Das Projekt "Teilprojekt: Fluid-Geschichte und -Entwicklung von Ultrahochdruck (UHP)-Gesteinen am Beispiel von Dabie Shan, China" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Göttingen, Geowissenschaftliches Zentrum, Abteilung Geochemie durchgeführt. Das Ziel des Forschungsprojektes ist die Rekonstruktion der Fluidgeschichte von Ultrahochdruck (UHP)-Gesteinen am Beispiel von Eklogiten und Granuliten aus Dabie Shan, China. Durch Voruntersuchungen können bisher mindestens drei definierte Fluidereignisse nachgewiesen werden: Eine Hochtemperaturüberprägung mit meteorischen, isotopisch sehr leichten Wässern, die Gegenwart eines Fluids mit 'Brine-Charakter' während der oder in der Nähe der Peakmetamorphose und ein retrogrades Fluid während der Heraushebung. Es soll versucht werden, diese grobe und recht schematische Einteilung im Detail herauszuarbeiten und ihre Bedeutung für die Genese der UHP-Gesteine darzulegen. Dazu ist es nötig, verschiedene Analysenmethoden an einer vergleichsweise geringen Zahl von Schlüsselproben miteinander zu kombinieren, wobei das Schwergewicht der Untersuchungen auf die Mikrothermometrie sowie auf die 0-Isotopen-Laserpräparation gelegt werden soll.
Das Projekt "Entwicklung eines Simulationstools zur Prognose der Ausbreitung und des Abbaus von Schadstoffen in der gesättigten und der vadosen Zone" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Erlangen-Nürnberg, Institut für Verfahrenstechnik, Lehrstuhl für Umweltverfahrenstechnik und Recycling durchgeführt. Ziel ist dabei unter anderem, eine Datenbasis für die Modellierung des Schadstoffabbaus und der Schadstoffausbreitung zu schaffen, die in ein sechstes Teilprojekt einfließt. Dieses wird von Mitarbeitern der Professoren Knabner und Rüde bearbeitet und befasst sich standortübergreifend mit der mathematischen Modellierung von Transport-, Rückhalte- und Abbauprozessen mittels moderner und effizienter Verfahren. Für die numerische Simulation wird ein Prognoseinstrument entwickelt, das belastbare Risikoeinschätzungen liefern soll. Aufgrund der anspruchsvollen Struktur der Probleme - Systeme von gekoppelten, nichtlinearen partiellen Differentialgleichungen - werden auch Techniken der Höchstleistungssimulation eingebracht. An jedem untersuchten Standort soll das Verständnis der im Untergrund ablaufenden Prozesse so vertieft werden, dass nicht nur der momentane Zustand beschrieben werden kann, sondern auch langfristige Prognosen möglich sind. Angesichts von rund 13300 altlastverdächtigen Flächen in Bayern ist es von großer volkswirtschaftlicher Bedeutung, neben der Entwicklung von kostengünstigen und praxisorientierten Technologien zur Altlastensanierung die natürlichen Selbstreinigungskräfte der Umwelt zu nutzen. Um angemessen handeln zu können, brauchen Behörden und andere Entscheidungsträger eine zuverlässige Antwort auf die Frage: Wie groß ist das natürliche Potenzial eines Altlastenstandortes, sich selbst zu reinigen?
Das Projekt "Kritische Parameter fuer die Mobilitaet und das Schicksal von Pestiziden in Boden-/Grundwasserleitersystemen: eine experimentelle und Modellstudie auf der Grundlage einer kohaerenten Interpretation von Transportparametern und physikalisch-chemischen Eigenschaften, gemessen an Mult" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Chemie und Dynamik der Geosphäre durchgeführt. The project consists of experimental research and modelling at process and system level. 1) Process level: Experimental studies in saturated and unsaturated small columns will concentrate on the reactivity of the solid/solution phase. Dissolved pollutant concentration, dissolved organic compounds, pH and flow rate are variables in these experiments which will be completed by standard batch experiments. The K-0-h relationship, the local dispersivity and the transport volume will be measured in the vadose zone and the transport of 14C labelled pesticide will be compared to chloride and D2O transport in lysimeters. 2) System level: These studies, using a suitable pesticide tracer, will concentrate on a 1 ha field site near KFA Juelich to be equipped with 25 Multi Level Samplers in the unconfined aquifer down to 15-20 m depth. They will be complemented by short-term tracer experiments in the vadose zone using chloride/bromide and a pesticide. 3) Modelling: Modelling at process level will concentrate on the physico-chemical processes determining the mobility and transformation of compounds. At system level, modelling will encompass all aspects, from the scaling up of critical parameters determined at process level to the development of a geographic information system necessary for the use of distributed, stochastic-mechanistic models at the field and regional scale.
