Mobilisierung und Retention von Arsen an Redoxfronten bei advektivem Transport - Ein integrativer, multidisziplinärer Ansatz (AdvectAs)

Description: Das Projekt "Mobilisierung und Retention von Arsen an Redoxfronten bei advektivem Transport - Ein integrativer, multidisziplinärer Ansatz (AdvectAs)" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Eberhard Karls Universität Tübingen, Zentrum für Angewandte Geowissenschaften (ZAG), Arbeitsgruppe Hydrogeology.Weltweit gefährden erhöhte Arsenkonzentrationen im Grundwasser die Gesundheit von mehr als 100 Millionen Menschen insbesondere in den dicht besiedelten Deltaregionen Süd- und Südostasiens. Aquifere mit hohem und niedrigem As-Gehalt sind durch unterschiedliche Redoxbedingungen gekennzeichnet und durch schmale Übergangszonen voneinander getrennt. Diese Fe dominierten Redoxfronten spielen hinsichtlich der Advektion und Retention von As eine entscheidende Rolle und schützen unbelastete Aquifere vor As Eintrag. Diese Schutzfunktion wird in Zukunft immer bedeutender, da die Grundwasserentnahme aufgrund des global zunehmenden Wasserbedarfs steigt und somit, durch erhöhte Advektionsraten, bisher nicht mit As belastete Grundwässer zusehends gefährdet. Trotz langjähriger Forschung bleibt ungeklärt, inwieweit und in welchem Ausmaß Fe dominierte Redoxfronten, insbesondere bei erhöhtem Grundwassertransport, der Kontamination von Grundwasser mit As entgegenwirken und verlangsamen können. Im Mittelpunkt unseres Projektes steht die Hypothese, dass die Langzeitstabilität und somit die Kontrollfunktion Fe dominierter Redoxfronten durch ein Zusammenspiel von (a) Transportprozessen, (b) mikrobieller Aktivität und (c) der Stabilität der Arsenträgerphasen (meist Fe Phasen) bestimmt wird. Wir nehmen an, dass sich sowohl Art und Menge an Fe Mineralen als auch die As Speziierung entlang des Redoxgradienten verändern und zwar in Abhängigkeit der verfügbaren Elektronendonatoren und -akzeptoren, der mikrobiellen Aktivität, der hydrogeochemischen Gradienten, sowie dem vorherrschenden Wassertransport. Weiter gehen wir davon aus, dass vertikale Austauschprozesse gelösten organischen Kohlenstoff aus den begrenzenden Aquitarden dem Aquifer zuführen, welches die Arsenmobilisierung weiter verstärkt. Übergeordnetes Ziel unseres Forschungsprojekts ist es, die Wissenslücken hinsichtlich der Arsenmobilität an Fe dominierten Redoxgrenzen durch einen bewusst integrativen und interdisziplinären Ansatz zu schließen, um die Gefährdung bisher nicht kontaminierter Grundwässer sachlich fundiert abschätzen zu können. Die fachübergreifenden Arbeiten sollen an einem Testfeld in Vietnam durchgeführt werden, welches durch viele gemeinsame Vorarbeiten sehr gut charakterisiert ist und sich als Modellstandort für unsere Fragestellungen bestens eignet. Alle erhaltenen Daten und Informationen werden in einem reaktiven Transportmodell zusammengeführt und so einheitlich interpretiert. Dieses Modell koppelt die grundlegenden biogeochemischen Prozesse mit den relevanten Transport- und Austauschmechanismen, so dass auch quantitative Vorhersagen über die zeitliche und räumliche Entwicklung der Redoxfronten bzw. der Arsenmobilität getroffen werden können. Ein vergleichbarer integrativer Ansatz, der von Beginn an und bewusst alle wesentlichen Fachrichtungen zur Beurteilung der As Dynamik einbezieht und gesicherte Prognosen erst ermöglicht wurde in dieser Form noch nicht unternommen.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Tübingen ? Räumliche Entwicklung ? Gelöster organischer Kohlenstoff ? Arsen ? Grundwasserentnahme ? Grundwassergefährdung ? Schadstoffbelastung ? Vietnam ? Grundwasserverunreinigung ? Hydrogeologie ? Prognose ? Südostasien ? Grundwassergeringleiter ? Grundwasserleiter ? Hydrochemie ? Limnologie ? Mensch ? Siedlungswasserwirtschaft ? Mikroorganismen ? Grundwasser ? Biologische Aktivität ? Forschungsprojekt ? Advektion ? Hydrologie ? Mineral ? Wasserbedarf ? Wasserressourcen ? Wasserwirtschaft ? Globale Aspekte ? Austauschprozess ? Speziation [Chemie] ? Arsengehalt ? Kontrollfunktion ?

