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Dezember 2009 Wasser-/Abwassernachrichten (News-Archiv)

Nahrung aus dem Gletscher
Jahrtausendalte Pflanzenreste düngen die Ozeane

wissenschaft.de, 24.12.2009

Gletscher in Alaska speisen Meere mit Nährstoffen von Pflanzen, die bereits vor Jahrtausenden abgestorben sind. Das haben US-Forscher herausgefunden, als sie die Wasserproben von Gletscherflüssen untersuchten, die in den Golf von Alaska münden. Es stellte sich heraus, dass die Gewässer große Mengen Kohlenstoff mit sich tragen, der bis zu 4.000 Jahre lang im Eis konserviert war. Vermutlich setzen Mikroorgansimen in den Gletschern Pflanzenreste um, die vor 7.000 bis 2.500 Jahren in der jetzigen Gletscherregion entstanden waren. Die Nährstoffe aus den Gletschern sind eine wichtige Nahrungsquelle für die Tiere im Golf von Alaska. Schmelzen die Gletscher aufgrund eines wärmeren Klimas ab, könnte mit den zunehmenden Nährstoffen auch der Fischbestand in dieser Region ansteigen. (...) [weiter]

 

Wassertropfen als Miniaturbeschleuniger

idw-online.de, 22.12.2009

(...) Die klassischen Teilchenbeschleuniger werden immer größer. Den Rekord hält der Large Hadron Collider im schweizerischen Cern mit 27 Kilometern Umfang. Physiker brauchen diese Ausmaße, um Teilchen auf immer höhere Energien beschleunigen zu können. Wenn solche Teilchenstrahlen aufeinander prallen, entsteht eine Vielzahl von neuen Elementarteilchen. Die Physiker wollen so dem Innersten der Materie auf die Spur kommen.

(...) Die Wissenschaftler am Max-Born-Institut haben als Zielscheibe für ihre Laserimpulse erstmals Wassertröpfchen verwendet. "Tröpfchen in einem von uns speziell präparierten Wasserstrahl ermöglichen theoretisch eine hohe Wiederholrate von bis zu eine Millionen Mal pro Sekunde", begründet Dr. Thomas Sokollik das Interesse der Forscher. Eine Folie hingegen muss nach jedem Schuss mechanisch verrückt werden. Sokollik wollte in seiner Doktorarbeit herausfinden, ob sich durch Beschuss von Wassertröpfchen überhaupt gerichtete Protonenstrahlen erzeugen lassen, und welche physikalischen Vorgänge sich dabei abspielen. (...)

Die Aufnahmen mit dem Protonen-Untersuchungsstrahl zeigten überraschend klare kanalartige Strukturen, die sich mit Computersimulationen in Einklang bringen ließen. Die Physiker konnten auch eine relativ rasche Abklingzeit des elektrischen Feldes messen, die sie nicht erwartet hatten. Dieses Phänomen erklärt weitere Eigenschaften der erzeugten Protonenstrahlung und initiierte weitere Experimente.

Für praxistaugliche Beschleuniger sind heutige Laser aber noch nicht stark genug. Sowohl die Spitzenleistung der einzelnen Pulse als auch ihre Wiederholrate begrenzen derzeit noch ihren Einsatz. So schießt der MBI-Laser "nur" zehn Mal pro Sekunde. Die nächste Generation mit 100 Hz und mehr ist am MBI allerdings schon in Entwicklung. Bei der rasanten Entwicklung der Lasertechnologie hin zu immer leistungsfähigeren Modellen sehen die Physiker gute Chancen für solche Protonenquellen. (...) [weiter]

 

Niedrigerer pH-Wert im Meer dämpft den Schall weniger gut

wissenschaft.de, 21.12.2009

In den Ozeanen wird es lauter: Der zunehmende Kohlendioxidgehalt der Luft macht die Meere saurer – und das führt dazu, dass Geräusche von Meeresbewohnern, Schiffen, Regen und Wellen unter Wasser besser transportiert werden. Das schließen US-Forscher aus einer Computersimulation. Ihre Berechnungen ergaben, dass sich die Dämpfung von tiefen Tönen bis zum Jahr 2100 in den nördlichen und südlichen Meeren um 60 Prozent reduzieren wird. Als Folge könnten Meeresbewohner im lauteren Ozean ihr Verhalten ändern und sogar gesundheitlich beeinträchtigt werden: Wale könnten beispielsweise in größerem Ausmaß stranden, und Delfine könnten vorübergehend ihr Hörvermögen verlieren.

