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: 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 "Weiterentwicklung und Erprobung der Leistungsfaehigkeit biologischer Testverfahren zur Ueberwachung des Oberflaechenwassers auf algizide Substanzen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Wasserforschung GmbH durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist es, einen kontinuierlich zu betreibenden hochempfindlichen und weitgehend automatisierten Biotest zur Anwedungsreife zu bringen, der die staendige Ueberwachung auf algentoxische Substanzen ermoeglicht. Im Vergleich dreier Testverfahren (Phormidium-Hemmtest, Fluoreszenz-Test. Wachstumshemmung nach Bringmann und Kuehn) soll ihre Anwendbarkeit insbesondere fuer einen Dauereinsatz in einem Wasserwerk ueberprueft werden. Die Ermittlung kleinster wirksamer Schadstoffkonzentrationen, mithin also die Leistungsfaehigkeit der verschiedenen Testmethoden, soll fuer moeglichst viele Substanzen, insbesondere jedoch fuer die vom Projekttraeger, der KfA Juelich, festgelegten Referenzchemikalien durchgefuehrt werden.