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Grundwasser

<p>Die größten Süßwasservorkommen weltweit liegen im Untergrund. Diese Grundwasservorkommen sind in vielen Regionen die wichtigste Quelle für die Wasserversorgung. Der Zustand des Grundwassers ist deshalb systematisch zu überwachen und der Eintrag von Schadstoffen so weit wie möglich zu verhindern.</p><p>Bedeutung und Gefährdung des Grundwassers</p><p>Grundwasser ist Teil des Wasserkreislaufs. Es stammt ganz überwiegend aus Regenwasser, das durch den Boden und den Untergrund bis in die Grundwasserleiter sickert. Oberflächennahe Grundwasservorkommen versorgen Pflanzen mit Wasser und bilden wertvolle Feuchtbiotope. Das Grundwasser tritt in Quellen zu Tage und speist Bäche und Flüsse. Gerade in den regenarmen Zeiten des Jahres stammt ein großer Teil des Wassers in unseren Flüssen aus dem Grundwasser. Qualität und Menge des Grundwassers beeinflussen damit auch die Oberflächengewässer. Rund 70 Prozent des Trinkwassers stammen aus Grundwasser, das damit die wichtigste Trinkwasserressource Deutschlands ist.</p><p>Der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/k?tag=Klimawandel#alphabar">Klimawandel</a>⁠ ist die zentrale Herausforderung für die Wasserwirtschaft heute und in Zukunft. Wasserverfügbarkeit für alle und jeden Zweck ist keine Selbstverständlichkeit mehr. Auch der Grundwasserstand unterliegt Schwankungen - je nach geologischen Verhältnissen, Nutzungsintensität und klimatischer Situation. Während der Trockenjahre 2018-2020 und 2022 ist der Grundwasserstand in vielen Regionen Deutschlands deutlich gesunken. Der Druck auf die Ressource Grundwasser wird in Zukunft weiter steigen, insbesondere wenn die landwirtschaftliche Bewässerung zunimmt und wasserintensive industrielle Nutzungen hinzukommen. Grundwasser galt in der Vergangenheit im Vergleich zu oberirdischen Gewässern als gut geschützt gegenüber anthropogenen Verunreinigungen. Doch Reinigungs- und Rückhaltevermögen der überlagernden Bodenschichten wurden überschätzt. Die systematische Überwachung der Grundwasserbeschaffenheit durch die Bundesländer hat gezeigt, dass der gute Zustand unseres Grundwassers vielerorts gefährdet ist. Es sind vor allem die diffusen Einträge von Stickstoff und Pestiziden aus der Landwirtschaft, die das Grundwasser belasten. Weitere Ursache für Verunreinigungen sind diffuse Einträge aus Industrie und Verkehr sowie aus punktuellen Quellen oder linienförmigen Belastungen wie zum Beispiel Altstandorte, Altablagerungen, Unfällen mit wassergefährdenden Stoffen oder undichten Abwasserkanälen.</p><p>Eine Sanierung des Grundwassers ist, wenn überhaupt, nur mit großem finanziellen und technischen Aufwand und in langen Zeiträumen möglich. Die konsequente Anwendung des Vorsorgeprinzips ist deshalb von ganz besonderer Bedeutung. Dazu gehört auch eine systematische, regelmäßige Überwachung des Grundwassers, für die in Deutschland die Länder zuständig sind. Dadurch lassen sich Gefährdungen des Grundwassers frühzeitig erkennen und geeignete Maßnahmen können rechtzeitig ergriffen werden. Aufgrund seiner herausragenden Bedeutung für die Trinkwasserversorgung und wichtigen ökologischen Funktionen ist ein flächendeckender Grundwasserschutz, wie im Wasserhaushaltsgesetz verankert, erforderlich.</p><p>Eine Gesamtübersicht über den Zustand des Grundwassers in Deutschland und seine Belastungen infolge menschlicher Nutzungen sowie Maßnahmen zum Schutz des Grundwassers finden Sie in der Broschüre „<a href="https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/grundwasser-in-deutschland">Grundwasser in Deutschland</a>”. Eine Übersicht über die weltweite Grundwassersituation finden Sie (auf Englisch, Französisch und Italienisch) im Bericht der Vereinten Nationen: „<a href="https://unesdoc.unesco.org/ark:/48223/pf0000380721">The United Nations World Water Development Report 2022: Groundwater: Making the invisible visible</a>“.</p>

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.

