RuBuS Ein Forschungsprojekt zur Sedimentdynamik

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Leopold Jobst Kruse
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1 Titel, Vorname, Name Abteilung, Fachbereich oder Institut Fachbereich Geowissenschaften Die Rummelsburger Bucht: Aktuelle Gewässeruntersuchungen und Entwicklungsperspektiven Informationsveranstaltung der Senatsverwaltung für Stadtentwicklung und Umwelt in Kooperation mit der Freien Universität Berlin Mittwoch, den 27. August 2014, Thalia Grundschule, Berlin RuBuS Ein Forschungsprojekt zur Sedimentdynamik Referent: Jens Bölscher Projektkoordinator RuBuS Projektnummer: 11429UEPII/2 Dieses Projekt wird im Rahmen des Umweltentlastungsprogramms II (UEP II) kofinanziert vom Land Berlin (Senatsverwaltung für Stadtentwicklung und Umwelt) und durch die Europäische Union (Europäischer Fonds für Regionale Entwicklung - EFRE).

Titel, Vorname, Name Abteilung, Fachbereich oder Institut Fachbereich Geowissenschaften Bilanzierung

(RuBuS) Beteiligte Partner: Senatsverwaltung für Stadtentwicklung und Umwelt AG Angewandte Geographie

Umweltentlastungsprogramms II (UEP II) kofinanziert vom Land Berlin (Senatsverwaltung für

2 Titel, Vorname, Name Abteilung, Fachbereich oder Institut Fachbereich Geowissenschaften Bilanzierung und physikochemische Charakterisierung der gegenwärtigen Sedimentdynamik in der Rummelsburger Bucht (RuBuS) Beteiligte Partner: Senatsverwaltung für Stadtentwicklung und Umwelt AG Angewandte Geographie (FU Berlin) AG Geoökologie (FU Berlin) Projektnummer: 11429UEPII/2 Dieses Projekt wird im Rahmen des Umweltentlastungsprogramms II (UEP II) kofinanziert vom Land Berlin (Senatsverwaltung für Stadtentwicklung und Umwelt) und durch die Europäische Union (Europäischer Fonds für Regionale Entwicklung - EFRE).

Arbeitsgruppen der FU Berlin AG Geoökologie Leitung: Prof. Dr. K. Terytze Wissenschaftliche Bearbeitung: Michaela Dumm Labor der Fachrichtung Physische Geographie Leitung: Dr. P. Hoelzmann AG Angewandte Geographie, Umwelthydrologie und Ressourcenmanagement Leitung: Prof.

3 Arbeitsgruppen der FU Berlin AG Geoökologie Leitung: Prof. Dr. K. Terytze Wissenschaftliche Bearbeitung: Michaela Dumm Labor der Fachrichtung Physische Geographie Leitung: Dr. P. Hoelzmann AG Angewandte Geographie, Umwelthydrologie und Ressourcenmanagement Leitung: Prof. Dr. A. Schulte Wissenschaftliche Bearbeitung: René Suthfeldt, Benjamin Vogt Projektkoordination: Jens Bölscher Studierende des Masterstudienganges Umwelthydrologie Info-Tag am Die Rummelsburger Bucht: Aktuelle Gewässeruntersuchungen und Entwicklungsperspektiven J. Bölscher 3

4 Problemstellung Industrielle Nutzung in der Vergangenheit direkter Eintrag großer Mengen an Schadstoffen (u.a. Schwermetalle, PAKs, MKWs) Ruschegraben und MHG vermutlich indirekter Eintrag an Schadstoffen Sedimente der Bucht: außergewöhnlich hohe Konzentration an Schadstoffen Zeitgleich unterliegt die Bucht einer intensiven urbanen Nutzung (Wohngebiet, Dienstleistungsgewerbe, Naherholung, Wassersport, etc.) 4

5 Fragestellungen Wie sieht die aktuelle flächenhafte Belastungssituation der obersten Sedimentschichten aus? Welche ökotoxikologischen Belastungen weisen die Sedimente auf? (horizontale und vertikale Verteilung) Sind im Sediment gebundene Schadstoffe mobilisierbar? Werden Sedimente resuspendiert? Bildet sich eine unbelastete Sedimentauflage aus? Welche Rolle spielen externe Faktoren (Wetter, Bootsverkehr, Wasserbeschaffenheit)? 5

