Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde (IOW), Sektion Meereschemie durchgeführt. Phosphor (P) ist ein essentielles, produktionslimitierendes Element, das als Dünger knapp wird, in Gewässern aber oft im Überschuss vorhanden ist und Eutrophierung bewirkt. Mittels Prozess- und Modellstudien werden die Wissensgrundlagen zu P-Quellen, -Transportwegen, -Umsatzprozessen und -Fraktionen erweitert und Reduktionsmaßnahmen untersucht. Ziel sind überarbeitete Bewirtschaftungspläne und Monitoringkonzepte, die für die Erreichung der durch Wasserrahmenrichtlinie, Meeresstrategierahmenrichtlinie und Ostseeaktionsplan vorgegebenen Gewässerqualitätsziele notwendig sind. Der Fokus der Untersuchungen liegt auf dem Warnow-Einzugsgebiet, das typisch für das landwirtschaftlich geprägte norddeutsche Tiefland ist, der brackwasserbeeinflussten Unterwarnow und der direkt angrenzenden Ostsee. Dabei wird die gesamte Fließstrecke von der Quelle bis ins Meer integrativ betrachtet, da Managemententscheidungen in den Flusseinzugsgebieten Auswirkungen auf die P-Einträge bis ins Meer haben. Am IOW sind 6 Arbeitspakete angesiedelt. Im AP1.1c erfolgt die Kopplung eines Küstengewässer-Modellsystems (ERGOM) mit dem Einzugsgebietsmodell SWAT, um die zeitliche und räumliche Dynamik der P-Flüsse bis ins Meer zu verfolgen. AP2.2 beschreibt die Konzentration und Transformation einzelner P-Fraktionen und Bioverfügbarkeit entlang der Fließstrecke im Einzugsgebiet, um vertiefte Kenntnisse über die P-Einträge und ihre Auswirkungen bis in die Ostsee zu gewinnen. AP2.3 untersucht die Bedeutung des Übergangsbereichs zwischen Einzugsgebiet und Meer (Unterwarnow) für P-Konzentration, -Transformation, -Bioverfügbarkeit und -Retention. Ziel des AP3.1c ist, die Wirkung von Verrohrungen/Entrohrungen von Fließgewässern auf den P- und Wasserrückhalt zu bestimmen. Im AP3.2 wird der Vergleich verschiedener Nährstoffreduktionsmaßnahmen für ein optimiertes P-Management von der Quelle bis ins Meer vorgenommen und Maßnahmenkonzepte abgeleitet. Im AP5 werden die Gesamtaktivitäten des Projektes koordiniert.
Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Rostock, Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakultät, Professur für Bodenphysik und Ressourcenschutz durchgeführt. Ziel der Untersuchungen sind die modelltechnische Abbildung und das Management der Phosphorflüsse im Einzugsgebietsmaßstab (EZG), um (i) die Ressource Phosphor (P) zu schonen und (ii) die Binnen- und Küstengewässer vor Nährstoffeinträgen zu schützen. Das Teilvorhaben konzentriert sich auf die Modellierung der P-Flüsse aus diffusen und punktuellen Quellen im EZG der Warnow (3000 km2) mit hoher zeitlicher Auflösung zur Einschätzung der P-Dynamik und zur Identifikation der Haupteintragspfade in die Gewässer. Neben dem landwirtschaftlichen P-Management werden dabei auch neue wasserseitige P-Reduktionsmaßnahmen berücksichtigt, um deren Effekt auf Landschaftsebene zu quantifizieren. Zusätzlich soll zur Abschätzung des P-Austrags aus landwirtschaftlichen Quellen ein Schätzverfahren (P-Index) entwickelt werden, um Landwirtschaft und Behörde ein praxisgerechtes Werkzeug bereitzustellen. Ein praktisch-experimenteller Teil erprobt verschiedene Verfahren zur P-Reduktion aus diffusen (Dränablauf) und punktuellen (Kleinkläranlagen) Quellen. Es sollen u.a. in Filterboxen Biokohlen auf ihre P-Reduktions- und -Recyclingpotenziale untersucht werden, damit innovative Wege zum Schließen von Stoffkreisläufen aufgezeigt werden können.
