Der Bodenwasseraustausch ist ein Kennwert zur Bewertung des Bodens als Filter für nicht sorbierbare Stoffe und kennzeichnet das Verlagerungsrisiko für nicht oder kaum sorbierbare Stoffe wie Nitrat (Nitratauswaschungsgefährdung). Die Nährstoffe verbleiben fast vollständig in gelöster Form im Bodenwasser und werden bei Versickerung mit diesem verlagert (Bodenwasseraustausch). Das Verlagerungsrisiko ist hoch bei Böden mit geringem Wasserrückhaltevermögen, bei hohen Niederschlägen und bei geringer Evapotranspiration. Das Verlagerungsrisiko ist umso höher, je höher der Bodenwasseraustausch ist, weil das ausgetauschte Bodenwasser mit den darin gelösten Nitraten versickert. Mit dem Bodenwasseraustausch wird eine natürliche Bodenfunktionen nach § 2 Abs. 2 BBodSchG bewertet und zwar nach Punkt 1.c) als Abbau-, Ausgleichs- und Aufbaumedium für stoffliche Einwirkungen auf Grund der Filter-, Puffer- und Stoffumwandlungseigenschaften, insbesondere auch zum Schutz des Grundwassers. Das hierfür gewählte Kriterium ist das Rückhaltevermögen des Bodens für nicht sorbierbare Stoffe mit dem Kennwert Bodenwasseraustausch. Die Karten liegen für die folgenden Maßstabsebenen vor: - 1 : 1.000 - 10.000 für hochaufgelöste oder parzellenscharfe Planung, - 1 : 10.001 - 35.000 für Planungen auf Gemeindeebene, - 1 : 35.001 - 100.000 für Planungen in größeren Regionen, - 1 : 100.001 - 350.000 für landesweit differenzierte Planung, - 1 : 350.001 - 1000.000 für landesweite bis bundesweite Planung. In dieser Darstellung wird der Bodenwasseraustausch regionalspezifisch klassifiziert. Unter dem Titel "Bodenbewertung - Nitratauswaschungsgefährdung/Bodenwasseraustausch (NAG), landesweit bewertet" gibt es noch eine Klassifikation des Bodenwasseraustausches, die den Bodenwasseraustausch über die Naturraumgrenzen hinweg landesweit einheitlich darstellt.
Die Gesamtfilterwirkung ist ein Kennwert zur Bewertung des Bodens als Filter für sorbierbare Stoffe und wird über das mechanische und physiko-chemische Filtervermögen bewertet. Unter sorbierbare Stoffe fallen insbesondere Stoffgruppen wie die Kationen der Nährstoffe, Schwermetalle und Organika, die entweder im Bodenwasser gelöst sind oder an kleinen Partikeln haften bzw. selbst in Partikelform vorliegen. In gelöster Form werden die genannten Stoffe an den Austauschern (Bodenmaterial) gebunden und so der Bodenlösung entzogen. In Partikelform werden sie im Boden gefiltert, wenn sie aufgrund mechanischer Hindernisse, wie z. B. am Ende von Wurmröhren, mit dem Sickerwasser nicht mehr weiter transportiert werden können. Die Gesamtfilterwirkung kann in Abhängigkeit von der Kationenaustauschkapazität und der Luftkapazität geschätzt werden. Das Schätzergebnis besteht aus insgesamt 11 Stufen, von denen in Schleswig-Holstein nur 8 relevant sind. Je höher die Stufe ist, desto höher ist die Gesamtfilterwirkung. Sie ist in feinkörnigem Bodenmaterial mit geringer Luftkapazität am größten, wie z. B. in der Marsch und im Östlichen Hügelland, und in grobkörnigem Bodenmaterial mit hoher Luftkapazität am geringsten, wie z. B. in der Vorgeest. Mit der Gesamtfilterwirkung wird eine natürliche Bodenfunktionen nach § 2 Abs. 2 BBodSchG bewertet und zwar nach Punkt 1.c) als Abbau-, Ausgleichs- und Aufbaumedium für stoffliche Einwirkungen auf Grund der Filter-, Puffer- und Stoffumwandlungseigenschaften, insbesondere auch zum Schutz des Grundwassers. Das hierfür gewählte Kriterium ist das mechanische und physiko-chemische Filtervermögen des Bodens mit dem Kennwert Gesamtfilterwirkung. Die Karten liegen für die folgenden Maßstabsebenen vor: - 1 : 1.000 - 10.000 für hochaufgelöste oder parzellenscharfe Planung, - 1 : 10.001 - 35.000 für Planungen auf Gemeindeebene, - 1 : 35.001 - 100.000 für Planungen in größeren Regionen, - 1 : 100.001 - 350.000 für landesweit differenzierte Planung, - 1 : 350.001 - 1000.000 für landesweite bis bundesweite Planung.
