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
\u00c3\u0153berm\u00c3\u00a4\u00c3\u0178ige N\u00c3\u00a4hrstoffeintr\u00c3\u00a4ge und die daraus resultierende Eutrophierung stellen eine erhebliche Beeintr\u00c3\u00a4chtigung f\u00c3\u00bcr die Qualit\u00c3\u00a4t der Oberfl\u00c3\u00a4chengew\u00c3\u00a4sser dar, zu welcher es nach wie vor nur unzureichende L\u00c3\u00b6sungsans\u00c3\u00a4tze gibt. Die N\u00c3\u00a4hrstofffl\u00c3\u00bcsse und das damit verbundene Problem der Eutrophierung sind ein wesentlicher Grund daf\u00c3\u00bcr, dass im Sinne der EU-Wasserrahmenrichtlinie weniger als 10\u00c2\u00a0% der deutschen Fl\u00c3\u00bcsse bis 2021 einen guten \u00c3\u00b6kologischen Zustand aufwiesen. Da Grundwasser jedoch die wichtigste diffuse N\u00c3\u00a4hrstoffquelle ist, muss dessen Beitrag zeitlich quantifizierbar und qualifizierbar sein. In einem \u00c3\u00bcberregionalen System wie der Elbe jedoch, variieren die hydraulischen Gradienten und der geologische Untergrund entlang des Flusses, was zu heterogenen Grundwasserstr\u00c3\u00b6mungssystemen mit sehr unterschiedlichen Verweilzeiten f\u00c3\u00bchren kann. Eine der bedeutendsten \u00c3\u00b6kologischen Auswirkungen erh\u00c3\u00b6hter N\u00c3\u00a4hrstoffkonzentrationen, welche \u00c3\u00bcberwiegend aus diffusem Grundwasserzustrom stammen, ist die Eutrophierung. Das hei\u00c3\u0178t eine erh\u00c3\u00b6hte Prim\u00c3\u00a4rproduktion von planktischer und benthischer Algenbiomasse. Die Folgen sind vielf\u00c3\u00a4ltig und umfassen instabile Sauerstoffverh\u00c3\u00a4ltnisse, ein erh\u00c3\u00b6htes Risiko toxischer Algenbl\u00c3\u00bcten und letztlich einen R\u00c3\u00bcckgang der biologischen Vielfalt. Daher wird in dieser Arbeit die r\u00c3\u00a4umliche, zeitliche und zur\u00c3\u00bcckliegende Dynamik diffuser Grundwassereintr\u00c3\u00a4ge am Beispiel der eutrophen Elbe quantifiziert, wobei die Auswirkungen von grundwasserb\u00c3\u00bcrtigen N\u00c3\u00a4hrstoffen auf die benthische und planktonische Eutrophierung systematisch analysiert werden.Der Grundwasserzustrom in die Elbe wurde r\u00c3\u00a4umlich und zeitlich anhand von hydraulischen Gradienten entlang einer 450 km langen freiflie\u00c3\u0178enden Strecke lokalisiert. Die volumetrische Absch\u00c3\u00a4tzung 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\u00c3\u00b6me mit hoher Variabilit\u00c3\u00a4t auf. Effluente Verh\u00c3\u00a4ltnisse waren zwischen Fr\u00c3\u00bchsommer und Herbst nachweisbar, w\u00c3\u00a4hrend inverse Gradienten (influente Verh\u00c3\u00a4ltnisse) im Fr\u00c3\u00bchjahr und Winter auftraten. Die h\u00c3\u00b6chste Wahrscheinlichkeit von Grundwasserzufl\u00c3\u00bcssen wurde unabh\u00c3\u00a4ngig von der Jahreszeit oder den hydraulischen Bedingungen in den oberstromigen Gebirgsregionen festgestellt, w\u00c3\u00a4hrend sie in den flussabw\u00c3\u00a4rts gelegenen Teilen des Tieflandes abnahm. Unerwartete, aber signifikante Beitr\u00c3\u00a4ge von landwirtschaftlichen Entw\u00c3\u00a4sserungskan\u00c3\u00a4len wurden in den Tieflandgebieten nachgewiesen. Grundwasser trug unter Niedrigwasserbedingungen mit einem hohen Gesamtvolumen von 37 m\u00c2\u00b3\/s zum Flussvolumen bei. Um diese ermittelten Grundwasserfl\u00c3\u00bcsse und die darin enthaltenen N\u00c3\u00a4hrstoffe 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 \u00c3\u00a4lteren W\u00c3\u00a4ssern auf. Daraus l\u00c3\u00a4sst sich schlie\u00c3\u0178en, dass die N\u00c3\u00a4hrstoffkonzentrationen aus dem Grundwasser, welche aktuell in die Elbe flie\u00c3\u0178en, in Zukunft abnehmen werden, da die D\u00c3\u00bcngemittelspitze aus DDR-Zeiten (1945-1989) bereits passiert ist. Diese Vorhersage ist f\u00c3\u00bcr ein nachhaltiges Flussgebietsmanagement von gro\u00c3\u0178er Bedeutung, um die Folgen der Eutrophierung durch N\u00c3\u00a4hrstoff\u00c3\u00bcbersch\u00c3\u00bcsse zu verringern.