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Land Use and Water Resources Management under Changing Environmental

Intensive agricultural production in the Hai River catchment had detrimental impacts on the quantity and quality of ground and surface water. High cropping intensity, irrigation and fertilizer applications of more than 300 kg N/ha resulted in a decrease of the ground water table by more than 30 m within the last decades and severe deterioration of water quality in the Piedmont Plain Region, a part of the Hai River catchment. The shortage of water resources in the Hai River basin not only hinders the development of the local economy, but also results in severe environmental problems such as:- subsidence of the ground surface due to over-exploitation of groundwater, - degradation of ecosystems, - shrinking of rivers and lakes, - non point source pollution of soil and ground water - serious water pollution in the main channels and tributaries. Sustainable land use in that region requires a sound knowledge of the effects of single management measures. However, subsoil heterogeneity is one of the major obstacles, impeding relating cause and effect at larger scales and to assess the effect of single management strategies. In this study, a three-step up-scaling approach is suggested that combines some innovative methodologies, and enables to grasp the heterogeneities usually encountered at the management scale. First, a recently developed robust methodology will be applied to determine deep percolation and groundwater recharge in situ without requiring a fully-fledged soil hydrological model. The results can be compared to seepage data from lysimeters of the Luancheng station. Moreover, spatial heterogeneities and temporal patterns can be determined and can be related to soil hydrological properties. Second, spatial functional hydrological heterogeneity can be assessed based on principal component analysis of time series of soil water content and groundwater recharge, allowing to up-scale detailed measurements from single field sites. Third, processes affecting groundwater quality, and exchange between groundwater and surface water can be investigated using non-linear PCA of soil water, groundwater, and stream water quality data, combined with stable isotope data. The outcome of the project is expected to provide valuable contributions to scale-specific simulation of water and solute fluxes at the management scale.

