Das Projekt "Videodokumentation des Sommerhochwassers 1997 an der Oder zwischen Ratzdorf und Hohensaaten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Rostock, Fachbereich Bauingenieurwesen, Institut für Wasserbau durchgeführt. Im Juli und August 1997 fuehrte die Oder Hochwasser infolge schwerer und lang andauernder Regenfaelle in Tschechien und Polen. Die Scheitelwasserstaende im brandenburgischen Oderraum zwischen Ratzdorf und Hohensaaten uebertrafen alle bisherigen messtechnisch erfassten Pegelstaende. Zudem zeichnete sich das Hochwasserereignis durch eine sehr lange Verweilzeit aus. Im Land Brandenburg war eine Flaeche von ca. 1200 qkm durch Ueberflutung gefaehrdet. Das Gebiet erstreckte sich vom Oder-Neisse-Zusammenfluss in Ratzdorf ueber Eisenhuettenstadt, Niederungsgebiete um Ziltendorf und Wiesenau, Teile der Stadt Frankfurt/Oder, Lebus, Reitwein bis hin zum Oderbruch. Der Katastrophenschutz konnte nicht allein durch das Land Brandenburg bewaeltigt werden, sondern es wurden u.a. Einsatzkraefte der Bundeswehr, des BGS, der Polizei, des THW, der Feuerwehr, der DLRG und des DRK aus dem gesamten Bundesgebiet hinzugezogen. Es war der groesste zivile Einsatz der Bundeswehr seit Bestehen der Bundesrepublik. Zu Deichbruechen kam es in der Ziltendorfer Niederung, wo etwa 50 qkm und damit mehrere Siedlungen ueberflutet und 2600 Menschen zeitweise evakuiert wurden. Ein Teil der ueberfluteten Haeuser wird nicht wieder bewohnbar sein, andere sind stark sanierungsbeduerftig. Das Oderbruch, ein Niederungsgebiet von ca. 1000 qkm Ausdehnung, konnte durch den hohen personellen, technischen und finanziellen Aufwand vor einer Ueberschwemmung bewahrt werden. Bei einem Deichbruch waeren in diesem Gebiet bis zu 20.000 Menschen betroffen gewesen. Das Institut fuer Wasserbau wird, unterstuetzt durch eine Foerderung des BMBF, in den naechsten Monaten eine Videodokumentation ueber das Sommerhochwasser 1997 an der Oder zwischen Ratzdorf und Hohensaaten erstellen. Die Dokumentation soll die Komplexitaet der durchgefuehrten Schutzmassnahmen anschaulich darstellen. Hierzu werden Informationen ueber die Organisation des Krisenstabes, ueber die Aufgaben der beteiligten Hilfskraefte und ueber die notwendigen Arbeiten vor Ort gegeben. Zudem wird der Verlauf des Hochwassers anhand von Pegelstaenden sowie die Abfolge der Ereignisse beschrieben. Des weiteren soll die Videoproduktion hydrologische, wasserbauliche, geographische und geschichtliche Hintergrundinformationen zum betrachteten Oderraum liefern.
Das Projekt "Teilprojekt: Modellierung von Redoxprozessen im Grundwasser (Testfeld Oderbruch)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Georg-August-Universität Göttingen, Geowissenschaftliches Zentrum, Abteilung Angewandte Geologie durchgeführt. Nicht nur in Sedimenten, sondern auch im Grundwasser haben die Redoxverhältnisse einen erheblichen Einfluss auf das geochemische Milieu und damit auf die Ausbreitung und Verteilung von Wasserinhaltsstoffen. Da in Grundwasserleitern stets auch der Transport im Strömungsfeld berücksichtigt werden muss, ist das Verständnis der Wechselwirkung von Prozessen beider Art, Redox und Transport, von großer Bedeutung. Die Entwicklung derart gekoppelter Modelle und deren Erprobung in der Praxis ist noch in den Anfängen. Die Ergebnisse der im Schwerpunktprogramm bereits durchgeführten Messkampagnen im Oderbruch bieten einen guten Ausgangspunkt zur Erprobung einer methodischen Vorgehensweise. Im beantragten Projekt wird ein am IGB existierendes Basismodell erweitert, in dem innerhalb eines großräumigen Grundwassermodells Redox- und Transportprozesse gleichgewichtig berücksichtigt werden. Projektaufgabe ist die exemplarische Erstellung eines Redox-Transportmodells, das an die Verhältnisse im Oderbruch, wie sie in den Messdaten repräsentiert sind, angepasst ist.
