Die Konzentrationen vieler Luftinhaltsstoffe sind aufgrund vielfältiger menschlicher Aktivitäten in den letzten Jahren beträchtlich angestiegen. Als vegetationsgefährdende Komponente gewinnt dabei Ozon in der Bundesrepublik Deutschland zunehmend an Bedeutung, während z.B. Schwefeldioxid aufgrund der erfolgreichen Emissionsminderungsmaßnahmen in den Hintergrund tritt. Bei der Erstellung von Luftreinhalteplänen/Wirkungskatastern geht es darum, die räumliche und zeitliche Variabilität der Schadgaskonzentrationen im Hinblick auf eine mögliche Beeinträchtigung der Vegetation zu bewerten. Darüber hinaus gilt es, mögliche Entwicklungen der Immissionsbelastung prospektiv zu beurteilen, um frühzeitig evtl. notwendige Gegenmaßnahmen einleiten zu können. Dies bedarf integrierender Konzepte, in denen physikalisch/chemische Messprogramme und Verfahren der Bioindikation miteinander verknüpft werden. Das gemeinsam mit dem Hessischen Landesamt für Umwelt und Geologie durchgeführte Untersuchungsprogramm gliedert sich in fünf Schritte: - In einem ersten Schritt wurden potentielle Ertragsverluste durch Ozon anhand von Dosis-Wirkung-Funktionen aus der Literatur unter Verwendung hessischer Ozon-Messdaten für verschiedene Kulturpflanzen abgeschätzt. - In einem zweiten Schritt wurde eine flussorientierte Kenngröße für die Ozon-Belastung der Vegetation unter Verwendung von Messgrößen abgeleitet, die in den Ländermessnetzen erhoben werden. - In einem dritten Schritt wurde ein Modell für die Bestimmung des Gasaustausches zwischen Vegetation und bodennaher Atmosphäre entwickelt. - In einem vierten Schritt wurden sog. kritische absorbierte Ozon-Dosen (critical loads) für standardisiert exponierte Rezeptoren abgeleitet. - In einem fünften Schritt werden die aktuell in Europa diskutierten Grenzwerte zum Schutz der Vegetation vor Ozon und die ihnen zu Grunde liegenden Dosis-Wirkung-Funktionen auf ihre Übertragbarkeit auf bzw. Relevanz für die deutschen Verhältnisse untersucht. Die Methodik zur Ableitung kritischer absorbierter Ozon-Dosen (critical loads) wird weiterentwickelt sowie die Gefährdung der Vegetation durch Ozon auf regionaler Ebene realistisch abgeschätzt.
Die Erhebungen sind Bestandteil eines integrierten Informationssystems fuer die Aufstellung von Luftreinhalteplaenen im Lande Nordrhein-Westfalen. Sie umfassen Wirkungsermittlungen an Mensch, Pflanze, Materialien und Boden mit Hilfe standardisierter Verfahren.
Der Kartenlayer stellt die Gliederung des Landesgebietes in die sechs Planungsregionen: Regionalrat Detmold, Regionalrat Köln, Regionalrat Arnsberg, Regionalrat Düsseldorf, Regionalrat Münster und regionaler Planungsträger Regionalverband Ruhr dar.
Problemstellung und Ziel: In vielen Bereichen der Deutschen Küste führt eine zunehmende Verschlickung von Häfen, Hafenzufahrten und Teilabschnitten der Ästuare zu hohen Unterhaltungskosten. Besonders in strömungsberuhigten Zonen akkumuliert der Schlick und konsolidiert letztendlich. Diese konsolidierten Schlickschichten sind nur mit hohem Aufwand zu mobilisieren oder abzutragen. Fragestellungen des Suspensionstransports werden mit hydrodynamischen numerischen Modellverfahren untersucht. Die derzeitig etablierten und erprobten Modellverfahren sind jedoch kaum in der Lage die Dynamik von Flüssigschlick (fluid mud, hochkonzentrierte Schlicksuspension) zu simulieren. Dies begründet sich in den besonderen rheologischen Eigenschaften von Flüssigschlick. Das Fließverhalten von Flüssigschlick entspricht nicht einem Newtonschen Fluid, wie Klarwasser. Jedoch basieren die hydrodynamischen numerischen Modelle in der Regel auf diesem Ansatz. In diesem Forschungsprojekt soll daher ein bestehendes und bewährtes hydrodynamisches Modellverfahren für die Simulation von Flüssigschlick erweitert werden. Bedeutung für die WSV: Mit Hilfe des Verfahrens MudSim sollen zukünftig erforderliche Maßnahmen auch in ihrer Wirkung auf Schlicktransport und Schlickakkumulation untersucht werden können, um Bau- und Unterhaltungsmaßnahmen im Hinblick auf die Minimierung dieser Prozesse ausrichten zu können. Zudem sollen hiermit bestehende und zukünftige Managementstrategien zur Umlagerung und Unterbringung hoch konzentrierter Schlicksuspensionen und konsolidierter Schlicke verbessert werden. Untersuchungsmethoden: Grundlegend für die Entwicklung neuer Methoden zur numerischen Simulation von Flüssigschlick sind die Erforschung