Das Projekt "Teilprojekt 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Staatliches Amt für Landwirtschaft und Umwelt Mittleres Mecklenburg (StALU MM), Abteilung 4 Naturschutz, Wasser und Boden, Dezernat 43 Wasserrahmenrichtlinie, Gewässerkunde durchgeführt. Das StALU MM ist für einen Großteil des Warnow-Einzugsgebietes zuständig und verantwortet dort die Umsetzung der Wasserrahmenrichtlinie. Das beinhaltet die Überwachung der Oberflächengewässer in Menge und Güte sowie die mengenmäßige Überwachung des Grundwassers, die Bewertung der Oberflächengewässer und die entsprechende Maßnahmenplanung. Durch die Einbeziehung des StALU MM als umsetzende Behörde wird die direkte Implementierung der Ergebnisse gewährleistet und damit eine Forderung des Forschungsrahmenprogramms FONA und der ReWaM-Förder-bekanntmachung entsprochen. Das Arbeitspaket 4 bildet die Grundlage zur Implementierung der Projektergebnisse in die Praxis und zur späteren Weiternutzung nach Ablauf des Projektes. Von besonderer Bedeutung für die Praxis sind neben effektiven Maßnahmen zur Reduzierung der Phosphoreinträge Methoden zur Identifizierung von Phosphorquellen, die Eingang in ein überarbeitetes System der Gewässerüberwachung finden. Dafür erfolgen die Planung der einzelnen Projektarbeitsschritte, die Durchführung der Arbeiten und die Implementierung der Ergebnisse in enger Absprache mit dem Verbundpartner StALU MM. Die Messungen innerhalb des Verbundprojektes werden eng mit den bestehenden Landesmessprogrammen MV abgestimmt werden, so dass ein zusätzlicher Erkenntnisgewinn ermöglicht wird.
Das Projekt "Vorhaben: Modellgestützte Ermittlung der Mikroplastik-Einträge ins Flusssystem der Warnow aus diffusen und punktförmigen Quellen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Bio-und Geowissenschaften (IBG), IBG-3 Agrosphäre durchgeführt. Vom FZJ wird ein flächendeckendes und zugleich räumlich hoch aufgelöstes Einzugsgebietsmodell zur Ermittlung der Mikroplastik- (MP-)Einträge in das Flusssystem der Warnow bis zur Schleuse in Rostock entwickelt. Mit diesem Modell werden die MP-Einträge in die Oberflächengewässer aus diffusen und punktförmigen Quellen bilanziert und 'Hot-Spot-Flächen' des MP-Eintrags innerhalb des Einzugsgebiets identifiziert. Zudem wird eine Ankopplung des MP-Einzugsgebietsmodells an das Ästuar-Modell des Leibniz-Instituts für Ostseeforschung (IOW) vorgenommen. Die Arbeiten bauen auf den Modellansätzen mGROWA und MePhos auf, die bereits erfolgreich für Wasserhaushalts- und Stofftransportmodellierungen im Flusseinzugsgeiet der Warnow und anderen norddeutschen Einzugsgebieten eingesetzt wurden. Im Rahmen des Vorhabens sollen diese beiden Modelle angewendet und zielgerichtet im Hinblick auf die MP-Eintragsmodellierung weiterentwickelt werden, z.B. durch die Ableitung von Übertragungsfunktionen für die vom IOW exemplarisch beprobten diffusen und punktförmigen MP-Quellen und Abflusskomponenten. Zur Abschätzung der diffusen MP-Einträge in die Gewässer werden die vom Thünen-Institut abgeleiteten Exportkoeffizienten für die potenziell freigesetzten Mengen in der Landwirtschaft auf das Einzugsgebiet übertragen und mit den im hydrologischen Modell ermittelten Abflüssen verknüpft. Zur Abbildung der MP-Einträge aus Punktquellen werden die exemplarisch quantifizierten MP-Mengen aus kommunalen Kläranlagen und der Trennkanalisation mit den Direktabflusshöhen aus Siedlungsflächen verknüpft und durch Übertragungsfunktionen auf das Gesamteinzugsgebiet hochskaliert. Ferner beteiligt sich das FZJ an der Übertragung der Modelle in multimediale Anwendungen eines Multitouch-Tischs, der im Mittelpunkt einer Wanderausstellung steht, die in Gemeinden entlang der deutschen Ostseeküste von Stralsund bis Flensburg präsentiert werden soll.
