Freiwilliges ökologisches Jahr

Interessierte Jugendliche können bei uns ihr FÖJ absolvieren. Abiturienten mit naturwissenschaftlichem Interesse können in die Bereiche Hydrologie, Wasserwirtschaft, Bodenschutz hineinschnuppern und ggf. bei einem späterem relevanten Studium als studentische Hilfskräft weiter tätig sein. Jugendliche mit einer wirtschaftlichen Berufsausbildung können im Veranstaltungsmanagment, der Verwaltung und der Öffentlichkeitsarbeit eingesetzt werden.

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Es existieren verschiedene „Arten“ von Arsen, die in der Umwelt unterschiedliche Eigenschaften in der Toxizität, Stabilität, Reaktivität etc. aufweisen. Arsen kommt ubiquitär vor und wird überwiegend durch anthropogene Quellen in die Umwelt freigesetzt. Die einfache Konzentrationsbestimmung ist nicht ausreichend, um das Verständnis über die Rolle von Arsen in der Umwelt und in uns Menschen zu verstehen. Es sollte daher vorerst jede einzelne Spezies betrachtet werden, indem mit Arsenhaltigen Proben geforscht wird. In der Theorie sollen es 12 natürlich vorkommende Arsenspezies geben, bei denen in dieser Projektarbeit nur die Unterscheidung zwischen den Oxidationsstufen +III und +V in Betracht gezogen werden.

Das Ziel meiner Projektarbeit ist die Entwicklung eines Analysenverfahrens zur Arsenspezifiziierung für (biologische) Umweltproben. Andererseits sollen aus diesem Projekt neues Wissen über die verschiedenen Arsenspeziesmuster hervorgebracht werden. Der Begriff Speziierung bezeichnet allgemein in der Chemie die Aufteilung eines Elementes in seine definierten chemischen Spezies. Durch die Analyse sollen die einzelnen Spezies in einer Probe identifiziert und quantifiziert werden.

Die Entwicklung eines solchen Verfahrens verbirgt viele Herausforderungen, denn jeder äußerliche Einfluss sowie die Gegenwart von Eisen, Kalibrierungs- und Verdünnungsverfahren kann auf die Bindungen eingreifen und die natürliche Form der Arsenspezies verändern als auch die Analyse beeinflussen. Nichtsdestotrotz konnten viele  zielführende Ergebnisse erzielt werden.

Meine Projektarbeit war das Aufbauen und bertreiben einer Pilotanlage im DGFZ. Die Pilotanlage dient dazu mit Hilfe von Sauerstoffanreicherung und pH-Erhöhung durch die zugabe von NaOH, Arsen aus Grubenwasser zu entfernen. Um dies zu erreichen, wurde das Eisen aus selbigem Grubenwasser durch die eben genannten Maßnahmen ausgefällt, wodurch sich das Arsen anbinden konnte. Das Ziel war es wennmöglich wenig Eisen und wenig NaOH für diesen Prozess zu verwenden. Um die bestimmten Variablen Sauerstoff und NaOH gegeneinander abzuwiegen, wurden mehrere Tests durchgeführt. Dabei stellte sich heraus, dass ca. 20% Eisen genügen um unter die Grenze des zugelassenen Arsens zu gelangen.

Das Langzeitprojekt Königstein besteht aus einem hydrochemischen Test, welcher aller 14 Tage stattfindet. Dabei wird - durch Schwermetalle und andere Schadstoffe - kontaminiertes Wasser aus der ehemaligen Uranerzgrube Königstein mittels eines Pumpensystems gefördert. Nach einer umfassenden Probenahme und quantitativen Analyse der im Wasser enthaltenen Stoffe bzw. Schadstoffe wird dieses mit bestimmten Chemikalien versetzt und in die Grube rückgefördert. Die im Wasser enthaltenen Chemikalien sollen chemische Reaktionen in der Grube hervorrufen und ankurbeln. Ziel des Tests ist, die im Wasser enthaltenen Schwermetalle zu binden bzw. auszufällen und andere Schadstoffe zu mindern. Im Verlauf des Versuchs konnten bereits erfolgreiche Ergebnisse erzielt werden.

Der in den letzten Jahrzehnten immens gestiegene Düngemitteleinsatz auf landwirtschaftlich genutzten Flächen hat nicht nur einen positiven Einfluss auf die landwirtschaftlichen Erträge, sondern führte auch zu einer erheblichen Zunahme des Nährstoffüberschusses in den Böden. Das hohe Auswaschungs­potential von Nitrat-N aus organischen und mineralischen Düngemitteln führt zu einer Gefährdung der wichtigsten Trinkwasserquelle Deutschlands.

Das Forschungsvorhaben Innovative Komposte in Agroforstsystemen als kombinierte Land­nutzungs­maßnahme zur Vermeidung von Stickstoffausträgen („Inno-KompAgt“) des Dresdener Grundwasser­forschungszentrums (DGFZ) e.V. mit dem übergeordnete Ziel die Grundwasserqualität agrarisch genutzter Standorte durch eine deutliche Begrenzung des Stickstoffaustrags zu verbessern, befasst sich mit der N-Filterwirkung von Agroforstsystemen.

Die Arbeit umfasst eine Literaturrecherche zum Standort hinsichtlich Klima, Hydrogeologie, und Agroforstwirtschaft sowie die Erstellung und Auswertung von Sieblinien einiger ausgewählter Bodenproben, welche im Februar 2020 im Untersuchungsgebiet genommen wurden. Auf Basis der Korngrößenanalysen nach DIN 18123 wurden vier verschiedene empirische Berechnungsmethoden zur Bestimmung der hydraulischen Durchlässigkeit nach Hazen (1893), Beyer (1964), Shepherd (1989) und Vukovic und Soro (1992) angewendet und untereinander verglichen.