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Bodenkarte von Niedersachsen 1 : 50 000 - Relative Bindungsstärke des Oberbodens für Schwermetalle (WMS Dienst)

Schwermetalle (z. B. Cadmium) werden in Böden in unterschiedlichem Maß gebunden. Die Bindung erfolgt durch Adsorption an Austauschern (Tonminerale, Oxide) oder durch Bindung an organische Bodenbestandteile (Humus) in Abhängigkeit vom pH-Wert. Der pH-Wert entspricht bei landwirtschaftlicher Nutzung einem bodenspezifischen pH-Optimum, bei Forstnutzung dem derzeitigen mittleren standortspezifischen Versauerungsgrad unter Wald. Aufgrund der Bodeneigenschaften Tongehalt, Humusgehalt, pH-Wert und Eisenoxidgehalt kann die relative Bindungsstärke der Böden für die einzelnen Schwermetalle beurteilt werden. Die Karte zeigt die Relative Bindungsstärke des Oberbodens (FSMo) exemplarisch für Cadmium (aufgrund seiner für Schwermetalle relativ repräsentativen Eigenschaften) und basiert auf der Bodenkarte von Niedersachsen 1 : 50 000.

Bodenkarte von Niedersachsen 1 : 50 000 - Relative Bindungsstärke des Oberbodens für Schwermetalle

Schwermetalle (z. B. Cadmium) werden in Böden in unterschiedlichem Maß gebunden. Die Bindung erfolgt durch Adsorption an Austauschern (Tonminerale, Oxide) oder durch Bindung an organische Bodenbestandteile (Humus) in Abhängigkeit vom pH-Wert. Der pH-Wert entspricht bei landwirtschaftlicher Nutzung einem bodenspezifischen pH-Optimum, bei Forstnutzung dem derzeitigen mittleren standortspezifischen Versauerungsgrad unter Wald. Aufgrund der Bodeneigenschaften Tongehalt, Humusgehalt, pH-Wert und Eisenoxidgehalt kann die relative Bindungsstärke der Böden für die einzelnen Schwermetalle beurteilt werden. Die Karte zeigt die Relative Bindungsstärke des Oberbodens (FSMo) exemplarisch für Cadmium (aufgrund seiner für Schwermetalle relativ repräsentativen Eigenschaften) und basiert auf der Bodenkarte von Niedersachsen 1 : 50 000.

Xtra-Abbau\Ton-DE-2000

Gewinnung von Tonen und tonhaltigen Mineralien (Schieferton, Lehm, Mergel) für die Herstellung von Ziegeln im Tagebau. Die Daten sind der Ökobilanz von Mauerziegeln der Ziegelverbände Deutschlands, Österreichs und der Schweiz entnommen (#1). Die Daten wurden von 12 Ziegelwerken zur Verfügung gestellt. Sie gelten für die Jahre 1992 und 1993. In GEMIS wird das arithmetische Mittel der Angaben der einzelnen Werke verwendet. Allokation: keine Genese der Kennziffern Massenbilanz: Für die Massenbilanz der Tongrube liegen keine Daten vor. Daher werden in GEMIS nach eigener Schätzung 1100 kg bewegte Erdmassen pro Tonne verwertbare Tone angenommen. Energiebedarf: Der Energiebedarf der Tongruben wurde in der Studie der Ziegelverbände nur mit Diesel bilanziert. Als arithmetisches Mittel des Dieselbedarfs für die Grube wird mit 8,24 kWh/t Tone -respektive ca. 30 MJ/t - angegeben (#1. Prozeßbedingte Luftemissionen: Neben den Emissionen aus der Verbrennung des Diesels werden keine weiteren Luftemissionen bilanziert. Wasserinanspruchnahme: Für den Prozeß der Gewinnung der Tone wird keine Wasserinanspruchnahme bilanziert. Abwasserinhaltsstoffe: Bei dem Prozeß der Ton-Extraktion fällt kein Abwasser an. Reststoffe: Den eigenen Abschätzungen folgend werden pro Tonne Tonmineralien 100 kg Abraum bilanziert. Auslastung: 1h/a Brenn-/Einsatzstoff: Ressourcen Flächeninanspruchnahme: 0,00417m² gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2000 Lebensdauer: 1a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 91% Produkt: Rohstoffe

