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Erste Phase des Projektes: Entwicklung eines integrierten Steuerungs- und Betriebsverfahrens für die Teilsysteme Kanalnetz und Kläranlage zur deutlichen Reduzierung der Gewässerbelastung

Die itwh GmbH wurde mit der Entwicklung eines integrierten Steuerungs- und Betriebsverfahrens für die Teilsysteme Kanalnetz und Kläranlage zur Emissionsverringerung von Gewässern betraut. Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung von Regelungskonzepten, mit denen der Kläranlagenzufluss bei Regenereignissen als Stellgröße flexibel an die verfügbaren Kläranlagenkapazitäten angepasst werden kann. Somit könnten vorhandene Abwassersysteme gesamthaft effizienter genutzt und die Emissionen aus dem Kanalnetz in die Gewässer verringert werden. Um die in der Europäischen Wasserrahmenrichtlinie (EU, 2000) vorgegebene Zielsetzung der guten ökologischen Gewässerqualität erreichen zu können, ist als Beitrag der Siedlungswasserwirtschaft eine Betriebsoptimierung des gesamten Abwassersystems nötig. Die itwh GmbH führt in dem geplanten Forschungsprojekt in dieser ersten Phase Untersuchungen zur Identifikation der Mess- und Regelungsgrößen durch, mit denen der bei Regenwetter stark schwankende Zufluss aus dem Einzugsgebiet an die hydraulische Kapazität und an die verfügbare Reinigungsleistung angepasst werden kann. Die Messgrößen müssen eine zuverlässige Vorhersage des Verhaltens der Kläranlage in Abhängigkeit des Zuflusses ermöglichen. Zum Einsatz kommt ein beim itwh entwickeltes Fuzzylogic-basiertes Regelungstool, das die wesentlichen Messdaten der Kläranlage über verbal formulierte Regeln als Störgrößen einbezieht. Weitergehende Modellansätze liefern darüber hinaus Prognose-Störgrößen, um durch den Zeitgewinn die Sicherheit der Regelung zu optimieren. Die Auswertung vorliegender Messdaten führt zu Erkenntnissen hinsichtlich kritischer Prozesse bei Mischwasser und werden genutzt, um Konzepte zur Regelung des Mischwasserzuflusses zu entwerfen. Dabei kommen empirische und halbdeterministische Ansätze zum Einsatz. Aufgrund der hohen Komplexität geeigneter deterministischer Modelle wird die hydraulische Kapazität der Nachklärung nur durch empirisch ermittelte Steuerfunktionen (Regression oder Fuzzyregeln) beschrieben. Die itwh GmbH untersucht die Umsetzbarkeit und den ökologische Nutzen einer Steuerung des Zuflusses zur Kläranlage am Beispiel der simulativen integrierten Lastfallstudie Chemnitz. Dazu wird ein gekoppeltes Modell von Kanalnetz (Hystem-Extran-Güte, itwh) und Kläranlage (ifak) erstellt. Die Modellkopplung und Steuerung wurde durch das Programm itwh-Control realisiert. Mit dem Gesamtmodell werden die Emissionen in das Gewässer von Kanalnetz und Kläranlage für fünf Regenereignisse unterschiedlicher Intensität und Dauer ermittelt. Durch die Erhöhung des zulässigen Zuflusses wird eine Reduzierung der emittierten Gesamtfracht ermittelt, ohne dass es zu einer Überschreitung der zulässigen Ablaufgrenzwerte kam. Bei schwachen, lang anhaltenden Ereignissen wird die Emission um bis zu 23% reduziert und leistet einen deutlichen Beitrag zur Umweltentlastung. (Text gekürzt)

Naehrstoffbilanzierung fuer ein abgrenzbares landwirtschaftlich genutztes Areal (Mittelgebirgslandschaft)

Ziel: Ermittlung des Naehrstoffeintrages in Fliessgewaesser durch landwirtschaftliche Nutzung und Duengung. Untersucht wird ein 6-7 km2 grosses Gewaessereinzugsgebiet mit Wald-, Weide-/Wiese- und Ackernutzung, wobei ein Teil der als Acker genutzten Flaechen gedraent ist, so dass in diesem Bereich auch Draenwasseruntersuchungen durchgefuehrt werden. Weiterhin wird der Oberflaechenabfluss von landwirtschaftlich genutzten Flaechen mit Hilfe von Erosionsmessanlagen in Teilbereichen ermittelt.

