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Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften

Lehrstuhl für Ökologische Modellbildung - Prof. Dr. Michael Hauhs

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/Geoökologie B.Sc.

G: Geoökologische Grundlagen

SWS: 34
Credit Points: 42

NummerTitelSWSCredit PointsSemesterKurs Nr.
G1Lithosphäre [Details]681 
 Pflicht
 V Allgemeine Geologie und Geomorphologie451
 Ü Mineral und Gesteinsbestimmung231
G2Hydrosphäre [Details]562 
 Pflicht
 V Einführung in die Hydrologie232
 Ü Einführung in die Hydrologie12
 V/Ü Einführung in die Hydrogeologie232
G3Pedosphäre [Details]810 
 Pflicht
 V/Ü Landwirtschaftliche Dauerfeldversuche in der Agrarökosystemforschung232
 V Einführung in die Bodenkunde223
 V Einführung in die Bodenökologie224
 V/Ü Bodenphysik233
G4Atmosphäre [Details]67 
 Pflicht
 V Klimatologie223
 V Meteorologie234
 V Atmosphärenchemie223
G5Biosphäre [Details]45 
 Pflicht
 V Allgemeine Biogeografie233
 V Methoden der Vegetationskunde224
G6Chemosphäre

Lernziele
Die Veranstaltung hat die Vermittlung der wichtigsten umweltgeochemischen Grundkenntnisse
und grundlegender Methoden der Umweltanalytik zum Ziel. Sie versetzt die Studierenden in die
Lage, wichtige geogene und anthropogen beeinflusste Prozesse der Atmosphären-,
Hydrosphären-, Pedosphären-, (Radio)Isotopen- und Lebensmittelchemie sowie die
Sanierungskonzepten in den jeweiligen Kompartimenten zugrunde liegenden Strategien in ihrer
Vernetzung zu verstehen und auf physikalisch-chemische Gesetzmäßigkeiten zurückzuführen.
Ein Schwerpunkt liegt auf der Quantifizierung chemischer Vorgänge in aquatischen Systemen
und der Anwendung gelernter Konzepte und Analysenverfahren auf aktuelle Fragestellungen in
Zusammenhang mit der Qualität von Grund-, Boden- und Oberflächenwässern. Vermittlung
theoretischer Grundlagen sowie praktische Übungen im Bereich Umweltanalytik, die von
Probenahme, -stabilisierung und Vor-Ort-Analytik über Aufbau und Funktionsweise einfacher
analytischer Geräte bis hin zur Dateninterpretation reichen, ermöglichen den Studierenden die
Planung, Durchführung und Validierung geeigneter einfacher Verfahren zur Analyse
umweltgeochemischer Prozesse.

Lerninhalte
Einführung in die Umweltgeochemie
Im Rahmen einer Vorlesung (2 SWS) werden aufbauend auf einer Einführung zur Entstehung
der heutigen Umwelt wichtige Prozesse der Entstehung, Ausbreitung, Wechselwirkung, der
abiotischen und biotischen Umwandlung umweltrelevanter Stoffe in den Kompartimenten
Atmosphäre, Hydrosphäre, Litho-/Pedosphäre und Biosphäre sowie Stoffkreisläufe zwischen
den jeweiligen Kompartimenten besprochen. Im Bereich Atmosphäre werden so z.B. die
Bildung troposphärischer Oxidantien, Photoabbau und photochemischer Smog, troposphärische
Ozon-Bildung und stratosphärischer Ozon-Abbau, sowie der natürliche und anthropogene
Treibhaus-Effekt und die CO2-Problematik erläutert und Verfahren zur Luftreinhaltung und
Schadstoffreduktion vorgestellt. Aufbauend auf Kenntnissen zu thermodynamischen
Grundgesetzen, die im Rahmen der Vorlesung Hydrochemie detailliert erläutert werden, werden
chemische Wechselwirkungen zwischen gasförmiger, wässriger und fester Phase an
verschiedenen Fallbeispielen betrachtet, insbesondere die unterschiedliche Mobilität und
Toxizität redoxsensitiver Elemente wie Stickstoff oder Schwefel. Umweltchemische Effekte der
häufigsten anorganischen und organischen Schadstoffe sowie biologischer Kontaminanten und
deren natürliche abiotische und biotische Abbaumechanismen in Wasser und Boden sowie
gängige Verfahrung zur aktiven Wasserreinigung und Bodensanierung werden behandelt. Im
Bereich Isotopenchemie wird sowohl auf die Fraktionierung stabiler Isotope, z.B. 1H/2H, 16O/18O
oder 32S/34S, als auch auf die Radiochemie, die natürlichen Zerfallsreihen und die
Umweltrelevanz einiger ihrer Zerfallsprodukte eingegangen.