Medizinischer Gerätebau

Der Standort unterliegt seit ca. 100 Jahren einer intensiven industriellen Nutzung. In den Jahren 1910 bis 1945 produzierten die Albatroswerke auf dem Standort Flugzeugteile. Nach dem zweiten Weltkrieg wurde bis zum Jahr 1990 die Fläche als Entwicklungs- und Produktionsstandort von medizinischen Geräten genutzt. Hierbei wurden erhebliche Mengen an leichtflüchtigen chlorierten Kohlenwasserstoffen (LCKW) – insbesondere Perchloretylen (PCE) – als Entfettungsmittel eingesetzt. Besonders durch Handhabungsverluste sind die LCKW-Verbindungen in den Untergrund gelangt. Diese führten dann zur Verunreinigung von Boden, Bodenluft und Grundwasser. Seit 1990 hatten sich auf dem Grundstück diverse Kleingewerbe angesiedelt. Im Jahr 2010 übernahm der Entwicklungsträger, die Adlershof Projekt GmbH als Treuhänder des Landes Berlin, einen Großteil des ehemaligen Grundstückes. Die in den Jahren 1992 bis 1994 durchgeführten Erkundungen belegten für die zwei nachweislichen Eintragsbereiche auf dem Standort (ehemalige PER-Anlage und Lösemittellager) massive Belastungen der Bodenluft mit Maximalgehalten von 8.400 mg/m³ sowie des Grundwassers, dessen maximale LCKW-Gehalte im Jahr 1995 etwa 81.000 µg/l betrugen. Dies führte zur Ausbildung einer Schadstofffahne, die das Grundstück in nordwestlicher Strömungsrichtung verließ und auf die ca. 900 m entfernte Fassung des Wasserwerks Johannisthal gerichtet war. Die LCKW-Schadstofffahne weist zusätzlich eine Breite von 100 m und eine vertikale Ausdehnung bis 35 m unter Geländeoberkante (uGOK) auf. 1994 wurde für den Standort zur Abwehr der hieraus resultierenden Gefahren ein Sanierungskonzept erstellt, das als erste Gefahrenabwehrmaßnahmen die Sanierung der Bodenluft und die Verhinderung der Schadstoffausbreitung im Grundwasserleiter vorsah. Die Bodenluftsanierung erfolgte mittels 4 Absauganlagen von Januar 1995 bis Mai 1997. Mit der Grundwassersicherung und -sanierung wurde ebenfalls 1995 begonnen. Über einen Sicherungsbrunnen im Bereich der nordwestlichen Grundstücksgrenze wurde das weitere Abströmen von belastetem Grundwasser in Richtung Wasserwerk Johannisthal wirksam verhindert. Der Hauptbelastungs-bereich im Abstrom der ehemaligen PER-Anlage konnte über einen Sanierungsbrunnen saniert werden. Die Reinigung des gehobenen mit LCKW kontaminierten Wassers erfolgt über eine doppelstufige Desorptionsanlage (Luftstrippung) mit nachgeschaltetem Aktivkohlefilter zur Reinigung der Prozessluft. Die Maßnahme wurde durch ein halbjährliches Grundwassermonitoring kontinuierlich überwacht. Im Ergebnis hierbei festgestellter Veränderungen des Schadensbildes (insbesondere in seiner vertikalen Ausbreitung) wurde die Grundwassersanierungsmaßnahme mehrfach optimiert und dabei immer dem aktuellen Belastungsprofil angepasst. Trotzdem war im Jahr 2003 als Fazit der achtjährigen Grundwassersanierung festzustellen, dass trotz deutlich gesunkener Schadstoffgehalte im Sanierungsbrunnen (diese lagen zum damaligen Zeitpunkt bei LCKW-Gehalten von 500-700 µg/l) in den umliegenden Messstellen nach anfänglich rapidem Rückgang der LCKW-Konzentrationen diese jedoch seit geraumer Zeit auf deutlich höherem Niveau (bei LCKW-Gehalten von 2.000-4.000 µg/l) stagnierten. Aus diesem Grund wurden im Jahr 2004 die Lage und der Ausbau der Entnahmebrunnen erneut modifiziert und weitere Erkundungen sowie eine Verdichtung des Messnetzes vorgenommen. Im Ergebnis dieser Untersuchungen zeichnete sich jedoch ab, dass im Untergrund lokal hochbelastete Bereiche vorhanden sind, die aufgrund ihres Feinkornanteils sowie ihres Anteils an organischen Beimengung (Kohlepartikel) hydraulisch nicht effektiv sanierbar sind. Aus diesem Grund wurden im Zeitraum 2005/2006 weitere Untersuchungen zur Ausgrenzung der schadstoffakkumulierten Feinsandbereiche mittels Lineruntersuchungen durchgeführt. Nach Vorlage der Ergebnisse wurde mit dem Bund abgestimmt, die Schadstoffquelle mittels eines innovativen Air-Sparging-Verfahrens zu sanieren. Das Projekt wurde über einen Zeitraum von 12 Monaten als Pilotversuch beauftragt. Bei Nachhaltigkeit sollte der Einsatz des Verfahrens verlängert werden. Das gesteuerte Air-Sparging-Verfahren konnte jedoch nicht den gewünschten Sanierungserfolg in den Jahren 2007/2008 erreichen. Grundsätzlich muss man einschätzen, dass stark am Bodengefüge akkumulierte Schadstoffanteile in der Quelle sich weniger effektiv mit in-situ Methoden sanieren lassen. Noch im Jahr 2011 wurden im Quellbereich im oberen Teil des Hauptgrundwasserleiters LCKW-Konzentrationen von knapp 20.000 µg/l gemessen. Nach 16 Jahren aktiver hydraulischer Grundwassersanierung, gekoppelt mit Bodenluftabsaugungsmaßnahmen in der ungesättigten Bodenzone und einem innovativen Air-Sparging-Verfahren zur Dekontamination der grundwassergesättigten Bodenzone musste bilanziert werden, dass einzig eine aktive Herausnahme der LCKW-Bodenkontamination durch ein off-site-Verfahren mittels Bodenaushub und der Entsorgung der Bodenkontaminanten in einer dafür zugelassenen Bodenreinigungsanlage das Sanierungsziel einer nachhaltigen Schadstoffbeseitigung gewährleisten kann. Im Rahmen der Flächenentwicklung des neuen Eigentümers, der Adlershof Projekt GmbH, wurden in den Jahren 2011 und 2012 neue Randbedingungen für die Quellensanierung geschaffen. Nach dem geplanten