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Mikroplastik (Partikel im µm Bereich) entsteht durch verschiedenste Prozesse, insbesondere jedoch durch Abrieb und Erosion von Plastik. Dabei ist ein Eintrag über den Wasser- und Bodenpfad mittlerweile unbestritten. Jedoch weiterhin ungeklärt ist der tatsächliche Eintrag über den Luftpfad. Zwar belegen Studien das Vorkommen von Mikroplastik an weitentfernten Orten und lassen auch den Schluss eines zumindest teilweisen Transportes über die Luft zu, aber wie hoch dieser Beitrag tatsächlich ist bleibt zurzeit ungeklärt. Darüber hinaus spielt die Identifikation der Polymere und somit die Erfassung der Quellbeiträge eine entscheidende Rolle. Ziel des Projektes ist es den luftgetragenen Eintrag von Mikroplastik und deren Quellen an Hintergrundstationen des Luftmessnetzes zu bestimmen. Dafür sollen an ausgewählten Messstationen des Luftmessnetzes des Umweltbundesamts (UBA) plastikfreie Niederschlagssammler sowie Vorrichtungen zur Feinstaubprobenahme installiert und über den Projektzeitraum repräsentativ PM10 Feinstaub- und Niederschlagsproben gesammelt und deren chemische Zusammensetzung analysiert werden. Zusätzlich sind Analysen von Niederschlagsproben zu Vergleichszwecken vorzusehen. In der Studie soll zudem die Ergebnisse statistisch (deskriptiv und beurteilend) ausgewertet und eine mögliche Quellenidentifikation über die Inhaltsstoffe erarbeitet werden.
Die erste Antragsphase war auf die Bildungsraten und die Speicherung von anthropogenem Kohlenstoff (Cant) im Antarktischen Zwischenwasser (AAIW) fokussiert. Mit Hilfe von Freon (CFC) Daten konnten wir eine signifikante Reduktion der AAIW Bildungsrate von den 1990ern zu den 2000ern Jahren feststellen. Dies führte zu einer geringeren Steigerung der Cant Speicherung als vom atmosphärischen Cant Anstieg und einem unveränderten Ozean zu erwarten war. Um den Schwierigkeiten mit den Randbedingungen auszuweichen (Pazifisches AAIW strömt über die Drake Passage auch in den Atlantik und weiter in den Indischen Ozean) planen wir nun ein globales Vorgehen um in allen Ozeanen die Bildungsraten und Cant Speicherungen in den Zwischen- Tiefen- und Bodenwassermassen zu berechnen. Darüber hinaus wird der Zeitraum bis 2015 ausgedehnt, und wo immer die Datenlage es zulässt, Pentaden- anstatt Dekadenmittelwerte gebildet. Verwendet wird der aktualisierte GlODAPv2 Datensatz und eigene Daten.Die Berechnungen aus den Beobachtungen werden mit den Ergebnissen eines wirbelauflösenden globalen Ozeanmodells (1/10 Grad) kombiniert. Das POP Modell (Los Alamos Laboratory Parallel Ocean Program) mit eines horizontalen Auflösung von 0.1 Grad und 42 Tiefenstufen wird für die letzten 20 Jahre mit einem realistischen Forcing angetrieben und enthält außerdem die Freone als Tracer. Neben dem Vergleich mit einem klimatologischen Antrieb wird das Modell zur Weiterentwicklung der Tracer-Methode verwendet wir z.B. die Unsicherheit von zu wenig Datenpunkten und der Extrpolationsroutine auf die Bildungsraten / Cant Speicherungen. Ein weiterer wichtiger Punkt wird die Bestimmung der TTDs aus Lagrange Trajektorien und der Vergleich mit TTDs aus Tracermessungen sein, sowie die Untersuchung der Rolle der Wirbel, der Vermischung durch Wirbel und der vertikalen Vermischung.
