Das Projekt "Verhalten von Schadstoffen in geologischen Systemen (Boden und Grundwasser)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Jülich, Institut für Chemie und Dynamik der Geosphäre ICG-4: Agrosphäre durchgeführt. Ziele: 1. Bestimmung effektiver Transportparameter wie Dispersion und hydraulische Leitfaehigkeit aus kleinskaligeren Modellen. 2. Identifikation charakteristischer Parameter zur Beschreibung von Adsorption und Desorption loeslicher Substanzen am bzw. vom Sediment. 3. Rekonstruktion von Fliesswegen und Transportgroessen aus geophysikalischen Messungen. 4. Analyse der Transportprozesse in Batch- und Saeulenversuchen (im Labor) und im Feldmassstab (Versuchsgelaende mit 72 Grundwassermessstellen). 5. Entwicklung von Softwarepaketen zur Simulation des Verhaltens von Schadstoffen in Grundwasserleitern, die sowohl fuer UNIX Umgebungen als auch fuer die Parallelrechner des Forschungszentrums verfuegbar sind. Auf Grund ihrer komplementaeren Eigenschaften kommen hierbei sowohl 'Finite Elemente (FE)' als auch 'Partide-Tracking' zum Einsatz.
Das Projekt "Limitierende Faktoren bei der Desorption organischer Schadstoffe (LCKW) aus dem Boden durch Sicker- und Grundwasser" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Tübingen, Institut und Museum für Geologie und Paläontologie durchgeführt. Ziel des Forschungsvorhabens war die Untersuchung des Elutionsverhaltens organischer Schadstoffe an verschiedenen Bodenmaterialien mittels Saeulenversuchen, um Rueckschluesse auf die Desorptionsdynamik, deren limitierende Faktoren und auf den zeitlichen Ablauf des Stoffaustrages ziehen zu koennen. Grundwassergefaehrdungen gehen meist von kontaminiertem Erdreich aus. Entsprechende Risikoabschaetzungen setzen daher das Verstaendnis der Prozesse voraus, die beim Schadstofftransport vom kontaminierten Boden zum Schutzgut Grundwasser wirksam sind. Die zwar seit langem beobachtete, aber oft unterschaetzte Persistenz organischer Schadstoffe im Boden hat ihre Ursache in der sehr langsam ablaufenden Desorption bzw. deren Kinetik. Ziel war es daher, qualitativ und quantitativ die Prozesse zu verstehen, die fuer die Desorption organischer Schadstoffe - als Modellsubstanz wurde TCE verwendet - in der gesaettigten Zone verantwortlich sind. Im Gegensatz zu anderen Arbeiten, die schwerpunktmaessig die Wirkung hydraulischer Kenngroessen (kf Wert, Dispersivitaet) auf den Schadstoffaustrag betrachten, wurde hier auf den Einfluss gesteinsspezifischer Parameter besonderer Wert gelegt. Neben dem Gehalt an organischer Substanz, der bekanntlich massgeblichen Einfluss auf die Sorptions- und Desorptionsraten hat, wurde zusaetzlich die Lithologie, der Kalkgehalt sowie die Intrapartikelporositaet und die Porengroessenverteilung mit in Betracht gezogen. Ausserdem wurde exemplarisch die Temperaturabhaengigkeit der Desorptionskinetik untersucht. Saemtliche Versuche wurden an Sanden durchgefuehrt, die durch weite Verbreitung und unterschiedliche geologische Herkunft charakterisiert sind. Zur moeglichst praezisen Bestimmung der Desorptionsraten und Massenbilanzen wurden Saeulen- und Batchversuche kombiniert. Bei Elutionsbeginn waren die Verteilungsgewichte eingestellt. Die Ergebnisse zeigen den ueblichen Verlauf - ein anfaenglich starkes Abfallen der Schadstoffkonzentration im eluierten Wasser, gefolgt von einem lang anhaltenden 'tailing' ein Effekt der durch die Diffusion limitierten Nichtgleichsgewichtsdesorption. Der Einfluss der gesteinsspezifischen Parameter ist klar erkennbar. Da im allgemeinen eine vollstaendige Desorption erreicht wurde, kann bis zu einem gewissen Grad auf das Langzeitdesorptionsverhalten geschlossen werden. Weiterhin erscheint die Existenz irreversibler Sorptionsplaetze als unwahrscheinlich. Die Elutionskurven wurden anschliessend mit Hilfe eines einfachen kugelsymmetrischen Diffusionsmodelles gefittet. Ueberwiegend fand sich eine recht gute Uebereinstimmung von gemessenen und berechneten Kurven. Allerdings zeigte sich, dass Annahmen hinsichtlich der homogenen Verteilung der Porengroessen sowie des Sorbenten im Korn die wahren Sachverhalte stark vereinfachen. Trotzdem stellt das Diffusionsmodell auch in dieser einfachen Form ein gutes Werkzeug zur halbquantitativen Bestimmung von Desorptionsraten und den entsprechenden Zeitraeumen dar.