Das Projekt "Teilprojekt: Verhalten von Spurenmetallen im Redox-Feld eines Grundwasserleiters" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bremen, Fachgebiet Geochemie und Hydrogeologie durchgeführt. Waehrend fuer eine Reihe von Spurenmetallen im Grundwasser (z.B. As, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Zn) das geochemische Verhalten auch im Zusammenhang mit Transportprozessen und gleichzeitig ablaufenden Redox-Reaktionen bereits relativ gut untersucht ist, sind die entsprechenden Reaktionen bei einer Reihe anderer, meist sehr gering konzentrierter Metalle (z.B. Cd, Ce, Co, La, Mo, Rb, Sm, TI, V, Y, Yb) nur wenig bekannt. Mit den modernen Methoden der ICP-Massenspektrometrie-Analyse, insbesondere auch auf dem Wege ueber eine Anreicherung und Matrix-Trennung mit Chelex 100, ist eine Vielzahl von Elementen mit Konzentrationen im niedrigsten Spurenbereich auch der Standard-Analytik zugaenglich geworden. So koennen auch fuer bisher kaum untersuchte Spurenmetalle nun weitere Grundlagen des geochemisch/hydrogeologischen Verhaltens untersucht werden. Dabei sind in unterschiedlichen Redox-Milieus fuer die einzelnen Metalle sehr unterschiedliche Konzentrationen im Grundwasser moeglich in Abhaengigkeit von z.B. Speziesverteilung, Adsorptions-/Desorptions-Verhalten, Loesungs-/Faellungsprozessen und auch dem z.T. begrenzenden Vorhandensein in der Festphase des Grundwasserleiters. Das Transport/Reaktions-Verhalten ausgewaehlter Spurenmetalle soll in Systemen unterschiedlicher Groessenordnung untersucht werden. Dabei werden die folgenden Systeme im 'upscaling' zu betrachten sein, angefangen vom Labor-Saeulenversuch (bis 1m Fliessweg), ueber den Gerinne-Versuch (10 bis 20 m Fliessweg), das Testgebiet Hengsen (100 bis 200 m Fliessweg) bis hin zum Testgebiet Oderbruch (1 bis 5 km Fliessweg). Fuer alle diese Grundwasserleiter ist der kontrollierte Uebergang vom oxischen zum anoxischen System zu betrachten. Das dabei auftretende unterschiedliche Verhalten der einzelnen Spurenmetalle soll mit dem Transport-/Reaktionsmodell CoTAM ueber die verschieden grossen Systeme vergleichend betrachtet werden, damit von der Groesse des Systems unabhaengige Eigenschaften gefunden werden koennen, die insbesondere zur Beurteilung des LangzeitVerhaltens von entscheidender Bedeutung sind. Bereits aus den ersten Untersuchungen des laufenden Projektes (Saeulenversuche, Testgebiet Hengsen) ergab sich sehr deutlich, dass als wesentliche, die jeweilige Konzentration im Grundwasser steuernde Eigenschaft auch die geochemisch/hydrogeologische Vorgeschichte des Grundwasserleiters mit seinen Vorraeten und Bindungsformen zu betrachten ist. Dies wird hier fuer Spurenmetalle besonders deutlich, muss jedoch auch fuer andere Stoffe von Bedeutung sein. In Transport/Reaktions-Modellen wird dies bisher nicht beruecksichtigt und soll daher im hier verwendeten Modell CoTAM entsprechend nachgeruestet werden.