Das Extremereignis Feuer gilt als zentraler geomorphologischer Faktor, da es in kürzester Zeit zu wesentlichen Verlusten der Nähr- und Ballastelemente aus Ökosystemen führt. Feuer in (semi-)ariden, mediterranen und semihumiden Waldökosystemen verursachen dramatische Umverteilungen und Verluste von allen Elementen, die zuvor von Mikroorganismen im Saprolit mobilisiert und durch die Vegetation an die Oberfläche transportiert wurden. In der 1. Projektphase wurde die durch Wurzelkohlenstoff induzierte mikrobielle Elementmobilisierung sowie die pflanzliche Nährstoffaufnahme aus Boden und Saprolit untersucht. In der 2. Phase werden Elementverluste durch Feuer in Interaktion mit den Brandeffekten auf mikrobielle Gemeinschaften und deren Funktionen aufgeklärt. Nach kontrollierten Bränden und in natürlichen Brandchronosequenzen werden die aus Boden und Saprolit mobilisierten Elementpools bestimmt und die Gehalte verfügbarer Nährstoffe und Balastelemente ermittelt. Elementverluste durch Auswaschung und Erosion werden mittels Tracern für N, K, Ca und Si quantifiziert. Die fatalen Effekte von Feuer auf mikrobielle Gemeinschaften und Funktionen werden durch die relative Häufigkeit von symbiotischen und saprotrophen Pilzphyla, diazotrophen Organismen, Phospholipidfettsäuren (PLFA) sowie Enzymaktivitäten im Oberboden untersucht. Die mikrobielle Sukzession nach Brand wird mit Fokus auf stresstolerante und mineralverwitternde Pilze erforscht. Die Klärung der funktionellen Rolle von Pilzen und Bakterien wird durch den Vergleich der qPCR-Analyse mit Hochdurchsatzsequenzierung unterstützt. Besonderer Fokus liegt auf den Pilzen, welche unter aeroben Bedingungen an Gesteinsoberflächen und an der Wurzel-Boden-Grenzfläche Nährstoffe mobilisieren. Stresstolerante Pilze (i) bilden direkten Kontakt mit Mineralien, fördern die chemische Verwitterung von Nährstoffen aus Primärmineralien und (ii) können die Wiederbesiedlung des kahlen Bodens nach Feuer beschleunigen. Die kurz- und mittelfristige Sukzession mikrobieller Gemeinschaften wird mit der zu erfassenden Zunahme der Enzymaktivitäten und der Mobilisierung und Akkumulation der Nährstoffe im Oberboden verglichen. Alle Studien werden entlang des Klimagradienten von Pan de Azucar nach Nahuelbuta durchgeführt, um Niederschlagseffekte auf die absoluten und relativen Verluste von Nährstoffen und Ballastelementen nach Feuer sowie auf die Erholung der Ökosysteme aufzuklären. Die Ergebnisse der 1. Phase ermöglichen die Verallgemeinerung der Nährstoffkreisläufe stabiler Ökosysteme im Fließgleichgewicht. Die Ergebnisse der 2. Phase erlauben die Generalisierung der Folgen des Extremereignisses Feuer auf Elementverluste und nachfolgende Remobilisierung durch Verwitterung im Verlauf der Sukzession. Da die Aridisierung und damit die Feuerhäufigkeit weltweit zunehmen, ist die aus diesem Projekt erwartete Vorhersage ökosystemarer Nährstoffverlusten und die Konsequenzen für eine verstärkte Verwitterung von globaler Relevanz.
Die Kenntnis von hydraulischen Durchlässigkeiten wie auch von Wasser- und Verunreinigungsfluxen in porösen Grundwasserleitern ist von großer Bedeutung in vielen hydrogeologischen Belangen wie z.B. Beregnung, Versickerung, quantitative und qualitative Wasserwirtschaft, Risikoabschätzung bei Verunreinigungen, usw. Derzeit ist keine theoretisch gut fundierte Methode zur Messung horizontaler und vertikaler Durchlässigkeiten in der gesättigten Zone verfügbar und Methoden zur Messung von gesättigten Durchlässigkeiten in der ungesättigten Zone sind beschränkt, zeitaufwendig und fallweise unzuverlässig. Außerdem ist gegenwärtig keine Methode zur direkten Messung vertikaler Wasser- und Verunreinigunsfluxe in porösen Grundwasserleitern oder am Übergang zwischen Grund- und Oberflächengewässern bekannt. Das dargelegte Projekt basiert auf der Entwicklung einer exakten Lösung des Strömungsfeldes für das