im Tidebereich. Ergebnisse: Eine Reihe weiterer Sedimentuntersuchungen im Weser-Aestuar und an der Ostseekueste (Flensburger Foerde, Kieler Foerde, Hafen Neustadt) wurden gutachterlich bearbeitet. Es zeigt sich immer deutlicher, dass feinkoernige Sedimente aus dem inneren Teil der Ostseefoerden vielfach stark anaerob sind und dementsprechend eine hohe Sauerstoffzehrung aufweisen. Im Falle einer Umlagerung dieser Baggersedimente wird zur Minimierung negativer Auswirkungen auf den Sauerstoffhaushalt eine moeglichst kompakte Ablagerung empfohlen. Feinkoernige Sedimente aus dem Weser-Aestuar zwischen Brake und Bremerhaven sind hingegen weniger zehrungsintensiv und durchweg aerob.

Labore Umwelt (GB 5)

Die im Geschäftsbereich Labore durchgeführte Wasser-, Boden- und Sedimentanalytik umfasst folgende Leistungen: - Erhebung physikalischer, chemischer und biologischer Daten in Wassermessnetzen einschließlich Bewertung der Gewässergüte, - Sedimentuntersuchungen, - Gewinnung chemischer und physikalischer Analysedaten im Rahmen von Bodenmessnetzen, -monitoring und -kartierung, - chemische und physikalische Boden- und Gesteinsuntersuchungen für die geologische Landesaufnahme, - Organisation externer Ringversuche im Rahmen des Qualitätsmanagements für Privatlabore nach Vorgaben der Länderarbeitsgemeinschaft Wasser (LAWA). Die Grundwasserproben werden auf Grundlage der Messnetzkonzeptionen durch den Geschäftsbereich "Messnetze" (GB 3) entnommen. Die Probenahme von Feststoffen erfolgt in Verantwortung des LfULG (Fachbereiche Boden und Geologie). Neben dem Zentrallabor in Nossen stehen desweiteren die Gewässergütelabore in Chemnitz, Bad Düben und Görlitz zur Verfügung. Zusätzlich werden kontinuierlich Messdaten in den automatischen Gewässergütemessstationen in Schmilka, Zehren, Dommitzsch, Bad Düben und Deutsch-Ossig erhoben.

Entwicklung von Analysenverfahren zur Bestimmung von Elementspezies in Biotopen

Fuer Aussagen ueber die Toxizitaet von Elementen in Biotopen ist nicht allein der Gesamtgehalt sondern auch die Bindungsform, d.h. die Kenntnis ueber die Arten von Elementspezies im Material, von entscheidender Bedeutung. Bisher existieren nur wenige Analysenverfahren, die eine differenzierte Analyse von Elementen nach Elementspezies ermoeglichen. Mit gas- und fluessigkeits-chromatographischen (DC u. HPLC) trenn- sowie photo-, fluor- und atomabsorptionsspektrometrischen Bestimmungsmethoden sollen solche Verfahren fuer einige toxische Elemente wie vorerst Arsen, Chrom, Zinn, Aluminium, Nickel, Kupfer und Mangan erarbeitet werden. Anwendungen der entwickelten Analysenverfahren auf Wasser, Sedimente, Pflanzenmaterial und Lebensmittel dienen dem Ziel, Kenntnisse ueber den Kreislauf dieser Elemente zu erhalten.

Trennung des autochthonen und des allochthonen Sedimentanteils mit Hilfe spezieller Sedimentanalysen

Feststellung von Zeitmarken (z.B. Verlegung der Muendung des Alpenrheins in den Bodensee 1900) mit Hilfe chemischer Sedimentanalysen, Berechnung der Kompaktionsverhaeltnisse (Wassergehalt, Trockensubstanz, spez. Gewicht), Bestimmung der Sedimentationsraten im zentralen Teil des Bodensees und in Flussdeltas, Anlayse bestimmter allochthoner und autochthoner Sedimentkomponenten (Calcit, Dolomit, Silikat) zur Schaetzung des autochthonen Sedimentanteils.

Schadstoffmonitoring Ostseekueste

Zur Ueberwachung des Nord- und Ostseewassers auf Belastungen mit persistenten organischen Halogenkohlenwasserstoffen wurden Muscheln erfolgreich als Bioindikatoren eingesetzt. Als nachteilig erwiesen sich lediglich saisonale Schwankungen in der Akkumulationsfaehigkeit der Muschel und eine - allerdings nur geringfuegige - metabolische Aktivitaet. Zur Eliminierung dieser Stoerfaktoren werden von uns zur Zeit Analysen auf Organochlorverbindungen an Sediment, Muschel und Wasser verschiedener Orte der Ostsee durchgefuehrt. Geprueft wird, ob die Anreicherung der Organochlorverbindungen des Wassers im Sediment als Indikator geeignet ist. Besonders beruecksichtigt werden bei diesen Untersuchungen die PCB-Kongenere.