Abriss der gesamten Gebäudesubstanz, einschließlich einer flächenhaften Tiefenenttrümmerung, bot sich nunmehr die Chance einer gezielten Quellensanierung mittels Bodenaushub. Zur konkreten Quellenausweisung und Festlegung des Sanierungszieles wurden im 2. Halbjahr 2010 abschließende sanierungsvorbereitende Bodenuntersuchungen durch Linerbohrungen durchgeführt. Im Rahmen der dann anschließenden Vorplanung durch ein Gutachterbüro im Auftrag der Senatsverwaltung und der Bundesanstalt für vereinigungsbedingte Sonderaufgaben (BvS) wurden die Grundlagen für die Bodensanierung geschaffen. Nach Abstimmung mit allen Beteiligten über den Sanierungsumfang (Grundstückseigentümer, BvS und Senat) konnte im 1. Halbjahr 2011 die Anordnung zur Bodensanierung durch die zuständige Bodenschutzbehörde erlassen werden. Die dann im 2. Halbjahr 2011 realisierte Sanierungsplanung durch ein externes Ingenieurbüro sieht den Aushub der LCKW-Bodenkontamination in der grundwassergesättigten Bodenzone bis max. 7 m u.GOK mittels einer kleinräumigen Aushubtechnologie (Hexagonalrohraustauschverfahren bzw. Wabe) mit paralleler Grundwassersanierung vor. Aufgrund der stark flüchtigen toxischen Schadstoffe wurden während des Aushubprozesses emissionsmindernde Maßnahmen durch die zuständige Immissionsschutzbehörde der Senatsverwaltung gefordert (u.a. Direktabsaugung an der Wabe, am Container, zusätzliche Verwendung eines Paravents, temporäre Folienabdeckung beim Befüllprozess). Die Bodensanierung umfasst in der ungesättigten Bodenzone ein Aushubvolumen von ca. 3.300 m³ und in der gesättigten Bodenzone von ca. 4.000 m³. Die Durchführung der Sanierungsarbeiten, auf einer Fläche von ca. 1.100 m², erfolgte im Zeitraum März bis Juli 2012. Es wurden bei dieser Maßnahme ca. 7.3000 m³ (ca. 11.000 t) verunreinigter Boden/Bauschutt ausgehoben und entsorgt. Die nachfolgenden Abbildungen und Fotos dokumentieren den Wabenaushubplan mit maximaler Aushubtiefe uGOK, den Baugrubenquerschnitt mit den Phasen 1: geböschter Voraushub (ungesättigte Bodenzone) und 2: Einsatz der Hexagonalrohraushubtechnologie in der gesättigten Bodenzone sowie von den Sanierungsarbeiten am Standort. Nach Abschluss der Quellensanierung wurde ein neu errichtetes Grundwassermessnetz zur Dokumentation des Sanierungserfolges installiert. Durch eine 2 Jahre andauernde nachlaufende hydraulische Abstromsicherung konnten mobilisierte Restschadstoffmengen entfernt und am Verlassen des Grundstückes gehindert werden. Ein externes Ingenieurbüro erhielt den Auftrag, die Tolerierbarkeit der verbliebenen Restbelastungen auf dem Grundstück mit Hilfe eines bestehenden Schadstofftransportmodells hinsichtlich einer potentiellen Gefährdung des Wasserwerkes Johannisthal zu beurteilen. Nachdem durch Grundwassermessungen über einen längeren Zeitraum stagnierende Schadstoffgehalte auf dem Niveau der tolerierbaren Restbelastungen nachgewiesen werden konnten, wurde die hydraulische Maßnahme Mitte 2014 beendet. Die Grundwasserreinigungsanlage, die dazugehörigen technischen Leitungssysteme sowie die Sanierungs- und Sicherungsbrunnen wurden fachgerecht zurückgebaut. Ende 2014/Anfang 2015 wurden alle auf dem Grundstück noch vorhandenen Grundwassermessstellen ordnungsgemäß durch ein Fachunternehmen zurückgebaut. Anfang 2015 wurde außerhalb des Grundstücks in Richtung des Wasserwerkes Johannisthal eine Messstellengruppe zur Abstromüberwachung des Grundstückes errichtet und in das standortübergreifende Monitoring des Ökologischen Großprojektes integriert. Die ersten Grundwasseranalysen von Oktober 2015 mit Kontrolle der Grundwasserbeschaffenheitsverhältnisse bis in 15 m uGOK bestätigten die Nachhaltigkeit der kombinierten Boden- und Grundwassersanierung. Im Zeitraum 2016-2022 wurden 14 weitere Messkampagnen am Standort durchgeführt. Die Messungen bestätigen weiterhin den Sanierungserfolg. Dabei bewegte sich die Summe an LCKW im Grundwasserleiterabschnitt bis 10 m uGOK um 220 µg/l und im Abschnitt zwischen 10–15 m uGOK Ziel der WISTA.Plan GmbH (ehemals Adlershof Projekt GmbH) war es, die gewerbliche Weiternutzung des Standortes nach dem umfassenden Abbruch der Altgebäude, der Tiefenenttrümmerung und der erfolgten LCKW-Boden-, Bodenluft- und Grundwassersanierung für private Investoren zu organisieren und somit die Schaffung neuer Arbeitsplätze zu sichern. Die Neubebauung des Areals wurde im Zeitraum 2017 bis 2020 realisiert. Seither erfolgt eine gewerbliche Nutzung durch Firmen unterschiedlicher Branchen. Insgesamt wurden ca. 4.400 kg LCKW über die Boden-, Bodenluft- und Grundwassersanierung aus dem Untergrund entfernt. Dabei wurden ca. 4 Mio. m³ LCKW – belastetes Grundwasser gefördert und in einer Grundwasserreinigungsanlage gereinigt. Außerdem konnten etwa 300 kg LCKW über die Bodenluftsanierung der ungesättigten Bodenzone entzogen werden. Der Austragsanteil der In-situ Sanierung durch das Air-Sparging-Verfahren betrug ca. 100 kg LCKW. Mit der Bodensanierung konnte eine Schadstoffmenge von ca. 1.200 kg LCKW beseitigt werden. Die im Rahmen der Gefahrenabwehr aufgewendeten Kosten belaufen sich für den Zeitraum 1992 bis 2022 abschließend auf rd. 3,5 Mio. €. Dabei wurden für die die komplette Bodensanierung (Planung- und Bauüberwachung, Bau- und Entsorgungsleistung, Fremdüberwachung) Kosten von etwa 1,3 Mio. € in Ansatz gebracht.

