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Pore water and soil variables (pH, specific conductivity, nutrients, metals, sulfate and chloride concentrations, CNS) (Table 3)

Pore water parameters were measured in parallel to the gas measurements and soil coring for microbial analyses. Pore water/soil variables (pH, specific conductivity, nutrients, metals, sulfate and chloride concentrations, CNS) were either measured in-situ or taken to the laboratory as soil samples. Pore water/soil analysis was mostly conducted before rewetting and only repeated occasionally after rewetting where possible.

Schwefelverbindungen in der Atmosphaere

Dieses Projekt umfasst zum einen Untersuchungen zur Verweilzeit des SO2 in der Atmosphaere, zum anderen die Messung sehr niedriger SO2 und H2S Konzentrationen. Zur Bestimmung des Ausscheidungsgrades des SO2 am Boden wurden Vertikalprofile (parallel zu Feuchte und Windprofilen) an einem meteorologischen Turm aufgenommen; zur Untersuchung der Oxidationsgeschwindigkeit wurde die Schwefel-38 Aktivitaet (Halbwertszeit 4 h, Produktion durch Hoehenstrahlung) im SO2 und Sulfat gemessen.

Sulfatsaure Böden in niedersächsischen Küstengebieten 1 : 50 000 - Tiefenbereich 0-2 m (WMS Dienst)

In dieser Karte wird das Risiko für die Verbreitung von aktuell und potenziell sulfatsauren Böden von 0 bis 2 m Tiefe dargestellt. Wichtig: Diese Karte wurde neu überarbeitet anhand der neuen Bodenkarte BK50, für deren Erstellung insbesondere auch die hier relevanten Küstengebiete neu kartiert wurden. Daher kann es deutlich andere Einschätzungen geben als in der vorherigen Karte der Sulfatsauren Böden (Tiefenbereich 0-2 m). Die erläuternden Geofakten 24 befinden sich derzeit noch in Überarbeitung. Sogenannte „Sulfatsaure Böden“ kommen in Niedersachsen vor allem im Bereich der Küstengebiete vor. Diese Bezeichnung umfasst sowohl Böden als auch tiefergelegene Sedimente sowie Torfe. Charakteristisch für die verschiedenen sulfatsauren Materialien (SSM) sind hohe, geogen bedingte Gehalte an reduzierten anorganischen Schwefelverbindungen. Ursprünglich gelangte der Schwefel in Form von Sulfationen aus dem Meerwasser in die holozänen Ablagerungen. Aufgrund wassergesättigter, anaerober Bedingungen wurden die Sulfationen zu Sulfid reduziert und vor allem als Pyrit und FeS über lange Zeit wegen konstant hoher Grundwasserstände konserviert. Typische SSM sind tonreiche Materialien mit höheren Gehalten an organischer Substanz und/oder groben Pflanzenresten sowie über- und durchschlickte Niedermoortorfe. Bei Entwässerung und Belüftung dieser Materialien kommt es zur Oxidation der Sulfide und zur Bildung von Schwefelsäure, wenn sie z. B. im Rahmen von Bauvorhaben entwässert oder aus dem natürlichen Verbund herausgenommen werden. Aus potenziell sulfatsauren Böden können so aktuell sulfatsaure Böden werden. Das hohe Gefährdungspotenzial ergibt sich durch: • extreme Versauerung (pH < 4,0) des Baggergutes mit der Folge von Pflanzenschäden, • deutlich erhöhte Sulfatkonzentrationen im Bodenwasser bzw. Sickerwasser, • erhöhte Schwermetallverfügbarkeit bzw. -löslichkeit und erhöhte Konzentrationen im Sickerwasser; • hohe Korrosionsgefahr für Beton- und Stahlkonstruktionen. Zur Gefahrenabwehr bzw. -minimierung bedürfen in den betroffenen Gebieten alle Baumaßnahmen mit Bodenaushub oder Grundwasserabsenkungen einer eingehenden fachlichen Planung und Begleitung. Dabei ist zu beachten, dass die Verbreitung der Eisensulfide in der Fläche und in der Tiefe oft eher fleckenhaft ist. Daher sollten die Identifikation von aktuell und potenziell SSM sowie Bauplanung und -begleitung nur durch qualifiziertes bodenkundliches Fachpersonal vorgenommen werden. Aufgrund der oft geringen Tragfähigkeit dieser Böden und insbesondere der Torfe müssen bei Baumaßnahmen relativ große Baugruben ausgehoben werden, so dass in kurzer Zeit viel SSM als Aushubmaterial anfällt. Zudem laufen Oxidation und Versauerung oft sehr schnell ab. Diese Auswertungskarte kann schon bei Planung und Ausweisung von Gebieten, z. B. im Rahmen von Trassenplanungen, Flächennutzungs- und Bebauungsplänen etc., genutzt werden. Konkrete Handlungsanweisungen zu Bauplanung und -begleitung sowie zu Beprobung und Laboranalyse des umzulagernden SSM finden sich in den Geofakten 25. Achtung: Die Karte ist nur die Grundlage für eine konkrete Erkundung am Ort der Baumaßnahme.