Das Projekt "Kinetik von Redoxvorgaengen ausgewaehlter Redoxpaare (As/III)/As(V), Cr(III)/Cr(VI) und ihrer Sorption unter kontrollierten geochemischen Randbedingungen in Grundwasserleitern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bremen, Fachgebiet Geochemie und Hydrogeologie durchgeführt. Das Transportverhalten von Chrom im Aquifer wird durch das vorherrschende Redoxmilieu gesteuert, da sich die stabilen Chromspezies Cr(III) und Cr(VI) in ihrer Loeslichkeit, dem Sorptionsverhalten und dem Redoxverhalten signifikant unterscheiden. Das toxische sechswertige Chrom ist unter oxischen Verhaeltnissen im neutralen pH-Bereich von Aquiferen die mobilere Spezies. Cr(VI) ist jedoch auch ein Oxidationsmittel, so dass potentielle Redoxreaktionen zur Beschreibung der Mobilitaet in anoxischen Aquiferen beruecksichtigt werden muessen. Ziel der Arbeit war die Untersuchung der Veraenderung des Redoxmilieus im Aquifer und des Chromattransportes unter verschiedenen geochemischen Randbedingungen im Grundwasser. Zur Abbildung naturnaher Verhaeltnisse wurden die Untersuchungen in Laborsaeulenversuchen durchgefuehrt. Im Rahmen der Arbeit war es darueberhinaus notwendig, eine Extraktionsmethode zur Bestimmung von sorbiertem Cr(VI) sowie eine speziesspezifische Analysenmethode zur Bestimmmung von geloestem Cr(III) und Cr(VI) zu entwickeln. Der Schwerpunkt der Untersuchung des sorptionslimitierten Transports in oxischen Systemen lag auf der Modellierung des Transports. Mit zwei unterschiedlichen eindimensionalen Modellen mit ratenlimitierter Sorption, in denen eine Sorptionskinetik erster bzw. zweiter Ordnung implementiert ist, wurden die Durchgangskurven aus verschiedenen Saeulenversuchen mit Cr(III) und Cr(VI)-Tracern simuliert.
Das Projekt "Bindung, Mobilitaet, Transport und Wirkung organischer und anorganischer Schadstoffe sowie Abbau von Organika in Rieselfeldoekosystemen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Fachbereich 07 Umwelt und Gesellschaft, Institut für Ökologie und Biologie, Fachgebiet Bodenkunde durchgeführt. Seit langem werden haeusliche und industrielle Abwaesser in den Ballungsraeumen vieler Laender ueber Rieselfelder entsorgt. Mit dem aufgebrachten Abwasser gelangten eine Vielzahl von organischen und anorganischen Schad- und Naehrstoffen in den Boden. Durch die Anreicherung dieser Substanzen sind Schaeden an Pflanzen, Tieren und Menschen sowie eine Belastung des Grundwassers moeglich. Im Gegensatz zu Altlastenstandorten mit ueblicherweise hohen Belastungen weniger Schadstoffgruppen, sind die ehemaligen Rieselfelder grossflaechig mit einem breiteren Schadstoffspektrum in relativ geringerer Menge belastet. Die Art der organischen Belastung ist allenfalls schlaglichtartig bekannt, etwa fuer die Gruppen der polychlorierten Biphenyle (PCB) und der polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffe (PAH). Erste Aufgabe im Bereich der organischen Analytik war mithin, die Belastungssituation auf den beiden zu bearbeitenden Rieselfeldflaechen zu charakterisieren. Im Bereich der Schwermetalle galt es, Konzentrationen, Mengen und raeumliche Variabilitaet zu ermitteln. Zur Bestimmung der Mobilitaet und Verlagerung der Schadstoffe sind Saeulenversuche wesentlich besser geeignet. Bei der Uebertragung dieser Ergebnisse auf Freilandverhaeltnisse ist allerdings zu beruecksichtigen, dass die Ergebnisse von Saeulenversuchen ganz entscheidend von den angelegten Randbedingungen (z.B. Perkolatmenge, Temperatur, Bodenwasserspannung, Kontinuitaet bzw. Diskontinuitaet der Versickerung) abhaengig sind. Trotz dieser Einschraenkung lassen sich aus diesen Versuchen Hinweise ueber die Verlagerung von Schadstoffen unter den jeweiligen Standorteigenschaften und damit auch Empfehlungen fuer Bewirtschaftungsformen der Rieselfelder ableiten. Die Elutionsvorgaenge sollen sowohl anhand von Summenparametern, mit stoffgruppenspezifischen Analyseverfahren, als auch mit biologischen