(...) Im Wesentlichen bestimmen zwei Faktoren die Schalldämpfung im Meer: die Viskosität des Wassers sowie gelöste chemische Verbindungen wie Borsäure, Magnesiumsulfate und Karbonate. Sie prägen unter anderem das Säure-Base-Gleichgewicht im Wasser und bestimmen damit den pH-Wert. Allerdings tritt seit Beginn des 19. Jahrhunderts ein Faktor besonders hervor: Durch den vermehrten Ausstoß von Kohlendioxid gelangt immer mehr dieses Treibhausgases in die Meere – die Ozeane werden saurer. (...) [weiter]

 

Emscher-Renaturierung: Die Wiedergeburt eines Flusses

derwesten.de, 18.12.2009

(...) Es war wohl nicht übertrieben, dass Jochen Stemplewski, der Vorstandschef der Emschergenossenschaft, gestern bei der Flutung von einem „historischen Tag” sprach. (...)

Weit über 100 Jahre lang transportierte die Emscher die Abwässer von Hütten, Zechen und Menschen, wurde der Hauptabwasserkanal des Reviers. Das Wort von der „Köttelbeeke” entstand. (...) Der systematische Ausbau des Flusses und seiner Nebenläufe über 350 Kilometer hatte erst die Entwicklung des Reviers ermöglicht: „Sonst wäre das Ruhrgebiet an Wasser und Abwasser erstickt, bevor es sich zum größten industriellen Ballungsraum Deutschlands entwickeln konnte.”

Doch jetzt geht es darum, die Emscher Zug um Zug wieder nach oben zu holen – bis zur Mündung in den Rhein, während die Abwässer tief unter der Erde transportiert werden. Ein Milliardending, ein Jahrhundertprojekt, das bereits läuft.

Als erste Etappe gilt dabei der 1,3 Kilometer lange Abschnitt am Nordufer des Phoenix-Sees, der (...) im Oktober 2010 geflutet werden soll. Im Frühjahr 2011 soll die Emscher dann bis zum Hoetgerpark fließen können. Bei Trockenwetter weist sie eine Breite von 3,50 Meter auf, gleichzeitig wird die Emscheraue auf 15 bis 20 Meter, stellenweise sogar auf 40 Meter aufgeweitet. Um den Flusslauf möglichst naturnah gestalten zu können, griffen die Planer auf historische Karten und geologische Befunde zurück.

30 Millionen Euro kostete die Wiedergeburt des Flusses am Phoenix-See, von denen 6,2 Millionen Euro das Land übernimmt. (...) [weiter]

 

Trinkwasser aus Nebel
Deutsche Biologen fangen den Morgentau in Netzen ein und versorgen so ein peruanisches Stadtviertel mit Wasser

welt.de, 14.12.2009

Sie erinnern an riesige Volleyballnetze, die auf den kargen Hügeln von Lima vergessen wurden: Fünf große Kunststoffnetze, acht mal vier Meter groß. Für die Bewohner von Bellavista, Vorort der peruanischen Hauptstadt Lima, sind sie die Rettung: Sie gewinnen Wasser aus dem Nebel, der sich in dieser Wüstengegend sechs Monate im Jahr über die Hügel legt. In den südlichen Ausläufern der Acht-Millionen-Stadt gibt es kein fließendes Wasser und keinen Brunnen. Zwei deutsche Biologen haben das Nebelfänger-Projekt vor drei Jahren gestartet.

Bellavista del Paraiso ist eine Ansammlung staubiger Straßen im Armutsgürtel von Lima. Einzige Möglichkeit, an Süßwasser zu kommen, ist der Tankwagen. Dort kostet Wasser neun Mal so viel wie in den besseren Gegenden der Stadt. Viele der rund 200 Einwohner können sich die Wasserkosten von umgerechnet rund vier Euro pro Woche bei einem Monatsbudget von 100 bis 130 Euro kaum leisten. Insgesamt haben 1,3 Millionen Menschen der Metropole keinen Zugang zu Wasser. (...)

Die Küstenregion in Peru hat schon immer mit Wassermangel zu kämpfen. Schuld daran ist die geografische Lage zwischen Pazifikküste und Anden mit feuchtem Wüstenklima wegen des kalten Humboldtstroms, der vor der peruanischen Küste verläuft. Regen fällt nicht genug zur Versorgung der 8,3 Millionen Menschen im Großraum Lima. Gleichzeitig sorgt der dichte Nebel sechs Monate im Jahr in der Region für eine Luftfeuchtigkeit von nahezu 100 Prozent.