Ein- oder Auspumpen von Wasser durch eine beliebige Anzahl von unterschiedlichen Filterabschnitten entlang eines ansonsten undurchlässigen Filterrohres bei verschiedenen Randbedingungen. Diese Lösung erlaubt die Ermittlung von Formfaktoren der Strömungsfelder, die zur Berechnung hydraulischer Durchlässigkeiten aus Einpressversuchen nötig sind. Die derzeit angewendeten Formeln können mit der genauen Lösung verglichen und der Einfluss anisotroper Durchlässigkeiten kann miteinbezogen werden. Eine doppelfiltrige Rammsonde wird zur bohrlochfreien Messung horizontaler und vertikaler Durchlässigkeiten in verschiedenen Tiefen unter dem Grundwasserspiegel vogeschlagen. Der Test besteht aus zwei Teilen: (1) Einpressen durch beide Filterabschnitte und (2) Zirkulation zwischen den Filtern. Die gleiche Sondenkonfiguration wird für die direkte und gleichzeitige Messung lokaler, kumulativer, vertikaler Wasser- und Verunreinigungsfluxe nach dem passiven Fluxmeter-Prinzip vorgeschlagen. Ohne zu pumpen werden die beiden Filterabschnitte hiebei durch eine mit Tracern geladene Filtersäule hydraulisch verbunden. Der vertikale Gradient im Testbereich treibt einen Fluss durch den Filter, der kontinuierlich Tracer auswäscht und Verunreinigungen im Filter hinterlässt. Aus der Analyse des Filtermaterials zur Bestimmung der Tracer- und Verunreinigungsmengen nach dem Test werden mit Kenntnis des Strömungsfeldes um die Sonde die Wasser- und Verunreinigungsfluxe bestimmt. Eine kegelförmige, doppelfiltrige Rammsonde wird weiters vorgeschlagen, um gesättigte Durchlässigkeiten sowohl über als auch unter dem Grundwasserspiegel direkt messen zu können. Die Methode basiert auf stationärer, gesättigt/ungesättigt gekoppelter Strömung aus kugelförmigen Hohlräumen. Die Möglichkeit einer transienten einfiltrigen Methode und einer Methode zur Messung anisotroper Durchlässigkeiten wird beurteilt. Die vorgeschlagenen theoretischen Konzepte werden ausgearbeitet und anhand von Laborversuchen überprüft.
Untersuchungen zur Geschiebedynamik mithilfe von Radiotelemetrie- und RFID-Tracern Die BAW strebt in Kooperation mit der Universität für Bodenkultur Wien die Nutzung von Radiotelemetrie-Tracern am Oberrhein an. Die Tracer sollen Informationen über die Geschiebedynamik (u.a. Transportbeginn, Transportweiten/-geschwindigkeiten) in Abhängigkeit von verschiedenen hydrologischen Bedingungen liefern. Aufgabenstellung und Ziel Der Oberrhein ist aufgrund von Laufverkürzungen und Staustufenbau anthropogen hochgradig überprägt. Unterhalb der Staustufe Iffezheim erfordert Geschiebeknappheit eine dauerhafte Sedimentzugabe, die zusätzlich zur Komplexität der morphologischen Prozesse beiträgt. Heterogene Sohllagenentwicklungen und sich lokal ausprägende Anlandungen und Kolke machen ein aufwändiges Geschiebemanagement notwendig (BAW 2010; BfG 2010). Trotz des stetig wachsenden Systemverständnisses verbleiben jedoch Kenntnislücken zur Geschiebedynamik, die es mit Blick auf verkehrliche, ökologische und wasserwirtschaftliche Maßnahmen in der Strecke zu schließen gilt. Auf Höhe des Lorcher Werths am Mittelrhein findet Geschiebetrieb hauptsächlich im Hauptarm des Rheins statt. Dieser Bereich stellt einen verkehrlichen Engpass dar (BAW 2022), dessen Ursachen es besser zu verstehen gilt. Zusätzlich muss die Wirkung der zur Engpassbeseitigung umzusetzenden Maßnahmen gut dokumentiert sein. Geschiebedynamik-Untersuchungen im Haupt- und Nebenarm können hier einen wertvollen Beitrag leisten. Ziel dieses FuE-Vorhabens ist es, mit innovativen Verfahren gegenüber konventionellen Methoden weiter reichende Informationen über die Geschiebetransportprozesse im Ober- und Mittelrhein zu erlangen. Bedeutung für die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) Durch den Einsatz von Radiotelemetrie-Tracern können zeitlich wie räumlich hoch aufgelöste Erkenntnisse zur abflussabhängigen