Modifications of soil physical properties of forest floor horizons at previously fly ash affected forest sites in the region Upper Lusatia

In dieser Studie wird der Einfluss überwiegend historischer atmosphärischer Flugaschedepositionen auf physikalische Eigenschaften von Waldböden und insbesondere deren Humusauflagen untersucht. Es werden sechs Leitprofile der Region Oberlausitz mit und ohne Flugascheanreicherungen vorgestellt. Die flugascheangereicherten Standorte sind geprägt durch 1,0 bis 1,5 dm mächtige Durchmischungshorizonte (Humusauflage mit Flugasche), die extrem stark durchwurzelt sind. Die reinen Humusauflagen sind geringmächtiger (< 0,6 dm) und auch weniger stark durchwurzelt. Im Vergleich mit reinen Humusauflagen zeigen die flugascheangereicherten zum Teil signifikant höhere Luftkapazitäten, gesättigte Wasserleitfähigkeiten und Festsubstanzdichten, wohingegen emittentennah die nutzbaren Feldkapazitäten geringer sind. Für die flugascheangereicherten Standorte wurden mineralische Flugascheanreicherungen von 150 bis 280 t/ha berechnet, wobei emittentennähere Standorte höhere Werte aufweisen. Zeitweise Vernässung und anstehendes Ausgangsgestein schränken die Durchwurzelbarkeit stark ein. Die nutzbare Feldkapazität des effektiven Wurzelraums nFKWe ist daher deutlich von den Eigenschaften der Auflagen und des Oberbodens geprägt. Die flugascheangereicherten Humusauflagen stellen 20 bis 42% der nFKWe, die reinen Humusauflagen nur 8 bis 16%.This study describes the influence of predominantly historical atmospheric depositions of lignite fly ashes upon physical properties of forest soils and especially of forest floor horizons. We compared 6 soil profiles with and without fly ash enrichment in the region Upper Lusatia, Eastern Germany. Fly ash enriched sites have a 1.0 to 1.5 dm thick and densely rooted top horizon consisting of a mixture of humus and fly ash. Uncontaminated forest floor horizons are less thick (<0,6 dm) and less rooted. Fly ash enriched forest floor horizons show higher air capacities, saturated conductivities and particle densities, whereas plant available water is reduced emission source close. Deposition rates were estimated at 150 to 280 t/ha, whereby at sites located close to the emission source the highest values were calculated. The vertical root development of the trees is constrained at locations characterized by temporary water logging and shallow soils with surface-near bedrock. Hence, properties of forest floor horizons and the mineral top soil condition plant available water in the effective root zone. Fly ash enriched forest floor horizons amount to 20 to 42% of plant available water in the effective root zone, whereas uncontaminated forest floor horizons only amount to 8 to 16%

Approaches to investigate the crack formation of mineral landfill liner systems

The municipal landfill in Rastorf (Schleswig-Holstein) is covered with a temporary till based capping system. Investigations of structural changes (water conductivity, pore function, shrinkage behaviour) were carried out with undisturbed soil cores and two- and three-dimensional measurement techniques. The usage of different techniques to evaluate the soil volume changes resulted in variations of the available water capacity (ver>ver+hor>3D) and the unsaturated hydraulic conductivity. In summary, a critical matric potential between -500 and -1000 hPa in conjunction with a low shrinkage tendency (Vs < 5 %) could be seen as main argument for the utilization of till as sealing substrate

Effectiveness of Grassland Vegetation on a Temporary Capped Landfill Site

We studied the effectiveness of grassland vegetation of a temporary capping system consisting of differently compacted boulder marl and its impact on the water balance components. This study presents the modelled water balances for the period between 2008 and 2015, performed with HELP 3.95 D (German edition). The model requires landfill design and weather data as well as soil physical and evapotranspiration parameters including the leaf area indices and evaporative zone depth with regard to the grassland vegetation. The modelled average annual actual evapotranspiration rates ranged between 277 and 390 mm year-1 or rather 33 and 66% of the annual precipitation (10-year average of 728 mm). The actual evapotranspiration rates are strongly influenced by the maximum leaf area indices that increased between 2008 and 2015 from 1.0 to 3.5 as well as the evaporative zone depth that also increased from 20 cm in 2008 to 50 cm in 2015. The empirical-mathematical–based HELP model is a useful option to successfully determine the water balance components of a landfill capping system under the given weather and site conditions including the development of the grassland vegetation

