NULL<\/p>\n
Dissertationsschrift:<\/p>\n
https:\/\/tud.qucosa.de\/en\/landing-page https%3A%2F%2Ftud.qucosa.de%2Fapi%2Fqucosa%253A97740%2Fmets\/<\/p>\n
\u00dcberm\u00e4\u00dfige N\u00e4hrstoffeintr\u00e4ge und die daraus resultierende Eutrophierung stellen eine erhebliche Beeintr\u00e4chtigung f\u00fcr die Qualit\u00e4t der Oberfl\u00e4chengew\u00e4sser dar, zu welcher es nach wie vor nur unzureichende L\u00f6sungsans\u00e4tze gibt. Die N\u00e4hrstofffl\u00fcsse und das damit verbundene Problem der Eutrophierung sind ein wesentlicher Grund daf\u00fcr, dass im Sinne der EU-Wasserrahmenrichtlinie weniger als 10\u00a0% der deutschen Fl\u00fcsse bis 2021 einen guten \u00f6kologischen Zustand aufwiesen. Da Grundwasser jedoch die wichtigste diffuse N\u00e4hrstoffquelle ist, muss dessen Beitrag zeitlich quantifizierbar und qualifizierbar sein. In einem \u00fcberregionalen System wie der Elbe jedoch, variieren die hydraulischen Gradienten und der geologische Untergrund entlang des Flusses, was zu heterogenen Grundwasserstr\u00f6mungssystemen mit sehr unterschiedlichen Verweilzeiten f\u00fchren kann. Eine der bedeutendsten \u00f6kologischen Auswirkungen erh\u00f6hter N\u00e4hrstoffkonzentrationen, welche \u00fcberwiegend aus diffusem Grundwasserzustrom stammen, ist die Eutrophierung. Das hei\u00dft eine erh\u00f6hte Prim\u00e4rproduktion von planktischer und benthischer Algenbiomasse. Die Folgen sind vielf\u00e4ltig und umfassen instabile Sauerstoffverh\u00e4ltnisse, ein erh\u00f6htes Risiko toxischer Algenbl\u00fcten und letztlich einen R\u00fcckgang der biologischen Vielfalt. Daher wird in dieser Arbeit die r\u00e4umliche, zeitliche und zur\u00fcckliegende Dynamik diffuser Grundwassereintr\u00e4ge am Beispiel der eutrophen Elbe quantifiziert, wobei die Auswirkungen von grundwasserb\u00fcrtigen N\u00e4hrstoffen auf die benthische und planktonische Eutrophierung systematisch analysiert werden.Der Grundwasserzustrom in die Elbe wurde r\u00e4umlich und zeitlich anhand von hydraulischen Gradienten entlang einer 450 km langen freiflie\u00dfenden Strecke lokalisiert. Die volumetrische Absch\u00e4tzung wurde durch einen Multimethodenansatz bestimmt, welcher auf einer Massenbilanzierung, einer inversen geochemischen und Tritium-Modellierung, sowie einem Darcy-Ansatz beruhte. Entlang des Flusses traten Grundwasserzustr\u00f6me mit hoher Variabilit\u00e4t auf. Effluente Verh\u00e4ltnisse waren zwischen Fr\u00fchsommer und Herbst nachweisbar, w\u00e4hrend inverse Gradienten (influente Verh\u00e4ltnisse) im Fr\u00fchjahr und Winter auftraten. Die h\u00f6chste Wahrscheinlichkeit von Grundwasserzufl\u00fcssen wurde unabh\u00e4ngig von der Jahreszeit oder den hydraulischen Bedingungen in den oberstromigen Gebirgsregionen festgestellt, w\u00e4hrend sie in den flussabw\u00e4rts gelegenen Teilen des Tieflandes abnahm. Unerwartete, aber signifikante Beitr\u00e4ge von landwirtschaftlichen Entw\u00e4sserungskan\u00e4len wurden in den Tieflandgebieten nachgewiesen. Grundwasser trug unter Niedrigwasserbedingungen mit einem hohen Gesamtvolumen von 37 m\u00b3\/s zum Flussvolumen bei. Um diese ermittelten Grundwasserfl\u00fcsse und die darin enthaltenen N\u00e4hrstoffe in einen zeitlichen Zusammenhang zu bringen, wurden die mittleren Verweilzeiten der angrenzenden oberen Grundwasserleiter in einem lumped-parameter-<\/em>Modell ermittelt. Die Nutzung der Umwelttracer 3<\/sup>H\/3<\/sup>He, SF6<\/sub>, FCKW und 14<\/sup>C ergaben eine Altersverteilung von 0 – 41 Jahren mit einem piston flow<\/em>-, einem Exponential- und einem Dispersionsmodell. Dieses junge Grundwassersystem ist nur teilweise denitrifiziert und weist geringe bis moderate Zumischungen von \u00e4lteren W\u00e4ssern auf. Daraus l\u00e4sst sich schlie\u00dfen, dass die N\u00e4hrstoffkonzentrationen aus dem Grundwasser, welche aktuell in die Elbe flie\u00dfen, in Zukunft abnehmen werden, da die D\u00fcngemittelspitze aus DDR-Zeiten (1945-1989) bereits passiert ist. Diese Vorhersage ist f\u00fcr ein nachhaltiges Flussgebietsmanagement von gro\u00dfer Bedeutung, um die Folgen der Eutrophierung durch N\u00e4hrstoff\u00fcbersch\u00fcsse zu verringern.