6 Bilanzierung und physikochemische Charakterisierung der gegenwärtigen Sedimentdynamik in der Rummelsburger Bucht (RuBuS) Einflussfaktoren Wechselwirkungen Sedimentdynamik: Bildung Transport Ablagerung Bewegung Belastung Risiken 6

Titel, Vorname, Name Abteilung, Fachbereich oder Institut Fachbereich Geowissenschaften Bilanzierung und physikochemische Charakterisierung der gegenwärtigen Sedimentdynamik in der Rummelsburger

7 Titel, Vorname, Name Abteilung, Fachbereich oder Institut Fachbereich Geowissenschaften Bilanzierung und physikochemische Charakterisierung der gegenwärtigen Sedimentdynamik in der Rummelsburger Bucht (RuBuS) Vorstellung der Messmethodik Beteiligte Partner: Senatsverwaltung für Stadtentwicklung und Umwelt AG Angewandte Geographie (FU Berlin) AG Geoökologie (FU Berlin) Projektnummer: 11429UEPII/2 Dieses Projekt wird im Rahmen des Umweltentlastungsprogramms II (UEP II) kofinanziert vom Land Berlin (Senatsverwaltung für Stadtentwicklung und Umwelt) und durch die Europäische Union (Europäischer Fonds für Regionale Entwicklung - EFRE).

8 Frühjahr

9 Übersicht Sondermessnetz cm 9

10 Aufnahme von Wetterdaten Lufttemperatur Luftfeuchtigkeit Niederschlag (Menge, Dauer, Intensität) Windgeschwindigkeit Windrichtung Sonneneinstrahlung Einfluss auf den Wasserkörper Strömung & Sedimentdynamik 10

Messstellen/Sedimentfallen) Tiefenbestimmung ( Aufnahme Bathymetrie)

11 Aufnahme der Strömungsverhältnisse 3D-Strömungsmessung über die gesamte Tiefe mobil: Querprofile stationär: 18 Messstellen/Sedimentfallen) Tiefenbestimmung ( Aufnahme Bathymetrie) Saison- und ereignisabhängige Messung Wetterdaten Wasserkörper Sedimentdynamik Quelle: Sontek 11

Parameter: Trübung Sauerstoff Chlorophyll Temperatur Druck Leitfähigkeit ph-wert Bildquelle:

12 Aufnahme von Wasserparametern Stationär: kontinuierliche Messung am Tiefenprofil über das ganze Jahr Mobil: Wöchentliche Messungen vom Boot aus an 18 Punkten (Sedimentfallen) Parameter: Trübung Sauerstoff Chlorophyll Temperatur Druck Leitfähigkeit ph-wert Bildquelle: Freie Universität Berlin - RuBuS Wetterdaten, Strömungsverhältnisse, Sedimenteintrag, Resuspension 12

13 Entnahme von Sedimentkernen vom Gewässerboden Handbohrgerät zur ungestörten Entnahme von Sedimenten Aufnahme der obersten 15 cm Sedimentschicht Beschreibung und chemische Analyse der Sedimente Schadstoffe (zeitliche Entwicklung und räumliche Verteilung) 13

14 Entnahme von Sedimentkernen vom Gewässerboden cm 14

15 Weiterverarbeitung der Sedimentkerne cm Bildquelle: Freie Universität Berlin - RuBuS 15

16 Ausbringen und Beproben von Sedimentfallen Messung des aktuellen Sedimenteintrages (Mengen) Analyse der gewonnenen Sedimente im Labor Aktuelle Belastung 16

17 Sediment Bohrkerne Sedimentfallen Feststoff Flüssige Phase Flüssige Phase Feststoff Analytik Bewertung 17

Im Fokus der Analysen steht die Belastungssituation im langjährigen und räumlichen (horizontal, vertikal) Vergleich.