Bodenstrukturentwicklung und Wasserhaushalt in Friedhofsböden

Die Strukturentwicklung und der Wasserhaushalt in künstlichen Gräbern wurden auf einem Geschiebemergel-Standort in S-H untersucht. Die Störung der Bodenstruktur im Zuge der Grabarbeiten führte zu einer Zunahme der Luftkapazität und der Luftleitfähigkeit. Der geschüttete Boden zeigte erhöhte Stauwasserbildung, welche durch künstliche Bewässerung noch verstärkt wurde. Durch die Einmischung von Branntkalk und das Aufbrechen der Grabsohle konnten trockenere Bedingungen und eine bessere Sauerstoffverfügbarkeit erreicht werden

Benetzungshemmung von Flugasche und Waldbodenhumusauflagen

Schwerpunkt ist die Benetzungshemmung von Waldbodenhumusauflagen mit und ohne Flugascheanreicherung sowie einer reinen Flugasche als Referenzsubstrat in Abhängigkeit (1) von der Austrocknung sowie (2) von der Vorbehandlung (Struktureffekt: gestört – ungestört). Die Kontaktwinkel ?wpm (gestörte Proben) der reinen Flugasche sowie der flugascheangereicherten Humusauflagen sind deutlich geringer als diejenigen von reinen Humusauflagen. Im Vergleich dazu zeigten sich bei der Untersuchung ungestörter Proben kaum signifikante Unterschiede. Alle Humusauflagen mit und ohne Flugascheanreicherung sowie der Oberboden der reinen Flugasche zeigen eine deutliche, vergleichbare Intensivierung der Benetzungshemmung mit zunehmender Austrocknung. Eine Ausnahme stellt der Unterboden der reinen Flugasche dar. Dieser ist in allen Austrocknungsstufen benetzbar

Bodenkundliche Untersuchung von Friedhöfen

Im Rahmen eines von der DBU geförderten Forschungsprojektes werden nun Friedhöfe hinsichtlich ihrer Eignung für die Erdbestattung untersucht und bewertet. Auf Friedhöfen in unterschiedlichen Landschaften Deutschlands werden bodenkundliche Kartierungen durchgeführt, Schürfgruben in abgelaufenen Grabreihen angelegt und die für die Verwesung maßgeblichen Parameter Wasserhaushalt, Temperatur und Sauerstoffverfügbarkeit erfasst. Ziel der Untersuchungen ist eine Handlungsempfehlung für die Neuanlage und Erweiterung von Friedhöfen auf für die Erdbestattung geeigneten Böden

Langzeitwirksamkeit einer temporären Oberflächenabdeckung

Der vorgestellte Ansatz zur Deponieüberwachung ermöglicht eine umfassende Funktionsüberprüfung der Rekultivierungsschicht und der mineralischen Dichtung des Oberflächensicherungssystems auf der Deponie Rastorf im Labor- und Feldmaßstab. Das Schrumpfungsverhalten der mineralischen Dichtungskomponente zeigt, dass diese im Hinblick auf den Matrixpotenzialverlauf bisher nicht von einer kritischen Schrumpfrissbildung betroffen ist und jedwede Wiederbewässerungsmaßnahmen zum jetzigen Zeitpunkt nicht erforderlich sind

LCKW Kontamination von Boden als poröses, ungesättigtes Medium: Ein bodenphysikalisches Sanierungskonzept