Steine-Erden\Ziegel-Mauer-DE-2000

Eingabe Porosierungsmittel als Sägespäne; Korrektur CO2-Emissionen von 180 auf 148 kg/t (Sägespäneanteil:32 kg/t) Herstellung von Mauerziegeln (Ziegelwerk). Die im Ziegelwerk angelieferten tonhaltigen Rohstoffe werden vor dem Brennen aufbereitet. Dabei werden sie mit Wasser konditioniert und ins Walzwerk gegeben. Heute werden meist ein grobes und ein feines Walzwerk betrieben. Nach den Walzwerken werden die Mineralien durch Strangpresse und Abschneider geformt. Derartig vorbehandelt werden sie in die Trocknungskammer eingebracht, die mit der Abwärme des Brennofens beheizt wird. Im Anschluß werden die Ziegel gebrannt. Häufig wird die Trocknung und der Vorbrand in einem Prozeß mit dem keramischen Brand realisiert. Der Brand erfolgt in den meisten Fällen in kontinuierlich betriebenen Tunnelöfen bei Temperaturen zwischen 1000 und 1200°C. Die gebrannten Ziegel werden luftgekühlt. Die Datenbasis für den Prozeß der Ziegelherstellung in GEMIS bildet die Ökobilanz von Mauerziegeln der deutschen, österreichischen und schweizerischen Ziegelverbände (#1). Sie stützt sich auf die Primärdaten von 12 einzelnen Ziegelwerken. Die Daten wurden im Zeitraum von 1992 bis 1993 ermittelt. Genese der Kennziffern Massenbilanz: Für die Herstellung einer Tonne Ziegel müssen im Mittel ca. 1350 kg Tone in den Prozeß eingebracht werden. Dabei reicht die Spanne in der betrachteten Studie von 1055 kg bis 1725 kg Tonmineralien pro Tonne Ziegel (DACH 1996). Die enormen Differenzen sind auf Schwankungen des Wassergehalts und die Art der Ziegel zurückzuführen. Je nach Wassergehalt werden den Tonen Sand und Natursteinmehl beigemengt. Diese Mengen werden in GEMIS allerdings nicht berücksichtigt. Neben den Tonmineralien werden eine Reihe von Zuschlagsstoffen und Porosierungsmittel eingesetzt. Als Porosierungsmittel werden häufig Sägemehl und Polystyrol verwendet. Ein großer Anteil der Porosierungsstoffe wird über Reststoffe gedeckt. Da die Massenanteile der Porosierungsmittel gering sind, der Anteil von Ziegel zu Ziegel sehr unterschiedlich ist und Reststoffe in der Prozeßkettenanalyse ohne Vorkette bilanziert werden, werden die Porosierungsmittel an dieser Stelle nicht aufgeführt. Die über die Porosierungsmittel bereitgestellte Energie ist jedoch beim Energiebedarf des Prozesses zu berücksichtigen (s.u.) Energiebedarf: Der Energiebedarf der in #1 bilanzierten Werke wird größtenteils über Erdgas und Strom gedeckt. Vereinzelt werden auch Heizöle und Propan als Energieträger eingesetzt. Diese werden in GEMIS nicht bilanziert. Der arithmetisch gemittelte Energiebedarf der bilanzierten Ziegelwerke aufgeteilt nach