Physikalische Modellversuche zur Untersuchung des Einflusses von Biofilm auf die Sohlenstabilität

Das Ziel des DFG-Projekts 'Ecosystem engineering: Sediment entrainment and flocculation mediated by microbial produced extracellular polymeric substances (EPS)â€� ist, den Einfluss von Biofilmaufwuchs an der Gewässersohle auf die Erosionsstabilität zu ermitteln. Hierzu ist ein grundlegendes Verständnis der Zusammenhänge zwischen biologischen und hydrodynamischen Prozessen notwendig, welches später als Grundlage für die Entwicklung eines numerischen Modells zur Erosionsstabilität dienen kann.

Der Aufwuchs des Biofilms wird hierzu in speziell konstruierten Versuchsrinnen, welche mit Süßwasser beschickt werden, unter unterschiedlichen Randbedingungen vorgenommen. Als Aufwuchsfläche für den Biofilm dient künstliches Sediment (Glas-Kugeln, D ~ 63 μm,), welches zu biologisch-chemischen Analysen und zu Stabilitätsmessungen entnommen werden kann. Erkenntnisse aus der Konstruktion einer Testrinne (Strömungsfeld, Gebrauchstauglichkeit) fließen in die Konstruktion der endgültig zum Einsatz kommenden Versuchsrinnen ein.

Sowohl das Wachstum als auch die Stoffwechselprozesse im Biofilm werden durch externe Randbedingungen bestimmt. Im hier vorgestellten Projekt werden dazu zwei der als maßgeblich identifizierten Randbedingungen (Sohlenschubspannung und Lichtintensität) während der Aufwuchsphase in einem physikalischen Modellversuch variiert. Der Einfluss des so aufgewachsenen Biofilms auf die Stabilität feiner Sedimente wird in regelmäßigen Abständen über 3 Wochen bestimmt.

Bei einem Vorversuch wurden nach zwei Wochen Wachstum um 170 % erhöhte kritische Sohlenschubspannungen durch Aufwuchs eines Biofilms auf dem Sediment erreicht. Dieses Ergebnis unterstreicht die Wichtigkeit der Biostabilisierung für morphologische Prozesse.

Die Erosion feiner Sedimente ist eng verbunden mit der Remobilisierung von Schadstoffen, so dass in der weitergehenden Forschung diese Thematik behandelt werden wird.

 

 

Talsperren - Essenziell fuer die Minderung der Klimawandelfolgen
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (10/2025)
Die Bedeutung von Talsperren und Wasserspeichern wird in diesem Beitrag im Kontext des Klimawandels und der steigenden globalen Wassernachfrage betrachtet. Die Diskrepanz zwischen Wassernachfrage und verfügbarer Speicherkapazität wächst aufgrund von Klimawandel, Bevölkerungswachstum und Rückgang der Süßwasservorräte. Viele große Talsperren weltweit sind über 50 Jahre alt, was zum Teil Bedenken hinsichtlich ihrer Standsicherheit und Verlandung des Stauseevolumens aufwirft. Die Verlandung ist ein weltweit zunehmendes Problem. Ohne nachhaltige Maßnahmen werden bis 2050 viele Stauseen im Mittel bis zu 50 % verlandet sein. Eine nachhaltige Wasserbewirtschaftung und Maßnahmen zur Minderung der Stauraumverlandung angesichts eines wachsenden globalen Wasserspeicherbedarfs sind unabdingbar.

Ressourcenorientierte Sanitärsysteme für nachhaltiges Wassermanagement
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Abwassersysteme stehen infolge des Klimawandels und der Ressourcenknappheit vor Herausforderungen. Ressourcenorientierte Sanitärsysteme (NASS) ermöglichen durch eine getrennte Erfassung einzelner Abwasserteilströme (z. B. Grauwasser, Urin) eine gezielte Behandlung und Ressourcenrückgewinnung vor Ort. Zudem können sie bestehende Infrastrukturen entlasten. Praxisbeispiele verdeutlichen aktuelle Anwendungen von NASS. Das Projekt BeReit zeigt, dass eine Urinseparation den Belüftungsbedarf und Spurenstoffemissionen von Kläranlagen reduzieren kann.

Folgen und Perspektiven für eine klimaschonende Nutzung kohlenstoffreicher Böden in der Küstenregion Niedersachsens
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Der Schutz von Mooren und somit kohlenstoffreicher Böden ist ein zentrales Element erfolgreicher Klimaschutzstrategien. Am Beispiel der Küstenregion Niedersachsens wird deutlich, welche sozioökonomischen Folgen eine Wiedervernässung ohne wirtschaftliche Nutzungsperspektiven nach sich ziehen kann. Eine transformative Moornutzung kann nur gelingen, wenn wissenschaftliche Erkenntnisse, politische Rahmenbedingungen, soziale Akzeptanz und ökonomische Realitäten ineinandergreifen.

 

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