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Die Sedimentologie von Grundwasserleitern bestimmt die mikrobielle Reduktion von Nitrat und anderen Elektronenakzeptoren

Die physikalischen und chemische Eigenschaften sedimentärer Grundwasserleiter wird von der Geologie der Ausgangsgesteine und den lokalen Ablagerungsbedingungen zum Zeitpunkt ihrer Bildung bestimmt. Dies führt zu einer charakteristischen Anordnung von Strukturelementen, die sich in ihrer Korngrößenverteilung (und damit hydraulischen Durchlässigkeit) und ihrem Gehalt Redox-aktiver Minerale und organischen Materials unterscheiden. Die hierarchisch organisierte Verteilung von Eigenschaften beeinflusst die Grundwasserströmung und den reaktiven Stofftransport in sedimentären Grundwasserleitern. Die Anwesenheit reaktiver organischer oder mineralischer Phasen bestimmt die potentielle Reaktivität von Nitrat und anderen gelösten Elektronenakzeptoren, aber damit die Reaktionen stattfinden, müssen die reaktive Sedimenten eine ausreichend hohe Durchlässigkeit aufweisen müssen, damit die gelösten Reaktanten die reaktiven Mineralphasen erreichen. Die mangelnde Reaktivität der Sedimentmatrix ist einer der wichtigsten Gründe für die anhaltende Nitratbelastung von Grundwasser, obwohl die Denitrifikation eine energetisch ertragreiche Reaktion für Mikroorganismen, die in den Sedimenten grundsätzlich vorkommen, darstellt. Das beantragte Projekt zielt darauf ab, die Reaktivität von Grundwasserleitern und damit ihre Fähigkeit, Nitrat zu reduzieren, quantitativ mit ihren hydraulischen und biogeochemischen Eigenschaften in Bezug zu setzen. Durch gekoppelte hydrogeologische, sedimentologische und mikrobiologische Felduntersuchungen, Säulenexperimente mit ungestörten Kernen und reaktive Stofftransportmodellierung im Labor- und Grundwasserleitermaßstab werden wir einen einzigartigen Datensatz erstellen, der es uns ermöglicht, die standort- und faziesspezifische Reaktivität abzuschätzen, die in großskalige Vorhersagemodelle für die Denitrifikation einfließen. Direct-Push Felduntersuchungen an fünf Standorten in Deutschland und Österreich mit unterschiedlicher Durchlässigkeit, Nitratbelastung und Gehalt Redox-aktiver Komponenten dienen der vor-Ort-Untersuchung und Probenahme. In biogeochemischen Säulenexperimenten wird die Denitrifizierung und die zugehörige mikrobielle Aktivität untersucht. Die detaillierte sedimentologische Charakterisierung der Kerne dient der Bestimmung des reaktiven Potentials unterschiedlicher Fazies und der Entwicklung standortspezifischer sedimentologischer Modelle. Reaktive Transportmodelle dienen der Bestimmung von Ratenkoeffizienten und der Abschätzung der Gesamtreaktivität der Sedimente. Diese fließen in großskalige, virtuelle, reaktive Transportmodelle auf Grundlage der kumulierten relativen Reaktivität ein. Das Projekt wird unser Verständnis verbessen, wie der sedimentologische Aufbau die Redox-Reaktionen und die mikrobielle Aktivität in Grundwasserleitern bestimmt, und wie sedimentologische Informationen für die Formulierung großskaliger reaktiver Transportmodelle verwendet werden können.

Verfahrensentwicklung von Messung, Behandlung und Beseitigung radioaktiver Abfaelle

Untersuchungen ueber spezielle analytische Probleme auf dem Schmutzwassersektor. Beginn mit der Untersuchung der Nitrifizierungs- und Denitrifizierungsvorgaenge in Oberflaechenwaessern am Beispiel des Hauptentwaesserungskanals. Untersuchung synthetischer Waschmittel und anderer Reagentien auf ihre Wirksamkeit bei der Reinigung kontaminierter Schutzkleidung, Entwicklung von Waschverfahren mit besseren Dekontaminationsfaktoren und geringeren Abwassermengen. Untersuchung gaengiger Trennverfahren, wie Saegen, autogenes Schneiden oder Plasmaschneiden, auf ihre Anwendbarkeit zur rationellen Zerkleinerung sperriger kontaminierter bzw. aktivierter Bauteile. Anpassung der konventionellen Technik an schwierige Materialkombinationen, z.B. Aluminium, Beton oder Stahl/Araldit, und die strahlenschutztechnischen Randbedingungen (Fernbedienung, Abgasreinigung).

Grundwassermessstelle APP_GWMN_51

Dieser Datensatz beschreibt die Grundwassermessstelle APP_GWMN_51 in Schleswig-Holstein. Die Messstelle liegt im Grundwasserkörper EI13 : Eider/Treene - östl. Hügelland West. Es liegen insgesamt 40926 Messwerte vor. Es liegen außerdem 12 Probenentnahmen vor (siehe Resourcen).

Grundwassermessstelle APP_GWMN_38

Dieser Datensatz beschreibt die Grundwassermessstelle APP_GWMN_38 in Schleswig-Holstein. Die Messstelle liegt im Grundwasserkörper ST02 : Flensburg - östl. Hügelland. Es liegen insgesamt 41779 Messwerte vor. Es liegen außerdem 27 Probenentnahmen vor (siehe Resourcen).