rheologischer Eigenschaften und die Bestimmung der charakterisierenden Parameter zur Beschreibung von Flüssigschlick. Einer der wichtigsten charakterisierenden Parameter für das Verhalten von Flüssigschlick ist der Feststoffgehalt, bzw. die dazu proportionale Dichte. Dieser Parameter wird für die numerische Modellierung genutzt, indem der Wasserkörper und die Schlicksuspension in Schichten gleicher Dichte unter Annahme einer stabilen Schichtung unterteilt werden. Diese Schichten gleicher Dichte, Isopyknen, bilden die vertikale Diskretisierung im Modell. Jeder Isopykne wird ein bestimmtes rheologisches Verhalten (Newtonsches, nicht-Newtonsches Fluid) zugeordnet. Der konzeptionelle isopyknische Modellansatz ist besonders für die Modellierung stark geschichteter Strömungen geeignet. Das isopyknische Modell ist um die entscheidenden Transportprozesse wie Deposition, Konsolidierung, Entrainment und Fluidisierung sowie um rheologische Ansätze für Schlicksuspensionen zu erweitern. Die Rheologie von Flüssigschlick wird über den Spannungstensor im Modell realisiert. Durch rheometrische Laboruntersuchurigen werden Zusammenhänge von Schubspannung und Scherrate sowie Viskosität und Scherrate in Abhängigkeit von der Suspensionskonzentration ermittelt. usw.
Ziel des Pilotprojektes ist es, die Moeglichkeiten der abbildenden Spektrometrie fuer Klassifizierung und Vergleich von umweltrelevanten Flaechen darzustellen. Speziell die Faehigkeit zur flaechenhaften Erfassung von Vegetation bzw von Vegetationsgemeinschaften soll hier genutzt werden, um die Homogenitaet der im oekologischen Wirkungskataster erfassten Dauerbeobachtungsflaechen zu ueberpruefen. Ausserdem soll der allgemeine Vegetationszustand der benachbarten Flaechen, die durch einen noch zu definierenden Flugstreifen abgedeckt werden, mit ausgewertet werden. Das Pilotprojekt soll in drei Phasen durchgefuehrt werden: Phase 1: Abstimmung der Anforderungen; Phase 2: Durchfuehrung der Befliegungskampagne; Phase 3: Auswertung. Die Arbeiten und Ergebnisse werden in einem Abschlussbericht (Phase 1) und einem Abschlussbericht nach der Auswertung (Phase 3) zusammengefasst. Das Projekt wird in enger Zusammenarbeit mit der Landesanstalt fuer Umweltschutz und dem Umweltministerium durchgefuehrt. Die Befliegungskampagne soll laut Firma Dornier direkt von der LfU bei der DLR beauftragt werden. Das UM Ref 15 schlaegt vor, dass dies von der Firma Dornier erfolgt. Sie traegt dann auch die Risiken und nicht das Land B-W. Phase 2 und 3: Am 16.05.95 fand im UM die Praesentation der Phase 1 statt. Ein Abschlussbericht soll bis 31.05.95 in einem ersten Entwurf dem UM vorliegen. Die Erbringung der Leistungen durch Dornier in Phase 1 wurde positiv beurteilt. Es wird vorgeschlagen, die zusaetzlichen Kosten fuer die Befliegung in der zweiten Vergaberunde zu beantragen. Die Befliegung hat Anfang Juli 1995 zu erfolgen, um die Abwicklung des Projektes bis Ende 1995 zu gewaehrleisten. Es wird beantragt, die Kosten von ca 150000 DM fuer die Befliegung zusaetzlich zu bewilligen. Die Gesamtkosten des Projektes erhoehen sich dadurch auf ca 505000 DM.
Durchgefuehrt werden soll in den Jahren 1983 bis 1989 folgendes Untersuchungsprogramm: 1. Eine Zusammenstellung von Benthal und Litoral der wesentlichen Oberflaechengewaesser, 2. die Analyse der Schadstoffakkumulation in ausgewaehlten benthischen Organismen voraussichtlich Turbifiziden und Lymnaea stagnalis, 3. die Analyse der aquatischen Biozoenosen einschliesslich des Periphytons zur Feststellung der Saprobitaet der jeweiligen Gewaesserstrecken, 4. den Vergleich der Schadstoffkonzentrationen in den Organismen der untersuchten Gewaesserabschnitte untereinander und dort, wo es methodisch moeglich und sinnvoll ist, mit denen im Wasser und im Sediment. Das Untersuchungsprogramm gliedert sich in zwei Komplexe, in das Grobraster (a) und das Feinraster (b). Zu (a): Von 1983 bis 1988 werden an mindestens 13, voraussichtlich aber 21 Stationen monatlich, fuer Schwermetalle und Chlorkohlenwasserstoffe vierteljaehrlich, Proben genommen, um auf diese Weise ueber einen laengeren Zeitraum hinweg grossflaechig die Entwicklung des Guetezustandes der Gewaesser Hamburgs vergleichen und beobachten zu koennen. Zu (b): Parallel zu den Untersuchungen nach dem Grobraster werden jeweils fuer ein Jahr schwerpunktmaessig einzelne Gewaessersysteme nach einem dichteren Stationsplan untersucht.
