Bayreuther Projekte: Was sind die maßgeblichen Einflüsse auf die Biologie und Chemie von Oberflächengewässern?

Um das grundlegende Verständnis für den Einfluss hydrologischer Randbedingungen auf biogeochemische Prozesse an der Grenzfläche zwischen Sedimenten und überstehendem Freiwasser geht es bei drei gebündelten Forschungsprojekten.

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) hat kürzlich Dr. Christian Blodau, Dr. Jan Fleckenstein und Prof. Dr. Stefan Peiffer (Lehrstuhl für Hydrologie Universität Bayreuth) sowie Hochschuldozentin Dr. Kirsten Küsel (Universität Jena) die Förderung der Forschungsprojekte zum „Einfluss hydrologischer Randbedingungen auf biogeochemische Stoffumsätze an der Sediment-Wasser Grenzfläche“ genehmigt. Die Projekte sind kürzlich angelaufen und werden über einen Zeitraum von drei Jahren bearbeitet.

Die Antragsteller werden in diesem Vorhaben ein grundlegendes Verständnis für den Einfluss hydrologischer Randbedingungen auf biogeochemische Prozesse an der Grenzfläche zwischen Sedimenten und überstehendem Freiwasser erarbeiten. Prozesse an dieser Grenzfläche haben einen maßgeblichen Einfluss auf die Biologie und Chemie von Oberflächengewässern.

Es soll die Hypothese untersucht werden, dass der Zustrom von Grundwasser im Sediment zur Ausbildung charakteristischer geochemischer und mikrobieller Prozessmuster führt, die sich räumlich und zeitlich entsprechend der Heterogenität des Zustroms unterscheiden. Diese Muster zeichnen sich durch die Verteilung chemischer Spezies in Lösungs- und Festphase, durch charakteristische Umsetzungsraten der betroffenen Elemente und die Mobilisierung bzw. Immobilisierung der Spezies, sowie durch unterschiedliche Funktionen der anwesenden mikrobiellen Populationen aus.

Darüber hinaus soll die Auswirkung hydrologischer und chemischer Randbedingungen auf die biogeochemischen Prozesse an der Sediment-Wasser Grenzfläche modellhaft nachvollzogen werden, wofür eine entsprechende Methodik zur Quantifizierung der Stoffflüsse erarbeitet werden muss. Der Versuchsansatz besteht vornehmlich aus einem Seenexperiment, bei dem über die Kontrolle des Seewasserspiegels und damit der hydraulischen Gradienten die Zustromraten in den Seen variiert werden.

Als Feldstandort haben die Antragsteller um Prof. Dr. Peiffer einen Restlochsee des Lausitzer Braunkohletagebaus ausgewählt, der im regionalen Grundwasserströmungsfeld als lokale Vorflut mit durchgehend abfließenden Bedingungen fungiert.