Der Bodenwasseraustausch ist ein Kennwert zur Bewertung des Bodens als Filter für nicht sorbierbare Stoffe und kennzeichnet das Verlagerungsrisiko für nicht oder kaum sorbierbare Stoffe wie Nitrat (Nitratauswaschungsgefährdung). Die Nährstoffe verbleiben fast vollständig in gelöster Form im Bodenwasser und werden bei Versickerung mit diesem verlagert (Bodenwasseraustausch). Das Verlagerungsrisiko ist hoch bei Böden mit geringem Wasserrückhaltevermögen, bei hohen Niederschlägen und bei geringer Evapotranspiration. Das Verlagerungsrisiko ist umso höher, je höher der Bodenwasseraustausch ist, weil das ausgetauschte Bodenwasser mit den darin gelösten Nitraten versickert. Mit dem Bodenwasseraustausch wird eine natürliche Bodenfunktionen nach § 2 Abs. 2 BBodSchG bewertet und zwar nach Punkt 1.c) als Abbau-, Ausgleichs- und Aufbaumedium für stoffliche Einwirkungen auf Grund der Filter-, Puffer- und Stoffumwandlungseigenschaften, insbesondere auch zum Schutz des Grundwassers. Das hierfür gewählte Kriterium ist das Rückhaltevermögen des Bodens für nicht sorbierbare Stoffe mit dem Kennwert Bodenwasseraustausch. Die Karten liegen für die folgenden Maßstabsebenen vor: - 1 : 1.000 - 10.000 für hochaufgelöste oder parzellenscharfe Planung, - 1 : 10.001 - 35.000 für Planungen auf Gemeindeebene, - 1 : 35.001 - 100.000 für Planungen in größeren Regionen, - 1 : 100.001 - 350.000 für landesweit differenzierte Planung, - 1 : 350.001 - 1000.000 für landesweite bis bundesweite Planung. In dieser Darstellung wird der Bodenwasseraustausch landesweit einheitlich klassifiziert. Unter dem Titel "Bodenbewertung - Nitratauswaschungsgefährdung/Bodenwasseraustausch (NAG), regionalspezifisch bewertet" gibt es noch eine naturraumbezogene Klassifikation des Bodenwasseraustausches, die den Bodenwasseraustausch regional differenzierter darstellt.