Sanierung der Ruestungsaltlast Hirschhagen - Reinigung nitrotoluolbelasteter Grundwaesser durch eine biologische Container-Klaeranlage mit nachgeschalteter oxidativer Stufe

In zwei vorlaufenden Verfahrensstufen konnte nachgewiesen werden, dass NT-haltige Grundwaesser mit Konzentrationen bis ueber 30000 Mikrogramm/l durch eine Kombination der Verfahrensstufen Biologie/Ozon bis auf kleiner 220 Mikrogramm/l (Biologie) und kleiner 15 Mikrogramm/l (Ozonisierung) gereinigt werden koennen. In 1993/94 wird durch einen Langzeitversuch in der 3. Stufe der Verfahrensentwicklung eine Anlage mit einer Durchsatzleistung von 1 Kubikmeter/h in der Kombination der Verfahrensstufen Biologie/UV-Wasserstoffperoxid betrieben. Aus dem Betrieb dieser Anlage sollen Kenndaten zur Entwicklung einer geplanten technischen Anlage mit einer Durchsatzleistung von 30 Kubikmeter/h abgeleitet werden.

Durchfuehrung von Versuchen im halbtechnischen Massstab zur Weiterentwicklung eines neuen Hochleistungsverfahrens zur Entsaeuerung, Enteisenung und Entmanganung von Grundwasser zur Trinkwassergewinnung

Untersuchungen zum universellen Skalenverhalten von Residualgasphasen mittels micro-Computer-Tomographie

Das Kapillare Einfangen von CO2-Gas und deren nachfolgende Auflösung sind zwei wichtige Speicherprozesse der CCS (Carbon Capture Storage)-Technologie, die im Rahmen des beantragtes Projektes untersucht werden sollen. Das zentrale Ziel ist ein Upscaling von porenskaligen Eigenschaften getrappter Gascluster mittels universellen Skalengesetzen, wie sie von der Perkolationstheorie vorhergesagt werden. Erstmals wird ein analytisches Näherungsverfahren zur Berechnung der effektiven Auflösungsrate angewendet und durch vergleichende Makroskala-Modellierungen (MIN3P und TOUGH2) getestet. Von grundlegendem Interesse ist die Frage, unter welchen Bedingungen, die im Projekt untersuchten porösen Medien zur gleichen Universalitätsklasse gehören, und welchen Einfluss, Porenstruktur, Mikrostruktur der Festkörperoberfläche und heterogene Benetzbarkeit auf den Trapping-Prozess haben. Methodisch wird mittels micro-Computertomographie und Bildanalyse sowohl die Porenstruktur, Porenraumtopologie und mittels Clusteranalyse die Geometrie und statische Verteilung getrappter Gascluster analysiert und quantifiziert. Die Dynamik des Trapping-Verhaltens wird mittels optischer Visualisierung in Glaskugel-Monolayer untersucht. Die Fluide werden so gewählt, dass sie Proxies für die CO2-Injektion in Tiefenaquifere darstellen. Die zu erwartenden Ergebnisse sind sowohl von grundlegendem Interesse als auch von großer praktischer Relevanz, da sie Prognose-Modellierungen zur CCS-Technologie und zur Grundwasserreinigung (Auflösung residualer NAPL (non aqueous phase liquid) bzw. von Mischgasphasen) verbessern.

Erkundung und Sanierung von Boden/Grundwasserkontaminationen im Bereich alter Industriestandorte

Die Untersuchungen zielen darauf ab, Probleme und Moeglichkeiten der Erkundung und Sanierung von Schadstoffverunreinigungen aus alten Industriestandorten in einem sehr komplizierten Aquifersystem zu ergruenden und zusammenzustellen. Ausgangspunkt ist eine Zusammenarbeit mit verschiedenen Industrie- sowie kommunalen Versorgungsunternehmen (z.B. hinsichtlich ehemaliger Gaswerke) im nordbayerischen Ballungsraum. Bei dem betrachteten Aquifer handelt es sich um das System Quartaer/Sandsteinkeuper mit einem unregelmaessigen Wechsel von stauenden und durchlaessigen Partien, in dem lokale Grundwasser-Teilstockwerke entwickelt sind, die in unuebersichtlicher Weise miteinander in Verbindung stehen.