UMTHES - Umweltthesaurus des Umweltbundesamtes

Im Umweltthesaurus (UMTHES) sind ca. 12.000 Begriffe und dazu mehr als 50.000 alternative Benennungen (Synonyme) enthalten (Stand: August 2024). Die Begriffe sind deutschsprachig, alternative Benennungen deutsch- und/oder englischsprachig. Für alle Begriffe und Benennungen sind im UMTHES unterschiedliche Schreibweisen und Deklinationsformen hinterlegt. Diese werden bei der Suche automatisch mitberücksichtigt.

Auswirkung von Klaerschlamm auf Gruenlandertrag und Pflanzenbestand sowie auf Schwermetallgehalt im Boden und im Aufwuchs

Bei der Beseitigung von Klaerschlamm spielt die sachgerechte Unterbringung in der Landwirtschaft, vor allem auf Acker-, aber auch auf Gruenland, eine Rolle. In einigen Klaeranlagen faellt mit Brannt- und Dolomitkalk versetzter, stickfester Klaerschlamm an. Dieser kann wegen dem hohen Kalkgehalt nicht ausschliesslich auf Ackerflaechen ausgebracht werden. Aus diesem Grund ist die Unterbringung auf Gruenland relevant. In einem Versuch auf Dauergruenland wird die Auswirkung differenzierter Klaerschlammgaben auf Ertrag und Pflanzenbestand, vor allem aber auf Schadstoffbelastung (Schwermetalle) des Bodens und des Weideaufwuchses geprueft.

Verhalten und Wirkung von Herbiziden in Boeden und Pflanzen

Eine hochwertige Nahrungsmittelversorgung und Gesunderhaltung der Kulturboeden ist allgemein von Interesse und Bedeutung. Arbeits- und betriebswirtschaftliche Gruende zwingen zum Einsatz toxischer Herbizide, so dass es notwendig ist, das Verhalten und die Wirkung von Herbiziden im Boden und in Pflanzen zu kennen, um evtl. Schaedigungen der Umwelt und der Gesundheit vorzubeugen.