Im Wallis weisen die Waldföhren seit Jahrzehnten eine erhöhte Sterberate auf. Dafür wächst vermehrt die Flaumeiche. Die Ursachen des Waldföhrensterbens und Baumartenwechsels im Wallis sind komplex. Im Rahmen des WSL-Forschungsprogrammes Walddynamik haben wir diese Ursachen analysiert und weitgehend entschlüsselt. Der für das Walliser Rhonetal und seine Seitentäler charakteristische Waldföhrengürtel erstreckt sich vom Talboden auf etwa 450 m bis gegen 1500 m ü.M., in einzelnen Gebieten bis an die Waldgrenze. Das Areal der Föhrenwälder umfasst etwa 12000 ha, was 11 Prozent der Waldfläche ausmacht. Sie schützen vor Lawinen, Steinschlag und Erosion, sind Erholungsraum für die Bevölkerung, stellen ein wichtiges Landschaftselement dar und sind Lebensraum für einzigartige Pflanzen und Tiere. Schon seit Beginn des 20. Jahrhunderts wiesen die Föhrenbestände im Wallis wiederholt hohe Absterberaten auf. In den 1970er und 1980er Jahren wurden auffällige Nadelnekrosen an Waldföhren (Pinus sylvestris) mit Fluor-Immissionen aus nahe gelegenen Aluminiumwerken in Zusammenhang gebracht. Durch den Einbau von leistungsfähigen Filteranlagen in den Aluminiumwerken anfangs der 1980er Jahre wurde der Schadstoffausstoss drastisch reduziert, worauf die Schadmerkmale verschwanden. Obwohl der ursächliche Zusammenhang mit den Fluorimmissionen offensichtlich war, wurde schon damals auf weitere Stressfaktoren wie z. B. die Trockenheit hingewiesen. Zu Beginn der 1990er Jahre nahmen die Absterberaten erneut drastisch zu. Auf Anfrage der lokalen Forstdienste begutachtete der Phytosanitäre Beobachtungs- und Meldedienst (PBMD) wiederholt betroffene Waldgebiete und wies stets auf die starke Belastung durch verschiedene Schadinsekten und Krankheiten hin. Mancherorts traten andere Baumarten wie die Flaumeiche (Quercus pubescens) oder die Mehlbeere (Sorbus aria) an die Stelle der absterbenden Waldföhren. An anderen Orten waren aber keine Ersatzbaumarten zur Stelle um die Waldfunktionen zu übernehmen. Diese gebietsweise recht dramatische Entwicklung veranlasste die Eidgenössische Forschungsanstalt WSL, gemeinsam mit der Dienststelle für Wald und Landschaft des Kantons Wallis ein umfassendes, interdisziplinäres Forschungsprojekt zu starten. Man wollte verstehen, weshalb die Föhren grossflächig absterben. Ziel war es auch, Handlungsoptionen bzw. geeignete Bewirtschaftungsmassnahmen zu formulieren. Das Föhrensterben kann nicht durch einzelne Faktoren erklärt werden. Vielmehr ist das Zusammenspiel verschiedener Einflüsse entscheidend. In einer Synthese fassen wir die gewonnen Erkenntnisse zusammen und machen Vorschläge zur Waldbewirtschaftung.
Im Bereich der biologischen Abluftreinigung werden zur Desodorierung von geruchsbeladenen Abluftstroemen u.a. Biofilter eingesetzt, in denen die Umwandlung geruchsintensiver Verbindungen in geruchlich nicht mehr wahrnehmbare Verbindungen mittels Mikroorganismen erfolgt. Um die biologische Reinigungsleistung optimal auszunutzen ist es notwendig, dass die Durchstroemung von Biofiltern gleichmaessig erfolgt. Allerdings ist dies in der Realitaet oft nicht der Fall und als Folge ungleichmaessiger Durchstroemung treten lokal ueberlastete Zonen mit hohen Stroemungsgeschwindigkeiten, in denen der Filter durchbricht, sowie kaum durchstroemte Zonen auf. Liegen die Rohgastemperaturen ueber den Temperaturen der Umgebung, sind Inhomogenitaeten der Durchstroemung bereits an der Temperatur erkennbar. Derzeit wird die Eignung von Infrarotmessungen zur Erfassung der Waermezonen und der Durchstroemung von Biofiltern untersucht. Waehrend ueblicherweise die Messung der Temperatur und der Durchstroemung nur lokal begrenzt mit Hilfe eines Messpunkterasters erfolgt, bietet die Thermographie die Moeglichkeit, die Temperaturverteilung ueber eine Flaeche zu ermitteln In experimentellen Untersuchungen werden Infrarotmessungen von Biofiltern durchgefuehrt sowie zusaetzlich die Durchstroemung und die Geruchsemissionen ermittelt. Die Messergebnisse werden dargestellt und ausgewertet sowie hinsichtlich ihrer Korrelation untersucht.