Porewater ion concentrations and total alkalinity in the Kiel Bight, SW Baltic Sea from 2016 to 2025

This dataset presents porewater and bottom water data from 63 stations in the Kiel Bight taken during the research cruises BE03/2016 (08.03.2016), BE10/2016 (19.10.2016), BE10/2018 (23.10.2018), BE03/2019 (15.03.2019), L23-13 (13.09.2023 - 15.09.2023), Sagitta24-1 (16.09.2024), Sagitta24-2 (23.09.2024), L25-2b (09.02.2025 - 17.02.2025) and EMB374 (04.09.2025 - 13.09.2025). Short sediment cores (<50cm) were recovered using a Multicorer (MUC), Minicorer (MIC) or Rumohrlot (RL). At 22 of those stations, bottom water and porewater samples were analysed for total alkalinity (TA), ammonium (NH4+), sulfate (SO42-), hydrogen sulfide (H2S), dissolved iron (Fe2+) and dissolved manganese (Mn2+). At 41 stations, exclusively a bottom water sample was taken for H2S measurements. Bottom waters were sampled from the supernatant water in the sediment cores. Porewater samples were extracted from the sediments using rhizones. TA was determined by titration (METROHM 876 Dosimat Plus), NH4+ and H2S using a photometer (Hitachi U-2900), SO42- by Ion Chromatography (METROHM 761 Compact) and Fe2+ and Mn2+ by Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectroscopy (Varian 720-ES). The collected data will be used to determine the spatial and temporal variability of hydrogen sulfide in bottom waters of the Kiel Bight, (ii) identify the controlling factors governing the accumulation of hydrogen sulfide at the seafloor, and (iii) establish an early warning system of sulfidic seafloor conditions for regional stakeholders in the Baltic Sea.

Aerosole aus dem asiatischen Monsun in der oberen Troposphäre: Quellen, Alterung, Auswirkungen

