Das Projekt "Bilaterale Untersuchungen und modellgestützte Prognosen von Huminstoffeinträgen in Oberflächenwässer aufgrund veränderter Ökosystemzustände in Mittelgebirgsregionen und deren Relevanz für die Trinkwasserproduktion - Teilprojekt 1: Erfassung und Relevanz von Huminstoffeinträgen für die Trinkwasserproduktion" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches e.V., Technologiezentrum Wasser Karlsruhe (TZW), Außenstelle Dresden durchgeführt. Seit Beginn der 1990er Jahre werden in den Mittelgebirgsregionen Zentraleuropas verstärkte Einträge von natürlichen organischen Wasserinhaltsstoffen (NOM = natural organic matter) sowie das Auftreten geruchs- und geschmacksintensiver Organika in Oberflächengewässern beobachtet. Diese Entwicklung bringt, wenn auch regional unterschiedlich, Probleme bei der Trinkwasseraufbereitung mit sich, weil davon ausgegangen werden muss, dass die Prozesse in den Speichern beeinflusst werden und sich dadurch der biologisch gut abbaubare Anteil des NOM (BNOM) verändert. Darüber hinaus können kausale Verbindungen zwischen dem Eintrag von Nährstoffen und organoleptischen Wasserbeeinträchtigungen nicht ausgeschlossen werden. Zur Bearbeitung dieser Problematik werden sowohl die Ursachen des Auftretens von BNOM als auch deren Veränderung raum- zeitlich klassifiziert, quantifiziert und bewertet. Dazu werden Untersuchungen der Quellen und der zur Mobilisierung führenden Faktoren im Einzugsgebiet und im Speicher durchgeführt. Ein wichtiger Aspekt ist das raum- zeitliche Verteilungsmuster des NOM im Trinkwasserspeicher und darauf aufbauend die Entstehung von BNOM sowie der Zusammenhang zwischen BNOM und dem Auftreten von Geruchs- und Geschmacksstoffen. Dies soll die Grundlage für die Entwicklung einer Modellvorstellung hinsichtlich Entstehung, Verhalten und Verbleib von BNOM in Trinkwasserspeichern bilden. Im Einzelnen: Modellierung des Huminstoffeintrags in Oberflaechengewaesser, unter besonderer Beruecksichtigung der biologisch abbaubaren und der fuer die Faerbung verantwortlichen DOC-Fraktionen. Erarbeitung mittelfristiger Prognosen fuer die Roh- und Trinkwasserbeschaffenheit, Aufstellung eines Massnahmenkataloges fuer Einzugsgebiete und fuer die Trinkwasseraufbereitung zur Verringerung problematischer DOC-Fraktionen im Wasser. Know how Transfer zu den tschechischen Projektpartnern. a) Charakterisierung der biologisch abbaubaren Fraktion (AOC, Wiederverkeimungspotential, BDOC, BDOC+GPC); b) Charakterisierung der die Faerbung verursachenden Fraktion (TOC, DOC, SAK, GPC); c) Beteiligung am GIS und Modell; d) Anwendung des Huminstoffeintragsmodells und Aufstellung des Massnahmenkatalogs. Das Modell soll dazu dienen, die Bewirtschaftung von Einzugsgebieten von Rohwasserspeichern zu optimieren und aufbereitungstechnische Massnahmen zur Eliminierung problematischer DOC-Anteile einzuplanen.
