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Sub project I

Das Projekt "Sub project I" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hydroisotop GmbH durchgeführt. Das Vorhaben dient der Erarbeitung von Managementkonzepten für die nachhaltige Trinkwassergewinnung aus dem See Taihu östlich von Shanghai, einer ökonomisch bedeutenden und stark wachsenden Region. Der Taihu See ist der drittgrößte Süßwassersee in China mit einer durchschnittlichen Tiefe von nur 2 m. Einflüsse durch anthropogene Belastung führten zu einer durch die Algenblüte 2007 ausgelösten Trinkwasserknappheit (Yu Tao et al. 2013).Die Probleme, die die wachsende Industrialisierung und Intensivierung der Landwirtschaft für den Taihu See mit sich bringen, sind typisch für viele Oberflächenwässer in China. Damit ist er ein gutes Beispiel für die Entwicklung und Anwendung von Untersuchungsmethoden sowie von Managementkonzepten. Im Rahumen des Teilprojektes 'Isotopie an Wasser und Organik im Taihu See' wird der Wasserkreislauf (Durchmischungs- und Verdunstungsprozesse, 18O/2H), der Einfluss auf die Nährstoffgehalte und damit auf das Ausmaß der Eutrophierung untersucht. Die Herkunft der stickstoffhaltiger Nährstoffquellen (15N, 13C, 34S) werden ermittelt, um Ansatzpunkte für Sanierungsmaßnahmen zu erhalten. Anhand der Untersuchung der Isotopie der Organik (DOC, Algen, Primärproduzenten; 15N, 13C, 34S) im See und im Sediment (137Cs, 15N, 13C, 34S, 18O)werden historische Änderungen durch anthropogene Einflüsse nachvollzogen.

Lippe See

Das Projekt "Lippe See" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Wuppertal, Institut für Grundbau-, Abfall- und Wasserwesen, Abteilung Bauingenieurwesen, Lehr- und Forschungsgebiet Wasserwirtschaft und Wasserbau durchgeführt. Prognose der Gewässergüte für den Lippesee in Hamm: Die Stadt Hamm befindet sich in einem rasanten Strukturwandel von einem Industriestandort hin zu einem modernen Gewerbe- und Dienstleistungszentrum. Die Stadtteile Hamm und Heessen werden durch die Lippe, den Hamm-Datteln-Kanal und den Hafen bzw. durch ihre Wasserflächen getrennt, ohne dass eine gemeinsame Entwicklung in diesem Stadtraum möglich gewesen wäre. Im Rahmen eines Stadtentwicklungsprojektes (Regionale / Fluss - Stadt - Land) hat die Stadt Hamm Projekte und Flächen benannt, die unter dem Leitbild 'Hamm ans Wasser' entwickelt werden sollen. Die Aufwertung und Entwicklung der bisherigen ungenutzten Wasser- und Fluss begleitenden landwirtschaftlichen Flächen soll zu einer Auen- und Seelandschaft im Innenstadtbereich führen. Für die ca. 60 ha große Seenlandschaft galt es, eine Prognose hinsichtlich der späteren Gewässergüte und ein Bewirtschaftungskonzept zu erstellen. Zusätzlich waren Fragen nach Verlandungen und Uferbewuchs zu beantworten. Für einen solchen See waren die gestellten Fragen und Aufgaben teilweise wissenschaftliches Neuland, da für solche künstlichen Seen dieser Größe wenige Referenzprojekte vorliegen. Hinsichtlich der hydrologischen und hydrogeologischen Randbedingungen wurden umfangreiche Erkundungen durch den Projektträger durchgeführt, die als Grundlage für die Prognose der Gewässergütesituation am Lippesee in Hamm dienen. Die Prognose wird auf der Grundlage der hydrologischen-meteorologischen Situation sowie der Bilanzierung der stofflichen Ein- und Austräge auf der Basis eines numerischen Modells entwickelt. Das Modell basiert auf einem hydrodynamischen und einem ökologisch-biologischen Modellansatz. Die Bewuchsdynamik der Ufer- und Unterwassergesellschaften wurde mittels eines dynamisch-ökologischen Modells betrachtetet, welches bisher in holländischen Gewässern eingesetzt wurde. Die Prognose enthält unterschiedliche Szenarien der Bewirtschaftung, der Klimasituation und der Nutzungsansprüche.

