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Rückstände aus der Trinkwasseraufbereitung

Rückstände aus der Trinkwasseraufbereitung Rückstände von bestimmten Verfahren der Aufbereitung von Grundwasser zu Trinkwasserzwecken können gegenüber dem natürlichen Hintergrund von Böden erhöhte Radionuklidgehalte aufweisen. Beim Umgang mit diesen Rückständen können unter ungünstigen Umständen Beschäftigte (innerhalb des Wasserwerks, aber auch im Zuge der Verwertung beziehungsweise Beseitigung) einer erhöhten Strahlung ausgesetzt sein. Der Artikel beschreibt die Entstehung dieser Rückstände und zeigt auf, welche Expositionspfade zu einer erhöhten Strahlenexposition für Beschäftigte führen können. Natürliche Radionuklide im Rohwasser Rückstandsarten bei der Wasseraufbereitung Beseitigung oder Verwertung Rechtlicher Rahmen Expositionspfade und Expositionsszenarien Literatur Natürliche Radionuklide im Rohwasser Radionuklide der natürlichen Zerfallsreihen von Uran -238, Uran -235 und Thorium-232 sind in allen Gesteinen in Spuren anzutreffen. Wenn Rohwasser mit diesen Gesteinen in Kontakt kommt, lösen sich Radionuklide zu einem kleinen Teil aus dem Gestein heraus und gelangen in das Grundwasser. Die Aktivitätskonzentration hängt entscheidend von der Gesteinsart und deren chemischer Zusammensetzung ab. Die Studie Strahlenexposition durch natürliche Radionuklide im Trinkwasser in der Bundesrepublik Deutschland des Bundesamtes für Strahlenschutz ( BfS ) bestätigte dies. Die Tabelle zeigt einen Auszug der Ergebnisse: Medianwerte (Med) und Maximalwerte (Max) der Aktivitätskonzentrationen häufig vorkommender natürlicher Radionuklide im Rohwasser in Millibecquerel pro Liter, abhängig von der Gesteinsart der wasserführenden Grundwasserschicht ( Strahlenexposition durch natürliche Radionuklide im Trinkwasser in der Bundesrepublik Deutschland ) Gesteinsart U -238 Ra -226 Pb -210 Po -210 Ra -228 Med Max Med Max Med Max Med Max Med Max Basalt <0,74 5,7 1,0 2,8 1,9 20 0,99 5,6 <0,81 5,4 Gneis <0,74 15 2,2 7,0 7,8 29 1,8 8,3 4,3 7,8 Granit 1,2 53 12 98 9,5 70 2,0 19 11 29 Kalkstein 6,0 210 5,9 160 3,2 23 1,3 18 5,4 110 Sand 3,6 120 7,1 36 2,1 18 1,3 19 6,7 46 Schiefer 1,1 97 2,6 27 2,1 19 1,8 9,4 3,7 26 Sandstein 17 590 12 380 3,6 31 2,9 630 9,3 210 sonstiges Gestein 2,5 620 8,0 300 4,1 270 2,0 410 7,5 130 Die Aktivitätskonzentration der Radionuklide im Rohwasser ist zudem abhängig von dem Redox-Potential , dem pH-Wert im Rohwasser und der Löslichkeit der Radionuklide . nach oben Rückstandsarten bei der Wasseraufbereitung Um die Vorgaben der Trinkwasserverordnung einzuhalten, müssen Rohwässer gegebenenfalls zu Trinkwasserqualität aufbereitet werden. Zur Entfernung von Störstoffen wendet man je nach chemischer Zusammensetzung des Wassers unterschiedliche Verfahren zur Wasseraufbereitung an. Die dabei anfallenden Rückstände sind nach einer Definition [1] des Deutschen Vereins des Gas- und Wasserfaches (DVGW) hauptsächlich eisenhaltige Schlämme, kalkhaltige Schlämme, Flockungsschlämme, Aktivkohle und Siebgut. Weitere Rückstände können beim Austausch von Filtermaterial (zum Beispiel Filtersand/Filterkies) oder speziellen Absorberharzen sowie beim Anlagenrückbau (zum Beispiel Rohre mit Ablagerungen) anfallen. Bisher wurden bei der Trinkwasseraufbereitung Radionuklide normalerweise nicht gezielt entfernt. Trotzdem können sich diese in einem Teil der Rückstände über das natürliche Niveau von Böden und Gesteinen hinaus anreichern. Im Oberflächenwasser ist die Konzentration natürlicher Radionuklide geringer als im Grundwasser; deshalb sind vor allem bei der Aufbereitung von Grundwasser Rückstände mit erhöhten Radionuklidgehalten zu erwarten. Medianwerte (Med) und Maximalwerte (Max) der Aktivitätskonzentrationen häufig vorkommender natürlicher Radionuklide im Oberflächenwasser und im Grundwasser in Millibecquerel pro Liter ( Strahlenexposition durch natürliche Radionuklide im Trinkwasser in der Bundesrepublik Deutschland ) Wasserart U -238 Ra -226 Pb -210 Po-210 Ra -228 Med Max Med Max Med Max Med Max Med Max Grundwasser 5,4 620 8,4 380 2,7 82 1,6 630 7,8 210 Oberflächen-Wasser 1,3 39 4,3 32 2,2 29 1,6 19 4,2 42 Bisher