Das Projekt "Räumliche Verteilung von Stickstoffeinträgen und der anschließenden Retention in Oberflächengewässer und deren Einfluss auf die resultierenden Frachten am Gebietsausgang" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungsverbund Berlin, Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei durchgeführt. Stickstoff (N) ist ein wichtiger limitierender Nährstoff in aquatischen Systemen. Eine detaillierte Beschreibung der räumlichen Verteilung der NEinträge und der N-Retention kann zu einer genaueren Frachtberechnung und Bewertung der Wirksamkeit von Managementmaßnahmen zur Reduzierung der Frachten in die Meere beitragen. In dieser Arbeit wurden drei Flusssysteme (Neckar, Warnow und Zelivka) bezüglich ihrer Stickstoffeinträge und der Retention in Oberflächengewässern verglichen. Die Gebiete unterscheiden sich insbesondere durch die Anzahl, Lage und Größe von Seen. Die mittleren spezifischen N-Einträge der untersuchten Gebiete schwanken zwischen 12 und 26 kg/(haa). Die anschließende Retention in den Flusssystemen liegt zwischen 23 Prozent und 75 Prozent der Einträge. Die geringe prozentuale Retention in den Abschnitten der Hauptläufe bis zum Gebietsausgang trägt einen relevanten Anteil an der Gesamtretention im Flusssystem bei. Die Kombination der räumlichen Änderung der Einträge und der Retention innerhalb eines Flusssystems kann dazu führen, dass die Einträge eines Teileinzugsgebietes einen höheren Anteil an der resultieren Fracht am Gebietsausgang hat als die gleichen Einträge eines anderen Einzugsgebietes. Dies konnte am Beispiel zweier Nebenflüsse (Brühler Mühlbach und Beke) der Warnow verdeutlicht werden. Die Einzugsgebiete beider Nebenflüsse liefern etwa einen gleich großen Anteil an den Gesamteinträgen des Warnoweinzugsgebietes von 10 Prozent. Aufgrund der unterschiedlichen Retention ergeben sich jedoch sehr unterschiedliche Anteile an der resultierenden DIN-Fracht am Gebietsausgang von 5 Prozent (Brühler Mühlbach) bzw. 30 Prozent (Beke). Am Beispiel der Kläranlageneinleitungen wird ebenfalls gezeigt, inwieweit sich die Einleitung in die Nebenläufe oder direkt in die Hauptläufe auf die Retention und die resultierende Fracht auswirkt. Hier zeigte sich für die Retention eine deutliche Änderung (+- 30-40 Prozent), wohingegen sich die Gesamtfracht wegen des geringen Anteils der Punktquellen an den Gesamteinträgen kaum änderte ( kleiner 3 Prozent).
Das Projekt "Vorhaben: Entwicklung eines Modells zur Abschätzung der Mikroplastikausträge von landwirtschaftlich genutzten Flächen im Einzugsgebiet der Warnow" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Johann Heinrich von Thünen-Institut Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei - Institut für Ländliche Räume durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist eine flächendeckende und zugleich räumlich differenzierte Abbildung der landseitigen Mikroplastikeinträge in die Warnow. Hierzu soll das regionalisierte Agrar- und Umweltinformationssystem RAUMIS eingesetzt werden, welches die Landwirtschaft auf räumlicher Ebene für unterschiedliche Jahre beschreibt. Diese Informationen werden mit Ergebnissen aus anderen Teilprojekten zur Beprobung von beispielsweise Kompost/Klärschlamm und von Flächen, auf denen Klärschlamm oder Kompost ausgebracht wurde, verknüpft. Auf dieser Informationsgrundlage werden im Anschluss Flächen identifiziert, von denen ein erhöhter Mikroplastikaustrag in die Gewässer zu erwarten ist. Durch eine Übertragung der Vorgehensweise auf das gesamte Warnow-Einzugsgebiet können schließlich potenzielle räumliche Belastungsschwerpunkte (Hotspots) innerhalb des Flusseinzugsgebietes ausgewiesen werden. Die Ergebnisse werden darüber hinaus in ein hydrologisches Modell übergeben, um unter Berücksichtigung weiterer Mikroplastikquellen die Gesamteinträge an Mikroplastik in eine Flusssystemeinheit abzubilden.