Das Projekt "Teilprojekt: Quantifizierung der Stoffumsätze unter raum/zeitlich variablen Infiltrationsbedingungen im SPP Testgebiet Oderbruch" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Greifswald, Institut für Geologische Wissenschaften, Lehrstuhl für Angewandte Geologie, Hydrogeologie durchgeführt. Das im östlichen Brandenburg gelegene, intensiv landwirtschaftlich genutzte Oderbruch ist mit einer Größe von etwa 800 km2 das größte Flusspoldergebiet Deutschlands. Durch die Durchführung umfangreicher Entwässerungsmaßnahmen innerhalb der letzten 250 Jahre liegt der Wasserspiegel der Oder deutlich über dem Grundwasserspiegel im Oderbruch. Aufgrund des starken hydraulischen Gefälles infiltriert das Flusswasser lateral in den flachen, gespannten Grundwasserleiter. Währen des Infiltrationsvorgangs wird das oxische Uferfiltrat entlang seines Fließweges zunehmend reduziert. In einem odernahen, etwa 1 km2 großen Areal 'Bahnbrücke' wird das hydraulisch-hydrochemische System detailliert untersucht. Neben einer instationären, hydraulischen 3D-Modellierung ist die gekoppelte Modellierung von Stofftransport und Stoffumsätzen entlang einzelner Strompfade vorgesehen. Von besonderem Interesse ist die saisonale Variabilität redoxgesteuerter Reaktionen, die Lösung, Fällung und Migration von Eisen- und Manganspezies kontrollieren. Während sich bisherige Untersuchungen im Oderbruch ausschließlich auf den oberflächennahen Bereich (bis 7 m u. GOK) des 20-30 m mächtigen Grundwasserleiters beschränkten, sollen die laufenden Untersuchungen den Grundwasserleiter in seiner gesamten vertikalen Erstreckung erfassen. Von den im Oderwasser enthaltenen Elektronenakzeptoren sind Sauerstoff und Nitrat bereits nach wenigen dm Untergrundpassage verbraucht. Als Reduktionsmittel dient in erster Linie organische Substanz. Konzentrationsänderungen des im Grundwasser gelösten Eisens und Mangans spiegeln die Veränderungen des Redoxmilieus am deutlichsten wider. Im Oderwasser sind Eisen und Mangan nur in Spuren nachweisbar. Im Grundwasser nehmen die Mangangehalte mit zunehmender Entfernung von der Oder zunächst zu, um dann bis in eine Entfernung von 700 m deutlich abzusinken. Sowohl der pH-Wert als auch die Alkalität korrelieren mit den Mangankonzentrationen. Die Eisengehalte nehmen entlang des Fließweges kontinuierlich bis zur Gebietsgrenze zu. Die niedrigsten Eisengehalte finden sich in den Bereichen mit den höchsten Mangangehalten. Durch Reduktion von Mangan-(Hydr)Oxiden kommt es zum Anstieg von Mn(II) in Lösung. Das folgende Absinken der Mangangehalte bei gleichzeitigem Anstieg der Eisengehalte lässt sich durch die Fällung von Mn(II) als MnCO3 (Rhodochrosit) erklären, die durch die aus der Lösung von Eisen-(Hydr)oxiden resultierende pH-Wert-Verschiebung und Erhöhung des Karbonatgehalts begünstigt wird. Ein Einsetzen der Sulfatreduktion kann bis zur Gebietsgrenze nicht beobachtet werden.
Das Projekt "Schadstoffeliminierung bei der Uferfiltration im Oderbruch und ihre Bedeutung fuer eine zukuenftige Wasserversorgung von Berlin" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Berlin, Fachbereich Geowissenschaften, Institut für Geologie, Geophysik und Geoinformatik, Fachrichtung Rohstoff- und Umweltgeologie durchgeführt. Im Oderbruch infiltriert erheblich belastetes Flusswasser in die jungen Auensedimente. Schon nach kurzem Fliessweg findet bedingt durch den Wechsel der physiko-chemischen Bedingungen im Aquifer offensichtlich eine Eliminierung von Schadstoffen statt. Die FU Berlin untersucht diese Prozesse, die fuer eine unausweichliche Vergroesserung der Wasserversorgung von Berlin nicht ohne Bedeutung sind, in Zusammenarbeit mit dem Zentrum fuer Agrarlandschafts- und Landnutzungsforschung (ZALF) in Muencheberg.