sind bei Rückständen aus der Aufbereitung von Grundwasser zu Trinkwasser erhöhte Radionuklidgehalte in Eisenschlämmen und Kalkschlämmen aus der Entsäuerung sowie in Austauschharzen, Aktivkohle und Filterkiesen aus der Enteisenung/Entmanganung bekannt. Bei Thermalwasserquellen wurde zudem von radionuklidhaltigen Inkrustationen berichtet . In den vor allem bei der Aufbereitung von Oberflächenwasser anfallenden Flockungsschlämmen und im Siebgut sind keine erhöhten Radionuklidgehalte zu erwarten. Der DVGW hat mit dem Arbeitsblatt W256 [2] Hinweise und Hintergrundinformationen zu Vorkommen, Verwertung und Entsorgung von radionuklidhaltigen Rückständen in der Wasserversorgung veröffentlicht. nach oben Beseitigung oder Verwertung Nach dem Kreislaufwirtschaftsgesetz ist die Verwertung gegenüber einer Beseitigung vorzuziehen. Allerdings entfällt bei einer Gefahr für Mensch und Umwelt der Vorrang zur Verwertung. Von den oben aufgeführten Rückständen können Eisenschlämme, Kalkschlämme aus der Entsäuerung und Filterkiese grundsätzlich wiederverwertet werden. Der DVGW empfiehlt in seinem Merkblatt W221-3 [1] für diese Rückstände verschiedene Verwertungsmöglichkeiten: Eisenschlämme werden in der Umwelttechnik verwendet, um den Gehalt an Schwefelwasserstoff und Phosphat zu senken. Außerdem kommen sie in der Ziegelindustrie und in der Zementindustrie sowie bei der Herstellung von Pflanzgranulat als Sekundärrohstoff zum Einsatz. In der Vergangenheit wurden etwa 35 Prozent der Eisenschlämme deponiert; aus abfallrechtlichen Gründen wird dieser Anteil in Zukunft voraussichtlich sinken. Kalkschlämme aus der Entsäuerung werden zur Verbesserung ("Melioration") des pH-Wertes im Boden in der Land- und Forstwirtschaft ausgebracht. Die Verwertung dieser Rückstände - etwa bei der Herstellung von Kalk und Zement oder zur Herstellung künstlicher Bodensubstrate – ist denkbar. Da Filterkiese aus der Enteisenung und Entmanganung über mehrere Jahre bis Jahrzehnte im Wasserwerk im Einsatz bleiben, fallen diese nur selten als Rückstand bei den Wasserversorgern an. Deshalb haben sich für diese Rückstände keine festen Entsorgungswege durchgesetzt. Von Einzelfällen ist bekannt, dass die Kiese zur Inbetriebnahme neuer Filteranlage in anderen Wasserwerken oder im Straßenbau eingesetzt werden. Zudem könnten sie im Landschafts- und Wegebau verwertet werden. Informationen zur Menge der verwerteten oder deponierten Rückstände sind nicht veröffentlicht und liegen auch dem DVGW nicht vor. Für Ablagerungen ist bisher keine Verwertungsoption bekannt, während Aktivkohle und Absorberharze aufgrund des hohen Kohlenstoffanteils grundsätzlich thermisch verwertbar sind. nach oben Rechtlicher Rahmen Anfang 2014 veröffentlichte die Europäische Atomgemeinschaft ( EURATOM ) europäische Grundnormen zum Strahlenschutz . Darin werden Rückstände aus Grundwasserfilteranlagen als ein relevanter Industriezweig eingestuft. Die EURATOM -Mitgliedsländer sind verpflichtet, diese Regelungen in nationales Recht umzusetzen. Strahlenschutzgesetz und Strahlenschutzverordnung In Deutschland erfolgte dies im Jahr 2017 mit dem Strahlenschutzgesetz . Ergänzend hierzu wurde die Strahlenschutzverordnung im Jahr 2018 überarbeitet. Beide gesetzlichen Regelungen sind seit dem 31.12.2018 in Kraft. In der Anlage 1 zum Strahlenschutzgesetz werden Filterkiese, Filtersande und Kornaktivkohle erstmals in der Liste der zu berücksichtigenden Rückstände mit aufgeführt und unterliegen somit den Regelungen des Strahlenschutzgesetzes. Weitere Vorgaben Sofern Rückstände aus Wasserwerken in Bauprodukten wiederverwertet werden, sind zudem die Vorgaben der europäischen Empfehlung zur natürlichen Radioaktivität in Baumaterialien einzuhalten, nach der von handelsüblichen Baustoffen keine erhöhte Strahlenexposition für die Bevölkerung ausgehen sollte. Im Strahlenschutzgesetz sind auch Regelungen für Bauprodukte niedergelegt, die ebenfalls zum 31.12.2018 in Kraft traten. Weiterhin ist zu prüfen, ob die geplante Verwertung oder Beseitigung abfallrechtlich zulässig sind. Insbesondere bei einer Verwertung im Landschaftsbau oder im Straßenbau sind die Anforderungen an die stoffliche