Grundwassermessstelle APP_GWMN_455

Dieser Datensatz beschreibt die Grundwassermessstelle APP_GWMN_455 in Schleswig-Holstein. Die Messstelle liegt im Grundwasserkörper ST16 : Trave - Mitte. Es liegen insgesamt 34563 Messwerte vor. Es liegen außerdem 27 Probenentnahmen vor (siehe Resourcen).

Grundwassermessstelle APP_GWMN_494

Dieser Datensatz beschreibt die Grundwassermessstelle APP_GWMN_494 in Schleswig-Holstein. Die Messstelle liegt im Grundwasserkörper EI13 : Eider/Treene - östl. Hügelland West. Es liegen insgesamt 54921 Messwerte vor. Es liegen außerdem 45 Probenentnahmen vor (siehe Resourcen).

Modellierung der CH4 und N2O Spurengasemissionen aus Reisanbaugebieten in China

Im Rahmen des Forschungsvorhabens soll ein prozessorientiertes Modell zur Beschreibung von biogeochemischen Stoffumsetzungen in landwirtschaftlich genutzten Böden derart weiterentwickelt werden, daß es zur Prognose von CH4- und N2O-Spurengasemissionen aus dem Reisanbau eingesetzt werden kann. Insbesondere soll die numerische Beschreibung der in der CH4- und N2O-Produktion und Konsumption involvierten mikrobiologischen Prozesse Methanogenese, Methan-Oxidation, Nitrifikation und Denitrifikation und deren Abhängigkeit von Änderungen des Redoxpotentials im Boden implementiert bzw. verbessert werden. Zudem sollen die verschiedenen Mechanismen, die zur Emission von Spurengasen aus dem Reisanbau beitragen (Diffusion, Gasblasenbildung bei Überstauung, Pflanzentransport) sowie die Auswirkung von radialen Sauerstoffverlusten der Reiswurzeln auf die mikrobiologischen Prozesse in einer durch Anaerobiosis dominierten Umgebung in das Modell implementiert werden.

Grundwasser-Projekt ArNO: Nitratbelastung von Einzugsgebieten - Eignung der verwendeten Grundwassermessstellen zur Ermittlung der Nitratbelastung unter Berücksichtigung historisch erzeugter Nitrateinträge

Forschergruppe (FOR) 2337: Denitrifikation in landwirtschaftlichen Böden: Prozesssteuerung und Modellierung auf verschiedenen Skalen (DASIM), Teilprojekt: Hochauflösende Simulation der Denitrifikation

Auch in aeroben Böden finden Denitrifikationsprozesse statt, aller Voraussicht nach in heterogen verteilten anoxischen Mikrobereichen. Lokal anaerobe Bedingungen sind dabei entweder das Ergebnis einer limitierten Sauerstoffnachlieferung oder von besonders hohem Sauerstoffverbrauch bei der mikrobiellen Zersetzung von leicht abbaubarer organischer Substanz. Die Dynamik des Stickstoffumsatzes wird durch ein Zusammenspiel von mikrobieller Aktivität und abiotischen Bedingungen gesteuert, die eng mit der Bodenstruktur zusammenhängen. Denitrifikation ist ein Mehrskalenprozess, bei dem die biogeochemischen Prozess in einzelnen Poren stattfinden, während die relevante Skala für den Transport von Sauerstoff und organischer Substanz Millimeter bis Dezimeter ist. Schließlich werden für Klimasimulationen die aggregierten Produktflüsse für Gebiete mit einer Fläche von mindestens einigen Quadratkilometern benötigt. Diese enorme Spanne von mindestens drei Skalen über mehr als 9 Größenordnungen soll in diesem Projekt durch Modellierung und numerische Simulation mit einer Hierarchie von drei verschiedenen Modellen überbrückt werden. Ein dreidimensionales porenskaliges Modell wird zur Simulation einzelner Aggregate verwendet, ein ebenfalls dreidimensionales kontinuumskaliges Modell zur Simulation von Experimenten in Boden-Mesokosmen und ein drittes, eindimensionales Modell zum Testen von Upscaling-Konzepten, die später Eingang in Simulationen für ganze Landschaften finden sollen. Die Modelle werden mit Batchexperimenten parametrisiert und durch Untersuchung ihrer Fähigkeit zur Prognose der zeitlichen Dynamik der Denitrifikation und der Stöchiometrie der Produkte für Experimente mit unterschiedlichen Materialien (von künstlichen porösen Medien bis zu ungestörten Böden) und Randbedingungen validiert. Die Hierarchie von Modellen wird dann verwendet um verbesserte effektive Modelle der Denitrifikation auf der Macroskala zu entwickeln. Die betrifft insbesondere die Bildung, Ausdehnung und Auswirkung anaerober Mikrozonen.

Grundwassermessstelle APP_GWMN_214

Dieser Datensatz beschreibt die Grundwassermessstelle APP_GWMN_214 in Schleswig-Holstein. Die Messstelle liegt im Grundwasserkörper EI11 : Arlau/Bongsieler Kanal - Geest. Es liegen insgesamt 47732 Messwerte vor. Es liegen außerdem 37 Probenentnahmen vor (siehe Resourcen).

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