Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wasserqualität und Schadstoffabbau in Feuchtgebieten

07.12.2012
Bayreuther Wissenschaftler entwickeln neuartiges Modell für den Zusammenhang von Geländestrukturen und biogeochemischen Prozessen

Feuchtgebiete sind dafür bekannt, dass sie eine zentrale Bedeutung für den Wasserhaushalt in der Natur und für die Qualität des Wassers haben. Eine wichtige Funktion kommt dabei den im Boden lebenden Organismen zu. Die von ihnen ausgelösten biogeochemischen Prozesse – vor allem die sogenannten Redox-Reaktionen – tragen entscheidend dazu bei, dass lösliche Nährstoffe und Schadstoffe biologisch abgebaut oder durch fließende Gewässer abtransportiert werden.


Mit Hilfe des in Bayreuth entwickelten Modells ist es möglich, komplexe Wechselwirkungen innerhalb von Feuchtgebieten zu simulieren, wie beispielsweise auf den Versuchsflächen am Lehstenbach im Fichtelgebirge. Simulationen zeigen die Entwicklung von „Hot Spots“, also von räumlich begrenzten Bereichen mit besonders hoher biogeochemischer Prozess- aktivität (hier: dem Abbau von Sulfat) relativ zu ihrer Umgebung. Auf diese Weise werden Zusammenhänge zwischen diesen Prozessen und der Geländestruktur sichtbar, von der es wesentlich abhängt, wohin Nähr- und Schadstoffe in fließenden Gewässern transportiert werden.
Sven Frei, Universität Bayreuth

In Feuchtgebieten sind diese Vorgänge keineswegs gleichmäßig verteilt. Vielmehr treten sie an einigen Stellen, die in der Forschung als „Hot Spots“ bezeichnet werden, in besonders hoher Konzentration auf. Und nur zu bestimmten Zeiten, in den so genannten „Hot Moments“, erreichen sie eine außerordentlich hohe Intensität.

Schon seit längerer Zeit setzt sich die hydrologische Forschung daher mit der Frage auseinander, welche Faktoren die räumliche Verteilung der „Hot Spots“ und die zeitliche Verteilung der „Hot Moments“ innerhalb von Feuchtgebieten bestimmen. Häufig hat man sich darauf beschränkt, die unterschiedliche Häufigkeit und Intensität biogeochemischer Prozesse allein mit der Bodenbeschaffenheit zu erklären. Doch ein grundlegendes Verständnis konnte auf diesem Weg bisher nicht erzielt werden.

Einem Forschungsteam am Lehrstuhl für Hydrologie der Universität Bayreuth ist es jetzt aber gelungen, ein theoretisches Modell zu entwickeln, das es ermöglicht, die ober- und unterirdischen Wasser- und Stoffflüsse in Feuchtgebieten zu simulieren. Mit diesem Modell konnten sie nachweisen, dass die Geländestrukturen sowie die ober- und unterirdischen Wasserverläufe die hauptsächliche Ursache dafür sind, wo und wann es zu einer Konzentration biogeochemischer Prozesse im Boden kommt.

Es ist – wissenschaftlich gesprochen – die Rolle der Mikrotopographie, die in bisherigen Forschungsansätzen unterschätzt wurde. Das in Bayreuth entwickelte Modell hat dagegen eine höhere Erklärungskraft. Es bietet die Chance, besonders günstige Bedingungen für den Abbau und den Abtransport von Schadstoffen in Feuchtgebieten zu ermitteln.

Die Bayreuther Forscher um Sven Frei sind bei der Modellierung aber nicht stehen geblieben. Auf einer Versuchsfläche im Fichtelgebirge haben sie parallel dazu umfangreiche empirische Untersuchungen betrieben. Dabei haben sie die räumliche Verteilung der Stellen, an denen besonders zahlreiche Prozesse zum Abbau von Nähr- und Schadstoffen ablaufen, mit Geländestrukturen sowie mit ober- und unterirdischen Flussverläufen in Beziehung gesetzt. Wie sich herausstellte, stimmten die im Modell durchgeführten Berechnungen weitgehend mit den empirischen Befunden überein.

