Das Projekt "Grundlagen zur nachhaltigen Entwicklung von Oekosystemen bei veraenderter Umwelt - Teilprojekt A9: Bedeutung verschiedener Wurzelzonen fuer die Ionen- und Wasseraufnahme von Altfichten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bayreuth, Bayreuther Institut für Terrestrische Ökosystemforschung, Lehrstuhl für Bodenökologie durchgeführt. Antrag 1997 : Die geplanten Arbeiten sollen detailliertere Erkenntnisse zur Ernaehrung von Altfichten auf sauren Standorten sowie eine verbesserte Datengrundlage zur Modellierung der Naehrstoff- und Wasseraufnahme von Fichten liefern. Im Rahmen der bisherigen Projektfoerderung wurden Methoden zur hochaufloesenden in-situ-Gewinnung und Analyse von Bodenloesungen erarbeitet. Diese Methoden sollen nun im Freiland zur Erfassung von Gradienten der Bodenloesungschemie im Rhizosphaerenbereich von Altfichten eingesetzt werden. Dabei steht die Frage nach der Bedeutung aelterer, bereits suberinisierter Wurzeln fuer die Naehrstoff- und Wasserversorgung der Baeume im Vordergrund. Zur Lokalisierung und Quantifizierung der Naehrstoffaufnahme verschieden alter Wurzelabschnitte werden sowohl in-situ Versuche mit stabilen Isotopen (25Mg, 41K, 44Ca), als auch Versuche mit Freilandwurzelkammern durchgefuehrt. Alle Arbeiten erfolgen auf der Versuchsflaeche Coulissenhieb, wo bereits existierende sowie neu anzulegende Wurzelfenster mit Mikrosaugkerzen bestueckt werden sollen. Da Mykorrhizapilze in signifikanter Weise zur Naehrstoffversorgung von Fichten beitragen, soll deren Einfluss auf die mikroskalige Verteilung von Naehrionen ebenfalls in die Untersuchungen einbezogen werden. Zwischenbericht 1999 : Zur Quantifizierung der Wasser- und Naehrstoffaufnahme aelterer, bereits suberinisierter Wurzeln wurden Freilandwurzelkammern entwickelt. Diese konnten an einer Altfichte der Versuchsflaeche Coulissenhieb/Waldstein an verschieden alten Grobwurzelabschnitten (Wurzeldurchmesser 0,2-4,6 cm) installiert werden. Nach der Befuellung mit einer definierten Naehrloesung (mit variierendem N-Angebot) wurde die Volumen- und Konzentrationsaenderung der Kammerloesung ueber mehrere Wochen waehrend der Vegetationsperiode ermittelt. Gleichzeitig wurde an einigen Wurzelabschnitten der Xylemmassenfluss gemessen. Versuche mit stabilen Isotopen (44Ca, 41K, 25Mg) dienten der naeheren Lokalisierung der Naehrstoffaufnahme. Dazu wurden die Wurzeln nach einer Applikationszeit von zwei Wochen aus der Kammer entnommen und der Verbleib der stabilen Isotope im Wurzelgewebe verfolgt. Die neu entwickelten Wurzelkammern haben sich im Freilandeinsatz bewaehrt. Mit dieser Methode konnte fuer alle untersuchten Grobwurzelsegmente eine signifikante Wasseraufnahme nachgewiesen werden. Die taeglichen Aufnahmeraten lagen zwischen 2-24 myl/cm2 Wurzeloberflaeche und sanken mit steigendem Wurzeldurchmesser. Alle Wurzelklassen zeigten eine aehnliche Entwicklung der K-, Ca- und Mg-Konzentrationen in der Kammerloesung: K haeufig starker Anstieg (Auswaschung aus dem Wurzelgewebe), Ca i.d.R. Abnahme, Mg keine deutliche Konzentrationsaenderung. Bei gleichzeitigem Angebot von NH4-N und NO3-N war eine bevorzugte NH4-Aufnahme zu erkennen, die in einer Absenkung der pH-Werte resultierte...