Verwertung von mineralischen Reststoffen/Abfällen der Bund/Länder-Arbeitsgemeinschaft Abfall (LAGA) zum Auslaugverhalten von mineralischen Reststoffen zu berücksichtigen. Für den Transport von Materialien muss das Europäische Übereinkommen über die internationale Beförderung gefährlicher Güter auf der Straße (ADR) eingehalten werden. nach oben Expositionspfade und Expositionsszenarien Je nach Menge, Radionuklidgehalt im Rückstand und Entsorgungsvariante können Beschäftigte - in Wasserwerken oder bei Entsorgungs- beziehungsweise Verwertungsfirmen - beim Umgang mit Rückständen aus Wasserwerken einer erhöhten Strahlenexposition ausgesetzt sein. Ob tatsächlich eine erheblich erhöhte Strahlenexposition (mehr als einem Millisievert pro Jahr zusätzlich zur natürlichen Umweltradioaktivität) für Beschäftigte zu befürchten ist, lässt sich anhand einer Dosisabschätzung ermitteln. Bei einer Dosisabschätzung sollten die Situationen Aufenthalt der Beschäftigten in Räumen, in denen Rückstände lagern, Umgang mit den Rückständen bei Lagerung, Verwertung, Transport oder Beseitigung und Wartung beziehungsweise Reinigung von Betriebsanlagen betrachtet werden. Aus Sicht des Strahlenschutzes sind dabei die Expositionspfade äußere Gammastrahlung , Inhalation von Staub und Inhalation von Radon und Radonzerfallsprodukten zu berücksichtigen. Weiterhin können bei einer Deponierung oder einer Verwertung im Straßenbau und vor allem im Landschaftsbau Radionuklide aus den Rückständen mit dem Sickerwasser freigesetzt und ins Grundwasser eingetragen werden. Für die Allgemeinbevölkerung ergibt sich bei einer Nutzung dieses Grundwassers unter Umständen ein zusätzlicher Expositionspfad. Die Verwendung beeinträchtigten Grundwassers aus einem Privatbrunnen zu Trinkwasserzwecken oder zur Beregnung ist daher bei einer Dosisabschätzung zwingend zu berücksichtigen. Abschätzung der Strahlenexposition für Beschäftige in Wasserwerken, bei Entsorgungsbetrieben und bei Verwertern In verschiedenen Studien wurde für den Umgang mit Eisen-, Mangan- und Kalkschlämmen die Strahlenexposition für Beschäftige in Wasserwerken, bei Entsorgungsbetrieben und bei Verwertern abgeschätzt ("Ermittlung von Arbeitsfeldern mit erhöhter Exposition durch natürliche Radionuklide und überwachungsbedürftige Rückstände – Rückstände aus der Trinkwasseraufbereitung, Teil I und Teil II "). Im Ergebnis ist selbst unter ungünstigen Annahmen eine Überschreitung des Dosisrichtwerts für die Bevölkerung von einem Millisievert pro Jahr nicht zu befürchten. Aus den bisher veröffentlichten Aktivitätsgehalten zu Aktivkohle und Inkrustation aus Wasserwerken ist ebenfalls keine erhöhte Strahlenexposition für die Bevölkerung abzuleiten. Bei der Entsorgung oder Verwertung von Filterkiesen aus der Manganentferung/Eisenentfernung sowie von hochbeladenen Austauschharzen, die bei der gezielten Entfernung von Uran entstehen, kann eine Überschreitung des Dosisrichtwertes nach bisherigem Kenntnisstand unter ungünstigen Umständen nicht gänzlich ausgeschlossen werden. In diesen Fällen wird eine Einzelfallbetrachtung empfohlen. Sollte nach dieser Prüfung der Dosisrichtwert tatsächlich überschritten sein, ist in diesen Fällen zu klären, welche Maßnahmen zur Dosisminderung mit vertretbarem Aufwand eingeführt werden können. Hierzu zählen beispielsweise das Tragen persönlicher Schutzausrüstung oder die Suche nach alternativen Entsorgungswegen. Berechnungsvorschriften Das BfS erstellt aktuell Berechnungsvorschriften, mit denen sich die effektive Dosis für Beschäftigte und Personen der Bevölkerung aufgrund einer Exposition durch NORM -Stoffe abschätzen lässt (Berechnungsgrundlagen NORM ). Bis zur Fertigstellung dieser Berechnungsvorschrift bietet das BfS Empfehlungen für eine vereinfachte Abschätzung der Strahlenexposition für Beschäftigte und Personen der Bevölkerung an. nach oben Literatur [1] DVGW (2014): Rückstände und Nebenprodukte aus Wasseraufbereitungsanlagen; Teil 3: Vermeidung, Vermarktung und Verwertung. DVGW -Arbeitsblatt W221-3 [2] DVGW (2020): Radionuklidhaltige Rückstände aus der Aufbereitung von Grundwasser – Bewertung und Entsorgung. DVGW -Arbeitsblatt W256 Stand: 27.07.2026