Das Projekt "Untersuchungen zur Ausbreitung von Haldenlösungen der Kalirückstandshalden am Beispiel der Halde Sollstedt, Thüringen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fachhochschule Erfurt, Fachbereich Versorgungstechnik durchgeführt. Durch die Verarbeitung und Förderung von Kalisalzen sind in Thüringen große Abraum- und Rückstandshalden entstanden. Die aufgehaldeten Salze werden niederschlagsinduziert aufgelöst und gelangen in Grund- und Oberflächengewässer. Das hoch mineralisierte Infiltrationswasser breitet sich im Grundwasser als Salzfahne aus und kann in Quellen wieder zutage treten. Am Beispiel der Kalirückstandshalde Sollstedt wird die Ausbreitung der in den Untergrund eingebrachten Salzlösung untersucht. Ziel des Vorhabens ist der Erwerb von Kenntnissen über die regionalen geologischen und hydrogeologischen Verhältnisse einerseits. Andererseits im Sinne der Wasserwirtschaft, Untersuchungen der Wasserverhältnisse im Hinblick auf ihre Salinität und Wasserwegsamkeit. Im Abstromgebiet der Halde Sollstedt liegen mehrere Quellen, die stark mineralisiert sind. Die Halde Sollstedt sowie der von ihr ausgehende Salzeintrag in Oberflächen- und Grundwässer ist aufgrund der topographischen Situation und der geologischen Verhältnisse als möglicher Teilverursacher der hohen Mineralisation der Quellen einzustufen. Als weiterer möglicher Teilverursacher der Quellwasserbelastung wird eine ehemalige Hausmülldeponie, die sich im vermuteten Einzugsbereich der Quellen befindet untersucht. Geogene Ursachen, wie bisher nicht bekannte, natürliche Salzvorkommen im Untergrund sind als Weitere Ursachen der hohen Quellwassermineralisation nicht auszuschließen.
Das Projekt "Themenbereich: Wasserbezogene Vulnerabilitäten und Risiken im südlichen Afrika (Wassernutzung)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für sozial-ökologische Forschung (ISOE) GmbH durchgeführt. The current processes of global change are an enormous challenge for societies worldwide. The SASSCAL is a joint initiative of Angola, Botswana, Namibia, South Africa, Zambia, and Germany, responding to the challenges of global change. Aim and Scope: SASSCAL will improve the capacities to provide sound science-based solutions for current problems and future risks in the region, in particular regarding climate change and the associated demands concerning land management practices of local players. To this end, the centre will contribute to strengthening existing and developing new capacities for application-oriented scientific research and science-policy consultations on climate change, adapted land-use and sustainable development in the region. SASSCAL will support national, regional and local institutions and service providers to develop relevant advisory and implementation skills. It will have a regional scope and the work of the Centre will be defined in partnership with the respective scientific communities, the users of science products, policy-makers, and decision-makers. Research: SASSCAL intends to cover a variety of research issues in state-of-the-art climate change and land management research, responding to the regional definition of needs and demands. The task of the ISOE project team is to analyse to what extent water-related vulnerabilities and risks for the population and ecosystems are developing within the context of global change and how these might conceivably be reduced. Research approach: Many natural and social processes mutually influence water resources in the southern part of Africa. Climate change and changes in land use, as well as population and economic growth act as localised forms of global change on the current and future state of the resource and as such influence peoples living conditions. The project team is developing a vulnerability and risk analysis for the catchment area of the Cuvelai-Basin in northern Namibia and southern Angola. First the 'status quo and expected trends in patterns of water demand are being studied, differentiated according to spatial and social characteristics and with the help of social-empirical surveys, consultations with experts and mapping. Using this as a starting point, researchers calculate water demand and availability in order to discover the water supplys vulnerabilities and risks for the population and ecosystems. The aim is to identify areas of relevance for decision-makers which are particularly threatened by supply gaps and their consequences (hot spot areas). Next the researchers will be developing supportive measures for an adapted and integrated management of water resources. usw.