Das Projekt "Grundlagen zur nachhaltigen Entwicklung von Oekosystemen bei veraenderter Umwelt - Teilprojekt A4: Phasenverteilung von Stickstoffverbindungen in der bodennahen Atmosphaere" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bayreuth, Bayreuther Zentrum für Ökologie und Umweltforschung (BayCEER), Abteilung Mikrometeorologie durchgeführt. Die Verteilung anorganischer N-Verbindungen auf die Gas- und Partikelphase (vor allem NH3 und HNO3 bzw. NH4+ und NO3-) in der bodennahen Atmosphaere hat einen bedeutenden Einfluss auf die Pfade der trockenen Deposition des Stickstoff. Ueber die entsprechenden Phasenverteilungen in den nordbayerischen Mittelgebirgen liegen jedoch kaum Kenntnisse vor. Mit Hilfe von hochaufloesenden physikalischen und chemischen Messungen an einem der Untersuchungsstandorte des BITOEK soll die Verteilung von Stickstoffspezies im Multikomponentensystem Festphase/Wasserphase/Gasphase in detaillierter Weise als Funktionen atmosphaerischer Parameter (z.B. Luftfeuchte, unterschiedliche Level von Luftverschmutzung) charakterisiert werden. Die Interpretation der Daten wird mit Hilfe eines thermodynamischen Modells erfolgen, das die Artefakte, die beim Sammeln groessenfraktionierter Aerosolpartikel mit Hilfe von Impaktoren durch Druckabsenkung und lange Integrationszeiten auftreten, identifizieren und quantifizieren wird. Die Ergebnisse werden einen wesentlichen Beitrag leisten zur Beurteilung der potentiellen Duengung und/oder Belastung der Vegetation durch atmosphaerische Deposition. Zwischenbericht 1999: In diesem Projekt wird die Phasenverteilung reaktiver Stickstoffverbindungen (NO, NO2, HNO3, NH3, NH4+, NO3-, nicht N2 und N2O) in der bodennahen atmosphaerischen Grenzschicht ueber dem Waldoekosystem am BITOEK-Untersuchungsstandort Waldstein untersucht. Diese Phasenverteilung ist von grosser Bedeutung fuer den Depositionsmechanismus und die potentielle Aufnahme von N durch Pflanzen und Boeden. Die Untersuchungen werden vorwiegend experimentell, aber auch durch Anwendung eines thermodynamischen Gleichgewichtsmodells durchgefuehrt. Die atmosphaerischen Bedingungen sind hoch variabel. Im Groessenbereich 0.2-0.4 mym (aerodynamischer Partikeldurchmesser), der relativ stabil ist gegenueber physikalischen Veraenderungen und gegenueber Deposition, befinden sich grosse Anteile des Ammoniums und auch des Nitrats. Insgesamt scheint etwa die Haelfte des reaktiven Stickstoffs in der Gasphase und die andere Haelfte in der Partikelphase vorzuliegen.
Das Projekt "Untersuchung des urbanen Aerosols auf abwasserbürtige Aerosole anhand der Tracer Coprostanol und Cholesterol" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bayreuth, Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften, Fachgruppe Geowissenschaften, Lehrstuhl für Hydrologie durchgeführt. Ziel dieser Studie war, anhand geeigneter Tracersubstanzen die Emission von Aerosolpartikeln während der Abwasserbehandlung abzuschätzen und den Transport dieser Partikel zu untersuchen. In Aerosolpartikeln, die an der Kläranlage Bayreuth und deren Umgebung, am Rande einer Abwasserverregnungsfläche der Kläranlage Hiltpoltstein sowie am Waldstein im Fichtelgebirge beprobt wurden, wurde dies anhand ausgewählter Substanzen untersucht. Auf Seiten der organischen Substanzen wurden einige Sterole und Östrogene ausgewählt, unter anderem die Substanzen Cholesterol, b-Sitosterol und Coprostanol, ferner wurde die Summe der anionischen Tenside über den Summenparameter Methylenblau-Aktive Substanz (MBAS) bestimmt. Zum Test eines in der Literatur beschriebenen Verfahrens zur Bestimmung von Anreicherungsfaktoren unpolarer Substanzen bei der Aerosolbildung wurden einige anorganische Kationen und Anionen gemessen. Neben den Aerosolpartikeln wurden auch Abwassermischproben auf den Gehalt der untersuchten Substanzen analysiert. In einer Probenahmekampagne im Januar/Februar 2003 wurden Aerosolproben an der Kläranlage Bayreuth (Vorbelüftung) sowie zwei Standorten in ca. 1 km Entfernung östlich bzw. nordwestlich