Phoenix See

Das Projekt "Phoenix See" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Wuppertal, Institut für Grundbau-, Abfall- und Wasserwesen, Abteilung Bauingenieurwesen, Lehr- und Forschungsgebiet Wasserwirtschaft und Wasserbau durchgeführt. Prognose der Gewässergüte für den Phoenix See in Dortmund: Der ehemalige Industriestandort Phoenix in Dortmund Hörde soll in ein hochwertiges Wohn- und Gewerbeareal entwickelt werden. Kernpunkt der ca. 90 ha großen Entwicklungsfläche soll die Schaffung eines ca. 20 ha großen künstlichen Sees sowie die Renaturierung der Emscher werden und als Hauptattraktor die Standort- und Aufenthaltsqualität prägen. Hinsichtlich der hydrologischen und hydrogeologischen Randbedingungen wurden umfangreiche Erkundungen durch den Projektträger durchgeführt, die als Grundlage für die Prognose der Gewässergütesituation am Phoenix See dienen. Die Prognose wird auf der Grundlage der hydrologischen-meteorologischen Situation sowie der Bilanzierung der stofflichen Ein- und Austräge auf der Basis eines numerischen Modells entwickelt. Das Modell basiert auf einem hydrodynamischen und einem ökologisch-biologischen Modellansatz. Die Prognose enthält unterschiedliche Szenarien der Bewirtschaftung, der Klimasituation und der Nutzungsansprüche.

UV-B-Wirkungen auf Zooplankton

Das Projekt "UV-B-Wirkungen auf Zooplankton" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität München, Zoologisches Institut, Limnologische Abteilung durchgeführt. Bevorzugte Untersuchungsobjekte waren herbivore Planktoncrustaceen: die in Seen lebende Daphnia galeata (=D.g.) und die in Gebirgstuempeln lebende Daphnia pulex obtusa (=D.p.o). Durch die Funktion als Mikroalgenfiltrierer nimmt D.g. in ihrem Lebensraum eine Schluesselposition ein. Ihre Elimination haette fatale Folgen fuer das Seeoekosystem. Zumindest zwischen Mai bis Juli hat D.g. im Gegensatz zu D.p.o. (ca. 80 Prozent tolerieren eine Dosis groesser 60 kJ/m2) keine Chance, innerhalb einer 2 cm-Wasserschicht nach Ueberschreiten von ca. 53 kJ/m2 zu ueberleben. Die empfindlicheren Jugendstadien werden durch UV-B-Dosen um 35 kJ/m2 getoetet. UV-B-Dosen kleiner 20 kJ/m2 fuehren bei erwachsenen D.g. zu diversen Wirkungen, die insgesamt das Populationswachstum vermindern. Das Maximum der UV-B-Wirkung liegt bei 260 nm, das Maximum der 'reparaturwirksamen' Strahlung (Blauviolettlicht) bei 430 nm. D.p.o. erweist sich gegenueber D.g. hinsichtlich ihrer Faehigkeit, durch UV-B hervorgerufene Schaedigungen zu reparieren, als deutlich ueberlegen. Die Reparaturfaehigkeit bleibt nach Abschluss der UV-B-Strahlung noch mindestens 2 Stunden erhalten. Durch Melaninanreicherung wird die UV-B-Vertraeglichkeit ebenfalls erhoeht. Die Synthese des Melanins ist zu Lasten der Reproduktion mit metabolischen Kosten verbunden. Sichtbare Pigmente gefaehrden die Existenz der Daphnien in fischreichen Gewaessern. Aus Expositionen verschiedener Arten in verschiedenen Wassertiefen ergibt sich eine Reihung aufgrund unterschiedlicher Empfindlichkeit gegenueber UV-B. Letale UV-B-Wirkungen sind in schwach mesotrophen Seen zumindest im Juni an sonnigen Tagen (Bewoelkung kleiner 3/10) bis in Tiefen um 20-25 cm moeglich. In oligotrophen Seen sind letale Dosen bis in ca. 2 m Tiefe moeglich, in meso-eutrophen Seen nur innerhalb weniger Dezimeter unter dem Wasserspiegel. Mehrtaegige Expositionen in 'enclosures' fuehren zu Abundanzminderungen bis in 60 cm Tiefe, die nicht nur auf letalen Wirkungen, sondern auch auf einer Verminderung des Populationswachstums beruhen. D.g. ist in der Lage, UV-B wahrzunehmen und zur Orientierung waehrend der tagesperiodischen Vertikalwanderung zu nutzen. Indem sich die Plankter tagsueber in Tiefen groesser 5 m aufhalten, befinden sie sich weit ausserhalb der Grenzen, innerhalb derer Gefaehrdungen bisher nachgewiesen worden sind. Es gibt Hinweise, wonach hohe Dosisraten auch schon bei relativ kurzer Dauer in ihrer Wirkung nicht vernachlaessigbar sind.