Ungesättigte Perkolationsversuche wurden an ungestörten, vertikal wie horizontal entnommenen Stechzylinderproben eines ausgewählten Kontaminationsstandortes (ehem. Biesterfeld, Itzehoe, Schleswig-Holstein) unter Laborbedingungen durchgeführt. Zu den untersuchten Kontaminanten zählen insbesondere Derivate des Ethylens, die als so genannte „dense non aqueous phase liquids“ (DNAPL; dt.: Schwerephase) definiert werden; im Einzelnen handelt es sich um Tetrachlorethylen (Per), Trichlorethylen (Tri), cis-1,2-Dichlorethylen (Cis) und gasförmiges, extrem flüchtiges Vinylchlorid (VC). Die Bildung der jeweiligen Derivate, d.h. der Vorgang der Dechlorierung obliegt Faktoren wie die der Wassersättigung, dem Sauerstoffgehalt sowie der Verfügbarkeit von eiweißreichen Nährstoffen (Melasse, Olivenöl-Emulsion) für Bakterien, die in der Lage sind, die genannten Stoffe abzubauen. Die ungesättigte Perkolation wurde bei konstanter Saugspannung, die stufenweise erhöht wurde, durchgeführt. Als Perkolate bzw. Nährlösung dienten destilliertes Wasser, eine Melasse-NPK-Lösung und eine Mikroemulsion. Zur Kontrolle des Ethylen-Abbaus in den Proben, wurden sowohl Headspaceproben aus der Festphase als auch Eluate hinsichtlich der LCKW-Konzentration untersucht. Die gewonnenen Daten wurden des Weiteren dazu verwendet, eine Modellierung des Konzeptes mit Hilfe von Hydrus-2D für in situ-Bedingungen vorzunehmen. Das austauschbare Porenvolumen ist abhängig von der Textur, der Porengrößenverteilung und der Lagerungsdichte. Die mikrobielle Aktivität, die unter anaeroben, methanogenen Bedingungen am höchsten ist, wird hauptsächlich durch die physikochemischen Eigenschaften der Perkolate (Oberflächenspannung, Viskosität) beeinflusst. Das Ziel dieses Projektes ist es, (i) Porengrößeneffekte herauszustellen, (ii) damit einhergehend die Zugänglichkeit kontaminierter Porenbereichen für Bakterien und (iii) Boden als ungesättigtes Medium in bestehende Sanierungsverfahren zu integrieren

Validierung von potenziellen Archivböden Schleswig-Holsteins im Gelände

Aus Sicht des Bodenschutzes ist es gesetzlich geregelt die wertvolle Archivfunktion von Böden als Zeugen der Natur- und Kulturentwicklung zu schützen (§1 und §2 BBodSchG). In Bezug auf Schleswig-Holstein spiegeln Archivböden u.a. Prozesse der Naturgeschichte wie (1) Sedimentationsvorgänge in den Marschen, hervorgerufen durch Trans- und Regressionsphasen des postglazialen Meeresspiegelanstiegs, (2) Ablagerungen von limnischen kalkreichen Sedimenten, (3) spezielle Stoffverlagerungen im Boden bedingt durch einen aktuellen oder rezenten Grundwassereinfluss (z.B. Kalk- und Eisenausfällungen) oder (4) einer ausgeprägten Stoffdynamik (Bildung von Maibolt) wider. Auch wird Böden mit Hinweisen auf die kulturelle Entwicklungsgeschichte wie dem Plaggenesch eine besondere Archivfunktion eingeräumt. Diesem im Auftrag des Landesamtes für Landwirtschaft, Umwelt und ländliche Räume (LLUR) durchgeführten Projekt ist eine Ausweisung von potenziellen Suchräumen zum Archivbodenvorkommen über verfügbare Informationsgrundlagen (z.B. Geodatenbanken) vorausgegangen, die es mittels Sondierungen bis 2 m Tiefe und Schürfgruben im Gelände zu überprüfen galt. Dabei wurden über die Hauptnaturräume Schleswig-Holsteins verteilt etwa 50 potenzielle Suchräume nach bodenkundlicher Kartieranleitung (KA5) kartiert. Als Archivbodentypen wurden Dwogmarschen mit fossilem Ah-Horizont und sulfatreiche Organomarschen mit Maibolt (Marsch), Brauneisengleye und Plaggenesche (Geest) sowie Kalkgleye mit Sekundärcarbonat und Gleye aus kalkreichen Sedimenten (Östliches Hügelland) aufgesucht. Begleitend zu den bodenkundlichen Felduntersuchungen sind sowohl Bodenkenngrößen wie Textur, pH und Kohlenstoff als auch diagnostische Merkmale zur Ausweisung der Archivfunktion im Labor analysiert worden. Insgesamt war bei ca. 75% der untersuchten Standorte ein Archivboden im Gelände aufzufinden, wobei die Ausprägung der Archivfunktion u.a. durch pedogene und anthropogene Überprägungen oder Überlagerungen variierte