Phosphat-Hintergrundwerte im Grundwasser von Niedersachsen 1 : 500.000

Die natürliche Grundwasserbeschaffenheit ist maßgeblich durch die Wechselwirkung zwischen Grundwasser und der durchströmten Gesteinsmatrix geprägt. In Deutschland sind die Grundwässer jedoch durch anthropogene Handlungen wie z.B. Ackerbau, Rodung und Maßnahmen zur Grundwasserentnahme ubiquitär überprägt. Einflüsse einer Jahrhunderte alten Kulturlandschaft können dennoch als natürlich betrachtet werden (Funkel et al. 2004). Zur Erfüllung der Aufgaben aus der EG-Wasserrahmenrichtlinie (EG-WRRL) wurden für die hydrogeologischen Teilräume Niedersachsens (Elbracht et al., 2016) Hintergrundwerte u.a. für gelöstes Phosphat im Grundwasser ermittelt. Die Hintergrundwerte von gelöstem Phosphat umfassen die Gehalte, welche sich unter natürlichen Bedingungen durch den Kontakt des Grundwassers mit der umgebenden Gesteinsmatrix des Grundwasserleiters sowie in Kontakt mit einer Jahrhunderte alten Kulturlandschaft einstellen. Die Karte zeigt farblich differenziert Klassen der Phosphat-Hintergrundwerte der hydrogeologischen Teilräume Niedersachsens. Durch das Auswählen eines Teilraumes gelangt man zu weiterführenden Informationen (z.B. Probenanzahl, zusammengefasste Teilräume, etc.). Informationen zu den Daten: Die genutzten Grundwasseranalysen stammen aus der Datenbank des Niedersächsischen Bodeninformationssystems (NIBIS). Hintergrundwerte sind definiert als das 90.-Perzentil der Normalpopulation der geogenen Konzentration des analysierten Parameters. Zur Bestimmung der Hintergrundwerte wurde die jeweils aktuellste Analyse einer Grundwassermessstelle verwendet. Bei zu geringer Probenzahl (n < 10) wurden, soweit möglich, lithologisch ähnliche Teilräume zu einem gemeinsamen Hintergrundwert zusammengefasst. Die Ermittlung der Hintergrundwerte folgte dem Verfahren zur statistischen Auswertung der Daten mittels Wahrscheinlichkeitsnetz der Staatlichen Geologischen Dienste (Wagner et al., 2011). Quellen: ELBRACHT, J., MEYER, R. & REUTTER, E. (2016): Hydrogeologische Räume und Teilräume in Niedersachsen. – GeoBerichte 3, LBEG, Hannover. DOI: 10.48476/geober_3_2016. Funkel R., Voigt H.-J., Wendland F., Hannappel S. (2004): Die natürliche ubiquitär überprägte Grundwasserbeschaffenheit in Deutschland, Forschungszentrum Jülich GmbH (47), ISBN: 3-89336-353-X. WAGNER, B., WALTER, T., HIMMELSBACH, T., CLOS, P., BEER, A., BUDZIAK, D., DREHER, T., FRITSCHE, H.-G., HÜBSCHMANN, M., MARCZINEK, S., PETERS, A., POESER, H., SCHUSTER, H., STEINEL, A., WAGNER, F. & WIRSING, G. (2011): Hydrogeochemische Hintergrundwerte der Grundwässer Deutschlands als Web Map Service. – Grundwasser 16(3): 155-162; Springer, Berlin / Heidelberg.