Hydrochemie
Die Veranstaltung vermittelt im Rahmen einer Vorlesung (1SWS) detaillierte, grundlegende
Kenntnisse der Hydrochemie, insbesondere zur chemischen Thermodynamik, die einerseits in
der Einführung Umweltgeochemie in verschiedenen Bereichen an Fallbeispielen wieder
aufgegriffen werden, andererseits durch gezielte Laborexperimente im Rahmen eines
Praktikums (2 SWS) vertieft werden. Inhalt dieser Laborexperimente sind Fragen in
Zusammenhang mit dem Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht, das Verhalten von Elektrolyten in
Lösung, Fällungs- und Säure-Base-Gleichgewichte sowie die Grundlagen der Redoxchemie,
die unter Anwendung physikalisch-chemischer Gesetzmäßigkeiten ausgewertet werden. In
24
diesem Praktikum werden eine Reihe neuer analytischer Verfahren erlernt, Ziel ist aber vor
allem das Erkennen und Verstehen hydrochemischer Zusammenhänge in der Praxis. Eine
detailliertere Vermittlung der theoretischen Grundlagen der Analysenverfahren ist u.a.
Gegenstand der Vorlesung/Praktikum Umweltanalytik im darauffolgenden Semester.

Umweltanalytik
Die kombinierte Vorlesung (1 SWS) und Übung (2 SWS) Umweltanalytik ist in drei Teile
gegliedert. Im ersten Teil werden grundlegende Kenntnisse zur Wasser-Probenahme und
Stabilisierung vermittelt. Desweiteren geht es um die Bestimmung und kritische Evaluierung
einfacher wasserchemischer Parameter wie pH, Leitfähigkeit, Redoxpotential und Sauerstoff,
photometrische Bestimmungen, Säure-/Base-Titrationen, Kohlenstoffbestimmung als DOC/TIC,
um die Herstellung von Puffern, Komplexometrie und ionensensitive Elektroden. Im Praktikum
werden die in der Theorie besprochenen Geräte und Verfahren in Kleingruppen angewandt und
einfache Wasseranalysen selbst durchgeführt. Im zweiten Teil werden Grundlagen der
Ionenchromatographie zur Bestimmung von Hauptkationen/-anionen, der Gaschromatographie
zur Bestimmung flüchtiger Substanzen sowie von AAS, ICP-OES/MS, etc. zur Bestimmung von
Spurenelementen in wässrigen, gasförmigen oder festen Proben vermittelt. Der praktische Teil
wird in Kooperation mit der Zentralen Analytik des BayCEER als „Industrie“-Projektarbeit
durchgeführt, für die am Ende ein Angebot für einen fiktiven Kunden inklusive Kosten- und
Zeitaufwandabschätzung erstellt und vorgetragen werden muss. Im dritten Teil wird ein Mini-
Forschungsexperiment zu einem grundlegenden umweltgeochemischen Thema im Labor nach
Anleitung von den Studenten selbst entworfen, durchgeführt und didaktisch aufbereitet. Dabei
wird der Bogen gespannt zu Themen aus der Vorlesung "Einführung in die Umweltgeochemie".

Form der Wissensvermittlung
Das Modul besteht aus einer Vorlesung (Einführung Umweltgeochemie) sowie den
kombinierten Vorlesungen/Praktika Hydrochemie und Umweltanalytik. In den Praktika werden
Experimente selbständig in Kleingruppen durchgeführt, Fragen dazu beantwortet, Rechnungen
durchgeführt und experimentelle Daten ausgewertet. Zusätzlich werden im Rahmen des ELearning
zur Vorlesung Einführung Umweltgeochemie Fragen und Tests zur eigenständigen
und externen Leistungsüberprüfung sowie zum Praktikum Umweltanalytik ein virtuelles Labor
angeboten

Leistungsnachweis
50% der Leistung sind während der Vorlesungen und Praktika in Form von Berechnungen
Protokollen, Fragen-Beantwortung zu erbringen; dabei entfallen 10% auf die Vorlesung
Einführung Umweltgeochemie, 20% auf Vorlesung/Praktikum Hydrochemie sowie 20% auf
Vorlesung/Praktikum Umweltanalytik. Die übrigen 50% der Note ergeben sich aus dem
Ergebnis einer mündlichen oder schriftlichen Prüfung mit Fragen zu allen drei Teilkomplexen
des Moduls nach Abschluss aller Veranstaltungen.

Angebotshäufigkeit
Das Modul wird jährlich angeboten. Vorlesung Einführung in die Umweltgeochemie und
Vorlesung/Praktikum Hydrochemie sollten im 3. Semester, Vorlesung/Praktikum Umweltanalytik
im 4. Semester besucht werden.

810 
 Pflicht
 V Einführung in die Umweltgeochemie223
 V/Ü Umweltanalytik344
 V Hydrochemie113
 P Laborübungen zur Hydrochemie233
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