Das Projekt "Teilprojekt 2: Huminstoffeintra" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Fachrichtung Geowissenschaften, Institut für Geographie durchgeführt. Modellierung des Huminstoffeintrags in Oberflaechengewaesser unter besonderer Beruecksichtigung der biologisch abbaubaren und der fuer die Faerbung verantwortlichen DOC-Fraktionen. Erarbeitung mittelfristiger Prognosen fuer die Roh- und Trinkwasserbeschaffenheit. Aufstellung eines Massnahmenkataloges fuer Einzugsgebiete und fuer die Trinkwasseraufbereitung zur Verringerung problematischer DOC-Fraktionen im Wasser. Know how Transfer zu den tschechischen Partnern. a) Ermittlung der den Huminstoffeintrag bestimmenden Faktoren (Oekosystemanalyse): Immissionen, Klima, Vegetation, Nutzung, Boden etc. fuer verschiedene Einzugsgebiete; b) Aufbau eines Geographischen Informationssystems (GIS); c) Erarbeitung und Verifizierung des Huminstoffmodells; d) Modellvalidierung; e) Modellanwendung und Aufstellung von Massnahmenkatalogen. Das Modell soll dazu dienen, die Bewirtschaftung von Einzugsgebieten von Rohwasserspeichern zu optimieren und aufbereitungstechnische Massnahmen zur Eliminierung problematischer DOC-Anteile einzuplanen.
Das Projekt "Moleküldynamik Simulationen von Sorptionsprozessen an Bodenmaterialien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität für Bodenkultur Wien, Institut für Bodenforschung durchgeführt. Interaktionen von organischen Stoffen mit Bodenmaterial spielen in vielen umweltrelevanten Prozessen eine grosse Rolle. Die Adsorption im Boden beeinflusst die Mobilitaet und Abbaubarkeit von organischen Schadstoffen. Die Zugaenglichkeit und Anzahl von Sorptionsstellen ist ein wichtiger - den Transport von Schadstoffen beeinflussender - Faktor. Boden selbst besteht aus einer komplexen Mischung von anorganischen und organischen Materialien. Zur Beschreibung eines derart komplexen Systems ist die Entwicklung geeigneter repraesentativer Model und Modelszenarien erforderlich. Im Rahmen dieses Projektes moechten wir zwei wichtige Aspekte der Interaktion organischer Substanzen mit Boden mittels theoretischer Methoden auf molekularer Ebene betrachten. Erstens sollen die Interaktionen ausgewaehlter organischer Substanzen an Tonoberflaechen untersucht werden. Ausgehend von den Ergebnissen des vorhergehenden Projektes wollen wir komplexere und daher auch realistischere Szenarien betrachten. Im speziellen sollen die Interaktionen von ausgewaehlten Pestiziden, typischen Huminstofffragmenten und solvatisierten Kationen (z.B. K+, Mg2+, Ca2+) an Tonoberflaechen untersucht werden. Die Anwendung von Methoden der Molekueldynamik soll es erlauben thermodynamische Parameter zu berechnen und den moeglichen Beitrag unterschiedliche Interaktionen zu vergleichen. Der zweite Teil des Projektes zielt auf eine detaillierte Beschreibung der Wechselwirkungen von Huminstoffen mit umweltrelevanten organischen Verbindungen hin. Ebenfalls aufbauend auf das vorhergehende Projekt soll das dort entwickelte Huminstoffmodell verwendet und erweitert werden. Dieses Model besteht aus Huminstoff - Einzelfragmenten mit unterschiedlicher Funktionalitaet. Mit Hilfe von Molekuel Dynamik Simulationen sollen auch hier Unterschiede in der freien Enthalpie zwischen unterschiedlichen Interaktionsmechanismen herausgearbeitet werden. Insbesondere sollen die Stabilitaeten in unterschiedlich polaren Medien untersucht werden. Damit kann die Auswirkung von hydrophilen und lipophilen Umgebung auf die Wechselwirkung betrachtet werden. Die Simulationen sollen es z.B. erlauben abzuschaetzen in welchem Verhaeltnis ausgewaehlte Pestizide im sorbierter bzw. freien Zustand vorliegen koennen. Beide Teile des Projektes werden wichtige und fundamentale Informationen ueber moegliche Beitraege unterschiedlicher Interaktionen zur Sorption von organischen Substanzen an Bodenmaterialien liefern. Die Ergebnisse sollen dazu beitragen den Verbleib und das Verhalten von organischen Molekuelen in der Umwelt besser zu verstehen.