Phosphat-Hintergrundwerte im Grundwasser von Niedersachsen 1 : 500.000 (WMS Dienst)

Die natürliche Grundwasserbeschaffenheit ist maßgeblich durch die Wechselwirkung zwischen Grundwasser und der durchströmten Gesteinsmatrix geprägt. In Deutschland sind die Grundwässer jedoch durch anthropogene Handlungen wie z.B. Ackerbau, Rodung und Maßnahmen zur Grundwasserentnahme ubiquitär überprägt. Einflüsse einer Jahrhunderte alten Kulturlandschaft können dennoch als natürlich betrachtet werden (Funkel et al. 2004). Zur Erfüllung der Aufgaben aus der EG-Wasserrahmenrichtlinie (EG-WRRL) wurden für die hydrogeologischen Teilräume Niedersachsens (Elbracht et al., 2016) Hintergrundwerte u.a. für gelöstes Phosphat im Grundwasser ermittelt. Die Hintergrundwerte von gelöstem Phosphat umfassen die Gehalte, welche sich unter natürlichen Bedingungen durch den Kontakt des Grundwassers mit der umgebenden Gesteinsmatrix des Grundwasserleiters sowie in Kontakt mit einer Jahrhunderte alten Kulturlandschaft einstellen. Die Karte zeigt farblich differenziert Klassen der Phosphat-Hintergrundwerte der hydrogeologischen Teilräume Niedersachsens. Durch das Auswählen eines Teilraumes gelangt man zu weiterführenden Informationen (z.B. Probenanzahl, zusammengefasste Teilräume, etc.). Informationen zu den Daten: Die genutzten Grundwasseranalysen stammen aus der Datenbank des Niedersächsischen Bodeninformationssystems (NIBIS). Hintergrundwerte sind definiert als das 90.-Perzentil der Normalpopulation der geogenen Konzentration des analysierten Parameters. Zur Bestimmung der Hintergrundwerte wurde die jeweils aktuellste Analyse einer Grundwassermessstelle verwendet. Bei zu geringer Probenzahl (n < 10) wurden, soweit möglich, lithologisch ähnliche Teilräume zu einem gemeinsamen Hintergrundwert zusammengefasst. Die Ermittlung der Hintergrundwerte folgte dem Verfahren zur statistischen Auswertung der Daten mittels Wahrscheinlichkeitsnetz der Staatlichen Geologischen Dienste (Wagner et al., 2011). Quellen: ELBRACHT, J., MEYER, R. & REUTTER, E. (2016): Hydrogeologische Räume und Teilräume in Niedersachsen. – GeoBerichte 3, LBEG, Hannover. DOI: 10.48476/geober_3_2016. Funkel R., Voigt H.-J., Wendland F., Hannappel S. (2004): Die natürliche ubiquitär überprägte Grundwasserbeschaffenheit in Deutschland, Forschungszentrum Jülich GmbH (47), ISBN: 3-89336-353-X. WAGNER, B., WALTER, T., HIMMELSBACH, T., CLOS, P., BEER, A., BUDZIAK, D., DREHER, T., FRITSCHE, H.-G., HÜBSCHMANN, M., MARCZINEK, S., PETERS, A., POESER, H., SCHUSTER, H., STEINEL, A., WAGNER, F. & WIRSING, G. (2011): Hydrogeochemische Hintergrundwerte der Grundwässer Deutschlands als Web Map Service. – Grundwasser 16(3): 155-162; Springer, Berlin / Heidelberg.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1685: Ecosystem nutrition: forest strategies for limited phosphorus resources; Ökosystemernährung: Forststrategien zum Umgang mit limitierten Phosphor-Ressourcen, Kopplung zwischen pilzlichem Phosphat- und pflanzlichem Zuckerexport in der Ektomykorrhizasymbiose