Die Asian Tropopause Aerosol Layer (ATAL), eine Schicht mit erhöhtem Aerosolgehalt, tritt jedes Jahr von Juni bis September in 14-18 km Höhe in einem Gebiet auf, das sich vom Mittelmeer bis zum westlichen Pazifik erstreckt. Hinsichtlich der Zusammensetzung der Partikel, sowie ihrer Bedeutung für die Strahlungsbilanz in dieser klimasensitiven Höhenregion bestehen große Unsicherheiten. Die bisher einzigen Flugzeugmessungen aus dem Zentrum der ATAL wurden 2017 im Rahmen der StratoClim Kampagne von Kathmandu aus gewonnen. Dabei entdeckten wir mit Hilfe des Infrarotspektrometers GLORIA auf dem Forschungsflugzeug Geophysica, dass feste Ammoniumnitrat (AN) â€Ì Partikel einen beträchtlichen Teil der Aerosolmasse ausmachen. Diese zählen zu den effizientesten Eiskeimen in der Atmosphäre. Zudem zeigte die gleichzeitige Messung von Ammoniakgas (NH3) durch GLORIA, dass dieses Vorläufergas durch starke Konvektion in die obere Troposphäre verfrachtet wird. Im Rahmen der PHILEAS-Kampagne schlagen wir eine gemeinsamen Betrachtung von atmosphärischen Modellsimulationen und Messungen vor, um die Zusammensetzung, Ursprung, Auswirkungen und Verbleib der ATAL-Partikel zu untersuchen â€Ì insbesondere im Hinblick auf ihre Prozessierung sowie ihren Einfluss auf die obere Troposphäre und die untere Stratosphäre der nördlichen Hemisphäre. Messungen von monsunbeeinflussten Luftmassen über dem östlichen Mittelmeer sowie über dem nördlichen Pazifik werden es uns erlauben, Luft mit gealtertem Aerosol- und Spurengasgehalt zu analysieren und damit die StratoClim-Beobachtungen aus dem Inneren des Monsuns zu komplementieren. Um dabei die wahrscheinlich geringeren Konzentrationen an Aerosol und Spurengasen zu quantifizieren, schlagen wir vor, die GLORIA-Datenerfassung von NH3 und AN u.a. durch die Verwendung neuartiger spektroskopischer Daten zu verbessern. Ferner werden wir die Analyse der GLORIA-Spektren auf Sulfataerosole sowie deren Vorläufergas SO2 auszudehnen. Auf der Modellseite werden wir das globale Wetter- und Klimamodellsystem ICON-ART weiterentwickeln, um die ATAL unter Einbeziehung verschiedener Aerosoltypen (Nitrat, Ammonium, Sulfat, organische Partikel, Staub) zu simulieren â€Ì unter Berücksichtigung der hohen Eiskeimfähigkeit von festem AN. Modellläufe werden durchgeführt, um einerseits einen globalen Überblick über die Entwicklung der ATAL 2023 zu gewinnen und zudem detaillierte, auf die relevanten Kampagnenperioden zugeschnittene, wolkenauflösende Informationen über die Aerosol-Wolken-Strahlungs-Wechselwirkungen zu erhalten. Über die direkte Analyse der PHILEAS-Kampagne hinausgehend wird diese Arbeit die Grundlage für eine verbesserte Analyse von Aerosolparametern aus GLORIA-Beobachtungen früherer und zukünftiger HALO-Kampagnen sowie aus Satellitenbeobachtungen legen. Darüber hinaus wird sie ICON-ART, einem der zentralen Klimamodellsysteme in Deutschland die Simulation von Aerosolprozessen sowie Aerosol/Wolken-Wechselwirkungen im Zusammenhang mit der ATAL ermöglichen.

Discrete water sample data from a benthic chamber experiment in the Kiel Bight, SW Baltic Sea from 2025

This dataset consists of geochemical parameters like hydrogen sulfide, total alkalinity (TA), phosphate, nitrite, nitrate, silicate, ammonium, chloride, bromide and sulfate data from five stations with benthic chamber experiments during EMB374 (04.09.2025 - 13.09.2025) in the Kiel Bight. Samples were collected with a syringe sampler within the benthic chamber at the end of incubation time as well as from ambient bottom water by Niskin bottles mounted to the MiniLander at around 20 cm above the seafloor. Sampling took place at the same time as with the syring sampler within the benthic chamber. Concentrations of hydrogen sulfide were measured photometrically, TA was titrated with a dosimeter, phosphate, nitrite, nitrate, silicate, ammonium were measured with an autoanalyzer and chloride, bromide, sulfate with an ion chromatograph. Together with the sensor measurements, this data set provide key parameters necessary for understanding biogeochemical processes, calculating oxygen respiration rates and sulfide emission rates from the sediment to the water column within the benthic chamber.

