TP3 Einfluss multipler Stressoren auf N, C und Fe Umsätze in der hyporheischen Zone

AQUAKLIF_TP3

Von 04/2018 bis 07/2023

Projektleiter: Stefan Peiffer, Ben Gilfedder
Mitarbeiter: Robin Kaule, Silvia Parra Suárez

Worum geht es?

Mit dem Klimawandel öfter zu erwarten sind andauernde Phasen ohne Regen, die zu Niedrigwasser in den Bächen führen und in den letzten Jahren in Bayern im Hoch- und Spätsommer immer wieder aufgetreten sind. In solchen Perioden steigt die Gefahr, dass stellenweise wenig oder kein Sauerstoff mehr in der Zone zwischen Bach- und Grundwasser vorhanden ist. Dies setzt eine ganze Reihe chemischer Reaktionen in Gang, gut zu erkennen durch "Verockerung" beim Ausfällen von rotbraunen Eisenhydroxiden. 
Wann und wo kommt es zu solchen sauerstofffreien Zonen? Welchen Einfluss haben erhöhte Temperaturen, niedrige Abflussmengen sowie der Sedimenteintrag auf ihre Entwicklung? Die Ergebnisse dieses Teilprojekts sind wichtig, um die zukünftige Selbstreinigungskraft der Gewässer einzuschätzen.

 

 

 

...wissenschaftlich formuliert:

Die hyporheische Zone beschreibt die Grenzfläche zwischen Grund- und Fließgewässer. Sie spielt eine bedeutende Rolle für die Ökologie von Fließgewässern und deren Selbstreinigungskraft. In diesem Projekt untersuchen wir die Hypothese, dass die Änderung klimatische Treiber die Funktion der hyporheischen Zone erheblich gefährden. In Folge erhöhter Temperatur kommt es zur verstärkten Bildung reduktiver Zonen, beschleunigt durch Starkregen-bedingten Eintrag von Feinsediment. Unter Bedingungen von Niedrigwasser (hoher Grundwasseranteil) kommt es zum Eintrag der reduzierten Stoffe in das Fließgewässer, Kontakt mit Luftsauerstoff und der Ausbildung von Oxidationszonen (Verockerung, Nitrifikation). Im Rahmen von Manipulationsexperimenten im Porenwasser von Fließrinnen wird die Auswirkung von Stressoren (Feinsedimentbelastung, Temperatur- und Abflussregime) auf den N und den Fe-Kreislauf untersucht. Zusätzlich erfolgt in Freilandexperimenten an ausgewählten Fließgewässern eine Quantifizierung des Grundwasser-Austauschflusses an verschiedenen Lokationen mit Hilfe des grundwasserbürtigen Tracers Radon und neuer am Lehrstuhl für Hydrologie entwickelter Software. Diese Messungen werden kombiniert mit Temperatur- und geochemischen Profil-Messungen in Kooperation mit anderen Teilprojekten mit dem Ziel, Flächen im Fließgewässer zu identifizieren, denen Grundwasser zu- bzw. abfließt und damit auf die räumliche und zeitliche Heterogenität auf der Skala eines Flussabschnitts zurückzuschließen. Zum Einsatz für die redoxchemische Charakterisierung im Feld bzw. im Gerinne kommen dabei Sauerstoffmikroelektroden.