On-line Messung von Quecksilber in der Messstation Schnackenburg/Elbe

Die Elbe ist einer der mit Quecksilber am staerksten belasteten Fluesse der Erde. Die zuletzt im Projekt Quecksilbermonitor gemessene Konzentration des Quecksilbers im Elbewasser (in der Messstation Schnackenburg) schwankte im Verlauf der Messkampagne vom 24.2. bis 2.3.1999 zwischen ca. 25-100ng/l. 100ng/l liegt um den Faktor 10 unter der erlaubten Konzentration fuer Trinkwasser (1000ng/l). Diese im Vergleich zum Trinkwassergrenzwert geringe Konzentration scheint auf den ersten Blick nicht der Qualitaet einer Belastung zu entsprechen. Zwei Faktoren relativieren die Konzentrationsangabe: Quecksilber wird, wie andere Schwermetalle auch, an Schwebstoffe, insbesondere die Fraktion kleiner 20um gebunden. Daher ist die Konzentration des Quecksilbers im Wasser stark vom Schwebstoffgehalt abhaengig. Ausserdem wird Quecksilber in der Nahrungskette aufkonzentriert, da nur wenig Quecksilber wieder ausgeschieden wird. So wird z.B. Plankton von Kleinkrebsen aufgenommen, die dann wieder von Fischen aus dem Wasser gefiltert werden. Auf diesem Weg kann die chronische Belastung fuer einen Menschen, der regelmaessig Fisch aus der Elbe isst, so stark werden, dass Vergiftungserscheinungen wie metallischer Geschmack im Mund, nervoese Reizbarkeit sowie Zahnausfall auftreten koennen. Ziel sollte es daher sein, die Quecksilberbelastung so weit wie moeglich zu senken und weitere Verschmutzungen zu vermeiden. Die Ursache der Quecksilberbelastung der Elbe liegt primaer bei fehlenden bzw. unzureichenden industriellen und kommunalen Abwasserreinigungsanlagen und bei alten, belasteten Gewaessersedimenten, die hauptsaechlich in den neuen Bundeslaendern und auf dem Gebiet der Tschechischen Republik vorliegen. Aufgrund der Sedimentbelastung waere selbst bei der Eliminierung aller anthropogener Quecksilberquellen nur ein allmaehlicher Rueckgang der Konzentration zu erwarten. Tatsaechlich ist die Belastung der Elbe mit Quecksilber seit 1989 stark zurueckgegangen, die Quecksilbergehalte liegen aber nach wie vor erheblich ueber den Zielvorgaben fuer den Gewaesserschutz. Eine kontinuierliche Ueberwachung der Elbe wird auf Dauer unerlaesslich sein, da die Ursachen der Verschmutzung durch eine staendige Ueberwachung leichter erkennbar werden, wenn zeitlich begrenzte Einleitungen sofort erkannt werden koennen. Auch koennen die Zusammenhaenge zwischen Temperatur, Niederschlagsmenge, Wasserstand, und der Quecksilberkonzentration klarer ermittelt werden. So koennte die Rolle des bei Niedrigwasser von Schiffen aufgewirbelten Sediments beurteilt werden.

Genese und Klassifikation von kalkfreien, initialen Roh- und Klei- oder Brackmarschen

In diesem Forschungsvorhaben wird eine umfassende pedologische Untersuchung der initialen Marschböden Spiekeroogs vorgeschlagen. Zum einen soll der Frage nachgegangen werden, welche Prozesse die von der Regel abweichenden Merkmale in diesen Böden hervorrufen. Auf der Grundlage dieser Ergebnisse sollen darüber hinaus weitere Erkenntnisse zu ehemaligen Bildungsbedingungen von Marschböden erzielt werden. Denn auch für die Brackmarschen kann ein relativ langsamer Sedimentzuwachs angenommen werden und somit im Gegensatz zu den bisherigen Auffassungen (Müller, 1954; Brümmer, 1968; Giani, 1983) eine Entwicklung aus kalkhaltigen Sedimenten, die aber bereits in der geo-pedogenen Phase entkalkten. Neben neuen Aspekten und Kenntnissen in der Diskussion über die Marschengenese werden wesentlich verbesserte Vorschläge zur Klassifikation erwartet.

Sedimentuntersuchungen in Oberflaechengewaessern

Gemessen und differenziert werden anorganische und organische Stoffe im Flusssediment; Aufklaerung der Ursachen, Steuerung und Verminderung schaedlicher Stoffe im Sediment.

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