Hydrogeologische Übersichtskarte von Niedersachsen 1 : 500 000 - Grundwasserbeschaffenheit: Sulfatgehalt

Die Hydrogeologische Übersichtskarte von Niedersachsen 1 : 500 000 - Grundwasserbeschaffenheit: Sulfatgehalt zeigt die Auswertung einer repräsentativen Auswahl von Sulfatkonzentrationen aus der Labordatenbank des LBEG. Die über einen Zeitraum von 1967 bis 2000 erhobenen Daten wurden zweifach gemittelt. Bei Grundwasser-Messstellen mit Mehrfachanalysen wurden Mittelwerte der jeweils vorliegenden Untersuchungsergebnisse gebildet. Zusätzlich wurden die Werte aller Probenahmestellen in einem Radius von 2000 m einer weiteren Mittelwertbildung unterzogen. Die Einteilung der Klassen erfolgt unter Berücksichtigung des Geringfügigkeitsschwellenwertes (GFS) bzw. des Grenzwertes der Trinkwasserverordnung (TVO) von 240 mg/l sowie des TVO-Wertes von 500 mg/l bei geogen bedingter Überschreitung. Erhöhte Konzentrationen, die eindeutig auf punktförmige anthropogene Einträge (z.B. Altdeponien) zurückzuführen sind, werden im Rahmen dieser Übersichtskarte nicht wiedergegeben. Die Sulfatgehalte sind in Tiefenstufen ohne Bezug zur lokalen hydrogeologischen Situation dargestellt. Die Stabdiagramme im rechts gezeigten Beispiel spiegeln Ergebnisse für die Tiefenstufen bis 20 Meter, über 20 bis 50 Meter, über 50 bis 100 Meter und über 100 bis 200 Meter wieder. Ein Vergleich von Werten ist daher ohne Berücksichtigung der jeweiligen hydrogeologischen Situation (z.B. hydrogeologischer Stockwerksbau) ebenso wie die Heranziehung der Daten für Detailuntersuchungen nicht zulässig. Sehr hohe Sulfatkonzentrationen sind z. T. auf geogene Einflüsse zurückzuführen: Die höchsten Konzentrationen für Sulfat finden sich in Niedersachsen im Bereich der Küstenversalzung (Ostfriesische Küste und nördlich des Jadebusens). Ebenfalls sehr hohe geogene Sulfatkonzentrationen gibt es im Verbreitungsgebiet gipshaltiger Gesteine (Oberer Buntsandstein, Mittlerer Muschelkalk, Mittlerer Keuper, Zechstein), wo im Grundwasser Sulfatkonzentrationen von mehr als 1000 mg/l erreicht werden. Die Oxidation von Sulfiden (z.B. Pyrit) führt ebenfalls zu hohen Sulfatgehalten. Im nördlichen Bereich von Hannover werden Konzentrationen von 100 – 400 mg/l erreicht. Eine Ursache dafür ist die Oxidation von Pyritmineralen aus Gesteinen der Kreidezeit. Erhöhte Eisengehalte und niedrige pH-Werte sind weitere Folgen dieser Reaktion. Sehr niedrige Sulfatgehalte mit wesentlich weniger als 10 mg/l sind meist auf Sulfatreduktion zurückzuführen, wobei bei dieser Reaktion häufig organisches Material im Gestein Oxidationsprozessen unterliegt. Das Grundwasser in den holozänen Ablagerungen östlich und südöstlich des Jadebusens ist zu einem großen Teil durch Sulfatreduktion verändert.

Sulfatsaure Böden in niedersächsischen Küstengebieten 1 : 50 000 - unterhalb von 2 m Tiefe