Grobkiesdynamik gewonnen werden. Dies ist sowohl im Bereich der Geschiebezugabe Iffezheim als auch lokal, z. B. in Anlandungs- und Erosionsbereichen und in anderen Strecken möglich. Ergänzend zu bestehenden Monitoring-Maßnahmen bieten die gewonnenen Erkenntnisse eine fundierte Grundlage für die zukünftige Erarbeitung und Weiterentwicklung von Geschiebezugabe- und Geschiebemanagement-Strategien, die Überprüfung von Sohlstabiliserungsmaßnahmen sowie die Planung von verschiedenen flussregelnden Maßnahmen. Sie tragen somit zur Gewährleistung der Sicherheit und Leichtigkeit der Schifffahrt bei. Mittelfristig ist die Nutzung der Tracer auch außerhalb des Rheingebiets denkbar. Radiofrequenz-Identifikations-Tracer (RFID) können zeitlich hoch aufgelöste Erkenntnisse zur abflussabhängigen Mittel- und Grobkiesdynamik in Nebenarmen liefern. Am Lorcher Werth soll ihr Einsatz den Ist-Zustand dokumentieren, um eine Bewertung der Wirkung von Maßnahmen zur Engpassbeseitigung zu ermöglichen. Ihre Anwendung ist zudem für morphodynamische Fragestellungen bei zukünftigen ökologisch orientierten Seitengewässeranbindungen denkbar. Untersuchungsmethoden Radiotelemetrie-Geschiebetracer sind künstlich gefertigte Tracersteine (Liedermann et al. 2013). Um einen Sender im Kern wird mit Zwei-Komponenten-Knetmasse ein künstlicher, natürlich geformter Stein modelliert (Bild 1). Die Beigabe von Bleikügelchen gewährleistet eine natürliche Dichte des Tracers. Nach Ausbringung der Tracer auf die Flusssohle erfolgt die bootsgestützte Suche mittels Richtantenne von der Wasseroberfläche aus. Die Tracer sind z. T. über ihre Sendefrequenz und v. a. über IDs unterscheidbar und können je nach Sendergröße und entsprechend gewählten Einstellungen mehrere Jahre aktiv bleiben. Gemeinsam mit der Universität für Bodenkultur Wien (BOKU) wurden die Sender eines Herstellers und die bewährte Tracer-Bauvariante sowie die Detektiermethodik im Oberrhein getestet und anschließend für diesen optimiert. Die optimierte Variante wurde dann in Rinnen- und Naturversuchen überprüft. (Text gekürzt)
Intensive Austauschprozesse mit dem Sediment finden auch in der Spree statt. Die woechentlichen Messbilanzbetrachtungen im Experimental-Altarm Freienbrink zeigen wechselnde Verluste und Gewinne an. Die 1995 wieder aufgenommenen Messungen der P-Konzentrationen beweisen, dass es sich dabei um Wechselwirkungen mit den Ablagerungen handelt. Gewinne und Verluste von ueber 10 Prozent TP erfaehrt das den Altarm durchfliessende Wasser innerhalb weniger Stunden Aufenthaltszeit. Langsam erfolgt dagegen die Umlagerung der rund 3000 Kubikmeter Mudde zu fliessgewaessertypischen Strukturen seit der Wiedereroeffnung des Altarmes 1992. Oekologisch sehr bedeutsam sind die Totzonen am Flussufer. Mit Hilfe von Tracerversuchen zwischen Spreewerder und Freienbrink und eines mathematischen Modells wurde ermittelt, dass die Totzonen eine durchschnittliche Breite zwischen 3 und 5 m besitzen. Durch die Totzonen wird der gesamte Wasserfluss verzoegert. Innerhalb der 'Durchschnitts- Totzone' haelt sich das Wasser rund 20 Minuten auf. Eine Verdoppelung der Aufenthaltszeit erfaehrt aber nur 2 Prozent des Wassers.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 1645 |
| Europa | 13 |
| Global | 1 |
| Kommune | 7 |
| Land | 76 |
| Wirtschaft | 5 |
| Wissenschaft | 995 |
| Zivilgesellschaft | 15 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 1640 |
| Text | 3 |
| unbekannt | 2 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 5 |
| Offen | 1640 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 1411 |
| Englisch | 466 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Bild | 1 |
| Dokument | 7 |
| Keine | 1121 |
| Webseite | 520 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 1295 |
| Lebewesen und Lebensräume | 1527 |
| Luft | 984 |
| Mensch und Umwelt | 1645 |
| Wasser | 1110 |
| Weitere | 1617 |