Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Sauerstoffnot im Grundwasser

29.04.2015

Geowissenschaftler der Universität Jena analysieren Bodenverunreinigungen durch Schmelzwasser an Flughäfen

Mit Sonnenschein und milden Temperaturen hat der Frühling inzwischen Einzug in Europa gehalten. Waren vor wenigen Wochen Böden noch gefroren und teilweise von Eis und Schnee bedeckt, herrscht jetzt Tauwetter. Das hat nicht nur Auswirkung auf die Tier- und Pflanzenwelt.


Teil des Flughafens Halle-Leipzig. An Flughäfen kommen im Winter Enteisungsmittel zum Einsatz, die die Beschaffenheit des Grundwassers und die Funktionen des Bodens beeinträchtigen können.

Foto: Jan-Peter Kasper/FSU

Tauwetter führt beispielsweise zu einer Belastung der Böden und damit des Grundwassers an Flughäfen durch Chemikalien, die im Schmelzwasser enthalten sind. Denn: an Flughäfen kommen im Winter Enteisungsmittel zum Einsatz, die teilweise auf unversiegelten Flächen landen und mit der Schneeschmelze im Boden versickern.

„Zwar sind die Flughafenbetreiber EU-weit angehalten einen guten chemischen Zustand des Grundwassers zu erhalten, bzw. nachteilige Konzentrationen von Schadstoffen im Grundwasser zu vermeiden“, sagt PD Dr. Markus Wehrer von der Friedrich-Schiller-Universität Jena. Dennoch sei es gängige Praxis, dass entlang der Rollbahnen jeden Winter erhebliche Mengen von Enteisungsmitteln im Boden versickerten, sagt der Hydrogeologe.

Zwar ist es durchaus sinnvoll, auf diese Weise die natürliche Selbstreinigungskraft des Bodens zu nutzen. Allerdings wirken sich Enteisungsmittel negativ auf die Beschaffenheit des Grundwassers und die Funktionen des Bodens aus, wie ein Team um den Inhaber des Jenaer Lehrstuhls für Hydrogeologie, Prof. Dr. Kai Uwe Totsche, in einer aktuellen Studie belegt.

Im Fachmagazin „Environmental Science and Pollution Research“ schreiben die Forscher von der Uni Jena, dass Chemikalien wie Propylenglykol und Kaliumformiat zwar von im Boden lebenden Mikroorganismen abgebaut werden und diese damit zumindest kurzfristig nicht ins Grundwasser gelangen (DOI: 10.1007/s11356-014-3506-3). „Andererseits führt eine starke Belastung mit diesen Substanzen dazu, dass der Sauerstoffgehalt des Bodenwassers und des Grundwassers dramatisch sinkt“, erläutert Heidi Lißner, die Erstautorin der Studie.

Der Grund: Um die Schadstoffe abzubauen, nutzen die Mikroben Sauerstoff. „Je mehr dieser Substanzen sie verstoffwechseln müssen, umso mehr Sauerstoff verbrauchen sie dabei“, so die Geowissenschaftlerin, die die nun vorgelegten Ergebnisse im Rahmen ihrer Doktorarbeit erarbeitet hat. Damit einhergehend erfolgt eine Auflösung von Eisen- und Manganoxiden, welche als „Kittsubstanzen“ die Struktur des Bodens stabilisieren.

Für seine Untersuchungen hat das Jenaer Forscherteam den Boden rund um den Flughafen der norwegischen Hauptstadt Oslo analysiert. Hier werden in jedem Winter durchschnittlich 1.000-1.500 Tonnen Enteisungsmittel verbraucht. „Der Flughafen steht dabei direkt auf dem größten oberflächennahen Grundwasserleiter Norwegens, dem Romerike-Aquifer“, macht Dr. Wehrer deutlich, der die Arbeit von Heidi Lißner gemeinsam mit Prof. Dr. Totsche betreut hat.

Die Geowissenschaftler haben Bodenkerne in der Nähe der Rollbahn des Flughafens genommen und diese an einem Feldstandort in der Nähe des Flughafens untersucht. „Wir wollten wissen, wie sich die Enteisungsmittel auf die Bodenbeschaffenheit und das Sickerwasser auswirken“, erläutert Heidi Lißner. Dazu hat die Nachwuchswissenschaftlerin die Bodenkerne mit enteisungsmittelhaltigem Wasser beladen und so eine „Schneeschmelze“ simuliert. Das nach der Passage durch die Bodenkerne aufgefangene Sickerwasser wurde eingehend auf Rückstände von Enteisungsmitteln und den Sauerstoffgehalt untersucht sowie weitere Parameter bestimmt.

Ihre exemplarischen Ergebnisse, so die Jenaer Forscher, seien auch auf andere Flughäfen übertragbar. „Chemikalien zum Enteisen von Flugzeugen sowie Start- und Landebahnen kommen überall zum Einsatz wo im Winter Eis und Schnee auftreten“, sagt Dr. Wehrer und betont, dass sich aus den bisherigen Forschungsergebnissen auch Maßnahmen ableiten lassen, wie der Sauerstoffnot im Boden rund um Flughäfen entgegengewirkt werden könne.