Das Projekt "Vorhaben: Spektroskopische Analyse von Mikroplastikpartikeln im Flusssystem Warnow" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V. durchgeführt. Ziele: MicroCatch-Balt ist ein nationales Verbundprojekt und wird im Rahmen der BMBF Förderinitiative 'Plastik in der Umwelt' unter dem Themenschwerpunkt 'Meere und Ozeane' gefördert. Im Rahmen von MicroCatch-Balt wird der Eintrag (Quellen) und Verbleib (Senken) von Mikroplastikplastikpartikeln (MP) im Gewässer und Sedimenten des Flusssystems Warnow (Ostsee) untersucht. Neben Probenahmen im Gewässer werden relevante Eintragspfade (Kläranlagen, Dränagen, Kompost, Klärschlamm, Erosionseinträge) erfasst. Die gewonnenen Daten werden in drei Modelle übertragen (Landwirtschaftsmodell (TI), Einzugsgebietsmodell (FZJ), Küstenmodell (IOW), um Hot-Spot Bereiche des MP-Eintrages zu identifizieren und daraus Abschätzung der Auswirkungen von MP-Reduktionsmaßnahmen in Teilbereichen des Einzugsgebietes vorzunehmen. Die Forschungsergebnisse werden didaktisch in einer wissenschaftlichen Konzeption aufgearbeitet und in einer interaktiven Lehrplattform visualisiert. Durch den Austausch mit anderen Forschungsverbünden aus der Bekanntmachung 'Plastik in der Umwelt' sowie JPI Oceans sollen Konzepte und Handlungsempfehlungen erarbeitet werden, wie die Einträge von Plastikmüll vermindert und die Ziele der Meeresstrategie-Rahmenrichtlinie bis 2020 erreicht werden können. Dazu sind Landes- und Bundesbehörden als assoziierte Partner in das Verbundprojekt eingebunden.
Das Projekt "Leitantrag; Vorhaben: Mikroplastik im Einzugsgebiet der Ostsee - Beprobung, Aufarbeitung, Ästuar-Modellierung und Öffentlichkeit" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Ostseeforschung durchgeführt. Exemplarisch für das Warnow-Einzugsgebiet (südliche Ostseeküste, Mecklenburg-Vorpommern) ermittelt MicroCatch-Balt Quellen und Senken von Mikroplastik (MP), sowie relevante Verbreitungsprozesse auf dessen Weg zur offenen Ostsee. Dazu wird die Kopplung von Modellen erarbeitet, welche das gesamte Einzugsgebiet inklusive Mündung und Küstengewässer abdecken. Die gekoppelten Modelle dienen der Identifizierung von Hot-Spot Bereichen des MP-Eintrages sowie der Abschätzung der Auswirkungen von MP-Reduktionsmaßnahmen in Teilbereichen des Einzugsgebietes. Ferner ist das IOW für die wissenschaftliche und kommunikative Konzeption der Wanderausstellung sowie den didaktischen Aufbau der Multimedia-Anwendung verantwortlich und beteiligt sich an der Übertragung der Modelle in die Anwendungen eines Multitouch-Tisches, der im Mittelpunkt der Ausstellung steht, die in Gemeinden entlang der deutschen Ostseeküste von Stralsund bis Flensburg präsentiert werden wird.