Schaeden durch Streusalzanwendung

Auf den in Forstwiss. Cbl. 90, 1971, S. 363-369 und 95, 1976, S. 251-254 genannten Untersuchungsflaechen werden die weiteren Entwicklungen beobachtet (Boden, Vegetations-Sukzession, Verjuengung, Verhalten von Ueberhaeltern etc.).

Verhalten von Herbiziden im Boden

Untersuchung von Abbau, Persistenz und Transport von Herbiziden im Boden. Entwicklung und Standardisierung biologischer Nachweisverfahren.

Sanierung des Altstandortes Kraftwerk Borken

Am Altstandort des Kraftwerkes Borken sind nach Demontagearbeiten 22000 Liter PCB-haltiges Trafooel ausgelaufen, wobei akute Gefahr fuer das nur 40 Meter entfernt liegende Fliessgewaesser Schwalm bestand. Im Verlauf der Sanierungsarbeiten ist eine weitere Altlast durch Trafooel festgestellt worden . Boden und Grundwasser waren hochgradig kontaminiert, bis zu 2000 mg/l Oel in Phase. Durch rastermaessige Sondierungen wurde das Schadensausmass ermittelt. Als aktive hydraulische Sanierungsmassnahme wurden zwei Sanier- und Spuelbrunnen mit Drainagesystem errichtet. Die langfristige Grundwassersanierung erfolgt durch eigene Reinigungsanlage (chemisch/physikalisch). Das ausgehobene Bodenmaterial (ca. 1500 t) wird mikrobiell aufgearbeitet von der Firma Umweltschutz Nord. - Erstellung von Sanierungsplaenen, genehmigungsrechtliche Antraege. - Die Grundwassersanierung wurde durch eigens konstruierte oberflaechenabsaugende Edelstahlbehaelter, in denen sich Tauchpumpen befanden, welche bewirkten, dass in erster Linie das auf der Oberflaeche der Sanierungsbrunnen aufschwimmende Oel entfernt und zur Abscheide- und Sorptionsanlage gefoerdert wurde, durchgefuehrt.

Untersuchung ueber die Wechselwirkung von Klaerschlaemmen auf unbelastete und belastete Boeden

Die Belastung von Boeden setzt eine Klaerung der geogenen und anthropogenen Herkunft von relevanten Schadstoffen voraus. Exakte Aussagen ueber die Herkunft solcher Schadstoffe lassen sich jedoch stets nur dann machen, wenn auch die lokalen geochemischen Verhaeltnisse bekannt sind und bei den Untersuchungen mit erfasst werden. Dieses ist besonders ausschlaggebend, wenn Klaerschlaemme aufgebracht werden. Hierbei sind die Tonmineralien als Schadstoffadsorber eine Loesung zur Vermeidung der staendig wachsenden Mengen, die insbesondere zur Deponierung oder Verbrennung fuehren. Desweiteren sind bisher nur wenige Untersuchungen ueber die Relevanz von Arsen und Thallium durchgefuehrt worden.

Verhalten von Schadstoffen in geologischen Systemen (Boden und Grundwasser)

Ziele: 1. Bestimmung effektiver Transportparameter wie Dispersion und hydraulische Leitfaehigkeit aus kleinskaligeren Modellen. 2. Identifikation charakteristischer Parameter zur Beschreibung von Adsorption und Desorption loeslicher Substanzen am bzw. vom Sediment. 3. Rekonstruktion von Fliesswegen und Transportgroessen aus geophysikalischen Messungen. 4. Analyse der Transportprozesse in Batch- und Saeulenversuchen (im Labor) und im Feldmassstab (Versuchsgelaende mit 72 Grundwassermessstellen). 5. Entwicklung von Softwarepaketen zur Simulation des Verhaltens von Schadstoffen in Grundwasserleitern, die sowohl fuer UNIX Umgebungen als auch fuer die Parallelrechner des Forschungszentrums verfuegbar sind. Auf Grund ihrer komplementaeren Eigenschaften kommen hierbei sowohl 'Finite Elemente (FE)' als auch 'Partide-Tracking' zum Einsatz.

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