Neben der Einrichtung gesonderter Areale, in denen Schmelzwasser kontrolliert versickern kann, sei auch der gezielte Einsatz von Bakterien im Boden denkbar, die sich auf den Abbau dieser Chemikalien spezialisiert haben. Dies erfordert zusätzlich eine bessere Versorgung des Bodens mit Sauerstoff oder mit alternativen Stoffen, die ähnlich wie Sauerstoff zum Abbau von Schadstoffen genutzt werden können.

Zudem könne auch die Bodentextur so gestaltet werden, dass sich die Versickerung des belasteten Bodenwassers verzögert. Durch die größere Zeitspanne, welche dann für den Abbau der Substanzen zur Verfügung steht, wird dann ein Sauerstoffmangel vermieden, da Luftsauerstoff stetig in den Boden nachgeliefert wird.

Original-Publikation:
Lißner H. et al. Constraints of propylene glycol degradation at low temperatures and saturated flow conditions. Environ Sci Pollut Res (2015) 22:3158–3174, DOI 10.1007/s11356-014-3506-3

Kontakt:
Prof. Dr. Kai Uwe Totsche, PD Dr. Markus Wehrer
Institut für Geowissenschaften der Friedrich-Schiller-Universität Jena
Burgweg 11, 07749 Jena
Tel.: 03641 / 948650
E-Mail: kai.totsche[at]uni-jena.de, markus.wehrer[at]uni-jena.de

Weitere Informationen:

http://www.uni-jena.de

Dr. Ute Schönfelder | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht Polarstern ab heute unterwegs nach Spitzbergen, um Rolle der Wolken bei Erwärmung der Arktis zu untersuchen
24.05.2017 | Leibniz-Institut für Troposphärenforschung e.V. (TROPOS)

nachricht Unterschiedliche Erwärmung von Arktis und Antarktis: Forscher sieht Höhenunterschied als Ursache
18.05.2017 | Universität Leipzig

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Orientierungslauf im Mikrokosmos

Physiker der Universität Würzburg können auf Knopfdruck einzelne Lichtteilchen erzeugen, die einander ähneln wie ein Ei dem anderen. Zwei neue Studien zeigen nun, welches Potenzial diese Methode hat.

Der Quantencomputer beflügelt seit Jahrzehnten die Phantasie der Wissenschaftler: Er beruht auf grundlegend anderen Phänomenen als ein herkömmlicher Rechner....

Im Focus: A quantum walk of photons

Physicists from the University of Würzburg are capable of generating identical looking single light particles at the push of a button. Two new studies now demonstrate the potential this method holds.

The quantum computer has fuelled the imagination of scientists for decades: It is based on fundamentally different phenomena than a conventional computer....

Im Focus: Tumult im trägen Elektronen-Dasein

Ein internationales Team von Physikern hat erstmals das Streuverhalten von Elektronen in einem nichtleitenden Material direkt beobachtet. Ihre Erkenntnisse könnten der Strahlungsmedizin zu Gute kommen.

Elektronen in nichtleitenden Materialien könnte man Trägheit nachsagen. In der Regel bleiben sie an ihren Plätzen, tief im Inneren eines solchen Atomverbunds....

Im Focus: Turmoil in sluggish electrons’ existence

An international team of physicists has monitored the scattering behaviour of electrons in a non-conducting material in real-time. Their insights could be beneficial for radiotherapy.

We can refer to electrons in non-conducting materials as ‘sluggish’. Typically, they remain fixed in a location, deep inside an atomic composite. It is hence...

Im Focus: Hauchdünne magnetische Materialien für zukünftige Quantentechnologien entwickelt

Zweidimensionale magnetische Strukturen gelten als vielversprechendes Material für neuartige Datenspeicher, da sich die magnetischen Eigenschaften einzelner Molekülen untersuchen und verändern lassen. Forscher haben nun erstmals einen hauchdünnen Ferrimagneten hergestellt, bei dem sich Moleküle mit verschiedenen magnetischen Zentren auf einer Goldfläche selbst zu einem Schachbrettmuster anordnen. Dies berichten Wissenschaftler des Swiss Nanoscience Institutes der Universität Basel und des Paul Scherrer Institutes in der Wissenschaftszeitschrift «Nature Communications».

Ferrimagneten besitzen zwei magnetische Zentren, deren Magnetismus verschieden stark ist und in entgegengesetzte Richtungen zeigt. Zweidimensionale, quasi...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Meeresschutz im Fokus: Das IASS auf der UN-Ozean-Konferenz in New York vom 5.-9. Juni

24.05.2017 | Veranstaltungen

Diabetes Kongress in Hamburg beginnt heute: Rund 6000 Teilnehmer werden erwartet

24.05.2017 | Veranstaltungen

Wissensbuffet: „All you can eat – and learn”

24.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Hochspannung für den Teilchenbeschleuniger der Zukunft

24.05.2017 | Physik Astronomie

3D-Graphen: Experiment an BESSY II zeigt, dass optische Eigenschaften einstellbar sind

24.05.2017 | Physik Astronomie

Optisches Messverfahren für Zellanalysen in Echtzeit - Ulmer Physiker auf der Messe "Sensor+Test"

24.05.2017 | Messenachrichten