Region: Baden-Württemberg

Bounding boxes: 9° .. 9° x 48.5° .. 48.5°

+−

Leaflet | © OpenStreetMap

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Deutsche Forschungsgemeinschaft (Bereitsteller*in)
• Eberhard Karls Universität Tübingen, Zentrum für Angewandte Geowissenschaften (ZAG), Arbeitsgruppe Hydrogeology (Betreiber*in)
• Eidgenössische Anstalt für Wasserversorgung, Abwasserreinigung und Gewässerschutz, Abteilung Wasserressourcen und Trinkwasser (Mitwirkende)
• Flinders University (Mitwirkende)
• Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Angewandte Geowissenschaften (Mitwirkende)
• Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Angewandte Geowissenschaften, Abteilung Strukturgeologie & Tektonik (Mitwirkende)
• Schweizerischer Nationalfonds zur Förderung der Wissenschaftlichen Forschung (Mitwirkende)
• Technische Universität Berlin, Institut für Angewandte Geowissenschaften, Fachgebiet Angewandte Geochemie (Mitwirkende)
• Umweltbundesamt (Bereitsteller*in)
• University Minneapolis (Mitwirkende)
• University Palisades, Lamont-Doherty Earth Observatory (Mitwirkende)
• University of Western Australia, School of Earth Sciences (Mitwirkende)
• Universität Tübingen, Zentrum für Angewandte Geowissenschaften (ZAG), Arbeitsgruppe Geomikrobiologie (Mitwirkende)

Time ranges: 2016-01-01 - 2025-06-05

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Retardation and mobilization of arsenic at redox fronts under advective flow conditions - a concerted multidisciplinary approach (AdvectAs)
  Description: Elevated levels of arsenic (As) in groundwater are a health problem affecting over 100 million people worldwide, particularly in the densely populated river deltas of South and Southeast Asia. Aquifers containing low and high As levels are characterized by highly contrasting redox conditions that are often separated by Fe-dominated transition zones. Such redox fronts play a crucial role with regard to As advection and retention, consequently preventing safe aquifers from contamination with As. However, because of the constantly growing water demand and increasing groundwater abstraction, aquifers being currently not affected by As are at risk of becoming As-polluted in the future. Despite more than a decade of research, it remains largely unknown to which extent sorption of As at Fe-dominated redox fronts delays the contamination of low-As aquifers under enhanced advective flow conditions. Without addressing this key issue in a comprehensive, multidisciplinary manner, it is not possible to make reliable and robust predictions about the time scale over which low-As aquifers are likely to become contaminated by incursion of water from adjacent As-bearing aquifers. We hypothesize that the stability and persistence of the redox transition zones in space and time are largely controlled by the mutual interaction of (a) transport processes, (b) microbial activity and (c) the stability of As host mineral phases (mainly Fe-bearing). We postulate that the abundance and type of Fe phases as well as of As species vary across the transition zones as a result of the availability of electron donors and acceptors, the activity of specific microbial communities, and the overall water exchange and solute transport. Furthermore, we expect that external sources of dissolved organic carbon, e.g. by vertical aquifer-aquitard exchange, foster As mobilization and enrichment in groundwater. The overarching goal of this proposed multidisciplinary research project is to assess potential future As contamination of currently 'safe' groundwaters by understanding and predicting the long-term mobility of As under enhanced hydraulic forcing across Fe-dominated redox transition zones in aquifer systems. The simultaneous characterization of these key processes on As-dynamics and their interactions will be carried out in a test field in Vietnam, which has previously been characterized by our research consortium and is particularly suitable to reach our research goals. Data obtained will be integrated in an advanced reactive transport model that couples physical transport and exchange with the key bio-geochemical reactions. This integrated model will allow to analyze the future evolution of the relevant redox fronts in time and space and the fate of As. To our knowledge, such a comprehensive approach involving all key disciplines has not been carried out up to date and will, thus, significantly enhance our understanding and our ability to predict As mobility in groundwaters. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1083824

Resources

• Webseite zum Förderprojekt

  https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/320059499 (Webseite)

Status

Aktiv

Quality score

• Overall: 0.46
• Findability: 0.51

  • Title: 0.03
  • Description: 0.12
  • Identifier: false
  • Keywords: 0.88
  • Spatial: RegionIdentified (1.00)
  • Temporal: true
• Accessibility: 0.67

  • Landing page: Specific (1.00)
  • Direct access: false
  • Publicly accessible: true
• Interoperability: 0.00

  • Open file format: false
  • Media type: false
  • Machine-readable metadata: false
  • Machine-readable data: false
• Reusability: 0.67

  • License: ClearlySpecifiedAndFree (1.00)
  • Contact info: false
  • Publisher info: true

Accessed 1 times.