Das Projekt "Oekologische Bewertung des zur Verfuellung im Kalkbergbau Gerstheim vorgesehenen Materials" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für wassergefährdende Stoffe (IWS) e.V. durchgeführt. Zu begutachten war das Eluat der zur Verfuellung der Hohlraeume im Kalkbergwerk Gerstheim vorgesehenen Wirbelschichtasche des Steinkohlekraftwerkes Roemerbruecke. Dabei wurde von der unguenstigen Bedingung ausgegangen, dass Wasser in die bisher ueberwiegend trockenen Kalkbergwerkstollen eindringt und das angereicherte Eluat das Grundwasser kontaminiert.
Das Projekt "Partikel im Grundwasser: Herkunft, Verbleib und Transportpotential bei der künstlichen Grundwasseranreicherung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Wasserforschung GmbH durchgeführt. Veranlassung: Bei künstlicher Grundwasseranreicherung kann die Trinkwasserqualität durch eingetragene Stoffe über das Rohwasser unerwünscht verändert werden. Die Abschätzung der Mobilität dieser Stoffe in der vadosen und phreatischen Zone ist wesentliche Voraussetzung für eine langfristige Sicherung der Trinkwasserversorgung. Hierzu müssen die wichtigsten Transportmechanismen bekannt sein. Organische wie anorganische Partikel können infolge ihrer physikalisch-chemischen Eigenschaften mit der mobilen Phase transportiert werden. Aufgrund der chemischen Ähnlichkeit zwischen der Oberfläche von Partikeln und fester Phase kann auch bei diesen ein Sorptionsvermögen vorausgesetzt werden, so dass als immobil betrachtete Stoffe an Partikel sorbiert mit der mobilen Phase transportiert werden. Infolge des weiten Größenspektrums von Partikeln, im Bereich von wenigen Nanometern bis zu einigen Mikrometern, werden durch herkömmliche, in der Wasseranalytik übliche Filtrationstechniken (450 nm) möglicherweise der Gehalt an gelösten Wasserinhaltsstoffen überschätzt, sowie der Gesamtgehalt an Stoffen unterschätzt. Durch Zusammenarbeit innerhalb des EU-Forschungsprojektes 'Artificial Recharge of Groundwater' sollte in diesem Teilprojekt ein Beitrag zu dem Verständnis der Bedeutung von partikulärem Material geleistet werden. Ergebnisse: Neben den Feldstudien im Wassergewinnungsgelände Insel Hengsen der Dortmunder Energie- und Wasserversorgung GmbH wurden auch Laborversuche zur Kolloidstabilität sowie Säulenversuche als Grundwasserleiter- Analog durchgeführt. Die Bestimmung der Partikelgrößenverteilung kleiner 2 mym im Grundwasser mit Hilfe der Photonen-Korrelations-Spektroskopie (PCS) ist mit einem relativen Variationskoeffizienten von 20 Prozent möglich. Auch kann eine Abschätzung der Partikelkonzentration über geeignete Referenzkolloide bis zu einer Untergrenze von 20 myg/l durchgeführt werden. In Laborversuchen zur Kolloidstabilität zeigten Eisen- und Manganoxide im neutralen und sauren pH-Bereich eine positive Oberflächenladung. Dem steht eine negative Oberflächenladung von Silikaten und Huminsäure im gleichen pH-Bereich gegenüber. Durch die starken anziehenden Kräfte zwischen entgegengesetzt geladenen Oberflächen ist ein Transport von positiv geladenen Partikeln im Grundwasserleiter limitiert. Die Sorption von Huminsäure veränderte jedoch die Oberflächeneigenschaften der Metalloxide und -hydroxide signifikant: Positive Ladungen wurden durch die Sorption der Huminsäure abgeschattet und verschoben den isoelektrischen Punkt der Feststoffe in den sauren pH-Bereich. Huminstoffe liefern somit einen erheblichen Beitrag zur kolloidalen Stabilität von Partikeln. Säulenversuche an fraktioniertem Sediment legten eine Abhängigkeit des Partikeltransportes von drei dominierenden Faktoren offen: dem wirksamen Korndurchmesser des Filterkörpers, der Partikelgröße und der Fließgeschwindigkeit. Die experimentellen Daten zeigten eine Übereinstimmung mit Modellierungen nach der ...