Essentiell für die Nährstoffversorgung von Waldbäumen ist die Assoziation ihrer Wurzelsysteme mit Bodenpilzen. In angepassten Feinwurzeln (Ektomykorrhizen) wird Phosphat vom Pilzpartner an die Pflanze abgegeben, wobei gleichzeitig seine Versorgung mit pflanzlichem Zucker erfolgt. Die Versorgung des jeweiligen Partners erfolgt dabei wechselseitig. Exportiert einer der Partner eine ungenügende Nährstoff- Metabolitmenge, vermindert auch der andere Partner die Versorgung. Wie dieser Stoffaustausch auf der zellulären Ebene organisiert wird, ist bisher kaum verstanden. Während bisher keine pilzlichen Phosphatexporter bekannt sind, sind Kandidaten für den pflanzlichen Zuckerexport identifiziert. Einige Mitglieder einer neuen Genfamilie pflanzlicher Zuckertransporter (SWEETs) werden in der Modellpflanze Pappel Mykorrhiza-spezifisch induziert und konnten von uns im Rahmen von Vorarbeiten als funkti-onelle Glukoseexporter charakterisiert werden. Ziel des Projekts ist es, mit Hilfe dieser SWEET Gene die Steuerung des pflanzlichen Kohlenhydratexports sowie den Zusammenhang zwischen pilzlicher Kohlenhydrat- und pflanzlicher Phosphatversorgung in der Symbiose auf der molekularen Ebene aufzuklären. Hierzu soll einerseits die Signalkette entschlüsselt werden, die zu einer Mykorrhiza-spezifischen Induktion der SWEET Gene führt. Durch transgene Pappeln, bei denen a) die Expression ausgewählter SWEET Gene unterdrückt bzw. b) bei denen der Kohlenhydratfluss Richtung Pilzpartner moduliert wurden, soll die Auswirkung der veränderten Kohlenhydratversorgung des Pilzpartners auf die pflanzliche Phosphatversorgung analysiert werden. Methodisch soll dies durch Kohlenhydratflussanalysen sowie in vivo Imaging geschehen. Unklar ist bisher, ob der für Pappeln postulierte Mechanismus der pilzlichen Kohlenhydratversorgung auch in anderen Waldbäumen abläuft, und ob unterschiedliche Mykorrhizapilze vergleichbare Effekte in der Pflanze induzieren. Untersucht werden soll hierzu die Expression von SWEET Homologen der Fichte in von natürlichen Standorten isolierten Mykorrhizen, die mit unterschiedlichen Pilzpartnern gebildet wurden. Weiterhin soll analysiert werden, ob und gegebenenfalls wie sich der Phosphatgehalt des Bodens auf die Expression der identifizierten Mitglieder der SWEET-Genfamilie auswirkt. Fernziel ist hierbei zu ergründen, ob unterschiedliche Pilzpartner durch die Beeinflussung der SWEET Gen Expression unterschiedliche Zuckermengen für eine gegebene Phosphatmenge erhalten können.

Wissenschaftliche Mitarbeit ueber Projektierung und Inbetriebnahme der Phosphateliminationsanlage Berlin-Tegel

Bei der Phosphateliminationsanlage in Berlin-Tegel ist die direkte Umsetzung des Standes des Wissens in eine grosstechnische Anlage erforderlich, um das Ziel von 0,01 mg/l P im Ablauf zu erreichen. Die Mitarbeit bezieht sich besonders auf die Mischtechnik des Faellungsmittels, die Messtechnik und die Flockenbildung.

Limnologische Untersuchungen von Seen für die Förderung von Quarzsanden

Veranlassung: Die Förderung von Kiesen und Sanden in Kiesgruben oder Baggerseen hat eine drastische Veränderung des Landschaftsbildes zur Folge. Die Ausbildung neuer Seen- und Freizeitgebiete wird hierbei im Allgemeinen eher als positiver Effekt gewertet. Aufgrund des Förderbetriebs kann es jedoch zu Veränderungen der Wassergüte der betroffenen Oberflächengewässer und zu einer Beeinträchtigung des abstromigen Grundwassers kommen. Um mögliche zeitliche Veränderungen der Gewässergüte - etwa durch Freisetzung von Pflanzennährstoffen (Eutrophierung) - erfassen zu können, findet eine regelmäßige limnologische Überwachung zweier Baggerseen statt, die von der Quarzwerke Haltern GmbH für die Förderung von Sand genutzt werden. Parallel werden das zu- und abfließende Grundwasser an den beiden Seen untersucht, um eine Beeinflussung des unterirdischen Wassers durch die bis zu 30 m tiefen Seen erkennen und bewerten zu können. Diese Untersuchungen finden seit 1982 im zweijährigen Abstand statt. Vorgehen: Die Probennahmen erfolgen jeweils am Ende der Sommerperiode, wenn die Herbstzirkulation, die eine Vermischung des Wassers bis in tiefe Schichten bedingt, noch nicht eingesetzt hat. Zu diesem Zeitpunkt muss die Belastung der Seen saisonal bedingt als am höchsten eingeschätzt werden. Für die Beurteilung des limnologischen Zustandes der beiden Baggerseen und der Grundwasserbeschaffenheit in dem jeweils zu- und abfließenden Grundwasserstrom werden die in einer Tabelle aufgeführten Parameter bestimmt. Ergebnisse: Beide Baggerseen können aufgrund ihrer Nitrat- und Phosphatgehalte sowie der Planktondichte und -zusammensetzung als mesotrophe, wenig belastete Gewässer klassifiziert werden. Die Sprungschicht liegt etwa in 6-10 m Tiefe. Auch die tieferen Schichten im Hypolimnion der Seen weisen noch eine gute Versorgung mit Sauerstoff auf. Im See West ist es seit 1982 durch den Förderbetrieb sogar eher zu einer Erhöhung des Sauerstoffgehaltes im Hypolimnion gekommen. Qualitative Planktonanalysen weisen beide Gewässer als oligo- bis mesotoph (Gewässergüte II) aus. Das zulaufende Grundwasser für diesen See zeichnet sich durch einen niedrigen pH-Wert, hohe Nitratwerte und einen hohen Gehalt biologisch schwer abbaubarer Kohlenstoffverbindungen aus. Nach dem Durchtritt durch den See West liegen im ablaufenden Grundwasser dagegen verbesserte Bedingungen mit niedrigen DOC- und Nitratwerten vor. Hier treten jedoch zum Teil sehr niedrige Sauerstoffgehalte auf, was auf biologische Abbauprozesse während der Passage durch den See schließen lässt. Die Situation sowohl in den Baggerseen als auch im Grundwasserbereich kann trotz leichter Schwankungen im Nährstoff- und Sauerstoffgehalt seit Beginn der Messungen in den letzten Jahren als stabil angesehen werden. Teilweise hat sogar eine Verbesserung, insbesondere der Sauerstoffsituation in den Seen stattgefunden.