Teilprojekt 4

Das Projekt "Teilprojekt 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ingenieurgesellschaft Prof. Kobus und Partner GmbH durchgeführt. Natürliche Isotope sollen als Tracer für die im Bodensee beobachteten Strömungs-, Mischungs- und Stofftransportvorgänge untersucht und für aktuelle Fragestellungen eines vorsorgenden Gewässerschutzes genutzt werden. Es werden die im Projekt punktuell gewonnenen Informationen mittels numerischer Modelle regionalisiert, um die Grundwasserzutritte für Teilräume und den Gesamtsee quantifizieren zu können. Dabei werden die klassischen Methoden der Hydrogeologie mit den Methoden der Seenphysik verknüpft. Spezifische Implementierungen der numerischen Modelle ermöglichen die klein- und großräumige Simulation von Ausbreitungs- und Durchmischungsszenarien von Stoffen für die Kompartimente Freiwasser, Flusswasser, und Grundwasser. Dies führt abschließend zu einer Gesamtbetrachtung möglicher Beeinträchtigungen der Wasserqualität als Ergebnis der Wechselwirkungen des Gesamtsystems See-Grundwasser-Einzugsgebiet. Dies ist vor allem vor dem Hintergrund qualitativer Aspekte für den Bodensee wichtig, da Wasserinhaltsstoffe aus dem unterirdischen Einzugsgebiet über die Grund-/Seewasserinteraktion dem See zufließen und im Übergangsbereich im Sediment zwischen See und Grundwasser chemische und biologische Reaktionen in Abhängigkeit der Milieubedingungen stattfinden. Außerdem stellt sich die Frage, wie die bodennahen Wasserschichten im See, die grundwasserbürtige Anteile haben, sich mit dem Seewasser verteilen und welche Unterschiede sich auf Grund der Seemorphologie bzw. in Abhängigkeit der Tiefe ergeben. Im Teilprojekt werden sowohl Komponenten aus dem Grundwasser als auch aus dem See selbst entwickelt, die auch auf andere Seen übertragen werden können. Dies erfolgt exemplarisch am Ammersee. Der Arbeitsplan des Teilprojektes sieht eine enge Verzahnung mit allen Projektpartnern vor. Darüber hinaus ist eine Zusammenarbeit mit den örtlichen geologischen Diensten notwendig. Ein wichtiger Beitrag wird hierbei vom Landesamt für Geologie, Rohstoffe und Bergbau geleistet.

Teilprojekt 2

Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bayreuth, Lehrstuhl für Hydrologie, Limnologische Forschungsstation durchgeführt. Teilprojekt 4 wird ein toolkit entwickeln, welches das nachhaltige Wassermanagement unterstützt und in dem Grundwasser und Schadstoffflüsse identifiziert, charakterisiert, und quantifiziert werden können. Es soll flexibel sein, so dass Wassermanager angebrachte Methoden an ortsspezifische Bedingungen anpassen können. Wir gehen davon aus, dass die Entwicklung dieses toolkits eine nachhaltige Nutzung der Wasserressourcen sicherstellen kann und Wasserqualität und -quantität auch unter Änderungen des Klimas und sozialer Strukturen geschützt werden können. Teilprojekt 4 wird in drei Arbeitsbereichen tätig sein: 1. Identifizierung und Kartierung der Grundwasserzuflusszonen mittels physikalischen (Sonar, Temperatur, elektrische Leitfähigkeit) und chemischen (O2) Methoden. Wir werden ein hochauflösendes Kartiersystem bauen, wobei ein Temperatursensor array über den Seegrund gezogen wird. Sauerstoff und elektrische Leitfähigkeitssensoren werden an das Kartiersystem gebunden, als zusätzliche Tracer des Grundwasserflusses. Ein Unterwasser GPS wird die Positionen georeferenziert aufzeichnen. Die Bereiche für die thermische Kartierung werden aufgrund ausgesuchter thermaler Bilder und hochauflösenden Sonarbildern aus einem vorhergegangenen Projekt ausgewählt. 2. Quantifizierung und Charakterisierung der Grundwasser- und Schadstoffflüsse an aktiven Grundwasserzuflusszonen mittels 1) Physikalischer Methoden wie z.B. Flusskammern, Temperaturprofilen, und Piezometernestern, 2) geochemischer Methoden wie z. B. Radon, Spurengase, stabile Isotope, Ionen, Nährstoffe und Metallanalyse. 3. Charakterisierung der Sensibilität des Grundwassersystems gegenüber Klimawandel und Schadstoffverschmutzungen. Dies wird durch Quantifizierung der Verweilzeit im Grundwassersystem mittels Verweilzeittracer (3H/3He and SF6) aus Flusskammer-, Piezometer- und Beobachtungsbrunnen-Proben erreicht. Verweilzeit wird mittels 'lumped parameter models' berechnet.

