Das Projekt "Mobilisierbarkeit und Transformation organischer Schadstoffe in urbanen Böden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Technischen Umweltschutz, Fachgebiet Wasserreinhaltung durchgeführt. Problemstellung: Innerhalb der Forschergruppe INTERURBAN widmet sich das Teilprojekt MOBIL dem Aspekt der Freisetzung organischer Schadstoffe aus belasteten Stadtböden. Aufbauend auf den Erkenntnissen der ersten Förderphase werden wichtige Steuerungsgrößen für die Schadstoffmobilisierung herausgearbeitet. Dabei wird ein besonderes Augenmerk auf Biofilme gelegt. Vorgehensweise: Um Ausmaß und Kinetik von Stoffaustausch- und Transformationsprozessen in Biofilmen zu untersuchen werden Experimente mit Biofilmreaktoren in Kooperation mit TP MIKRO durchgeführt. Besonderes Interesse gilt dabei quantitativen Aspekten des Austauschprozesses (z.B. Diffusionskoeffizienten) und deren Einflussfaktoren. Die Bodenelutionsexperimente werden weiterhin durchgeführt, um den Einfluss biotischer Faktoren auf die Schadstofffreisetzung zu untersuchen. So wird z.B. in Kooperation mit TP FAUNA der Einfluss von Regenwürmern auf die Freisetzung von organischem Material im Boden (einschließlich PAK und PCB) experimentell bestimmt. Auch der Einfluss enzymatischer Depolimerisation auf die Schadstofffeisetzung wird untersucht. Als dritter großer Schwerpunkt wird die Transformation organischer Schadstoffe in urbanen Böden und ihre Bedeutung auf den Stoffaustausch untersucht. Die Identifizierung und Quantifizierung der polaren Transformationsprodukte in Bodenlösungen als auch in Biofilmproben soll dabei mit LC-MS/MS durchgeführt werden. Ergebnisse: Die Ergebniskurven der durchgeführten Experimente mit Biofilmreaktoren wurden mit Hilfe einer Software modelliert, um Diffusionskoeffizienten (Ds) der untersuchten PAK in Biofilmen zu bestimmen. Diese liegen etwa eine Größenordnung unter der Diffusivität in Wasser. Trocknung der Biofilme und Einlagerung von Bodenhuminstoffen führten nicht zu einer signifikanten Veränderung von Ausmaß und Geschwindigkeit der Diffusion. Diese Ergebnisse können für die Modellierung von Transportprozessen hydrophober Stoffe im Bodensystem verwendet werden. Experimente zur enzymatischen Inkubation von Boden mit Cellulase, Invertase und Xylanase führten nur bei Cellulase zu signifikant erhöhten Freisetzungen von PAK und PCB (30-50 Prozent) im Vergleich zum denaturierten (deaktivierten) Enzym.
Das Projekt "Teilprojekt BODEN: Wasser und Stofftransport heterogener urbaner Standorte" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Berlin, Institut für Ökologie, Fachgebiet Standortkunde, Bodenschutz durchgeführt. Ziel ist die Erfassung des Wasserhaushalts und der Stoffdynamik heterogener urbaner Standorte. Kernpunkt ist dabei die Kombination mit den geophysikalischen Messungen zur räumlichen Flächenvariabilität und Wasserhaushalt in Zusammenarbeit mit dem Teilprojekt GEO. Feldversuche mit Tracern und Infiltrationsexperimente sind zur inversen Bestimmung von Transportparametern sowie zur Dektierung von hydrophilen und -phoben Bodenbereichen geplant. Laborexperimente dienen zur Bestimmung der räumlichen Verteilung der hydraulischen Funktionen, der Desorptionscharakteristiken sowie der wassergehalts- und temperaturabhängigen CO2-Freisetzung. Die Experimente werden vertieft mit bodenchemischen und biologischen Detailuntersuchungen der anderen Teilprojekte. In der ersten Projektphase steht die bodenphysikalische und -chemische Standortcharakterisierung, der Aufbau und die Betreuung von Meßfeldern. Die Versuche werden auf drei Standorten durchgeführt: Einem Transekt von einer stark befahrenen Straße in eine Parkfläche, einer teilversiegelten Fläche sowie einer ehemaligen Rieselfeldfläche. Zusammen mit den Laboruntersuchungen stehen Grundlagenprozesse zum bodenphysikalischen Verhalten (ungesättigte Wasserleitfähigkeit, Hydrophobizität) und zu den -chemischen Eigenschaften (Sorption-Desorption, CO2-Freisetzung) im Mittelpunkt. Darauf aufbauend sollen in der nächsten Projektphase numerische Modelle weiterentwickelt werden, um in hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung das langfristige Verhalten des Wasser- und der Stoffhaushalts für unterschiedliche urbane Standortbedingungen zu berechnen.
Das Projekt "Teilprojekt MIKRO: Räumliche Verteilung und Aktivität von mikrobiellen Lebensgemeinschaften in urbanen Böden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Technischen Umweltschutz, Fachgebiet Umweltmikrobiologie durchgeführt. In Böden spielen Biofilme und bakterielle Aggregate eine große Rolle für die Struktur und die physiko-chemischen Eigenschaften der Bodenmatrix. Hierfür sind vor allem makromolekulare Substanzen verantwortlich, die von Mikroorganismen und Bodentieren produziert werden. Im vorliegenden Projekt soll das Vorkommen, die Struktur und Dichte, sowie die Bedeutung von mikrobiellen Biofilmen für die Wasser- und Stofflüsse in urbanen Böden untersucht werden, die im Hinblick auf Trockenheit, Schadstoff- und Salzeintrag häufig Extremstandorte darstellen. Bei den Untersuchungen an Feldproben soll mit mikroskopischen Methoden, in Verbindung mit molekularen Methoden (FISH), die Struktur und räumliche Verteilung der detektierbaren Bakteriengruppen ermittelt werden. Außerdem soll an suspendierten Bakterien aus der Bodenprobe mittels FISH die phylogenetische Diversität der vorhandenen Population bestimmt werden. Daneben werden aus den untersuchten Böden relevante Bakterienarten isoliert. Proben aus den experimentellen Bodensäulen sollen hinsichtlich der gleichen Parameter wie die Freilandproben untersucht werden, um in Kooperation mit den anderen Teilprojekten die kombinierten Effekte von Huminstoffen, Mikroorganismen und Bodentieren zu ermitteln. Ursächliche Zusammenhänge, die aufgrund der verschiedenen Untersuchungen an den Bodenproben vermutet werden, sollen dann in definierten Systemen (Biofilmreaktoren) weiter überprüft werden.