Bei den Nebelfängern kondensiert der Nebel am Netz und wird beim Abtropfen in einer kleinen Aluminiumrinne aufgefangen. Von dort läuft das Wasser durch Röhren in Ziegeltanks und ein Erdbecken weiter unten am Hügel. So werden jeden Winter 10 000 Liter Wasser gewonnen. Es muss mit Tabletten aufbereitet werden, vor allem zum Schutz vor Moskitos, die das Denguefieber übertragen können. Dann können die Einheimischen damit kochen, waschen, putzen und Gemüsegärten bewässern. (...)

Zusätzlich haben die Bewohner von Bellavista 800 Büsche gepflanzt, um der Entwaldung der Hügel der letzten 160 Jahre entgegenzuwirken. Das geht nach Auskunft des französischen Hydrologen Alain Gioda auf die Inkas zurück, die den Nebel mit Pflanzen und Bäumen auffingen und das Wasser am Stamm sammelten. Das Beispiel von Bellavista macht Schule: Nun werden in Costa Verde im Norden Limas 100 Nebelfänger installiert. (...) [weiter]

 

Einheitliche Analysen für sauberes Trinkwasser in Europa
PTB-Wissenschaftler erhalten Auszeichnung für Konzept zur Vergleichbarkeit und Rückführbarkeit von Wasseruntersuchungen

idw-online.de, 10.12.2009

Sauberes Wasser ist für den Menschen lebenswichtig. Insbesondere wenn es zum Trinken, Kochen und zur Lebensmittelherstellung verwendet wird. Daher haben sich die EU-Mitgliedsländer in mehreren Richtlinien dazu verpflichtet, ihren Bürgern dauerhaft sauberes Trinkwasser zu garantieren. Voraussetzung dafür ist aber eine Wasseranalytik, die exakte Werte für mögliche Schadstoffe liefert, die dann auch noch international vergleichbar sind. Deshalb haben Wissenschaftler der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) gemeinsam mit Forschern der Universität Stuttgart (AQS BW = Analytische Qualitätssicherung Baden-Württemberg) und des Rheinisch-Westfälischen Instituts für Wasserforschung (IWW) neue metrologische Konzepte erarbeitet, wie die Vergleichbarkeit von Messergebnissen ohne zusätzlichen Aufwand realisiert werden kann. Für diese Arbeit erhielten die Forscher im November den CITAC Award 2009.

(...) Die internationale Vergleichbarkeit analytischer Messergebnisse soll unabhängig von Ort und Zeitpunkt ihrer Entstehung sichergestellt sein. Dies ist von entscheidender Bedeutung, wenn man einheitliche Qualitäts-standards für Trinkwasser in allen Ländern Europas erreichen möchte.

National und international werden chemische Messungen in der Regel durch Ringversuche verglichen. Hierbei erhalten die teilnehmenden Labore Proben unbekannter Konzentration zur Analyse. Als gut galt ein Ergebnis bisher, wenn es möglichst nah am Mittelwert der Ergebnisse aller Teilnehmer lag. Dieser so genannte Konsenswert kann von der tatsächlichen Konzentration allerdings deutlich abweichen und eine entsprechend großen Unsicherheit besitzen. Das neue Konzept zur Durchführung von Ringversuchen von PTB, AQS BW und IWW verwendet metrologisch rückgeführte Referenzwerte mit geringeren Unsicherheiten, die im Bereich von einem Prozent oder weniger liegen können. Diese Referenzwerte dienen als Basis für die zunehmend geforderte internationale Vergleichbarkeit von Messwerten und stehen darüber hinaus den teilnehmenden Laboratorien als zuverlässige Bezugspunkte zur Überprüfung der Genauigkeit ihrer Messverfahren zur Verfügung. [weiter]

 

Gift aus dem Eis: Die Gletscherschmelze hat fatale Folgen

wissenschaft.de, 08.12.2009

Schweizer Forscher warnen vor giftigen Substanzen, die durch die Gletscherschmelze freigesetzt werden. Sie (...) befürchten vor allem, dass sogenannte POPs (Persistant Organic Pollutants) in die Umwelt gelangen – schwer abbaubare organische Umweltgifte wie DDT oder Dioxine. Die Chemikalien waren vor Jahrzehnten von Luftströmen herantransportiert und nach der Ablagerung auf der Schneedecke im Eis eingefroren worden. Tauen die Gletscher, fließen die Stoffe mit dem Schmelzwasser in den nächsten Gletschersee und lagern sich dort in den Sedimenten ab.