Das Projekt "Teilprojekt: Hydraulisch-geochemische Wechselwirkungen bei Lösung und Fällung von Eisen-/Mangan-Hydroxiden in anthropogen beeinflussten Aquiferen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Mainz, Institut für Geowissenschaften durchgeführt. Eisen- und Mangan-Oxide bzw. Hydroxide treten in Aquifersystemen sowohl in örtlich gebundener Phase ('coatings') als auch in mobiler Phase auf und können daher Schadstoffe partikulär transportieren oder immobilisieren. Die oben genannten Phasen sind jedoch nur unter bestimmten physiko-chemischen Bedingungen stabil, so dass neben der Hydraulik eines Aquifersystems auch hydrochemische Lösungs- und Fällungsprozesse eine Mobilisation bzw. Kopräzipitation hervorrufen können, die wiederum die Hydraulik eines Aquifersystems beinflusst. Im Rahmen des Projektes sollen Wechselwirkungen zwischen Lösung und Fällung von Eisen- und Mangan-Oxiden/Hydroxiden variabler Stöchiometrie und der Hydraulik des Systems sowohl in Laborstudien als auch deren Verifizierung in klein- und großmaßstäblichen Feldstudien durchgeführt werden. Dies umfasst auch die Modellierung der chemischen Stabilität und des Transport- und Sorptionsverhaltens dieser Phasen in den gewählten Betrachtungsmaßstäben. Die Arbeiten der Arbeitsgruppe Prof. Schenk im Rahmen dieses Projektes umfassen die Charakterisierung der Oberflächen von Partikeln und Sediment mittels n-Punkt-BET-Adsorption sowie deren Veränderung durch chemische Prozesse, weiterhin die quantitative Messung von Partikeln und die digitale bildanalytische Auswertung zur Gestaltanalyse dieser mobilen partikulären Phase und deren morphologische Veränderung bei Variation der chemischen Rahmenparameter, die Analyse der 'coatings' an Hand von Mikrosondenschliffen und REM-Untersuchungen sowie die Durchführung von sequentiellen Extraktionen zur Bindungsformanalyse der bereits gebundenen Schwermetalle und die Bestimmung von Adsorptionsisothermen an bereits geleachten Sedimenten zur Ermittlung des Resta-Adsorptionsvermögens. Die Untersuchungen werden in Batchversuchen, Säulenversuchen, im Testfeld 'Insel Hengsen' (Schwerte) und in einem weiteren 'upscaling' im Oderbruch durchgeführt.
Das Projekt "Teilprojekt: Migrationsverhalten umweltrelevanter Spurenstoffe unter wechselnden Milieubedingungen im oberflächennahen Grundwasserleiter des Oderbruchs" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Direktorat des Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e.V. durchgeführt. Ziel des Projektes ist die Charakterisierung der Stoffdynamik an der Kontaktzone zwischen anoxischem Grundwasser und einem Graben bzw. Vorfluter im Testfeld Oderbruch. Der Einfluß der Oberflächengewässer auf die hydrochemische Ausbildung des Grundwassers ist aufgrund der hohen chemischen und hydraulischen Gradienten qualitativ und quantitativ schwer zu beurteilen. Unter besonderer Berücksichtigung der Eisen- und Mangandynamik wird das Sorptions-, Fällungs- und Remobilisierungsverhalten von anorganischen Spurenstoffen (As, Cu, Cd, Zn) in den anthropogen geprägten Zonen periodisch wechselnder Milieubedingungen charakterisiert. Die geplanten regionalen Arbeiten sind als 'upscaling' der bisherigen stärker prozeßorientierten Untersuchungen im Testfeld Oderbruch zu verstehen. Insbesondere unte dem Aspekt der historischen sowie aktuellen anthropogenen Beeinflussung der Region Oderbruch sind Aussagen zu der Dynamik, Langzeitwirkung und Bilanz der Quellen/Senkenfunktion an der Kontaktzone der Gräben mit dem anaeroben Grundwasserleiter von entscheidender Bedeutung. Die bekannte Chronologie dieser Eingriffe bietet die Möglichkeit, die Wirksamkeit von geochemischen Prozessen und deren regionale Bilanz zeitlich zuzuordnen und Handlungsanleitungen zur Vermeidung negativer Effekte, z.B. verstärkte Stoffausträge, abzugeben.