Die Interaktion von Arten kann durch anthropogene Einflüsse moduliert werden, zum Beispiel die Intensität der Waldbewirtschaftung. Waldeigenschaften können die lokale Biodiversität beeinflussen und als ökologische Filter auf biotische Interaktionen wirken. Das Verständnis dieser Dynamiken ist wichtig, um die Reaktionen von ökologischen Gemeinschaften auf Landnutzungsänderungen vorherzusagen. Die Flechtensymbiose ist in dieser Hinsicht ein ideales Studienobjekt, denn Flechten sind aus vielen Arten bestehende Holobionten, die neben den primären Pilz- und Algenpartnern noch zusätzliche Pilz-, Algen- und Bakteriengemeinschaften beherbergen. Es ist unklar, wie der Flechten-Holobiont seine organismische Diversität aus der Umgebung rekrutiert, und wie die Flechtensymbiose ihre Reaktion auf Umweltreize durch Umstrukturierung ihrer Komponenten moduliert. Hier stellen wir die Fragen: Wie interagiert der Flechten-Holobiont mit Mikroorganismengemeinschaften in seiner Umgebung? Wie beeinflusst die Intensität der Waldbewirtschaftung einzelne Komponenten des Flechten-Holobionten, sowie die Interaktion mit Mikroorganismengemeinschaften der Umgebung (auf Rinde und in der Erde)? Wir testen, in wie weit die mikoorganismische Diversität des Holobionten innerhalb der Diversität der Umgebung gruppiert ('nestedness'). Dann modellieren wir Diversitätsänderungen und Verschiebungen der biotischen Interaktionen unter Landnutzungsgradienten in allen 150 EP Walduntersuchungsflächen der Biodiversitäts-Exploratorien. Insgesamt wird dieses Projekt zum Verständnis der Mechanismen der Rekrutierung von Mikroorganismen in die Flechtensymbiose beitragen. Weiterhin wird es die Wirkung von Waldbewirtschaftungsintensität auf die Frequenz und Stabilität biotischer Interaktionen zwischen verschiedenen Gruppen von Mikroorganismen (Pilze, Grünalgen, Bakterien) beleuchten.
Druckgetriebene Filtrationsprozesse, wie z.B. die Querstrommikrofiltration, sind in ihrer Leistungsfaehigkeit durch Effekte wie Fouling und Konzentrationspolarisation bzw. Deckschichtwachstum beschraenkt. Ziel der hier genannten Arbeit ist es, durch eine gezielte Induzierung von Stroemungsinstabilitaeten in Form von Sekundaerstroemungen das Deckschichtwachstum an der Membran zu limitieren, somit hoehere Filtratfluesse zu erzielen und den Filtrationsprozess insgesamt effizienter zu betreiben. Die Stroemungsinstabilitaeten werden durch die Stroemungsfuehrung in maeanderfoermig gekruemmten Kapillarmembranen aufgrund von Zentrifugalkraeften erzeugt. In Technikumsversuchen mit Latex- und Hefesuspensionen konnte nachgewiesen werden, dass sich der Filtratfluss durch den Einsatz von Dean Wirbeln gegenueber der Filtration mit geraden Kapillarmembranen um bis zu 140 Prozent steigern laesst, die Effizienz des Prozesses kann bei gleichem spezifischen Filtratfluss sogar um bis zu 400 Prozent hoeher sein. Neben den experimentellen Untersuchungen erfolgt eine intensive theoretische Betrachtung des Filtrationsprozesses. Mit Hilfe einer CFD-Software werden die hydrodynamischen Vorgaenge untersucht und in Hinblick auf den Deckschichtaufbau analysiert. Die Berechnung mehrphasiger Stroemungen und der Ablagerungsmechanismen von Partikeln soll in Zukunft durch die Simulation des dynamischen Deckschichtaufbaus in maeanderfoermig gekruemmten Kapillarmembranen erfolgen und zur Optimierung von Filtrationsmodulen hinsichtlich der Hydrodynamik herangezogen werden.