Energieträgern ist in der folgenden Tabelle dargestellt. Tab.: Energiebedarf zur Herstellung einer Tonne Ziegel getrennt nach Energieträgern (DACH 1996, arithmetisch gemittelt). Energieträger Menge in MJ/t Erdgas 1310 elektr. Strom 150 Die Zuschlagsstoffe, die als Porosierungsmittel dienen, sind ebenfalls als Energieträger zu werten, da sie beim Brennen der Ziegel praktisch vollständig verbrennen., wobei den jeweiligen Heizwerten entsprechende Wärmemengen freigesetzt werden. Die Deckung des Energiebedarfs über Porosierungsmittel schwankt stark von Ziegelwerk zu Ziegelwerk. Arithmetisch gemittelt für die bilanzierten Werke ergibt sich ein Anteil an Endenergie von 620 MJ/t. Die Porosierungsmittel werden in GEMIS ohne Vorkette bilanziert. Prozeßbedingte Luftemissionen: Die prozeßbedingten Luftemissionen wurden für die 12 bilanzierten Werke durch Messungen erfaßt . In GEMIS wird das arithmetische Mittel der einzelnen Werke angesetzt. Die Emissionsfaktoren sind in der folgenden Tabelle dargestellt: Tab.: Emissionsfaktoren der einzelnen Luftschadstoffe pro Tonne gebrannter Ziegel (DACH 1996, arithmetisch gemittelt). Schadstoff Masse in kg/t Ziegel SO2 0,100 NOx 0,260 Staub 0,019 CO2 180,417 CO 0,391 HF 0,003 HCl 0,012 organische Stoffe (gesamt C) 0,063 Die Emissionen, die aus der Bereitstellung des Stromes resultieren, sind dabei noch nicht berücksichtigt. Wasserinanspruchnahme: Der Wasserbedarf beim Mischen und Formen der Rohmaterialien im Prozeß der Ziegelherstellung ist wie der Rohstoffbedarf selbst sehr stark von der Grubenfeuchte der Tone abhängig. Daher kann die eingesetzte Wassermenge stark variieren (#3). Das arithmetische Mittel der für die Ziegelverbände erstellten Ökobilanz ergibt einen Wasserbedarf von 0,1 m³/t Ziegel. Dieser Wert wird in GEMIS übernommen. Abwasserinhaltsstoffe: Bei allen bilanzierten Werken ist der Abwasseranfall zu vernachlässigen (#1). Das eingesetzte Prozeßwasser und die Grubenfeuchte der Tone verdampfen während des Trocknungs- und Brennprozesses (#2). Reststoffe: Bei allen in #1 untersuchten Werken ist die aus der Entsorgung fester Abfälle resultierende Umweltbelastung gering. Daten hierzu wurden daher nicht aufgeführt. Der bei der Ziegelherstellung anfallende Trocken- und Brennbruch wird werksintern wiederverwertet (Beimengen zum Rohton) oder nach einer Weiterverarbeitung verkauft (Tennismehl). Die daraus resultierenden Produkte werden in GEMIS nicht berücksichtigt (s. Allokation). Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Rohstoffe gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2000 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 74,1% Produkt: Baustoffe

