Wellen- und tidebeeinflusste sandige Strände machen einen Großteil der weltweiten Küstenlinie aus und spielen eine wichtige Rolle für Kohlenstoff-, Nährstoff- und Metallkreisläufe. Während Flut strömt Meerwasser in den Sedimentkörper, ebenso wird organisches Material eingetragen. Im Sediment wird dieses von Mikroorganismen abgebaut, sodass bei Ebbe an Nährstoffen angereichertes Wasser zurück in den Küstenozean strömt, wo die rezirkulierten Nährstoffe zur Primärproduktion genutzt werden. Durch mikrobielle Abbauprozesse entwickeln sich Redoxgradienten, die den Porenwasser-Chemismus prägen. Strände können sich außerdem in einer Mischzone zwischen süßem Grundwasser und Salzwasser befinden (subterranes Ästuar), sodass Salinitätsgradienten die Sediment-Porenwasser-Interaktion beeinflussen. Süßwasser ist zudem eine Quelle für terrestrische gelöste Stoffe. Um die globale Rolle von Strandsystemen in Bezug auf Kohlenstoff-, Nährstoff- und Metallzyklen verstehen zu können, ist es notwendig, biogeochemische Prozesse in Strandsedimenten detailliert und an verschiedenen Stränden weltweit zu untersuchen. Da in diesem Forschungsbereich nur wenige Studien existieren und insbesondere die Quellen- oder Senkenfunktion dieser Systeme bezüglich redoxsensitiver Metalle noch weitgehend unbekannt ist, wird dieses Projekt einen wichtigen Beitrag zur Aufklärung der Metallzyklen in solchen Systemen liefern. Wir planen, biogeochemische Prozesse in den subterranen Ästuaren von zwei kontrastierenden Strandsystemen auf den Inseln Spiekeroog (NW Deutschland, mesotidal, siliziklastisch) und Mallorca (Spanien, mikrotidal, carbonatisch) zu untersuchen. Es sollen Hauptionen, DOC, O2, H2S, Nährstoffe (N, P, C, Si) und Spurenmetalle (Mn, Fe, U, Mo, V, Re) sowie Fe-Isotopenverhältnisse im Strandporenwasser analysiert werden. Wir planen ebenfalls die Sedimentzusammensetzung zu charakterisieren, da diese die Porenwasserzusammensetzung maßgeblich beeinflusst. An beiden Standorten sollen Transekte zwischen Düne und Niedrigwasserlinie bis in 5 m (Spiekeroog) bzw. 2 m (Mallorca) Tiefe hochaufgelöst beprobt werden. Der Fokus des Projekts liegt darin, Redox- und Salinitätsgradienten zu identifizieren sowie deren Auswirkungen auf die Porenwasserzusammensetzung zu interpretieren. Hydrochemische Modellierung anhand der erhobenen Daten soll zu einem besseren Verständnis der Effekte der Mischung von Grundwässern unterschiedlicher Zusammensetzung beitragen. Es sollen quantitative Aussagen zur Quellen- oder Senkenfunktion der Strände bezüglich essentieller Nährstoffe und redoxsensitiver Metalle erarbeitet werden. Fe-Isotopenverhältnisse dienen dazu, das limitierte Wissen über den Fe-Kreislauf in subterranen Ästuaren zu erweitern und die Fe-Isotopensignatur des Porenwasserflusses aus diesen Systemen besser zu definieren. Weiterhin wird diese Studie eine solide Datenbasis für die Modellierung des Porenwasser-Austroms von einzelnen Elementspezies aus permeablen Sedimenten in den Küstenozean liefern.
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.
The main objective of boDEREC is the design of an integrated management of water works that guarantees increased quality of drinking water. The more or less unknown type of pollution from the category of Pharmaceuticals and Personal Care Products (PPCP) find their way into the environment through excretion, household waste, waste and sewage, bathing and wastewater, and direct disposal. While many of these compounds are broken down and degraded, many will not, and will persist in the soil and reclaimed water, and create potential hazards to environmental and human life. Most waste water treatment plants are not able to eliminate PPCP. To achieve this goal, the PPCP contents will be monitored from their sources, via the watercourse, the aquifer to the waterworks at selected pilot sites. Waterworks operators will get a tool to optimize their activities, depending on the current quality of source water. The outputs of the project will also include recommendations for changes to legislation on drinking and wastewater standards and technical solutions. The specific objective of the project is dissemination activities, aimed at organizing international workshops and training. In view of the cross-border dimension of the problem addressed, the professional public will be informed about the results achieved and the ways of solving them.
