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Methodischer Beitrag zur Prozessidentifikation von Umsetzungsprozessen des Stickstoffs in belasteten Grundwasserleitern mittels stabiler Isotope

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[Quelle: https://d-nb.info]

Diese Arbeit leistet einen methodischen Beitrag zur Identifizierung von Umsetzungsprozessen der Stickstoffverbindungen Ammonium und Nitrat in belasteten Grundwasserleitern mittels der Analytik der Isotopenverhältnisse N-15 bzw. O-18. Es existieren bereits verschiedene Präparationsmethoden, jedoch sind diese teilweise arbeits- oder zeitaufwändig und damit mit erheblichen Kosten verbunden. Für eine breitere Anwendbarkeit in den Umweltwissenschaften wurden im Rahmen dieser Arbeit zwei vereinfachte Methoden für die N-15 bzw. O-18 Stabilisotopenanalytik von Ammonium und Nitrat in Wässern erarbeitet. Zum einen wurde eine Fällungsmethode mit Natriumtetraphenylborat für die Probenvorbereitung der N-15 Isotopenanalyse für Ammonium weiterentwickelt, getestet und validiert. Bisher existierten keine Studien zur Anwendbarkeit dieser Methode auf die Analyse ammoniumhaltiger Wasserproben. Daher wurde die Methode in dieser Arbeit für die Anwendbarkeit auf Wasserproben optimiert, insbesondere auf natürliche Grundwasserproben. Zum anderen wurde eine gängige Aufbereitungsmethode für gelöstes Nitrat weiterentwickelt. Dabei wurden die Vorbereitungs- und Arbeitszeit der Denitrifizierermethode verkürzt, ohne die Genauigkeit der Messung negativ zu beeinflussen. Zu diesem Zweck wurden zwei bestehende Varianten der Methode miteinander kombiniert und modifiziert. Als Eignungsprüfung der Methoden zur Prozessidentifikation erfolgte eine exemplarische Feldstudie. Als Modellstandort diente ein Untersuchungsgebiet im Südosten Berlins. Der Grundwasserleiter des Standortes ist u. a. durch eine massive Kontamination von Ammonium gekennzeichnet. Im Untersuchungsgebiet wurde das sogenannte BIOXWAND-Verfahren entwickelt und zur Sanierung auf den Grundwasserleiter angewandt. Dabei handelt es sich um ein in-situ-Verfahren, wobei eine direkte Injektion von Sauerstoff in den Grundwasserleiter erfolgt um Nitrifikation zu begünstigen. Für die isotopengestützte Prozessidentifikation wurden im Rahmen dieser Arbeit von 2016 bis 2019 zweimal jährlich Grundwasserproben aus dem BIOXWAND-Anstrom und dem BIOXWAND-Abstrom entnommen und mit den erarbeiteten Präparationsmethoden aufbereitet und analysiert. Zur Prozessidentifikation wurde ein analytisches Modell erstellt. Bei der vorliegenden kumulativen Dissertation handelt es sich um eine verkürzte Darstellung der Forschungsergebnisse. Die ausführlichen Ergebnisse wurden bereits in der Fachzeitschrift 'Rapid Communications in Mass Spectrometry' veröffentlicht.

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Bücher, Broschüren

DWA-Themen T3/2021, September 2021. Folgewirkungen des Klimawandels für den Zustand der Fließgewässer - Bedeutung für Bewertung und Management vor dem Hintergrund der Europäischen Wasserrahmenrichtlinie
DWA-Themen, Band T3/2021
2021, 33 S., 7 Abb., 1 Tab.,

 

 

Vor dem Hintergrund des Klimawandels gilt es zunächst zu erkennen, wie er sich auf die Systeme der Wasserwirtschaft einschließlich der natürlichen Systeme auswirkt, um gezielte Strategien und Maßnahmen umsetzen zu können. Bei Fließgewässern zeigt sich der Klimawandel vor allem durch ein verändertes Abflussverhalten und eine Erhöhung der Temperatur - jeweils auch mit veränderten Jahresganglinien. Der Themenband zeigt, welche Auswirkungen dies zur Folge hat. Er gibt eine Übersicht zu den Grundlagen der Gewässerbewertung und Empfehlungen zu Bewertung und Bewirtschaftung. Schließlich gehören zum Management auch Verhaltensänderungen bei Nutzergruppen und Zivilgesellschaft, wie zum Beispiel beim Einsatz von Pflanzenschutzmitteln in der Landwirtschaft und von Arzneimitteln der Bevölkerung, bei der Freizeitnutzung etc.. Planungs- und Managemententscheidungen der Aufgabenträger in den Bereichen Bauen, Arbeiten, Gesundheit, Mobilität und Kommunikation, Freizeit und Erholung sind zu beachten.