Wirkungstests verfolgt werden. Laborelutionstests koennen die Erkenntnisse aus dem Betrieb der Saeulenversuchsanlage untermauern und konkretisieren. Es sind im Bereich der organischen Analytik Wasser- und Bodenphase zu untersuchen. Fuer Schadstoffgruppen wie PCB und PAH sind bekannte Analysenverfahren nur anzupassen und zu ueberpruefen, wahrend fuer neue Schadstoffgruppen oder fuer die Suchen nach Leitsubstanzen der organischen Belastung, auch neue Verfahren zu entwickeln sind. Fuer die summarische Erfassung der halogenorganischen Belastung von Boeden existieren genormte Verfahren, deren Eignung angesichts neuer Erkenntnisse allerdings sehr kritisch zu pruefen ist. Hier erscheint die Entwicklung modifizierter Verfahren notwendig. Durch die parallele Untersuchung der mikrobiellen Aktivitaet und spezieller Stoffwechselleistungen an diesen Standorten wird erwartet, Aussagen zum Einfluss organischer Schadstoffe auf den mikrobiellen Abbau treffen zu koennen und Erkenntnisse ueber Hemmwirkungen von z.B. Schwermetallen auf die mikrobiellen Abbauleistungen zu gewinnen.
Das Projekt "Pestizidtransport im Boden - Simulationsmodelle und Säulenversuche" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Wasserbau durchgeführt. Zur Beurteilung des Pestizideinsatzes unter verschiedenen landwirtschaftlichen und geooekologischen Bedingungen werden in zunehmendem Mass Simulationsmodelle eingesetzt. Mit solchen Modellen laesst sich der Transport von Pestiziden im Boden berechnen. In der vorliegenden Untersuchung wurden die drei Modelle GLEAMS, PRZM und LEACHM anhand von Laborsaeulenversuchen validiert und miteinander verglichen. Die drei Modelle verwenden unterschiedliche Methoden zur Berechnung der Bodenwasserbewegung (Stroemung) und zur Simulation des Transportes von geloesten Schadstoffen. Das Modell GLEAMS verwendet ein Speicherzellenmodell sowohl fuer die Simulation der Stroemung als auch des Transports. Im Modell PRZM wird die Stroemung ueber einen Speicherzellenansatz berechnet und der Transport durch numerische Loesung der Advektions-Dispersionsgleichung simuliert (Finite-Differenzen-Methode). In LEACHM werden sowohl Stroemung als auch Transport durch ein Finite-Differenzen-Verfahren geloest. Fuer die Saeulenversuche wurden vier unterschiedliche Bodenproben eingesetzt. Als Tracer wurden die beiden Herbizide Atrazin und Terbuthylazin sowie Bromid verwendet. Die Bodenproben stammen aus dem Versuchsfeld Horkheim noerdlich Stuttgart (Loesslehmboden) und dem Versuchfeld Ahlum bei Braunschweig (Loessboden). An jedem Standort wurden Proben aus dem Pflughorizont und dem darunterliegenden Horizont getrennt entnommen. Die Saeulenperkolationsversuche wurden in 30 cm langen Edelstahlsaeulen unter ungesaettigten, instationaeren bzw quasi-stationaeren Bedingungen durchgefuehrt. Alle Eingabeparameter, die fuer die Simulation der Saeulenversuche mit den drei Modellen noetig waren, wurden in Laboranalysen und Vorversuchen bestimmt. Der Dispersionskoeffizient des Bodens, die Adsorptionsstaerke und die Transformationsrate der Pestizide waren die fuer die Modellierung sensitivsten Parameter. Die Ergebnisse zeigen, dass unter Laborbedingungen mit allen drei Modellen eine vernuenftige Simulation des Wasserhaushaltes moeglich ist. Dagegen ergeben sich bei der Transportmodellierung zwischen den Modellen deutliche Unterschiede. Der Transport vom Bromid wurde mit LEACHM sehr genau simuliert, waehrend bei PRZM und vor allem bei GLEAMS starke numerische Dispersion auftrat. Fuer die Pestizide wurde die Peak-Zeit und die Peak-Konzentration von den drei Modellen mit einer Genauigkeit innerhalb eines Faktors 2 abgeschaetzt. Dies gilt auch fuer die gesamte, ueber eine Tiefe von etwa 25 cm hinaus perkolierende Pestizidmenge. Unter den drei Modellen schnitt das Modell GLEAMS wegen der hohen numerischen Dispersion und der Simplizitaet des zugrundeliegenden Konzepts deutlich schlechter ab als die Modelle PRZM und LEACHM. Die ...