Voegel im Lebensraum Gewaesser

Ausgangslage: Wasservoegel bewohnen einen Lebensraum, der sich unter dem Einfluss des Menschen stark veraendert hat und weiter veraendert (Verbauungen, Folgen der Eutrophierung, zunehmende Praesenz des Menschen etc.). Ziel: Herausfinden, welche Anpassungen den versch. Arten erfolgreiches Brueten in ihrer angestammten Umgebung ermoeglichen, welche Faehigkeiten sie haben, sich veraenderten Bedingungen anzupassen und wie gut sie sich in der zwischenartlichen Konkurrenz durchzusetzen vermoegen. Damit sollen jene Grundlagen erarbeitet werden, welche geeignetes Handeln im Sinne des Artenschutzes ermoeglichen. Methode: Langfristig angelegte beschreibende und experimentelle Untersuchungen an Individuen von Populationen verschiedener Arten unter Einbezug des Fortpflanzungserfolges und der Entwicklung ihrer Bestaende an 4 bernischen Kleinseen. Bisher wurden Haubentaucher, Blaess- und Teichhuehner in die Untersuchung einbezogen. Bearbeitende oder in Bearbeitung stehende Themen: Verhalten und Bruterfolg der Haubentaucher bei starker Nutzung eines Gewaessers durch Wanderer, Fischer und Bootsfahrer. Anpassungen und Anpassungsfaehigkeit der Haubentaucher. Anpassungsfaehigkeit von Blaess- und Teichhuhnkueken an veraenderte Bedingungen.

Umweltchemische Datenerhebung und Stoffbilanzierung zur Sanierung der Teschendorfer Seenkette

Mit der LTG Teschendorf wurde ein Projekt zur Sanierung der dortigen Seenkette beantragt. Seit der Bewilligung der Mittel an den LTG e.V. werden die Stoffeintraege in die Seenkette abgeschaetzt, verifiziert und als Grundlage fuer die weitere Sanierung in einer Studie zusammengestellt.

Auswirkung subletaler und synergistischer Belastung auf makro-Invertebrata des Rheins

An einer groesseren Anzahl von Tieren aus dem Rhein wird die Auswirkung gleichzeitiger Belastung mit 3-4 Stoffen bzw. Schadfaktoren (O2-Mangel, Erwaermung) geprueft. Gemessen wird nicht der Tod der Versuchstiere, sondern bereits vorher sich andeutende, sublethale Schaedigung ueber die Messgroessen Sauerstoff-Verbrauch, Aktivitaet, Filtrationsleistung etc. Als Ergebnisse sind Daten ueber Resistenz-Unterschiede bei den Versuchstieren zu erwarten, weiterhin Auskunft ueber synergistisch besonders aktive Substanzen im Abwasser.

Flussmessungen auf dem Rhein am Standort des Kernkraftwerkes Biblis

Fuer den Nebelwarndienst und zur Beweissicherung eines vom Deutschen Wetterdienst erstellten Dampfnebelgutachtens.

Strategisches Monitoring von Rodentizid-Rückständen in Fischottern zur Überprüfung der Wirksamkeit von Risikominderungsmaßnahmen aus der Biozid-Zulassung