In dieser Karte wird das Risiko für die Verbreitung von potenziell sulfatsauren Böden unterhalb von 2 m Tiefe bis zur Basis der holozänen Sedimente dargestellt. Wichtig: Diese Karte wurde im Gegensatz zu der Karte für den Tiefenbereich 0-2 m in 2018 nicht neu überarbeitet, aber es werden auch hier die gleichen, neuen Legenden verwendet. Die erläuternden Geofakten 24 befinden sich derzeit noch in Überarbeitung. Für diese Karte gibt es keine Werte östlich von Cuxhaven und Bremerhaven, da deren Datengrundlage, die Geologische Küstenkarte von Niedersachsen, dort ebenfalls endet. Sogenannte „Sulfatsaure Böden“ kommen in Niedersachsen vor allem im Bereich der Küstengebiete vor. Diese Bezeichnung umfasst sowohl Böden als auch tiefergelegene Sedimente sowie Torfe. Charakteristisch für die verschiedenen sulfatsauren Materialien (SSM) sind hohe, geogen bedingte Gehalte an reduzierten anorganischen Schwefelverbindungen. Ursprünglich gelangte der Schwefel in Form von Sulfationen aus dem Meerwasser in die holozänen Ablagerungen. Aufgrund wassergesättigter, anaerober Bedingungen wurden die Sulfationen zu Sulfid reduziert und vor allem als Pyrit und FeS über lange Zeit wegen konstant hoher Grundwasserstände konserviert. Typische SSM sind tonreiche Materialien mit höheren Gehalten an organischer Substanz und/oder groben Pflanzenresten sowie über- und durchschlickte Niedermoortorfe. Bei Entwässerung und Belüftung dieser Materialien kommt es zur Oxidation der Sulfide und zur Bildung von Schwefelsäure, wenn sie z. B. im Rahmen von Bauvorhaben entwässert oder aus dem natürlichen Verbund herausgenommen werden. Aus potenziell sulfatsauren Böden können so aktuell sulfatsaure Böden werden. Das hohe Gefährdungspotenzial ergibt sich durch: • extreme Versauerung (pH < 4,0) des Baggergutes mit der Folge von Pflanzenschäden, • deutlich erhöhte Sulfatkonzentrationen im Bodenwasser bzw. Sickerwasser, • erhöhte Schwermetallverfügbarkeit bzw. -löslichkeit und erhöhte Konzentrationen im Sickerwasser; • hohe Korrosionsgefahr für Beton- und Stahlkonstruktionen. Zur Gefahrenabwehr bzw. -minimierung bedürfen in den betroffenen Gebieten alle Baumaßnahmen mit Bodenaushub oder Grundwasserabsenkungen einer eingehenden fachlichen Planung und Begleitung. Dabei ist zu beachten, dass die Verbreitung der Eisensulfide in der Fläche und in der Tiefe oft eher fleckenhaft ist. Daher sollten die Identifikation von aktuell und potenziell SSM sowie Bauplanung und -begleitung nur durch qualifiziertes bodenkundliches Fachpersonal vorgenommen werden. Aufgrund der oft geringen Tragfähigkeit dieser Böden und insbesondere der Torfe müssen bei Baumaßnahmen relativ große Baugruben ausgehoben werden, so dass in kurzer Zeit viel SSM als Aushubmaterial anfällt. Zudem laufen Oxidation und Versauerung oft sehr schnell ab. Diese Auswertungskarte kann schon bei Planung und Ausweisung von Gebieten, z. B. im Rahmen von Trassenplanungen, Flächennutzungs- und Bebauungsplänen etc., genutzt werden. Konkrete Handlungsanweisungen zu Bauplanung und -begleitung sowie zu Beprobung und Laboranalyse des umzulagernden SSM finden sich in den Geofakten 25. Achtung: Die Karte ist nur die Grundlage für eine konkrete Erkundung am Ort der Baumaßnahme.

Submarine Methanquellen - Transportprozesse, geochemische Gradienten, biogeochemische Prozesse in Bezug zu Benthosgemeinschaften