Sub project: Influence of temperature and stratification on spring succession of the plankton community in deep lakes

Das Projekt "Sub project: Influence of temperature and stratification on spring succession of the plankton community in deep lakes" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität München, Biozentrum Martinsried, Department Biologie II, Abteilung Evolutionsökologie durchgeführt. A major impact of global warming on European lakes will be mediated through effects on seasonal succession of the plankton. E.g., the timing of the spring clearwater phase (a period of low algal densities caused by intense grazing from Daphnia) is linked to climate, with warmer winters being followed by an earlier onset and a longer duration of the clearwater phase, and an earlier onset of the spring increase and the summer decline of Daphnia. There are two non-exclusive hypotheses by which mild winters might favour an early build-up of Daphnia biomass: (i) enhanced algal production; (ii) increased metabolic rate. Both depend on the seasonal progression of thermal stratification of lakes. We propose two field experiments designed to disentangle the separate impacts of stratification depth, temperature, and nutrient availability on seasonal succession in the plankton. We will also search existing lake data for trends in the seasonal development of these physico-chemical variables that are driven by interannual climate variability. The experiments will run from April to June and cross-classify (i) three mixing depths with two temperatures (ambient/reduced) in presence and absence of a hypolimnion, and (ii) two temporal patterns of seasonal stratification (early/late) with two temperatures (ambient/ reduced) and two nutrient levels (ambient/enhanced). The data search will focus on regularly stratifying, deep lakes for which data are available with high resolution and for greater than 5 years. Our ultimate goal is to link climate variables to key processes in the plankton in order to predict realistic scenarios of climatic forcing of spring and summer succession in the plankton.

Teilprojekt 5

Das Projekt "Teilprojekt 5" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Zweckverband Bodensee-Wasserversorgung, Betriebssicherung und Forschungslabor durchgeführt. Im Rahmen dieses Vorhabens sollen innovative Wege beschritten werden, mit denen die Auswirkungen der Zuflüsse, der potenziellen Grundwassereintritte sowie der damit verbundenen Strömungs-, Vermischungs- und Stofftransportvorgänge im Bodensee charakterisiert werden können. Hierzu werden sowohl bewährte bzw. neu zu entwickelnde isotopenanalytische, chemische, physikalische und ökologische Untersuchungsmethoden als auch numerische Modelle und Simulationsrechnungen eingesetzt und miteinander kombiniert. Im vorliegenden Teilprojekt 2 soll am Beispiel der Ermittlung von ausgewählten Elementen/Metallen u.a. in den Zuflüssen, im Bereich der Grundwasserzutritte, im Freiwasser und im Rohwasser verschiedener Seewasserwerke die Fragestellung geklärt werden, ob und inwieweit mit grundwasserbedingten Einflüssen auf die Wassergewinnung zu rechnen ist. Darüber hinaus sollen von der BWV alle Belange der Ergebnisverwertung, Dissemination und Öffentlichkeitsarbeit koordiniert werden. Arbeitsschwerpunkt A1: Probenahme und Ermittlung der physikalisch-chemischen Wasserbeschaffenheit Die Entnahme der Wasserproben erfolgt durch das ISF (Obersee) und BWV (Überlingersee). Die organische/anorganischen Untersuchungen werden im ISF durchgeführt. Arbeitsschwerpunkt A2: Ermittlung der Element/Metallkonzentrationen Nach einer Weiterentwicklung und Anpassung der ICP-MS-Methode werden im BWV-Labor alle relevanten Wasserproben quantitativ auf ausgewählte Elemente/Metalle analysiert. Arbeitsschwerpunkt A3: Ergebnisverwertung, Dissemination, Öffentlichkeitsarbeit Im Rahmen der Ergebnisverwertung und Öffentlichkeitsarbeit sollen neben der Planung und Durchführung von öffentlichen Veranstaltungen u.a. auch eine Internetseite und ein Flyer im Unterauftrag erstellt werden.