Das Projekt "Untersuchung von Transportprozessen im Grundwasserleiter des Oderbruchs mit Hilfe der Tritium/Helium Altersdatierungsmethode" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Carl von Ossietzky Universität Oldenburg, Institut für Biologie und Umweltwissenschaften, Arbeitsgruppe Hydrogeologie und Landschaftswasserhaushalt durchgeführt. Die hydraulischen und hydrochemischen Verhältnisse des pleistozänen Grundwasserleiters des Oderbruchs wurden in einem DFG-Schwerpunkt detailliert untersucht. Erste Altersdatierungen mit der 3He-Tritium-Methode waren vielversprechend. Es zeigte sich, dass das Grundwasser in den durch Uferfiltration geprägten Bereichen mit zunehmender Entfernung von der Oder kontinuierlich älter wird, während sich in den zentralen Polderregionen der Eintrag jungen Sickerwassers aus der ungesättigten Zone qualitativ nachweisen ließ. In einem einjährigen Projekt sollen nun die Transportprozesse im Grundwasserleiter mit Hilfe der 3He-3H-Datierung großräumig untersucht werden. Ein Schwerpunkt liegt auf der Auskartierung des nuklearen Tritium-Peaks zur Bestimmung von Geschwindigkeiten und Dispersionskoeffizienten des Grundwasserleiters. Außerdem sollen die Sickerwassereinträge aus der ungesättigten Zone quantitativ berücksichtigt werden. Beides dient dazu, bei erfolgreicher Anwendung der Methode im Anschluss in einem Folgeantrag die Erkenntnisse zu nutzen, um Reaktionsgeschwindigkeiten, Stoffumsätze und -bilanzen in einem durch eine großskalige Redoxsequenz geprägten Grundwasserleitersystem zu ermitteln.
Das Projekt "Teilprojekt: Langzeitbeeinflussung des Grundwassers durch technische Heterocyclen und ihre in der Umwelt gebildeten Metaboliten am Beispiel der Leitchemikalie 2-Mercaptobenzothiazol und seiner Analoga" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bremen, Zentrum für Umweltforschung und Umwelttechnologie, Abteilung 3 Bioorganische Chemie durchgeführt. Untersucht werden als Vertreter der Klasse der heterozyklischen Umweltchemikalien: Mercaptobenzothiazol, Mercaptobenzimidazol und gegebenenfalls Mercaptonbenzoxazol, sowie deren in der Umwelt gebildete Abbauprodukte. Mercaptobenzothiazol wird selbst in der Kautschukindustrie als Vulkanisationsbeschleuniger eingesetzt bzw. ist Strukturbestandteil der Mercapto- sowie der Sulfenamidbeschleuniger. Mercaptobenzimidazol wird als Alterungsschutzmittel eingesetzt. Beide Stoffe koennen u.a. ueber das Produkt Gummi in die Umwelt gelangen, so z.B. ueber den Reifenabrieb. Untersuchungen zum Vorkommen der oben genannten Stoffe in verschiedenen Umweltmedien, insbesondere in Oberflaechen- und Grundwasser, sollen vorgenommen werden. Vergleiche mit Ergebnissen aus Laborversuchen und mathematische Modellierungen hinsichtlich geochemischer Eigenschaften bzw. allgemein Umweltverhalten nach Exposition einschliesslich Metabolisierung sollen abklaeren helfen, inwiefern das Umweltverhalten der Stoffe prognostisch abschaetzbar ist. Das Projekt ist Teil des DFG-Schwerpunktprogrammes 'Geochemische Prozesse mit Langzeitfolgen im anthropogen beeinflussten Sickerwasser und Grundwasser'. In diesem Programm sollen antropogene Einfluesse auf die komplexe biogeochemische Entwicklung vom Niederschlag ueber das Sickerwasser, das oberflaechennahe Grundwasser bis hin zum tieferen Grundwasser untersucht werden.
Das Projekt "Teilprojekt: Transport und biologische Umsetzung anthropogener organischer Umweltchemikalien im Grundwasserleiter des Oderbruchs" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Frankfurt, Institut für Atmosphäre und Umwelt, Abteilung Umweltanalytik durchgeführt.
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