„Weil die Messungen im Fichtelgebirge so gut zu den idealtypischen Modellberechnungen passen, die wir am Computer durchführen, sehen wir uns ermutigt, weiter an einer Präzisierung unseres Modells zu arbeiten,“ erklärt Sven Frei. „Wir verstehen unsere Forschungsarbeit als eine Ergänzung der bisherigen Erklärungsversuche, die sich ausschließlich auf wechselnde Bodenverhältnisse bezogen haben. Es würde uns freuen,

wenn wir auf diese Weise dazu beitragen können, konkrete Maßnahmen im Natur- und Gewässerschutz möglichst effizient zu gestalten.“

Veröffentlichung und Ansprechpartner:

Veröffentlichung:
S. Frei, K. H. Knorr, S. Peiffer, and J. H. Fleckenstein,
Surface micro-topography causes hot spots of biogeochemical
activity in wetland systems: A virtual modeling experiment
in: Journal of Geophysical Research (2012), Vol. 117.
DOI: 10.1029/2012JG002012
Ansprechpartner:
Sven Frei
Lehrstuhl für Hydrologie Universität Bayreuth
D-95440 Bayreuth
Telefon: +49 (0)921/55-2297
E-Mail: sven.frei@uni-bayreuth.de

Christian Wißler | Universität Bayreuth
Weitere Informationen:
http://www.uni-bayreuth.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Ökologie Umwelt- Naturschutz:

nachricht Erste "Rote Liste" gefährdeter Lebensräume in Europa
16.01.2017 | Universität Wien

nachricht Kann das "Greening" grüner werden?
11.01.2017 | Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung - UFZ

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Ökologie Umwelt- Naturschutz >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Innovatives Hochleistungsmaterial: Biofasern aus Florfliegenseide

Neuartige Biofasern aus einem Seidenprotein der Florfliege werden am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP gemeinsam mit der Firma AMSilk GmbH entwickelt. Die Forscher arbeiten daran, das Protein in großen Mengen biotechnologisch herzustellen. Als hochgradig biegesteife Faser soll das Material künftig zum Beispiel in Leichtbaukunststoffen für die Verkehrstechnik eingesetzt werden. Im Bereich Medizintechnik sind beispielsweise biokompatible Seidenbeschichtungen von Implantaten denkbar. Ein erstes Materialmuster präsentiert das Fraunhofer IAP auf der Internationalen Grünen Woche in Berlin vom 20.1. bis 29.1.2017 in Halle 4.2 am Stand 212.

Zum Schutz des Nachwuchses vor bodennahen Fressfeinden lagern Florfliegen ihre Eier auf der Unterseite von Blättern ab – auf der Spitze von stabilen seidenen...

Im Focus: Verkehrsstau im Nichts

Konstanzer Physiker verbuchen neue Erfolge bei der Vermessung des Quanten-Vakuums

An der Universität Konstanz ist ein weiterer bedeutender Schritt hin zu einem völlig neuen experimentellen Zugang zur Quantenphysik gelungen. Das Team um Prof....

Im Focus: Traffic jam in empty space

New success for Konstanz physicists in studying the quantum vacuum

An important step towards a completely new experimental access to quantum physics has been made at University of Konstanz. The team of scientists headed by...

Im Focus: Textiler Hochwasserschutz erhöht Sicherheit

Wissenschaftler der TU Chemnitz präsentieren im Februar und März 2017 ein neues temporäres System zum Schutz gegen Hochwasser auf Baumessen in Chemnitz und Dresden

Auch die jüngsten Hochwasserereignisse zeigen, dass vielerorts das natürliche Rückhaltepotential von Uferbereichen schnell erschöpft ist und angrenzende...

Im Focus: Wie Darmbakterien krank machen

HZI-Forscher entschlüsseln Infektionsmechanismen von Yersinien und Immunantworten des Wirts

Yersinien verursachen schwere Darminfektionen. Um ihre Infektionsmechanismen besser zu verstehen, werden Studien mit dem Modellorganismus Yersinia...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Mittelstand 4.0 – Mehrwerte durch Digitalisierung: Hintergründe, Beispiele, Lösungen

20.01.2017 | Veranstaltungen

Nachhaltige Wassernutzung in der Landwirtschaft Osteuropas und Zentralasiens

19.01.2017 | Veranstaltungen

Künftige Rohstoffexperten aus aller Welt in Freiberg zur Winterschule

18.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

21.500 Euro für eine grüne Zukunft – Unserer Umwelt zuliebe

20.01.2017 | Unternehmensmeldung

innovations-report im Interview mit Rolf-Dieter Lafrenz, Gründer und Geschäftsführer der Hamburger Start ups Cargonexx

20.01.2017 | Unternehmensmeldung

Niederlande: Intelligente Lösungen für Bahn und Stahlindustrie werden gefördert

20.01.2017 | Förderungen Preise