Das Projekt "Untersuchungen zur Beschleunigung des mikrobiellen Abbaus von polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAH) in Boeden mit hoher PAH-Kontamination durch Coffein unter Praxisbedingungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Biochemisches Institut für Umweltcarcinogene Prof. Dr. Gernot Grimmer Stiftung durchgeführt. In einem frueheren Forschungsvorhaben des Biochemischen Instituts fuer Umweltcarcinogene konnte festgestellt werden, dass der PAK-Abbau durch den Pilz Mucor circinelloides unter Laborbedingungen erheblich gesteigert werden kann, wenn dem kontaminierten Boden der PAK-Komplexbildner Coffein hinzugefuegt wird. Innerhalb dieses Forschungsvorhabens sollten im Labormassstab die Randbedingungen fuer einen weitergehenden Abbau der PAK ermittelt sowie die Uebertragbarkeit des Verfahrens in die Praxis durch Versuche im halbtechnischen Massstab durch das Leichtweiss Institut fuer Wasserbau ueberprueft werden. Im Labormassstab wurden verschiedene fuer den mikrobiologischen Abbau wichtige Parameter wie z.B. Sauerstoffversorgung, Naehrstoffversorgung des Pilzes mit unterschiedlichen Naehrmedien, Einfluss des pH-Wertes im Boden untersucht und fuer die halbtechnischen Versuche optimiert. Die Uebertragung der Laborergebnisse in den halbtechnischen Massstab erfolgte durch in-situ-Infiltration mit Saeulenversuchen, durch dynamische Bodenbehandlung in einer Mischeranordnung sowie durch Mietenversuche. Eine vollstaendige Entfernung der PAK-Kontamination durch mikrobiologischen Abbau konnte nicht erreicht werden. In dem vorangegangenen Projekt (A2) hat Professor Grimmer erstmals festgestellt, dass der mikrobielle Abbau von polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffen durch Zugabe von PAK-Komplexbildnern wie z.B. Coffein um einige Zehnerpotenzen verbessert werden kann. In einem interdisziplinaeren Verbundvorhaben sollen darauf aufbauend fuer verschiedene Bodenarten geeignete Sanierungsverfahren entwickelt, ihre Effektivitaet geprueft und eine oekonomische und oekologische Bewertung im Vergleich zu herkoemmlichen Verfahren wie Bodenwaesche und thermische Behandlung durchgefuehrt werden. Ein umfangreicher Abschlussbericht liegt vor.
Das Projekt "Wirkung von Schwermetallen im Regenabfluss von Verkehrsflaechen bei der Versickerung ueber poroese Deckbelaege im Graduiertenkolleg 'Verbesserung des Wasserkreislaufs urbaner Gebiete zum Schutz von Boden und Grundwasser'" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität-Gesamthochschule Essen, Fachbereich 10 Bauwesen, Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft durchgeführt. Poroese Flaechenbelaege im urbanen Bereich bieten die Moeglichkeit der Retention und der Vesickerung von Regenwasser ohne zusaetzlichen Flaechenbedarf. Der im Gegensatz zu Dach- und Hofflaechen hoehere Verschmutzungsgrad von Regenabfluessen von Verkehrsflaechen stellt bei der Versickerung eine Gefahr fuer Boden und Grundwasser dar. Die Reinigungsleistung von poroesen Verkehrsflaechenaufbauten ist weitgehend unbekannt. Ziel des Projektes ist es, den Rueckhalt und die Mobilisierung von Schwermetallen bei der Versickerung ueber poroese Belaege zu quantifizieren und den Einfluss auf die Schutzgueter Boden und Grundwasser abzuschaetzen. Mit Hilfe von Saeulenversuchen und Versuchen im halbtechnischen Massstab werden Modellrechnungen durchgefuehrt, die das Langzeitverhalten der Schwermetalle prognostizieren, um Empfehlungen fuer die Konstruktion und den Aufbau poroeser Flaechenbelaege zu geben.