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DWA-Themen T2/2020, Juli 2020. Erfolgsbewertung von Maßnahmen zur Erreichung eines guten Gewässerzustands
DWA-Themen, Band T2/2020
2020, 33 S., 4 Abb., 2 Tab.,

 

 

Seit Inkrafttreten der Europäischen Wasserrahmenrichtlinie (EG-WRRL) hat nur ein geringer Anteil der Fließgewässerwasserkörper in Deutschland den guten ökologischen Zustand bzw. das gute ökologische Potenzial erreicht. Trotz einer Vielzahl von durchgeführten Maßnahmen machen sich die damit verbundenen Verbesserungen der Gewässerbeschaffenheit nicht in einer veränderten Bewertung bemerkbar. Zum Teil liegt dies sicherlich an den natürlichen Rahmenbedingungen, die in der Regel nicht zu einer schnellen umfassenden Besiedlung mit Zielorganismen führen. Vermutlich sind aber auch weitergehende Gewässerentwicklungsmaßnahmen notwendig, um die angestrebten Ziele zu erreichen. In jedem Fall wurden in der Vergangenheit nicht gerade geringe Investitionen getätigt, ohne dass anscheinend ein Erfolg erzielt werden konnte, der in einer Verbesserung der ökologischen Qualitätskomponenten zum Ausdruck kommt. In dem Themenband wird der Status quo der "Erfolgsbewertung von Maßnahmen zur Erreichung eines guten Gewässerzustands" hinterfragt und geprüft sowie Vorschläge zum Weiterentwicklungsbedarf bzw. zur Weiterentwicklung dieses Themas zusammengestellt. Es soll damit die Diskussion zur bewertenden Darstellung von Maßnahmenerfolgen gefördert werden und letztlich ein Beitrag zur Weiterentwicklung der Zustandsbewertung in eine Erfolgsbewertung unserer Gewässerbewirtschaftung geleistet werden.

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DWA-Themen T2/2016, August 2016. Diffuse Stoffeinträge in Gewässer aus der Landwirtschaft
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DWA-Themen T1/2016, April 2016. Diffuse Stoffeinträge in Gewässer aus Siedlungs- und Verkehrsflächen
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DWA-Themen T 2/2015, März 2015. Stickstoffumsatz im Grundwasser
DWA-Themen, Band T 2/2015
2015, 87 S.,

 

 

Es werden die aktuellen Erkenntnisse zu Nitratabbauprozessen, zum reaktiven Stoffdepot im Grundwasserleiter und zur Abschätzung der tatsächlichen Lebensdauer des Nitratabbaus in verständlicher Form erläutert. Die theorethischen Überlegungen werden durch reale Beispiele ergänzt, um den Praxisbezug und die Praxisrelevanz des Themas zu vermitteln.

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T. Grunder, H.P. Lühr
Ökologische Bauproduktenbewertung (Teilaspekte): Ökotoxikologische Parameterwahl, Einfluß der organischen Anteile in der Bodenmatrix auf die Eluate sowie Frachtmodelle zur Eluierbarkeit
Bauforschung, Band T 2856
1998, 58 S., Abb.,Tab.,Lit.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Zur ökologischen Bauproduktenbewertung soll das Gefährdungspotential von Bauprodukten im Hinblick auf Boden und Grundwasser erfaßt werden. Die für die Untersuchungen ausgewählten Bauprodukte sollen zum Abdichten gegen drückendes Wasser (zwei Acrylharzsysteme), zum Sanieren von Abwasserkanälen (ein Acrylharzsystem) und zur Lockergesteinsverfestigung (ein Polyurethansystem) eingesetzt werden. Im ersten Teil der Arbeit werden zur Erfassung des ökologischen Gefährdungspotentials die Produkte in Laborversuchen in wasserdurchströmte Sandsäulen injiziert und die so entstehenden wäßrigen Eluate mittels Biotests auf ihre Wirkung untersucht. Für Produkte zur Rohrsanierung existieren seitens des Deutschen Instituts für Bautechnik bereits Prüfvorschriften, die auch Biotests umfassen. Die Palette der relevanten Biotests sollte überprüft werden. Im Ergebnis der Untersuchungen wird vorgeschlagen, die Eluate aus den Säulenversuchen bezüglich ihrer Wirkungen auf Algen, Daphnien, Protozoen und Leuchtbakterien - in speziellen Fällen auch Fischen - sowie ihrer biologischen Abbaubarkeit zu untersuchen und damit ihre ökologischen Auswirkungen zu bewerten.