Das Projekt "Untersuchungen zur Ermittlung des Gaspotentials von feinkörnigen Sedimenten aus Bundeswasserstraßen im Hinblick auf die Baggergutunterbringung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Fachbereich Erdsystemwissenschaften, Institut für Bodenkunde durchgeführt. Ziel der Untersuchungen war es, die Intensität und den zeitlichen Verlauf der Gasbildung an ausgewählten Sedimenten aus Bundeswasserstraßen im Labor zu ermitteln und Beziehungen zwischen der Gasbildung und den Sedimenteigenschaften zu prüfen. In die Untersuchungen sollten Sedimente aus Bundeswasserstraßen einbezogen werden, die sich in ihren Kenndaten möglichst stark unterscheiden. Es wurden daher Sedimente aus mehreren Gewässern (Elbe, Havel, Weser, Rhein, Eins, Warnow) einbezogen, wobei bei der Auswahl sowohl unterschiedliche Salinität, unterschiedliche Mengen an organischer Substanz, variierende Korngrößenzusammensetzung als auch unterschiedliche anthropogene Belastungsniveaus berücksichtigt wurden. Anhand der zu prüfenden Beziehungen zwischen den Sedimenteigenschaften und der Gasbildung sollte versucht werden, übertragbare Funktionen zur Prognose des Gasbildungspotentials zu entwickeln. Für die Laboruntersuchung der Gasbildung sollte die Technik der Säulenversuche in einem Langzeitversuch eingesetzt werden. Dabei sollte insbesondere die zeitliche Entwicklung der Gasbildung betrachtet werden, um Hinweise auf unterschiedlich leicht abbaubare Kohlenstoffpools zu bekommen und um prüfen zu können, in welcher zeitlichen Dimension sich die mit der Gasbildung verknüpften Probleme darstellen können. Ergänzend zu den Säulenversuchen sollte geprüft werden, ob es möglich ist, durch Fraktionierungsverfahren eine Auftrennung der Proben anhand des Gasbildungspotentials vornehmen zu können. Da die Bedingungen für die in-situ-Gasbildung nicht mit den Laborbedingungen vergleichbar sind und die Laborversuche zunächst nur an einer begrenzten Zahl von Proben durchgeführt werden konnten, sollten die Untersuchungen die Grundlage für darauf aufbauende Untersuchungen darstellen. Als solche sind weitere Versuche zur Fraktionierung der Proben, eine Verbreiterung der Probenbasis auf Sedimente mit abweichenden Eigenschaften sowie Studien zur Validierung der Verfahren zur Prognose der Gasbildung zu sehen.
Das Projekt "Vorhaben: Interaktive Visualisierung von Mikroplastik im Einzugsgebiet der Ostsee" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung, Institutsteil Rostock durchgeführt. Unter Zuhilfenahme von modernsten, webbasierten Technologien werden im Teilprojekt des Fraunhofer IGD interaktive Lehrmaterialien zum Thema Plastikmüll und Mikroplastik entwickelt werden. Die inhaltlichen Schwerpunkte liegen dabei auf der Vermittlung der ubiquitären Quellen von Mikroplastik sowie auf der anschaulichen Vermittlung der Ergebnisse aus den Arbeitspaketen der Partner (Modellierung von Quellen, Eintrittspfaden, Transportprozessen und Verbleib von Mikroplastik im Warnow-Einzugsgebiet, dem Warnow Ästuar und der angrenzenden Ostsee). Diese Inhalte sollen auf großformatigen Multi-Touch-Tischen Schülern pädagogisch aufbereitet nahegebracht werden. Mit vielen Interaktionsmöglichkeiten (z.B. Vergleiche verschiedener Szenarien, freies Bewegen in Raum und Zeit, 'Verfolgen' von Plastikmüll-Partikeln) soll das Interesse von Schülern geweckt, ihr Bewusstsein für die Thematik Plastikmüll sensibilisiert und die Ergebnisse der Forschungsarbeiten des IOW zum Thema vermittelt werden Die Arbeiten des IGD lassen sich grob in zwei größere Blöcke unterteilen, die parallel zu den anderen Arbeitspaketen umgesetzt werden. Insbesondere der 2. Block ist dabei inhaltlich an die Ergebnisse der anderen WPs gekoppelt und erfordert eine enge Zusammenarbeit mit den anderen Projektpartnern. Das Ziel ist die Entwicklung von zwei Multimedia-Modulen für einen Multi-Touch-Tisch, an dem sich über die vielfältigen Quellen von Plastikmüll und Mikroplastik in der Umwelt (speziell Strand) informiert werden kann. Über diese Module sollen die Modellierungs- und Simulations-Ergebnisse aus den WPs der Projektpartner zur Erfassung, Modellierung und Quantifizierung der Emissionen vermittelt werden. Am Ende des Projektes soll es eine Wanderausstellung geben, bei der die gesammelten Forschungsergebnisse des Projektes, der Öffentlichkeit vermittelt werden.
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| Bund | 11 |
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| Boden | 11 |
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