Als PBT-Stoffe gelangen antikoagulante Rodentizide bei Rattenbekämpfungen in der Kanalisation oder in Ufernähe in Gewässer, wo sie von Fischen aufgenommen und über die Nahrungskette in Top-Prädatoren wie Fischottern angereichert werden. Aufbauend auf dieser Erkenntnis aus dem Vorläufervorhaben (FKZ 3720 64 409 0) wurden in der Biozid-Zulassung Risikominderungsmaßnahmen (RMM) zur Verhinderung von Gewässereinträgen festgelegt. Um zu überprüfen, ob diese Maßnahmen geeignet sind, die Gewässerbelastung tatsächlich zu reduzieren, soll im Rahmen dieses Projekts ein strategisches Biotamonitoring anhand der systematischen Sammlung und Untersuchung von Fischotter-Totfunden aus ganz Deutschland durchgeführt werden. Dazu werden die tot aufgefundenen Tiere zentral gesammelt und obduziert, um ihren Gesundheitszustand zu untersuchen. Gleichzeitig werden sie beprobt, um die Leberproben auf Rückstände von Rodentiziden (und nach Möglichkeit auch anderen Umweltschadstoffen aus anderen Vollzügen) zu analysieren. Die Häufigkeit der positiven Rodentizid-Nachweise aber auch die Höhe ihrer Konzentration in der Leber sollen in drei aufeinander folgenden Jahren erhoben werden. Im Vergleich zu Daten aus früheren Jahren, die im Rahmen des Vorgängerprojekts erhoben wurden, erlaubt dies Rückschlüsse darüber, ob die aquatische Belastung nach Festlegung der RMM tendenziell abnimmt, zunimmt oder gleichbleibend ist. Zusätzlich dazu werden Begleitparameter wie Fundort, Rodentizideinsatz in Fundort-Nähe, Todesursache, Alter, etc. erhoben sowie Nahrungsanalysen (Untersuchung des Mageninhalts und Metabarcoding) durchgeführt. Dadurch können die Einflussfaktoren auf die Rodentizid-Rückstände in Fischottern und damit die Eintragswege dieser Stoffe statistisch ausgewertet werden.

Vergleichsstudie von Sedimenten von Seen verschiedener Trophiegrade

Die Arbeit ist eine Vergleichsstudie, die auf verschiedenen wigenen Seenuntersuchungen basiert, die zum Teil noch nicht vollstaendig fertiggestellt sind. Es werden die Sedimente von oligotrophen, mesotrophen und eutrophen Seen untersucht. Waehrend oliogotrophe Seen den Naturzustand repraesentieren, laesst sich eine enge Beziehung zwischen zunehmender Eutrophierung, Industriealisierung und Bevoelkerungsdichte herstellen. Sedimente signalisieren naemlich den momentanen Zustand eines Gewaessers. Vergleiche mit tieferliegenden Sedimenten im gleichen See lassen die Veraenderungen deutlich werden.

Verhalten von Herbiziden in Gewaessern

Durch die Anwendung von Herbiziden in Gewaessern ist eine Beeintraechtigung des Wassers selbst sowie der Wasseroekologie moeglich. Mit Hilfe von Biotesten sollen derartige Veraenderungen nachgewiesen werden. Hierfuer sind geeignete Testorganismen erforderlich, die sowohl Aufschluss darueber geben, um welche Wirkstoffe es sich handelt, als auch eine ausreichende Empfindlichkeit erkennen lassen, damit selbst Spuren von Aktivsubstanzen angezeigt werden. Neben dem Nachweis von Wirkstoffen interessierte bei diesem Forschungsvorhaben vor allem die Beeinflussung der Wasserqualitaet. Hier ist es insbesondere die Sauerstoffkonzenerqualitaet. Hier ist es insbesondere die Sauerstoffkonzentration, deren Veraenderung zu einer erheblichen Beeintraechtigung der Biozoenose des Wassers fuehren kann. Aus diesem Grunde wurde daher vorrangig der Einfluss von verschiedenen Wasserherbiziden auf diese Konstante untersucht.

Ermittlung einer moeglichen Belastung von Gewaessern bei der Berieselung von Holz in Grosspoltern

Zur Erhaltung eines marktgerechten Preises wird Holz aus Windwurfkatastrophen in Mengen von mehreren 1000 m3 in Grosspoltern gelagert. Es ist festzustellen, inwieweit durch ausgewaschene Holz- und Rindeninhaltsstoffe eine Belastung des Grundwassers und von Oberflaechengewaessern eintritt.

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