Kurzanalyse Nr. 8: Potenziale eines hochwertigen Recyclings im Baubereich

Der Bausektor zählt weltweit zu den ressourcenintensivsten Wirtschaftssektoren. Für den Bau von Gebäuden und Infrastrukturen werden große Mengen mineralischer Rohstoffe wie Steine, Ziegel, Zement und Asphalt benötigt. Feldspat, Tonminerale und Silikate sind für die Glas- und Keramikindustrie unverzichtbar. Die meisten der vom Bausektor verwendeten Materialien werden in der Natur abgebaut und wachsen nicht nach. Recycling ist ein wichtiger Schritt, um die Ressourcenentnahme und die damit verbundenen Umweltfolgen nachhaltig zu reduzieren. Besonders im rohstoffarmen Deutschland findet sich in Bauabfällen ein enormes Potenzial an hochwertigen Rohstoffen, die schon heute kostengünstig zurückgewonnen und so veredelt werden können, dass sie hinsichtlich der Qualität mit dem Ausgangsmaterial vergleichbar sind.

Sub project: Fault zone damage and chemical reactions at depth in the San Andreas Fault Zone: A study of SAFOD drill core samples

Das Projekt "Sub project: Fault zone damage and chemical reactions at depth in the San Andreas Fault Zone: A study of SAFOD drill core samples" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum Potsdam Deutsches GeoForschungsZentrum durchgeführt. The results of the first funding period, particularly the proof of several weakening and hardening mechanisms operating in the fault gouge of four SAFOD core samples (e.g. amorphous material, nano-scale pore spaces, dissolution-precipitation processes, intracrystalline plasticity) inspired a more detailed study of microstructures in order to specify the cause of mechanical weakness along the San Andreas Fault (SAF). Therefore we applied for and received four additional core samples from different depths and different distances to the fault contact. In particular, we will focus on: - The analysis of dominant microstructures in the new SAFOD samples. Based on our previous experience we will predominantly use the transmission electron microscopy (TEM). These studies have proven to be the most powerful tool for analyzing microstructures. The cutting of foils with the focused ion beam technique (FIB) allows identifying microstructures down to the nm scale without damage. - The observed microstructures will be interpreted in view of their implication for fault weakening mechanisms integrating previous results of the core samples from the first funding period. - The observed agglomeration of flocculated clay particles in previous samples calls for further detailed TEM investigations of clay minerals. - Some vein-calcites show evidence for intense intracrystalline plasticity (deformation twins and dislocation creep). We will measure dislocation and twin densities in calcite veins in the new sample set. The results will be used for stress estimations based on paleo-piezometric relationships. - First results of stable isotope analyses of vein calcites provide indications that the fluids were dominantly derived from deeper sources. We will further analyze stable isotopes with the aim to characterize the origin of fluids penetrating the fault gouge. - Mercury porosimetry and the BET gas adsorption methods will be used to measure the connected rock porosity pore volume and pore surface areas of our new samples. Porosity data will be used to roughly estimate permeability. - SAFOD microstructures will be compared to samples recently obtained from the Taiwan Chelungpu fault Drilling Project (TCDP).

Sub project: The importance of clay mineral reactions on the seismic behavior of the San Andreas Fault: Part 2-Hydration states and timing of mineralization

Das Projekt "Sub project: The importance of clay mineral reactions on the seismic behavior of the San Andreas Fault: Part 2-Hydration states and timing of mineralization" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum Potsdam Deutsches GeoForschungsZentrum durchgeführt. The San Andreas Fault Observatory at Depth (SAFOD) main hole, drilled in Parkfield, California, USA, provides a unique opportunity to study the nature of clay-rich samples collected at depth from an active fault System and to assess their contribution to controlling seismogenic and creeping behavior. During 2005, fresh rock chips were collected from a core and impregnated onsite using low viscosity polymer-based resins. In the first year of research, samples were characterized using high resolution microscopy and X-ray diffractometry. In the second year, the interlayer hydration state will be determined along with the original clay mineral textures. Quantifying the amount of water adsorbed on surface and interlayer sites at circa 3 km depth is critical for understanding the role of swelling clays in the faulting process. Additionally, 40Ar/39Ar dating of fault-related neocrystallized illitic minerals on key fault planes will be used to constrain the timing of mineralization in this fault System. The study will include collection and study of new sample material that will become available during the scheduled 2007 site coring activities.

Wasser- und Stoffdynamik in Agrar-Oekosystemen. Teilprojekt C6: Austauschisothermen von Na+, K+, NH4+, Ca(xp=2+), Mg(xp=2+)

Das Projekt "Wasser- und Stoffdynamik in Agrar-Oekosystemen. Teilprojekt C6: Austauschisothermen von Na+, K+, NH4+, Ca(xp=2+), Mg(xp=2+)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Braunschweig, Sonderforschungsbereich Wasser- und Stoffdynamik in Agrar-Ökosystemen durchgeführt. Teilprojekt C6 befasst sich mit Ionenaustauschkinetik einiger ausgewaehlter, reiner Tonminerale als eine Funktion von Parikelgroesse, Porenwassergeschwindigkeit und Temperatur. Die erhaltenen Datensaetze sollen auf Experimente mit geschuetteten Bodensaeulen und ungestoerten Bodensaeulen angewandt werden. Ziel ist es, Durchbruchskurven unter solchen Fluss- und Temperaturbedingungen zu simulieren, unter denen fuer die meisten Austauschstellen im Boden keine Zustaende lokalen Gleichgewichts mehr angenommen werden koennen.