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B. Eggers
Geologisch-hydrogeologische Kriterien zur Einschaetzung potentieller Gefaehrdungsmoeglichkeiten des Grundwassers durch Altablagerungen in Niedersachsen. Teil 1. Abschlussbericht
Siehe auch: Eggers, B., Erfassung und Erstbewertung von Altablagerungen der Kategorie I und II im Landkreis Helmstedt. Teil 2. Best.-Nr. T 2021.
Bauforschung, Band T 2020
1988, 129 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurde im ablaufenden Berichtszeitraum (vom 01.02.1985-31.01.1987) eine wissenschaftliche Konzeption zur Erfassung und Erstbewertung von Altablagerungen schwerpunktmaessig am Beispiel des Landkreises Helmstedt realisiert. Die Vielfalt der geologischen Verhaeltnisse des Landkreises Helmstedt beguenstigen den Vergleich mit anderen Gebieten Niedersachsens. Darueber hinaus werden weitere Untersuchungen in den Landkreisen Hamburg, Gifhorn sowie im Stadtgebiet von Wolfsburg durchgefuehrt bzw. begonnen. Dabei erwies es sich als notwendig, methodische Ansaetze neu zu entwickeln, bzw. den regionalen geologischen, bodenkundlichen und wasserwirtschaftlichen Gegebenheiten anzupassen. So gelang es mit Erfolg, geomagnetische und geologische Verfahren zur Ausgrenzung von Hausmuelldeponien einzusetzen. (-z-)

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B. Eggers
Erfassung und Erstbewertung von Altablagerungen der Kategorien I und II im Landkreis Helmstedt. Teil 2
Siehe auch: Eggers, B., Geologisch-hydrogeologische Kriterien zur Einschaetzung potentieller Gefaehrdungsmoeglichkeiten des Grundwassers durch Altablagerungen in Niedersachsen. Teil 1., Best.-Nr. T 2020.
Bauforschung, Band T 2021
1988, 351 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Die durchgefuehrten Untersuchungen haben gezeigt, dass von den Altablagerungen keine akute Trinkwassergefaehrdung ausgeht. Gleichwohl ist das Grundwasser durch drei Altablagerungen beeinflusst. Dies wird durch erhoehte Schwermetall-, AOX- und SO tief 4-Gehalte sowie durch eine erhoehte Leitfaehigkeit und einen hohen KMnO tief 4-Verbrauch dokumentiert. Bei den gemessenen Werten muss allerdings beruecksichtigt werden, dass das Grundwasser geogen vorbelastet ist, und sich nicht fuer die Trinkwassergewinnung eignet. Bei sechs Altablagerungen ist eine schwache Beeinflussung des Grundwassers durch erhoehte AOX- und Schwermetallgehalte nachweisbar; diese ehemaligen Deponien sind in die Kategorie II eingruppiert. Da bei einem Grossteil der Deponien nur ein Grundwasserbeobachtungsbrunnen im Abstrom der Altablagerung abgeteuft wurde, ist eine Interpretation der chemischen Daten schwierig. Eine Unterscheidung, ob die Beeinflussung des Grundwassers primaer geogen, durch landwirtschaftliche Nutzung oder durch die Altablagerungen hervorgerufen wird, konnte nicht in jedem Falle getroffen werden. Die aus den Untersuchungen resultierende Klassifizierung weist fuer die Kategorie I 3 Altablagerungen und fuer die Kategorie II 6 Altablagerungen aus. (-z-)

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Zeitschriftenartikel

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Schaub, O.
Das "WEL" vor hundert Jahren: Ueber Sohlensicherungen an Vorflutkanälen und kleinen Gewässern (kostenlos)
Wasser Energie Luft - Eau Energie Air, 2022

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Thiele, Volker; Meliß, Claas
Gewässerunterhaltung zwischen notwendigen Unterhaltungsmaßnahmen und naturschutzfachlichen Forderungen
Wasser und Abfall, 2022

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Wingen, Martha; Schüttrumpf, Holger
Hydraulische Beurteilung des Bewegungsbeginns von Wasserleichen in Fließgewässern mit niedrigen Wasserständen
Wasser und Abfall, 2022

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Ostermann, Ulrich
Gewässerunterhaltung in Niedersachsen
Gewässer-Info, 2022

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Zintz, Klaus
Ein See im Stresstest. Algen, Stichlinge oder Quagga-Muscheln: Der Bodensee hat viele Herausforderungen zu meistern. Wie kommt er damit zurecht?
Bild der Wissenschaft, 2021

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Highlights aus dem Programm 2022