Das Projekt "Modellierung der Thermalwasserzirkulation am Ostrand des Oberrheingrabens" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Karlsruhe, Geologisches Institut, Lehrstuhl für Angewandte Geologie durchgeführt. Entlang der östlichen Randstörung des Oberrheingrabens zwischen Karlsruhe und Basel treten vielfach Thermalwässer an der Erdoberfläche aus oder wurden in geringer Tiefe erbohrt. Sie sind bis zu 60Grad CC warm und werden vorrangig als Kurmittel in Badebetrieben genutzt. Die Herkunft dieser Thermalwässer liegt im geklüfteten Grundgebirge des Schwarzwaldes, wo meteorische Wässer infiltrieren und dem topographischen Gradienten folgend nach Westen wandern. Im Bereich der partiell hydraulisch durchlässigen Grabenrandstörungen kommt es zur Sammlung und zum relativ schnellen Aufstieg der Grundwässer. Die Alter der Wässer betragen nach 14C-Datierungen zwischen 9.000 (Badenweiler) und 26.000 (Baden-Baden) Jahren, als maximale Zirkulationstiefe werden 3000 m u.NN angegeben (Bender 1995). Die Untersuchungen der Thermalwasservorkommen beschränkten sich bisher vor allem auf strukturgeologische oder hydrochemische Probleme. In einem neuen Ansatz werden die Stoff- und Energieströme der Zirkulationssysteme numerisch modelliert um so durch die Einbeziehung aller vorhandenen Daten und Erklärungsmodelle zu einem tieferen Verständnis der Phänomene zu gelangen. Die Fragestellungen betreffen vor allem die hydraulischen Bedingungen der Thermalwasserzirkulation mit hydraulischen Durchlässigkeiten des Grundgebirges und der Aufstiegszonen, Fließgeschwindigkeiten, Aufenthaltszeiten und genauer Abgrenzung der Einzugsgebiete. Aber auch die historische und zukünftige Entwicklung der Zirkulationsmechanismen sollen untersucht werden. Wichtige Fragen lauten zum Beispiel: Wie veränderlich sind die Systeme über die Zeit und kann das Langzeitverhalten bei verschiedenen Nutzungsszenarien vorausgesagt werden? Das Forschungsvorhaben sieht eine Bearbeitung von bis zu neun Modellgebieten entlang des östlichen Oberrheingrabens vor. Diese Gebiete orientieren sich an den mutmaßlichen Einzugsgebieten der Thermalquellen bzw. -bohrungen. Auf die Erstellung hydrogeologischer Konzeptmodelle unter Einbeziehung aller verfügbaren Daten folgt zunächst die numerische Modellierung zweidimensionaler Schnitte mit dem Programm SHEMAT. Dieses Programm ist ein Finite-Differenzen-Programm zur Modellierung der Grundwasserströmung unter erhöhten Temperaturbedingungen und hat aufgrund dieser spezifischen Ausrichtung entscheidende Vorteile für die Bearbeitung der vorliegenden Fragestellung. Im Anschluss daran sind 3D-Modellierungen mit dem Finite-Elemente-Programm FEFLOW vorgesehen. Durch den Einsatz verschiedener Modelliersoftware sollen Probleme durch Vereinfachungen und Schwachpunkte der einzelnen Programme minimiert werden. Nach Bearbeitung der einzelnen Modellgebiete soll eine vergleichende Interpretation die Ergebnisse aus den verschiedenen Gebieten zusammenführen und Schlussfolgerungen hinsichtlich der oben genannten Fragestellungen ermöglichen.
Das Projekt "DeepEarthShape - Geophysikalische Sondierung: Abbildung der Verwitterungsfront im tiefen Regolith mit seismischen und elektromagnetischen Methoden (GIDES)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum Potsdam Deutsches GeoForschungsZentrum durchgeführt. Dieses Projekt ist Teil des interdisziplinären DeepEarthshape Verbunds zur Untersuchung der Verwitterungs- bzw. kritischen Zone (CZ) mit Bohrungen und geophysikalischen, geochemischen und mikrobiologischen Untersuchungen. Die CZ ist der oberste Teil der Erdkruste, wo Gesteine durch den Einfluss von Luft, Wasser oder biologischen Organismen mechanisch bzw. chemisch zersetzt werden. Die Mächtigkeit hängt vom Gleichgewicht zwischen Erosion und tiefen Verwitterungsprozessen ab. Die geochemische Charakterisierung der CZ hat gezeigt, dass sie viel tiefer ist als erwartet (ca. 30m). Obwohl in geringen Tiefen (1-2m) beachtliche Mengen an mikrobieller Biomasse und DNA gefunden wurden, die mit der