Limnologische Untersuchungen der Baggerseen Haltern Ost und Haltern West

Veranlassung: Die Förderung von Kiesen und Sanden in Kiesgruben oder Baggerseen hat eine drastische Veränderung des Landschaftsbildes zur Folge. Die Ausbildung neuer Seen- und Freizeitgebiete wird hierbei im allgemeinen eher als positiver Effekt gewertet. Aufgrund des Förderbetriebs kann es jedoch zu Veränderungen der Wassergüte der betroffenen Oberflächengewässer und zu einer Beeinträchtigung des abstromigen Grundwassers kommen. Um mögliche zeitliche Veränderungen der Gewässergüte - etwa durch Freisetzung von Pflanzennährstoffen (Eutrophierung) - erfassen zu können, findet eine regelmäßige limnologische Überwachung der Baggerseen Haltern Ost und West statt, die von der Quarzwerke Haltern GmbH für die Förderung von Sand genutzt werden. Parallel werden das zu- und abfließende Grundwasser an den beiden Seen untersucht, um eine Beeinflussung des unterirdischen Wassers durch die bis zu 30 m tiefen Seen erkennen und bewerten zu können. Diese Untersuchungen finden seit 1982 im zweijährigen Abstand statt. Vorgehen: Die Probenahmen erfolgen jeweils am Ende der Sommerperiode, wenn die Herbstzirkulation, die eine Vermischung des Wassers bis in tiefe Schichten bedingt, noch nicht eingesetzt hat. Zu diesem Zeitpunkt muss die Belastung der Seen mit Nährstoffen saisonal bedingt als am höchsten eingeschätzt werden. Für die Beurteilung des limnologischen Zustandes der beiden Baggerseen und der Grundwasserbeschaffenheit in dem jeweils zu- und abfließenden Grundwasserstrom werden die in einer Tabelle aufgeführten Parameter bestimmt. Ergebnisse: Beide Baggerseen können aufgrund ihrer Nitrat- und Phosphatgehalte sowie der Planktondichte und -zusammensetzung als mesotrophe, wenig belastete Gewässer klassifiziert werden. Die Sprungschicht liegt etwa in 6-10 m Tiefe. Auch die tieferen Schichten im Hypolimnion der Seen weisen noch eine gute Versorgung mit Sauerstoff auf. Im See West ist es seit 1982 durch den Förderbetrieb sogar eher zu einer Erhöhung des Sauerstoffgehaltes im Hypolimnion gekommen. Das zulaufende Grundwasser für diesen See zeichnet sich durch einen niedrigen pH-Wert, hohe Nitratwerte und einen hohen Gehalt biologisch schwer abbaubarer Kohlenstoffverbindungen aus. Nach dem Durchtritt durch den See West liegen im ablaufenden Grundwasser dagegen verbesserte Bedingungen mit niedrigen DOC- und Nitratwerten vor. Hier treten jedoch zum Teil sehr niedrige Sauerstoffgehalte auf, was auf biologische Abbauprozesse während der Passage durch den See schließen lässt. Die Situation sowohl in den Baggerseen als auch im Grundwasserbereich kann trotz leichter Schwankungen im Nährstoff- und Sauerstoffgehalt seit Beginn der Messungen in den letzten Jahren als stabil angesehen werden. Teilweise hat sogar eine Verbesserung, insbesondere der Sauerstoffsituation in den Seen stattgefunden.