Erprobung und Entwicklung einer Adsorberwand im Abstrom unterirdischer Kontaminationsbereiche in einer Kombination von Dekontaminierungs-Sicherungs- und Ueberwachungsmassnahmen

Technikumsanlage zur Behandlung HCH-belasteten Grundwassers

Optimierte Eisen-Biokohle-Komposite zum Abbau von halogenierten Verbindungen in Umweltmedien: Synthese-Strategien und Reaktionsmechanismen

Die rasante Urbanisierung und Industrialisierung in den vergangenen Jahrzehnten hat zu einer Vielzahl von Umweltkontaminationen mit halogenierten organischen Verbindungen (HOCs) sowohl in China als auch Europa geführt. Ziel des vorgeschlagenen Projektes ist es, neue Erkenntnisse und ein vertieftes Prozessverständnis für die Synthese von biobasierten nFe(0)/Pd/C-Kompositen und deren Reaktionen mit HOCs in der Grundwasserreinigung zu gewinnen. Dies beinhaltet die Identifizierung von Synthese-optionen für Partikel mit maßgeschneiderten und verbesserten Eigenschaften mithilfe der Hydrothermalen Karbonisierung (HTC). Ein tiefgreifendes mechanistisches Verständnis der beteiligten Prozesse, d.h. Sorption, Reaktion und Transport reaktiver Spezies so-wie Katalyse sowie deren Synergien dient einer zielgerichteten Optimierung der Partikel und der Erkundung ihrer Anwendungsgebiete. Die nFe(0)/Pd/C-Komposite sollen speziell für die in-situ Grundwasserreinigung geeignet sein und verbesserte Eigenschaften insbesondere für solche Anwendungsfälle besitzen, bei denen bekannte Konzepte der in-situ-Sanierung mit Nanopartikeln (Nanoremediation) nicht greifen. Die synergistische Kombination verschiedener Wirkprinzipien erlaubt Multikatalyse-Prozesse sowie die sequentielle Behandlung von verschiedenen Kontaminanten. Zunächst werden verschiedene Optionen für die Einbettung von Metallen in oder auf die Kohlepartikel untersucht, die erhaltenen Produkte detailliert durch physikalisch-chemische Methoden charakterisiert und auf ihre Reaktivität getestet. Danach werden Reaktionen in Batch-Ansätzen für die Aufklärung der zugrundeliegenden Mechanismen, wie das Zusammenspiel von Pd, Kohleoberfläche und Fe-Spezies, der beteiligten Reaktionswege und reaktiven Spezies, durchgeführt. Weiterhin werden Optionen für Multikatalyse und sequentielle Reduktions-/Oxidationsprozesse untersucht. Abschließend werden die entwickelten Materialien und Prozesse im Labor für die Behandlung von Wasser von kontaminierten Standorten in Deutschland und China erprobt. Dieses kooperative Forschungsvorhaben von chinesischen und deutschen Partnern wird zu einem signifikanten Fortschritt in der Sanierungsforschung für industriell kontaminierte Standorte, insbesondere auch in China, führen.

Grundwasserbenutzung

Informationen zu Menge und Qualität von Grundwasser, die im Rahmen von Überwachungsaufgaben vorhabensbezogener Grundwasserbenutzungen und beim Wiederanstieg des Grundwassers in der Tagebaufolgelandschaft durch die LDL erfasst, verwaltet und bewertet werden, d.h. Daten, die im Zusammenhang mit Grundwasseraufstau, -absenkung, -entnahme und - rückleitung sowie im Rahmen von Untersuchungen zu Grundwasserkontaminationen (Havariefälle etc.) und Grundwassersanierungen entstehen einschließlich der Daten der Gebietsüberwachung. Beurteilung von Vorhaben zur Abwasserversickerung (Verrieselung). Diese Datenerhebungen erfolgen in der Regel über vorhabensbezogene Messnetze.

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