Verwitterung zusammenhängen könnten, ist unser Verständnis der CZ und ihrer Prozesse immer noch begrenzt. Unklar sind die Tiefe der Verwitterung, die Prozesse und ihre jeweiligen Verursacher. Da die Eigenschaften der CZ mit dem Klima in Verbindung zu stehen scheinen, werden im Rahmen der DFG SPP 1803 vier Untersuchungsgebiete vorgeschlagen, die verschiedenen Klimazonen mit unterschiedlicher Vegetation, Niederschlagsmengen und Erosion angehören. Die langgestreckte Küste Chiles ist ein idealer Ort, um klimatische Abhängigkeiten im gleichen geologischen Komplex, der Küstenkordillere, zu untersuchen. Durch den Vergleich der Ergebnisse aus diesen vier Untersuchungsgebieten sollen schließlich Hypothesen für die CZ getestet werden, wie z.B. eine mögliche Verknüpfung der Verwitterungsfront mit rezenten klimagetriebenen Prozessen und der Erosion an der Oberfläche durch eine biogeochemische Rückkopplung oder mikrobielle Aktivität im tiefen Regolith durch organische Substanzen, die die Verwitterung vorantreiben. Die oberflächennahe Geophysik entwickelt sich zu einem wesentlichen Bestandteil der CZ-Untersuchungen, um hydro-geomorphologische und Verwitterungsfront-Modelle zu testen. Hier schlagen wir kombinierte geophysikalische Experimente mit P- und S-Wellen Seismik und flachen elektromagnetischen (Radiomagnetotellurischen) Messungen entlang von ca. 500m langen Profilen an allen vier Standorten vor. Die Hauptziele dieser geophysikalischen Experiment, sind a) die Abbildung der Tiefe der CZ und ihrer räumlichen Variation; b) der Zusammenhang von physikalischen Parametern mit denen, die in den Bohrkernen gefunden wurden; c) die Beurteilung, ob Bohrlochergebnisse für einen größeren Raum repräsentativ sind; d) der Vergleich von geophysikalischen Abbildern der CZ mit denen der hydro-geomorphologischen Modelle; e) das Bestimmen der Tiefe des Grundwasserspiegels und der Einfluss von Störungssystemen, die Wegsamkeiten für meteorische Wässer darstellen; f) die Kopplung seismischer Geschwindigkeiten mit elektrischen Leitfähigkeiten, um zuverlässige Schätzungen der Porosität zu erhalten und g) eine konsistente geologische Interpretation verschiedener geophysikalischer, geochemischer und mikrobiologischer Beobachtungen abzuleiten.
Das Projekt "Mesoskaliges Monitoring von CO2-Flüssen mittels Eddy Kovarianz Messungen - Sonderprogramm GEOTECHNOLOGIEN" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe durchgeführt. Das Vorhaben bearbeitet die großflächige Erfassung von CO2 Flüssen mittels der Eddy Kovarianz Methode. Das übergeordnete Ziel ist die Beurteilung der Methode als Teil eines hierarchischen Monitoringkonzeptes. Maßgeblich ist dabei die Beurteilung unter welchen Randbedingungen diese einen Bereich der mesoskaligen Überwachung abdecken bzw. ergänzen kann. Entsprechend müssen die verfahrensspezifischen Randbedingungen beurteilt werden und gegebenenfalls Empfehlungen für Langzeitüberwachungen abgeleitet werden. AP1: Eddy Kovarianz Messungen mit einem mobilen System in ausgewählten Untersuchungsgebieten (natürliche Analoga, CCS-Standorte) in enger Kooperation mit den Projektpartnern, z.B. Ketzin, Altmark, Eger Becken, Laacher SeeAP 2: Systematische Langzeituntersuchung zur Klärung des Zusammenhanges zwischen mit Eddy Kovarianz bestimmten CO2-Gasflüssen und der CO2-Konzentration in der vadosen Zone. AP 3: Eddy Kovarianz Messungen begleitend zu Messkampagnen der Projektpartner im Rahmen der Entwicklung eines mobilen FTIR Systems, zur Bestimmung der räumlichen und zeitlichen Dynamik von CO2-Konzentrationen und -Massenflüssen im Untergrund, als komplementäre Methode zu anderen oberflächennahen Konzentrations- und Flussmessungen sowie möglicher CO2 Injektionsexperimente. AP 4: Weiterführung bereits bestehender Dauermessungen von CO2-Konzentrationen in der vadosen Zone zur Erweiterung der Datenbasis für das Gesamtprojekt Die Ergebnisse des Vorhabens können als Grundlage für untergesetzliche Regelwerke und Empfehlungen zum Monitoring an CCS-Standorten dienen. Ergebnisse werden publiziert.