Im Rahmen der Erstellung eines Luftreinhalteplanes sehen Para. 44 und Para. 47 BImSchG teils direkt, teils indirekt die katastermaessige Erfassung von Luftverunreinigungen und ihren Wirkungen vor. Sie soll durch Verwaltungsvorschriften bundeseinheitlich geregelt werden, die aber mangels wissenschaftlicher Planungsgrundlagen bisher nicht erlassen worden sind. Insbesondere kann bei der Aufstellung von Wirkungskatastern nicht auf entsprechende Erfahrungen und Vorbilder zurueckgegriffen werden. Ziel dieses Vorhabens ist es daher, hierfuer erforderliches Material zu beschaffen und in einer Studie in Form von Planungsgrundlagen zusammenzustellen.
Moose eignen sich sehr gut zum Biomonitoring von organischen Luftverunreinigungen. Im Rahmen einer methodisch ausgerichteten Studie wurden die Moeglichkeiten fuer ein Biomonitoringprogramm auf den Wald-Dauerbeobachtungsflaechen des Oekologischen Wirkungskatasters eingehend untersucht. Die multivariate statistische Auswertung ergab, dass von den 16 PAK-Einzelsubstanzen und 6 PCB-Kongeneren zahlreiche Verbindungen untereinander signifikant korreliert sind. Deshalb genuegt es in der Regel, die Untersuchung auf wenige Leitsubstanzen zu beschraenken, die einen hohen Indikationswert aufweisen. Das Akkumulationsvermoegen der untersuchten Moosarten (Hypnum cupressiforme var uncinatum, nicht epiphytisch, Polytrichum formosum, Atrichum undulatum und Dicarnum scoparium) unterscheidet sich bei den meisten Substanzen um den Faktor 1 bis 2. Mit Hilfe von Umrechnungsfaktoren ist es moeglich, die gemessenen Gehalte in den genannten Arten auf den Gehalt in Hypnum cupressiforme umzurechnen. Um die regionalen Unterschiede in Baden-Wuerttemberg abschaetzen zu koennen, wurden 1991 von zehn Wald-Dauerbeobachtungsflaechen insgesamt 28 Moosproben genommen. Bei nahezu allen Substanzen liegen die Gehalte in der Probe von Mannheim deutlich ueber dem Durchschnitt der uebrigen Flaechen. Die Unterschiede zwischen den uebrigen Flaechen fallen deutlich geringer aus. Es koennen keine weiteren auffaellig hohen Schadstoffgehalte festgestellt werden. Insgesamt unterliegen die Wald-Dauerbeobachtungsflaechen einer Hintergrundbelastung, wie sie fuer emittentenferne Gebiete Mitteleuropas typisch ist. Gegenueber abgelegenen Regionen Nordeuropas sind die Gehalte an PCB und PAK 40- bis 50fach erhoeht. Zusaetzlich zu den Untersuchungen an den Wald-Dauerbeobachtungsflaechen wurden 1990 40 Proben aus Waldbestaenden entlang eines Transektes durch den Schwarzwald analysiert. Die Probestellen waren: Stadtnahe Flaechen bei Freiburg und Waldkirch, Westschwarzwald (Rosskopf bei Freiburg), Zentraler Schwarzwald (Breitenau), Ostschwarzwald (nahe Hammereisenbach). Die Gehalte wurden wiederum auf Hypnum cupressiforme standardisiert. Die Schadstoffgehalte auf den stadtnahen und westlichen Flaechen liegen deutlich ueber den zentralen und oestlichen. Die Standardabweichungen sind zum Teil recht hoch, trotzdem sind die Unterschiede zwischen den Flaechen im westlichen und oestlichen Gebietsteil signifikant (t-Test, p weniger als 0,01). Die Untersuchung zeigt erstens, dass es mit einer hoeheren Anzahl von Parallelproben moeglich ist, auch geringe Unterschiede im Belastungsniveau nachzuweisen (etwa Faktor 2-3). Zweitens wird bei den genannten Schadstoffen eine deutlich hoehere Belastung nicht nur der stadtnahen Lagen, sondern auch der westlichen Schwarzwaldteile gegenueber den zentralen und oestlichen Lee-Lagen deutlich.