Auswirkungen des Klimawandels auf die Verbreitung von Cyanobakterien (Blaualgen) und damit verbundene Folgen für Seen in Bayern

Das Projekt "Auswirkungen des Klimawandels auf die Verbreitung von Cyanobakterien (Blaualgen) und damit verbundene Folgen für Seen in Bayern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bayerisches Staatsministerium für Umwelt und Verbraucherschutz durchgeführt. Blaualgen sind in hohem Anteil an der Kohlenstoffbindung in Gewässern beteiligt und tragen damit zur Minderungvon Kohlendioxid in der Atmosphäre bei. Auf der anderen Seite führen durch den Klimawandel erhöhte Wassertemperaturen in Seen vermehrt zu Algenblüten, auch der z.T. Toxin-haltigen Cyanobakterien. Im Rahmen des Vorhabens soll ein Monitoring von Blaualgen in ausgewählten bayerischen Seen unterschiedlicher Trophiegrade durchgeführt werden. Diese ökologischen Daten sollen in Zusammenhang mit den bereits erkennbaren Folgen des Klimawandels in Seen (Erhöhung der Wassertemperatur, Auswirkungen auf das Mischungsverhalten im Frühling und Herbst, Steigerung der Trübung) diskutiert werden. Nachweismethoden für Cyanobakterien sollen verbessert und vereinfacht werden.

Teilprojekt 3

Das Projekt "Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig, Institut für Geosysteme und Bioindikation durchgeführt. Natürliche Isotope sollen als Tracer für die im Bodensee beobachteten Strömungs-, Mischungs- und Stofftransportvorgänge untersucht und für aktuelle Fragestellungen eines vorsorgenden Gewässerschutzes genutzt werden. Durch Kombination von isotopenanalytischen mit physikalischen, hydrochemischen und ökologischen Methoden wird eine Identifizierung ('fingerprint') verschiedener Wasserkörper erreicht, und die Ergebnisse im Anschluss durch Anwendung und Weiterentwicklung bestehender 3-dimensionaler hydrodynamischer Modelle zur Beschreibung und Quantifizierung der Auswirkungen von Zufluss- und Grundwassereintritten im See genutzt. Mit aquatischen Organismen aus Oberflächensedimenten werden Grundwassereintritte identifiziert und deren Auswirkungen auf die Wasserqualität bewertet. Anhand von fossilen Artenvergesellschaftungen aus kontinuierlich abgelagerten Sedimenten wird die Entwicklung der Wasserqualität und die Dynamik des Grundwassereintrages für die letzten ca. 200 Jahre rekonstruiert. Damit werden die Konsequenzen von Klimawandel sowie anthropogenen Einflüssen erfasst und die Belastbarkeit des aquatischen Ökosystems bewertet. Mit Artenspektren von Diatomeen und Ostracoden aus Sedimentproben werden über Korrespondenzanalysen direkte Zusammenhänge zwischen Organismen sowie Wasserqualität und Grundwassereintrag ermittelt. Dabei werden Ostracoden und die d18O und d13C-Signale ihrer Schalen als Grundwasser-Tracer erprobt und implementiert. In Teilbecken mit unterschiedlicher Trophie und Wasseraustauschrate werden die horizontale Variabilität des Isotopensignals und die Variabilität im Artenspektrum von Ostracoden und Diatomeen erfasst. Fossile Artenspektren von Ostracoden und deren d18O und d13C-Signale dienen zur Rekonstruktion der Dynamik des Grundwassereintrages. Mit Diatomeen erfolgt die Bewertung von anthropogenen Einflüssen und von Grundwassereintrag auf die Wasserqualität nach EG Wasserrahmenrichtlinie.

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