<\/p>\n Die \u00c3\u00b6kologischen Auswirkungen von grundwasserb\u00c3\u00bcrtigen N\u00c3\u00a4hrstoffen auf die Eutrophierung in der Elbe, wurden anhand von lokalen (Biofilme) und regionalen (Phytoplankton) \u00c3\u00b6kologischen Parametern ermittelt, welche Schl\u00c3\u00bcsselfaktoren der Eutrophierung sind. Die Biofilme wurden saisonal auf k\u00c3\u00bcnstlichen Substraten in ausgew\u00c3\u00a4hlten Flussabschnitten entlang von Gradienten des N\u00c3\u00a4hrstoffeintrags durch Grundwasser erfasst. Die Auswirkungen des limitierenden N\u00c3\u00a4hrstoffs Phosphor (P) auf das Algenwachstum unter Niedrigwasserbedingungen, wurden mit Hilfe eines st\u00c3\u00b6chiometrischen Ansatzes auf der Grundlage von flie\u00c3\u0178zeitenkonformen Algen- und N\u00c3\u00a4hrstoffdaten ermittelt. Im Ergebnis zeigten die Biofilm-Proxies deutliche Auswirkungen der Saisonalit\u00c3\u00a4t als prim\u00c3\u00a4rem Faktor und der Interaktion von Aquifertyp und Grundwasserzustrom. Der Einfluss des Grundwassers ist allgemein im Herbst in Lockergesteinsgrundwasserleitern mit hohem Grundwassereinfluss am st\u00c3\u00a4rksten, sowie im Sommer, unabh\u00c3\u00a4ngig vom Grundwasserleitertyp. Die wichtigsten Umweltfaktoren, welche sich auf Biofilme auswirken, sind Temperatur, elektrische Leitf\u00c3\u00a4higkeit, Tr\u00c3\u00bcbung und der N\u00c3\u00a4hrstoffgehalt in der Wassers\u00c3\u00a4ule. Im Hinblick auf die Phytoplanktondynamik f\u00c3\u00bcr den hier untersuchten 450 km langen Flussabschnitt, tr\u00c3\u00a4gt der diffuse grundw\u00c3\u00a4sserb\u00c3\u00bcrtige P Strom unter Niedrigwasserbedingungen 1,5\u00c2\u00a0t\/d bei. Dies entspricht einer zus\u00c3\u00a4tzlichen planktonischen Fracht von 46\u00c2\u00a0t\/d partikul\u00c3\u00a4ren organischen Kohlenstoffs unter n\u00c3\u00a4hrstofflimitierenden Bedingungen. Dies hat einen erheblichen Einfluss auf das Eutrophierungspotenzial.<\/p>\n Zusammenfassend l\u00c3\u00a4sst sich sagen, dass diese interdisziplin\u00c3\u00a4re Dissertation die erste Quantifizierung der umfassenden Wirkungskette des N\u00c3\u00a4hrstoffeintrags aus dem Grundwasser in das Oberfl\u00c3\u00a4chenwasser und des anschlie\u00c3\u0178enden Exports in das \u00c3\u201estuar 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\u00c3\u00b6glicht, gezielte und mittelfristige Ma\u00c3\u0178nahmen zu ergreifen, um einen guten \u00c3\u00b6kologischen Zustand und eine gute \u00c3\u00b6kologische Funktionsweise zu erreichen.<\/p>\n Zill, J., Siebert, C., R\u00c3\u00b6diger, 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 \u00c2\u00a0<\/p>\n Zill, J., Suckow, A., Mallast, U., S\u00c3\u00bcltenfu\u00c3\u0178, 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\u00e2\u20ac\u201c6900, https:\/\/doi.org\/10.5194\/hess-29-6885-2025, 2025. \u00c2\u00a0<\/p>\n \u00c2\u00a0<\/p>\n \u00c2\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\/ \u00c3\u0153berm\u00c3\u00a4\u00c3\u0178ige N\u00c3\u00a4hrstoffeintr\u00c3\u00a4ge und die daraus resultierende Eutrophierung stellen eine erhebliche Beeintr\u00c3\u00a4chtigung f\u00c3\u00bcr die Qualit\u00c3\u00a4t der Oberfl\u00c3\u00a4chengew\u00c3\u00a4sser dar, zu welcher es nach wie vor nur unzureichende L\u00c3\u00b6sungsans\u00c3\u00a4tze gibt. 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