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.

Im Jahre 1979 entstand das Hochwasserrückhaltebecken Stöhna aus dem Tagebau Espenhain. Der ursprüngliche Plan sah vor, die Fläche des Restlochs landwirtschaftlich zu nutzen und im Falle von Pleiße-Hochwasser die Fläche zu fluten. Es sollte ein grünes Becken entstehen. Zu Beginn der 1980er Jahre stellte sich aber heraus, dass das grüne Becken Toträume aufwies. Dies sind Flächen, bei welchen das Wasser nicht abfließen kann, da sie unterhalb des Wasserspiegels der Pleiße liegen und somit das Wasser nicht ohne den Einsatz von Pumpen ausfließen kann. Es siedelte sich eine artenreiche Flora und Fauna mit einer beträchtlichen Zahl an Vogelarten sowie Reptilien und Amphibien im Nordbecken, sowie in den anmoorigen Wiesen im HRB Stöhna an.

Das HRB Stöhna konnte bis jetzt so in seiner Funktion nur bei zwei Ereignissen zum Hochwasserrückhalt genutzt werden. Aufgrund der sich veränderten Faktoren in der Umwelt, welche einschließen, dass immer häufiger Flüsse in verschiedenen Perioden Niedrigwasser führen, kam der Vorschlag, das HRB nicht mehr allein zum Hochwasserschutz zu nutzen, sondern zusätzlich als „Wasserspeicher“ in Regenperioden, der einer Niedrigwasser-Stützung dient.

In meiner Projektarbeit geht es um die Umsetzung eines Bilanzmodells in ein Excel - Format mit vor-gegeben Randbedingungen. Das Bilanzmodell wurde an zwei hydrologischen Jahren (2018/19 und 2019/20) beispielhaft durchgerechnet und ausgewertet.

Seit Anfang der 1990er Jahre entwickelte sich zunehmend das Bewusstsein zur Neugestaltung der Braunkohleregion in Mitteldeutschland, um das zerklüftete Landschaftsbild für die folgenden Generationen wieder zu rekultivieren. Als vordergründige Zielstellung galt es, durch Gewässersanierung und -umgestaltung eine attraktive Region für den Tourismus zu gestalten, sowie die künftige Anbindung der entstehenden Bergbaufolgeseen an das Kanal- und Fließgewässernetz der Stadt Leipzig. Die Zusammenarbeit von zahlreichen Akteuren führte schlussendlich dazu, dass die Vision der Vergangenheit heute als „Leipziger Neuseenland“ Realität geworden ist. Am Anfang meiner FÖJ-Zeit wurde ich mit der Aufgabe betraut eine Übersichtskarte der oderirdischen Gewässernetzstrukturen für das Projektgebiet Mitteldeutschland mit den einzelnen Elementen bezüglich Wasser und Bergbau zu erstellen. Dazu gehören unter anderem die gefüllten Bergbaufolgeseen mit ihren Zu- und Ableitern und deren Kapazitäten, die noch aktiven Braunkohletagebaue mit Wasserbehandlungsanlagen und Kraftwerken, als auch die Fließgewässer und damit Haupt- und Nebenvorfluter im Einzugsgebiet. Entscheidende Details zur Wasserleitung, Speicherung und Regulierung der einzelnen Steuerelemente können aus der Grafik entnommen werden und für mathematische Berechnungen sowie für die Verwaltung von Steuermodellen verwendet werden.
Neben der schrittweisen Entwicklung des Flussplans habe ich in meiner Projektarbeit das Einzugsgebiet Südraum und Stadt Leipzig aufgegriffen, vorgestellt und bin der Fragestellung nachgegangen, welche Bedeutung den Gewässerstrukturen der Bergbaufolgelandschaft Mitteldeutschlands in Bezug auf ihre wasserwirtschaftliche und touristische Bedeutung zukommt und in wie weit dies Auswirkungen auf die Wasserstände und damit verbundenen Planungsmaßnahmen hat.

Auf Probenahme mitzufahren hat mir bereits zu Beginn meines FÖJ besonders viel Spaß gemacht. Es war spannend den direkten Bezug zur Herkunft der Proben zu sehen, die man später im Labor sonst nur als nummerierte Flasche vor sich sah. Ich fand es sehr spannend den gesamten Prozess von der Probenahme bis zur Analyse im Labor mitverfolgen zu können und zum Teil die selbst abgefüllten Proben mit analysieren zu dürfen.

Meine Projektarbeit entsteht als Begleitung einer Probenahme vom GFI als Dokumentation des Weges einer Wasserprobe von der Entnahme aus dem Brunnen über die Analyse der Probe vor Ort hin bis zur Analytik im Labor mit Proben aus insgesamt 25 Brunnen des Tagebaus Nochten.

Bei der Beprobung sollte die Wasserqualität und -beschaffenheit geprüft werden, da es in naheliegende Feuchtgebiete eingeleitet werden soll. Da Wasser aber nicht gleich Wasser ist, muss dieses vorher analysiert werden und entsprechend behandelt, damit das Ökosystem mit dem Einleiten des Wassers nicht gestört wird. In diesem Fall geht es besonders um den K_S-Wert und den Eisengehalt. Um eine entsprechenden Behandlung starten zu können, müssen über einen längeren Zeitraum immer wieder die Beschaffenheitsparameter des Wassers analysiert und verglichen werden.

Text folgt...

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.