Die duale Rolle des Transkriptionsfaktors PHR1 in Lotus japonicus, einer Modellpflanze für Wurzelsymbiosen

'Das Ziel des beschriebenen Projekts ist die Entschlüsselung des gemeinsamen Kontrollmechanismus, der der Phosphatmangelantwort sowie der Entwicklung der arbuskulären Mykorrhiza (AM) in der Modellleguminose Lotus japonicus zugrunde liegt. Bei geringer Verfügbarkeit von Phosphat (Pi) kann die AM die Pi Aufnahme verbessern. Eine hohe Pi Verfügbarkeit hat jedoch einen negativen Einfluss auf die Entwicklung der AM Symbiose. Die Regulationsmechanismen dazu sind weitgehend unbekannt. Hier soll die duale Funktion des Transkriptionsfaktors PHR1 bei der Regulation der Gene der Pi-Mangelantwort und bei der Kontrolle der Symbiosomentwicklung untersucht werden, wobei das Symbiosom der Ort des gegenseitigen Stoffaustausches in der AM ist. Im ersten Teilprojekt werden PHR1-regulierte und PHR1-unabhängige Gene aus der Pi-Mangelantwort (PSI Gene) mit Hilfe einer phr1 Mutante und PHR1 ektopisch-expimierenden Pflanzen identifiziert. In einem zweiten Teilprojekt werden Gemeinsamkeiten bei der Regulation der AM-spezifischen Antwort und der PSI Gene aufgezeigt werden. Dazu werden die oben beschriebenen Mutanten physiologisch untersucht und die PHR1-regulierten, AM-spezifischen Gene identifiziert. Im Rahmen eines dritten Teilprojektes wird ein cis-aktiver regulatorischer Cluster bestehend aus den beiden cis-Elementen CTTC und P1BS untersucht, der AM-spezifische Pi Transportergene reguliert. Insgesamt soll das regulatorische Netzwerk zur Kontrolle der Pi-abhängigen Symbiosomentwicklung in der AM entschlüsselt werden. '

Untersuchung von Bodenproben zur Ermittlung der Duengebeduerftigkeit

Fuer die optimale Duengung der Kulturen ist der Landwirt auf verschiedene Entscheidungshilfen angewiesen. Eine zentrale Bedeutung kommt dabei der Bodenuntersuchung zur Ermittlung der Duengebeduerftigkeit zu. Unsere Forschungsanstalt hat den Dauerauftrag, die von den Bauern eingesandten Bodenproben zu untersuchen. Ferner werden auch Bodenuntersuchungen im Dienste des Versuchswesens und der Bodenkartierung durchgefuehrt. Die sog. Standardanalyse umfasst die Beurteilung der Bodenart und des Kalkzustandes des Bodens sowie die Bestimmung des Phosphat- und Kaligehaltes im CO2-gesaettigten Wasserextrakt. Der pH-Wert wird in einer Wasser- bzw. Calciumchlorid-Suspension gemessen. Aufgrund der ermittelten Werte wird mit Hilfe der von den Einsendern gelieferten Betiebsdaten eine Duengeberatung ausgearbeitet. Die Anzahl der jaehrlich untersuchten Proben betraegt gegenwaertig ca. 10'000, womit die Kapazitaet des Labors voll ausgeschoepft ist. Zur Feststellung wachstumshemmender Stoffe im Boden fuehren wir ferner Kleinkulturversuche durch (ca. 150 pro Jahr). Region: in einem Teil der Schweiz (Kantone AI, AR, GL, GR, OW, SG, SZ, SH, TG, TI, UR, ZG, ZH).

Regulation der durch Phosphatmangel induzierten Citratabgabe aus Proteoidwurzeln der Weißlupine (Lupinus albus L.)

Die Ergebnisse eines vorangegangenen DFG-Projektes lieferten Hinweise darauf, dass die verstärkte Abgabe von Citrat und Protonen unter P-Mangelbedingungen auf einer erhöhten Akkumulation von Citronensäure im Wurzelgewebe beruht. Diese verstärkte Citratakkumulation ist einerseits die Folge einer erhöhten Biosyntheserate, beruht andererseits aber wahrscheinlich auch auf einem durch P-Limitierung der Atmungskette verminderten Citratumsatz im Citratcyklus. Zur Prüfung dieser Hypothese sollen P-Mangel induzierte Veränderungen der am Citratumsatz beteiligten Stoffwechselwege untersucht werden, um so Hinweise auf die an der Regulation beteiligten Schlüsselreaktionen zu erhalten. Im einzelnen sind Messungen der Wurzelatmung, des Pools an Adeninnukleotiden, des Redoxstatus (NADH/NAD-Verhältnis), 14C markierter Intermediärprodukte des Citratstoffwechsels und der an den Umsetzungen beteiligten Enzymaktivitäten, sowie Untersuchungen zur Citratakkumulation nach gezielter Applikation von Respirationshemmstoffen (KCN, SHAM) geplant. Die Wirksamkeit verschiedener Anionenkanalinhibitoren lieferte erste Hinweise, dass die Citratabgabe durch einen Anionenkanal im Plasmalemma erfolgt. Nach Isolierung von Protoplasten aus dem Proteoidwurzelgewebe soll über Patch-Clamp Messungen versucht werden, die Beteiligung eines Anionenkanals direkt nachzuweisen.

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