Die Aufmerksamkeit der Oeffentlichkeit zu Fragen der Luftreinhaltung hat zu einer Reihe von Massnahmen gefuehrt, die die Schadstoffemissionen in die Atmosphaere erheblich verringern. Trotzdem werden noch zunehmend Partikelemissionen in die Atmosphaere freigesetzt. Ihre Moeglichkeiten der Beeinflussung des Klimas, des Oekosystems oder der menschlichen Gesundheit sind unbestritten, wobei jedoch eine Reihe grundlegender Fragen zu atmosphaerischen Partikeln noch ungeklaert ist.Zum Beispiel wird durch den Einsatz moderner Filteranlagen das emittierte Partikelspektrum zu kleineren Fraktionen verschoben, die sich im troposphaerischen Aerosol laenger aufhalten koennen. Globale zahlenmaessige Abschaetzungen und Massentransportbilanzen beruhen jedoch vorwiegend auf Hochrechnungen, z. B. vom Verbrauch fossiler Energietraeger, und nicht auf routinemaessigen Partikelmessungen in der Atmosphaere. Fuer diese Messungen werden analytische Methoden benoetigt, die es gestatten, die Konzentrationen von Haupt- und Nebenbestandteilen in Partikeln mit Massen von 10 - 10 g zu messen. Zur Unterscheidung zwischen natuerlicher und anthropogener Herkunft der Partikel ist sowohl die Messung der Partikelgroesse als auch ihrer Zusammensetzung notwendig.Ziel des Projektes ist es, mit der ETV-ICP-MS die Elementgehalte in Partikeln der Atmosphaere zu bestimmen und Korrelationen zu Emissionsquellen nachzuweisen.
Globale hydrologische Modelle liefern widersprüchliche Aussagen, z.B. zu mittleren und Niedrigwasserabflüssen in Flusseinzugsgebieten, was zu stark unterschiedlichen Schätzungen der aktuellen Wasserverfügbarkeit oder der Auswirkungen des Klimawandels auf die Süßwasserressourcen führt. Das zentrale Ziel der GlobalCDA-Forschungsgruppe ist es, ein besseres Verständnis globaler Süßwasserressourcen durch verlässliche Quantifizierungen der kontinentalen Wasserflüsse (z.B. Durchfluss und Grundwasserneubildung) und Wasserspeicherung (als Schnee, in Boden, Grundwasser und Oberflächengewässern sowie in Gletschern) zu erlangen. Wir denken, dass ein bedeutender Entwicklungssprung nur durch die Kombination von hydrologischer Modellierung und optimal prozessierten geodätischen bzw. Fernerkundungsdatensätzen in einem ensemble-basierten Kalibrierungs- und Datenassimilierungsansatz (C/DA) erreicht werden kann. Wir verfolgen zwei Hauptziele: (1) Die Entwicklung einer ensemble-basierten Kalibrierungs- und Datenassimilierungsmethodik, die es ermöglicht, in optimaler Weise verschiedene Beobachtungsdaten (In-situ-Durchfluss, GRACE-Anomalien der kontinentalen Wasserspeicherung, Fernerkundungsdaten zu Ausdehnung und Wasserstand von Oberflächengewässern, Schneebedeckung, Gletschermassenänderungen und Durchfluss) mit hydrologischen Modellen zu kombinieren; (2) Die Anwendung dieser Methodik unter Nutzung des globalen hydrologischen Modells WaterGAP, um eine verbesserte quantitative Erfassung von Süßwasserflüssen und -speichern, inklusive Unsicherheiten, in Abhängigkeit von klimatischen und anthropogenen Triebkräften zu erlangen. Die Forschungsgruppe konzentriert sich dabei auf fünf große Einzugsgebiete bzw. Regionen. Die C/DA Methodik umfasst einen Ensemble-Kalman-Filter-Ansatz (EnCDA) für Datenassimilierung und (sehr innovativ) Kalibrierung sowie einen Pareto-optimalen Kalibrierungsansatz (POC), der geeignet ist, zeitlich invariante Parameter zu optimieren. Sensitivitätsanalysen, Angaben zu Unsicherheiten und die Validierung mit unabhängigen Beobachtungsdaten werden zur Bewertung des Mehrwertes der C/DA-Methodik genutzt. Zur Erreichung des angestrebten verbesserten Verständnisses des globalen Süßwassersystems wurden fünf Arbeitsblöcke definiert. (1) Entwicklung der C/DA Methodik, (2) hydrologische Modellentwicklung, (3) Prozessierung von Beobachtungsdatensätzen einschließlich zugehöriger Unsicherheiten, (4) Validierung und Charakterisierung der Unsicherheiten der Modellierungsergebnisse und (5) Erfassung von Wasserspeicherung und -flüssen in fünf kritischen Regionen. Die elf verantwortlichen Forscher*innen und die zwei Mercator Fellows der Forschungsgruppe sind führend in der hydrologischen Modellentwicklung, Fernerkundung und Hydrogeodäsie.