Während der Erforschung von Kontinentalrändern werden zunehmend Gebiete mit aktiven Methanquellen entdeckt, deren Umgebung oft durch eine hohe mikrobielle Aktivität und einer dichten Besiedlung von Makrofaunaorganismen gekennzeichnet ist. Die Gemeinschaftsstrukturen weisen kleinräumige Zonierungen auf, die vermutlich die geochemischen Gradienten reflektieren. Die Transportprozesse, die diese Gradienten bewirken, sind bisher nicht untersucht. Die austretenden methan- und sulfidreichen Fluide stellen eine reichhaltige Energie- und Kohlenstoffquelle für chemoautotrophe Bakterien dar. Die mikrobiellen Prozesse, die eine Umwandlung von Methan bewirken, sind bisher nicht eindeutig geklärt und auch die Bedeutung der bakteriellen Sulfatreduktion ist nicht bekannt. In dem beantragten Projekt sollen die physiko-chemischen Gradienten an Methanquellen, die Aktivitäten und Zonierung mikrobieller Aktivität und die Transportprozesse, die diese beeinflussen, untersucht werden. Von besonderem Interesse ist die Interaktion zwischen der kleinskaligen (cm) Varibilität der biogeochemischen Bedingungen und der Struktur der Benthosgemeinschaften. Ein weiteres Ziel ist es, die Bedeutung von Methanquellen auch in einem größeren Zusammenhang der marinen Umwelt abschätzen zu können.

Schwerpunktprogramm (SPP) 527: Bereich Infrastruktur - International Ocean Discovery Program, Teilprojekt: Leben am Limit: Die Tiefe Biosphäre des West Antarktischen Kontinentalrandes

Die tiefe Biosphäre umfasst eine diverse aber nur wenig untersuchte Gemeinschaft aus Mikroorganismen in Sedimenten und Gesteinen. Mikrobiologische und geochemische Untersuchungen der letzten Jahrzehnte haben gezeigt, dass bakterielles und archeales Leben weit verbreitet ist in marinen Sedimenten und sich dort bis in Tiefen von mehreren Kilometern unter dem Ozeanboden erstreckt und noch in über hundert Millionen Jahre alten Ablagerungen überdauert. Bestimmungen von Zellzahlen und deren Extrapolation auf einen globalen Maßstab legen den Schluss nahe, dass die marine tiefe Biosphäre ein bedeutendes Reservoir an Kohlenstoff darstellt und durch ihren Stoffwechselreaktionen direkten Einfluss auf das Leben an der Erdoberfläche nimmt. Obwohl Mikroorganismen der tiefen Biosphäre somit vermutlich einen enormen Einfluss auf globale Stoffkreisläufe ausüben, ist vergleichsweise wenig über ihre Zusammensetzung und Aktivität mit zunehmender Sedimenttiefe und zwischen den unterschiedlichen Regionen der Weltmeere bekannt. Ein Bereich der Ozeane, für den zurzeit so gut wie keine Informationen hinsichtlich der Verbreitung und Zusammensetzung der tiefen Biosphäre vorliegt, ist der Kontinentalrand der Westantarktis. IODP Expedition 379 hat in dieser Region zwei kontinuierliche und überwiegend ungestörte Sedimentabfolgen von exzellenter Qualität erbohrt. Diese erlauben es erstmalig die tiefe Biosphäre in marinen Sedimenten der West Antarktis bis in eine Tiefe von ca. 800 m unter dem Meeresboden zu untersuchen. Änderungen im Porenwasserchemismus, wie das Aufzehren von Sulfat und das plötzliche Auftreten von Methan in einer Tiefe von ca. 670 Metern unter dem Meeresboden, liefen erste Hinweise auf die Existenz einer tiefen Biosphäre in dieser bis jetzt wenig untersuchten Region. Um die Gesellschaft an Mikroorganismen und die durch sie durchgeführten Prozesse qualitative und quantitative zu erfassen, wird in diesem Projekt ein Multiproxyansatz gewählt, der aus der Mengenbestimmung und Identifizierung von Verteilungsmustern von intakten polaren Lipiden, der Kohlenstoffisotopie leichter Kohelnwasserstoffe und direkten Zellzählungen besteht. Diese Untersuchungen werden durch komplementäre phylogenetischen Analysen und Kultivierungsexperimenten ergänzt. Ergebnisse der hier geplanten Untersuchungen werden damit neue Erkenntnisse hinsichtlich der Zusammensetzung und Verteilung der mikrobiellen Vergesellschaftung in einer Region unseres Planeten führen, welche mit Blick auf die tiefe Biosphäre komplettes Neuland darstellt.

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