Das Projekt "Abschaetzung der Emissionen aus Altablagerungen beim Grundwasserwiederanstieg infolge der Flutung von Tagebauen im Raum Hoyerswerda/Weisswasser anhand von Untersuchungen zur Schadstofffreisetzung und Bewertung des Transportverhaltens" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Fachrichtung Hydrowissenschaften, Institut für Grundwasserwirtschaft durchgeführt. In der Region zwischen Hoyerswerda und Weisswasser gibt es viele Altlasten, die bisher oberhalb des Grundwasserspiegels lagen. Mit der Einstellung des Braunkohlebergbaus und der schrittweisen Reduzierung der Wasserhaltung kommt es zu einem Grundwasserwiederanstieg. Es ist wuenschenswert, die Emissionen der Altlasten bereits abschaetzen zu koennen bevor das Grundwasser bis in die Altlasten angestiegen ist. Deshalb wurde am IGW ein Elutionsverfahren entwickelt, das insbesondere den sauren pH-Werten des ansteigenden Grundwassers gerecht wird. Die Eignung des Verfahrens fuer die Untersuchung dieser speziellen Altlasten soll anhand beispielhaft ausgewaehlter Altlasten ueberprueft werden. Um den Verbleib von Schadstoffen im Abstrom einer Altlast bei der Migration durch einen Grundwasserleiter oder Abraumkippenmaterial zu erforschen, werden Schuettel- und Saeulenversuche durchgefuehrt. Die Ergebnisse werden bei der Bewertung vergleichbarer Altablagerungen im Tagebaubereich helfen. Die Untersuchungen koennen ausserdem als Basis fuer den Aufbau von Transportmodellen dienen und ermoeglichen es, die Gefaehrdung fuer das Grundwasser der Region durch Altlasten abzuschaetzen.
Das Projekt "Entwicklung eines Labortestverfahrens zur Bestimmung der Quellstärke (Schwerpunkt bilden die anorganischen Schadstoffe, besonders Schwermetalle) mit anschließender Transportmodellierung - Kurztitel Sickerwasserprognose" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Bergakademie Freiberg, Institut für Geotechnik durchgeführt. Dieses Projekt ist ein Teil eines Verbundprojektes zur 'Quantitativen Prognose der Stoffeinträge in das Grundwasser, die von festen und schwach belasteten 'Abfällen der Verwertung', Recyclingprodukten oder kontaminierten Materialien ausgehen, wenn sie durch menschliches Handeln auf oder in den Boden eingebaut werden bzw. unabsichtlich dorthin gelangen'. Forschungsträger ist dabei das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF). Konkretes Ziel des Projektes ist ein wissenschaftlich begründeter und experimentell belegter Verfahrensvorschlag für die Sickerwasserprognose. Im Ergebnis soll es möglich sein, durch laborative Analysen repräsentative Schadstoffgehalte von Feststoffproben und durch die Simulation des Transportverhaltens dieser Schadstoffe im ungesättigten Boden bis zum Eintritt in das Grundwasser eine Gefährdungsabschätzung durchführen zu können. Die anschließende rechnerische Transportmodellierung ist eine ergänzende Methodik mit dem Ziel, die Transportvorgänge des Sickerwassers ausgehend vom Feststoff über den natürlichen Boden in das Grundwasser zu simulieren. Die Bearbeitung des Transportmodells erfolgt in Zusammenarbeit mit der Hydro-Geo-Consult GmbH.
Das Projekt "Einfluss der Salzkonzentration auf die hydrodynamische Dispersion im poroesen Medium" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft durchgeführt. Experimentelle Untersuchung des Einflusses der Salzkonzentration auf die Dispersion anhand von Saeulenversuchen. Dispersionskoeffizient nimmt allgemein mit der Konzentration ab.
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| Bund | 18 |
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| Förderprogramm | 18 |
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| Deutsch | 18 |
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| Boden | 15 |
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