der Kläranlage gesammelt. In diesem Proben zeigte sich, dass die Konzentration von Cholesterol und MBAS an der Kläranlage durchgängig höher war als an den beiden anderen Standorten, Coprostanol konnte nicht in allen Proben der kläranlagenfernen Standorte nachgewiesen werden. Bei den anderen untersuchten Substanzen konnte dieses Verhalten nicht beobachtet werden, die Konzentrationen dieser Stoffe unterschieden sich im Aerosol der drei Standorte nicht systematisch. Durch die im Vergleich zur Umgebung der Kläranlage erhöhten Konzentrationen von Cholesterol und MBAS, vor allem aber durch den Nachweis von Coprostanol, das hoch spezifisch für Abwasser ist, konnte gezeigt werden, dass aus dem Vorbelüftungsbecken Aerosolpartikel emittiert wurden. Ferner gelang durch die Bestimmung von Coprostanol an den beiden kläranlagenfernen Standorten der Nachweis dafür, dass abwasserbürtige Aerosolpartikel in der Atmosphäre bis zu diesen Standorten transportiert werden können. Die Konzentration von Coprostanol lag an der Kläranlage im Bereich 700 2200 pg m-3, die Cholesterol-Konzentration lag in der gleichen Größenordnung, wobei sich bei beiden untersuchten Substanzen sehr große Variationen zwischen einzelnen Proben zeigten, die im Fall von Coprostanol in ihrer zeitlichen Dynamik dem Konzentrationsverlauf im Abwasser folgen. Dies zeigt, dass die Aerosolpartikel tatsächlich aus dem Abwasser und nicht aus einer anderen Quelle stammen. Da Cholesterol auch noch aus anderen Quellen in höheren Konzentrationen in die Aerosolphase eingetragen werden kann, ist dieser Zusammenhang für Cholesterol (und die anderen untersuchten Steroide) nicht zu erkennen. ...
Das Projekt "Grundlagen zur nachhaltigen Entwicklung von Oekosystemen bei veraenderter Umwelt - Teilprojekt A5: Klimatologie und Luftverschmutzung im Fichtelgebirge" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bayreuth, Bayreuther Zentrum für Ökologie und Umweltforschung (BayCEER), Abteilung Mikrometeorologie durchgeführt. Am BITOEK-Untersuchungsstandort 'Waldstein' werden meteorologische und atmosphaerisch-chemische Parameter kontinuierlich erfasst, um zur quantitativen Beschreibung der Umweltbedingungen, in denen sich die dortigen Waldoekosysteme befinden, beizutragen. Die gewonnen Daten werden fuer die Bearbeitung vieler Fragestellungen und Projekte innerhalb des BITOEK benoetigt. Bei der Datenanalyse soll unter anderem Augenmerk auf die Erkennung moeglicher Veraenderungen der Umweltbedingungen gelegt werden. Darueber hinaus werden die technischen Voraussetzungen dafuer geschaffen, jederzeit an weiteren Untersuchungsstandorten des BITOEK meteorologische Untersuchungen durchzufuehren. Zwischenbericht 1999: An der BITOEK-Untersuchungsflaeche 'Waldstein' wird ein umfassendes luftchemisches und mikrometeorologisches Messprogramm realisiert. Die dort gemessenen Daten unterstuetzen eine Reihe von BITOEK-Projekten in vielfaeltiger Art und Weise. Durch die Kombination der lufthygienischen Daten mit denjenigen aus Oberwarmensteinach ('Forsttoxikologie', 1985-1993) steht eine fast 15-jaehrige, quasi-kontinuierliche Messreihe fuer SO2, NOx, und O3 aus den Waldgebieten des Fichtelgebirges zur Verfuegung. Mit Hilfe parameterfreier Verfahren fanden wir eine hochsignifikante Abnahme des SO2-Mischungsverhaeltnisses. Die staerkste Abnahme fand fuer noerdliche Windrichtungen aufgrund der Emissionsminderungen in den neuen Bundeslaendern statt, allerdings sind auch Reduktionen der Emissionen in der Tschechischen Republik deutlich in unseren Daten erkennbar. Ozon zeigt einen signifikanten Anstieg, die Werte der letzten Jahre (AOT 40) deuten darauf hin, dass die Vegetation durch O3 geschaedigt werden koennte. Die intensiven Messungen am begehbaren Messturm ('Weidenbrunnen') zeigen, dass ein dort gemessener Vertikalfluss unter fast allen moeglichen meteorologischen Situationen aus Fichtenwald mit 60-120 Jahre Bestandesalter stammt. Der lokale Einfluss der Heterogenitaet der Unterlage auf die gemessenen Vertikalfluesse ist gering.