18 Sedimentanalyse und -bewertung Die in der Bucht entnommenen Proben aus Sedimentfallen und Bohrkernen werden im Labor auf physikalisch-chemische Parameter untersucht. Im Fokus der Analysen steht die Belastungssituation im langjährigen und räumlichen (horizontal, vertikal) Vergleich. Hierzu werden die Sedimente auf Schwermetalle und verschiedene organische Schadstoffverbindungen (MKW, PAK) untersucht und ökotoxikologische Tests durchgeführt. Abschließend werden die Analyseergebnisse bewertet. 18

19 Sedimentanalyse und -bewertung Schwermetalle (Cd, Pb, Cu, Zn, Hg, u.a.) organische Schadstoffverbindungen (PCB, MKW, OZV, Ʃ16 EPA-PAK Priority Pollutants, STV) ökotoxikologische Tests PAK = polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe PCB = Polychlorierte Biphenyle MKW = Mineralölkohlenwasserstoffe OZV = Organo-Zinn-Verbindungen (Antifouling-Farben) STV = Sprengstofftypische Verbindungen 19

20 Projektübersicht RuBuS 20

damit ohne weitergehende Maßnahmen eine "natürliche" Besiedlung der Sedimente entwickeln? 2.

21 Fragestellungen RuBuS - Praxisbezug 1.) Können die Schadstoffe in den hoch belasteten Sedimenten der Rummelsburger Bucht durch Sedimentneubildung fixiert werden und kann sich damit ohne weitergehende Maßnahmen eine "natürliche" Besiedlung der Sedimente entwickeln? 2.) Damit verbunden ist die Frage, ob, seit wann und in welchem Umfang ein solcher Prozess schon stattgefunden hat und wie sich die aktuellen Sedimentationsraten unter gegebenen Bedingungen gestalten und ob sich ein Jahrzehnt nach erfolgter Sanierung eine unbelastete Sedimentauflage ausgebildet hat? 21

Größenordnung nehmen sie an und wie sind sie räumlich und zeitlich verteilt? 4.

22 Fragestellungen RuBuS - Praxisbezug 3.) Welchen Einfluss haben Strömungen und Turbulenzen auf eine mögliche Resuspension / Remobilisierung der Sedimente, welche Größenordnung nehmen sie an und wie sind sie räumlich und zeitlich verteilt? 4.) Wie gut sind die organischen und anorganischen Schadstoffe im Sediment fixiert und in welchem Ausmaß beeinflussen sie die Sedimentbesiedlung, welche ökotoxikologische Wirkungsgradienten sind innerhalb des ablagerten und auch im neuen Sediment zu finden und welche Risiken gehen hiervon aus? 22

der aktuellen Bestandsaufnahme der Belastungssituation (zeitlicher und räumlicher Vergleich) 3.

23 Ergebnisausblick Die Ergebnisse der Untersuchungen dienen: 1. der Charakterisierung der gegenwärtigen Sedimentdynamik in der Rummelsburger Bucht 2. der aktuellen Bestandsaufnahme der Belastungssituation (zeitlicher und räumlicher Vergleich) 3. der Beschreibung der Risiken 4. als Grundlage für weitere, differenzierte und angepasste Managementstrategien und Sanierungsmaßnahmen Ergo: Grundlage für jede (erfolgreiche) Maßnahme ist die Kenntnis über die Prozesse 23

24 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit 24

25 Titel, Vorname, Name Abteilung, Fachbereich oder Institut Fachbereich Geowissenschaften Projektinformationen & Kontakt: Projektlaufzeit: Projektverantwortliche: Prof. Dr. A. Schulte & Dipl.-Geogr. J. Bölscher Projektpartner: Prof. Dr. mult. Dr. h.c. K. Terytze Projektkoordination: Dipl.-Geogr. J. Bölscher Tel /258 Wissenschaftliche Bearbeitung: a.) Sedimentdynamik Freie Universität Berlin FB Geowissenschaften AG Angewandte Geographie, Umwelthydrologie und Ressourcenmanagement Prof. Dr. A. Schulte R. Suthfeldt B. Vogt Malteserstraße Berlin Tel.: /253 o /299 Fax.: Wissenschaftliche Bearbeitung: b. ) Geochemie Freie Universität Berlin FB Geowissenschaften FR Physische Geographie, AG Geoökologie Prof. Dr. mult. Dr. h.c. K. Terytze M. Dumm Malteserstraße Berlin Tel.: /435/221 Fax.: terytze@zedat.fu-berlin.de

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