Sub project: Chemical hydrology of subduction zones: Processes, signals and fluid flow

Das Projekt "Sub project: Chemical hydrology of subduction zones: Processes, signals and fluid flow" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bremen, Zentrum für marine Umweltwissenschaften durchgeführt. Subduction zones play a central role in the geological activity of the earth. This activity may be expressed as devastating events such as earthquakes, tsunamis and explosive volcanism. Many processes that lead to such catastrophic behavior are driven by fluids. This study focuses on the chemical hydrology of the shallow portion ( less than 15 km) of subduction zones to shed light on processes that enable subducting sediments to behave seismogenically. Low-chlorinity and volatile content of near surface fluids in active convergent margins suggest that fluids migrate updip from deep sources. The exotic fluid composition, which has been documented for several active convergent margins, is thought to depend on temperature driven clay mineral dehydration. This assumption is hampered by observed low-chlorinity fluids away from fluid pathways that suggest additional fluid freshening mechanisms. Most importantly, a suite of water-rock processes has been hypothesized to occur at depth to enable stick-slip behavior but are only documented in fossil accretionary prisms but not in active ones. To tackle these problems the proposed study will analyze fluids extracted from laboratory hydrothermal compaction tests and natural fluids from two contrary active margins, the accretionary Nankai Trough (Japan) and the erosional Costa Rica margin. The hydrothermal device is a unique approach compared to other hydrothermal systems because it simulates in-situ burial conditions with increasing effective stress (P), decreasing porosity and increasing temperatures (T up to 150 degree C). Sediment end members of each margin will be tested under controlled PT conditions similar to the upper limit of the seismogenic zone to study clay dehydration and water-rock interaction using major and volatile element geochemistry and boron and lithium isotopes. Geochemical fingerprints from the hydrothermal tests will be used to better distinguish geochemical signals in natural fluids. Thus, a better insight into water-rock interaction and fluid flow in the subduction zones will be achieved.

Teilprojekt 2

Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hessische Industriemüll, Bereich Altlastensanierung (ASG) durchgeführt. Die Untersuchungen an 2,4,6-Trinitrotoluol(TNT)-kontaminierten Boeden zeigten, dass mikrobielle Verfahren wie Bioreaktor- oder in-situ-Verfahren prinzipiell zur Sanierung solcher Boeden geeignet sind. Die mikrobiologische Standortcharakterisierung zeigte, dass die vorhandene Mikroflora in der Lage ist, TNT zu transformieren. Da eine Mineralisierung in Gegenwart von Boden nicht erreicht werden kann, besteht fuer beide Verfahren die einzige Moeglichkeit, TNT zu eliminieren, in einer Humifizierung, d.h. einem kovalenten Einbau in die Huminstoffmatrix. Fuer die Humifizierung ist die Aktivitaet von Mikroorganismen notwendig; nach Reduktion von TNT zu 2,4-Diamino-6-Nitrotoluol kann dieses z.B. mittels des Enzyms Peroxidase eingebaut werden. So gebundene Metabolite sind auch unter drastischen Umweltbedingungen nicht freisetzbar. Ob ein bakterieller Abbau der Huminstoffe eine laengerfristige Freisetzung verursacht, konnte nicht geklaert werden. Eine Bindung von TNT und dessen Metaboliten an Tonminerale spielt bei den Sanierungsverfahren nur insofern eine Rolle, als sie Sanierungsdauer und erreichbare Sanierungsziele beeinflusst (Reste des TNT bleiben anscheinend irreversibel gebunden). Eine Simulation der in-situ-Sanierung in Saeulenversuchen und in-situ-Box-Modellen zeigte, dass eine Aktivierung der Mikroorganismen (Zufuehrung von C- und N-Quellen) die Elution der Schadstoffe drastisch verringert und die Humifizierung foerdert. Das in-situ-Verfahren wurde so weit entwickelt, dass eine Uebertragung in den Pilotmassstab ratsam erscheint.Im zweiten Teil der Untersuchungen wurde ein zweistufiges anaerobes/aerobes Bioreaktorverfahren zur Behandlung von Bodensuspensionen entwickelt, bei dem TNT teilweise bis Triaminotoluol (TAT) reduziert wird, welches irreversibel an die Bodenmatrix bindet und unter aeroben Bedingungen polymerisiert. Daneben laufen wahrscheinlich die gleichen Reaktionen ab wie beim in-situ-Verfahren.

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