Arsen-kontaminiertes Grundwasser stellt eine große Gefahr für zig Millionen von Menschen dar, insbesondere in Süd- und Südost-Asien, durch seine Verwendung als Trinkwasser und für die Bewässerung von Reisfeldern. Das Hauptziel dieses Projekts ist es gemeinsam mit Wissenschaftlern der Stanford University die Menge an giftigem Arsen in den beiden wichtigsten Expositionsquellen, Wasser und Reis, zu reduzieren und zu bestimmen wie i) Arsen effizient mit Wasserfiltern aus dem Trinkwasser entfernt und ii) die Arsenaufnahme durch Reis während der Nasskultivierung reduziert werden kann. Im ersten Teilprojekt planen wir in Vietnam zu untersuchen, unter welchen Bedingungen Wasserfilter Arsen effizient entfernen, wie lange die Filter verwendet werden können und ob gesundheits-schädigende Konzentrationen von Nitrate in den Filtern gebildet werden. Wir werden einen visuell sichtbaren Indikator in den Filtern entwickeln, der es der breiten Bevölkerung erlaubt, ohne analytische Verfahren oder besonderen Bildungsstand zu bestimmen, wann die Effizienz des Filters aufgrund der Sättigung mit Arsen verschwindet und das Filtermaterial ersetzt werden muss. Darüber hinaus werden wir untersuchen, wie das Arsen-verschmutzte Filtermaterial ohne weitere Risiken entsorgt werden kann. Im zweiten Teilprojekt werden wir untersuchen, ob die Stimulation von nitrat-reduzierenden, eisenoxidierenden Bakterien in Reisfeldböden die Arsenaufnahme in Reis reduziert durch die Bindung von Arsen an die gebildeten Minerale. Wir werden bestimmen, wie die Zugabe definierter Mengen an Nitrat helfen kann, gleichzeitig die Arsenaufnahme in den Reis und die Emission des Treibhausgases N2O zu minimieren. Dieses Projekt wird für die Bevölkerung in Arsen-betroffenen Ländern praktische Lösungen bieten, um mögliche Schädigungen durch Arsen und Nitrat zu reduzieren und ihre Gesundheit und Lebenssituation zu verbessern.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 1190 |
| Europa | 6 |
| Kommune | 10 |
| Land | 57 |
| Wirtschaft | 18 |
| Wissenschaft | 461 |
| Zivilgesellschaft | 110 |
| Type | Count |
|---|---|
| Ereignis | 1 |
| Förderprogramm | 1184 |
| Text | 2 |
| unbekannt | 4 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 3 |
| Offen | 1188 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 1080 |
| Englisch | 182 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Archiv | 3 |
| Bild | 2 |
| Datei | 4 |
| Dokument | 24 |
| Keine | 886 |
| Webseite | 292 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 868 |
| Lebewesen und Lebensräume | 931 |
| Luft | 817 |
| Mensch und Umwelt | 1191 |
| Wasser | 888 |
| Weitere | 1186 |