Mit dem Verbundprojekt sollen exaktere geohydraulische und biologisch-chemische Kenntnisse für die Optimierung des Betriebsmanagements existierender SAT / MAR - Anlagen und für die Planung neuer Anlagen gewonnen werden. Die Untersuchungen der Projektpartner zielen auf Prozess- und Optimierungserkenntnisse, mit denen die Versickerungsleistung der Anlagen, unter Beibehaltung bzw. Verbesserung der Reinigungsleistung in der ungesättigten Zone (bzgl. organischer Belastungen und Spurenschadstoffe), maximiert werden kann, der Flächenverbrauch reduziert, und Kolmations- und Cloggingeffekte vermieden werden können. Auf der Grundlage dieser Ergebnisse werden für den hier beschriebenen Projektteil Handlungsempfehlungen für die Standortauswahl und die Planung neuer Anlagen, sowie deren Betrieb abgeleitet werden. AP1: Recherche, Klassifizierung und Einschätzung der Wirkung von geografischen und hydrogeologischen Gegebenheiten auf die Effektivität von SAT-Anlagen und Ableitung von Anforderungen an deren Aufbau AP2: Ableitung von Anforderungen für den Aufbau von SAT-Anlagen aus den Ergebnissen der Labor- und Felduntersuchungen, sowie aus Modellberechnungen für die ungesättigte Zone AP3: Entwicklung und Anwendung eines 'flow-/balance-tools' zur Abschätzung der Aufenthaltszeit des angereicherten Wassers im Aquifer und als Planungswerkzeug für die Entnahmeelemente AP4: Entwicklung und Anwendung eines 'transport/-reaction-tools' zur Abschätzung der Übertragbarkeit der Reaktionsprozesse auf andere Standortbedingungen, sowie Berücksichtigung von Prozessen im Aquifer. AP5: Entwicklung von Empfehlungen/Handlungsanweisung/Richtlinie zur Standortprüfung und für die ingenieurtechnische Planung von SAT -Anlagen in ariden und semiariden Gebieten. AP6: Entwicklung (Standardisierung) von Anlagen-Typen für einzelne, definierte Standorttypen
Ziel von MULTI-Reuse-ZALF ist die Erstellung und Validierung von Qualitätskriterien von modular aufbereitetem Abwasser zur Wiederverwendung für die landwirtschaftliche Bewässerung. Hauptarbeiten sind die Erstellung eines Anforderungskatalogs für Qualitätskriterien im nationalen, EU- und internationalen Rahmen sowie die Erstellung einer Marktanalyse zur Identifizierung von ausgewählten internationalen Zielmärkten für die landwirtschaftliche Abwasser-Wiederverwendung. Neben Inhaltsstoffe, Regelwerken und besondere Nutzungsanforderungen werden auch zeitliche Aspekte des Bedarfs an Bewässerung und Düngung für definierte Nutzungsbedingungen untersucht. Die Ergebnisse der Marktanalyse werden für definierte internationale Zielregionen angepasst, und eine konkrete Exportstrategie für die landwirtschaftliche Abwasser-Wiederverwendung wird formuliert. Weiterhin werden die Varianten der landwirtschaftlichen Abwasser-Wiederverwendung hinsichtlich ihrer Nachhaltigkeit bewertet.
Zentrales Ziel des Vorhabens Nachhaltige Aufbereitungstechnologien zur Abwasserreinigung & -wiedernutzung auf Kreuzfahrtschiffen (NAUTEK) ist es, ein umfassendes und innovatives Abwasser(wiedernutzungs)konzept für Kreuzfahrtschiffe zu entwickeln und hierfür geeignete Technologien zu erproben und zu etablieren. Es sollen nicht nur Abwasserteilströme sondern alle relevanten Abwasserströme (Schwarz- plus Grauwasser) an Bord einer adäquaten Behandlung und Wiedernutzung zugeführt werden. So liegt besonderes Augenmerk auf den neuen und verschärften Umweltanforderungen (z.B. Nährstoffelimination) und den bisher noch nicht ausgeschöpften Potentialen einer Abwasserwiedernutzung auf Kreuzfahrtschiffen. Die Laufzeit des Vorhabens beträgt 3 Jahre. NAUTEK beleuchtet die aktuelle Praxis der Abwasseraufbereitung auf Kreuzfahrtschiffen, ermittelt die Ursachen vorhandener Defizite und schließt bestehende Informationslücken. Darauf aufbauend wird in enger Zusammenarbeit mit den Praxispartnern in AP2 unter Federführung des PIA ein innovatives modulares Anlagenkonzept zur sicheren Einhaltung unterschiedlicher regionaler Einleitanforderungen, unterschiedlicher Ablaufqualitäten zur Wiedernutzung und der Möglichkeit der Nachrüstung bestehender Anlagen entwickelt. Die Anlagenleistung wird durch einen Langzeittest eines Demonstrators an Land und durch Betrieb einer Pilotanlage an Bord verifiziert.
Ziel des Verbundvorhabens ELaN ist es, neue nachhaltige Handlungs- und Nutzungsmöglichkeiten im Bereich Wasser-, Nährstoff- und Landmanagement aufzuzeigen. Beispielhaft wird die Wiederverwertung geklärten Abwassers für die Region Berlin-Barnim-Uckermark untersucht. Neben der Klärung der politisch-rechtlichen Voraussetzungen für die Ausbringung von gereinigtem Abwasser, werden Aspekte wie - Ökologie von Feuchtgebieten, Eutrophierung von Fließgewässern, Anbau von Energiepflanzen, Nährstoffrecycling und insbesondere die Stärkung regionaler Wertschöpfung betrachtet.
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