<\/p>\n Die \u00f6kologischen Auswirkungen von grundwasserb\u00fcrtigen N\u00e4hrstoffen auf die Eutrophierung in der Elbe, wurden anhand von lokalen (Biofilme) und regionalen (Phytoplankton) \u00f6kologischen Parametern ermittelt, welche Schl\u00fcsselfaktoren der Eutrophierung sind. Die Biofilme wurden saisonal auf k\u00fcnstlichen Substraten in ausgew\u00e4hlten Flussabschnitten entlang von Gradienten des N\u00e4hrstoffeintrags durch Grundwasser erfasst. Die Auswirkungen des limitierenden N\u00e4hrstoffs Phosphor (P) auf das Algenwachstum unter Niedrigwasserbedingungen, wurden mit Hilfe eines st\u00f6chiometrischen Ansatzes auf der Grundlage von flie\u00dfzeitenkonformen Algen- und N\u00e4hrstoffdaten ermittelt. Im Ergebnis zeigten die Biofilm-Proxies deutliche Auswirkungen der Saisonalit\u00e4t als prim\u00e4rem Faktor und der Interaktion von Aquifertyp und Grundwasserzustrom. Der Einfluss des Grundwassers ist allgemein im Herbst in Lockergesteinsgrundwasserleitern mit hohem Grundwassereinfluss am st\u00e4rksten, sowie im Sommer, unabh\u00e4ngig vom Grundwasserleitertyp. Die wichtigsten Umweltfaktoren, welche sich auf Biofilme auswirken, sind Temperatur, elektrische Leitf\u00e4higkeit, Tr\u00fcbung und der N\u00e4hrstoffgehalt in der Wassers\u00e4ule. Im Hinblick auf die Phytoplanktondynamik f\u00fcr den hier untersuchten 450 km langen Flussabschnitt, tr\u00e4gt der diffuse grundw\u00e4sserb\u00fcrtige P Strom unter Niedrigwasserbedingungen 1,5\u00a0t\/d bei. Dies entspricht einer zus\u00e4tzlichen planktonischen Fracht von 46\u00a0t\/d partikul\u00e4ren organischen Kohlenstoffs unter n\u00e4hrstofflimitierenden Bedingungen. Dies hat einen erheblichen Einfluss auf das Eutrophierungspotenzial.<\/p>\n Zusammenfassend l\u00e4sst sich sagen, dass diese interdisziplin\u00e4re Dissertation die erste Quantifizierung der umfassenden Wirkungskette des N\u00e4hrstoffeintrags aus dem Grundwasser in das Oberfl\u00e4chenwasser und des anschlie\u00dfenden Exports in das \u00c4stuar darstellt, wobei der Schwerpunkt auf dem Problem der Eutrophierung liegt. Dies ist ein entscheidendes Ergebnis im Rahmen einer angepassten Flussbewirtschaftung und -vorhersage, welches es erm\u00f6glicht, gezielte und mittelfristige Ma\u00dfnahmen zu ergreifen, um einen guten \u00f6kologischen Zustand und eine gute \u00f6kologische Funktionsweise zu erreichen.<\/p>\n Zill, J., Siebert, C., R\u00f6diger, T., Schmidt, A., Gilfedder, B. S., Frei, S., … & Mallast, U. (2023). A way to determine groundwater contributions to large river systems: The Elbe River during drought conditions. Journal of Hydrology: Regional Studies<\/em>, 50<\/em>, 101595. https:\/\/www.sciencedirect.com\/science\/article\/pii\/S2214581823002823<\/a><\/p>\n Zill, J., Perujo, N., Fink, P., Mallast, U., Siebert, C., & Weitere, M. (2024). Contribution of groundwater-borne nutrients to eutrophication potential and the share of benthic algae in a large lowland river. Science of The Total Environment<\/em>, 951<\/em>, 175617 https:\/\/www.sciencedirect.com\/science\/article\/pii\/S0048969724057735<\/a><\/p>\n \u00a0<\/p>\n Zill, J., Suckow, A., Mallast, U., S\u00fcltenfu\u00df, J., Schmidt, A., and Siebert, C. (2025). Will groundwater-borne nutrients affect river eutrophication in the future? A multi-tracer study along the Elbe River, Hydrol. Earth Syst. Sci<\/em>., 29, 6885\u20136900, https:\/\/doi.org\/10.5194\/hess-29-6885-2025, 2025. \u00a0<\/p>\n \u00a0<\/p>\n \u00a0<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" NULL Dissertationsschrift: https:\/\/tud.qucosa.de\/en\/landing-page https%3A%2F%2Ftud.qucosa.de%2Fapi%2Fqucosa%253A97740%2Fmets\/ \u00dcberm\u00e4\u00dfige N\u00e4hrstoffeintr\u00e4ge und die daraus resultierende Eutrophierung stellen eine erhebliche Beeintr\u00e4chtigung f\u00fcr die Qualit\u00e4t der Oberfl\u00e4chengew\u00e4sser dar, zu welcher es nach wie vor nur unzureichende L\u00f6sungsans\u00e4tze gibt. 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