Das beweist ein Bohrkern aus dem Oberaarsee im Berner Oberland, dessen Schichten das Team analysiert hatte. Der Stausee war 1953 angelegt worden. In den Jahren 1960 bis 1970 wurden viele POPs produziert, die sich auch in den Sedimenten aus dieser Zeit nachweisen lassen. Anfang der 1970er-Jahre wurden die meisten POPs verboten, die Schadstoffmenge in den Sediemten geht entsprechend zurück. Was die Forscher überraschte, war, dass die Chemikalienkonzentration in Sedimentschichten, die nur 10 bis 15 Jahre alt sind, wieder deutlich ansteigt. (...) [weiter]

 

Kohlendioxidaufnahme im Ozean
- Neues Messprogramm ermöglicht verlässlichere Abschätzungen -

idw-online.de, 03.12.2009

Ein internationales Expertenteam mit Beteiligung von Kieler Meeresforschern stellt am 4. Dezember in der renommierten Fachzeitschrift Science ein zukunftsweisendes Messprogramm vor, mit dem zuverlässig bestimmt werden kann, wie viel Kohlendioxid die Ozeane aufnehmen. Mit Hilfe der an Bord von Handelsschiffen installierten Instrumente konnte die mittlere Kohlendioxidaufnahme mit einem Fehler von nur von 10 Prozent bestimmt werden. Das Programm stellt damit einen wesentlichen Schritt zum besseren Verständnis des globalen Kohlenstoffkreislaufs dar.

(...) Weil Beobachtungsdaten bisher nicht in ausreichendem Umfang zur Verfügung standen, gingen die Abschätzungen über die vom Ozean aufgenommene Menge an Kohlendioxid allerdings erheblich auseinander. Hinzu kommt, dass das ozeanische CO2-Aufnahmevermögen sowohl zeitlich als auch räumlich stark variabel ist. Dieses konnte nun erstmalig wesentlich genauer bestimmt werden: An Bord von Handelsschiffen, die in einem regelmäßigen Turnus den Nordatlantik überqueren, erfassen moderne Geräte kontinuierlich, wie viel CO2 das Meerwasser enthält. Neben Daten, die ein internationales Forscherkonsortium im Jahr 2005 in einem Experiment gewonnen hatte, flossen weitere, von Satelliten abgeleitete Beobachtungsdaten, wie zum Beispiel die Meeresoberflächentemperatur, in die komplexen Analysen ein.
Die Ergebnisse zeigen, dass die CO2-Aufnahme im Nordatlantik eine viel größere räumliche wie zeitliche Variabilität aufweist, als vorher vermutet wurde (...). Außerdem gelang es, die mittlere Kohlendioxidaufnahme in dieser so wichtigen Region auf 10 Prozent genau zu bestimmen (...).
Die Wissenschaftler fordern, derartige Instrumentierungen auch auf Schiffen zu installieren, die Routen in den anderen Teilen der Weltmeere befahren, um ein zuverlässiges Frühwarnsystem für Änderungen der Kohlendioxidaufnahme zu bekommen. [weiter]

 

Wie Pflanzen Wasser sparen

innovations-report.de, 01.12.2009

Weniger Niederschläge, höhere Temperaturen: Auch Pflanzen leiden unter dem Klimawandel. Wie sie dennoch längere Trockenperioden überstehen, erforscht der Biologe Rainer Hedrich an der Uni Würzburg. In der neuesten Ausgabe der Fachzeitschrift Proceedings stellt er seine Ergebnisse vor.

Wenn sich im Dezember in Kopenhagen die Regierungschefs der UN-Mitgliedsländer zum Weltklimagipfel treffen, steht er wieder auf der Tagesordnung: der Klimawandel. Das Ringen der Politik um eine Begrenzung der Erderwärmung wird auch von Pflanzenforschern und Landwirtschaftsexperten mit Interesse verfolgt werden. Schließlich können diese schon jetzt die Auswirkungen des Temperaturanstiegs beobachten.

(...) "Durch die Jahrhunderte lange Züchtung unserer heutigen Kulturpflanzen haben diese an Vitalität eingebüßt. Unsere Ackerpflanzen haben, überspitzt formuliert, das optimale Wassersparen verlernt", sagt Hedrich. Einem globalen Klimawandel mit ausgedehnten, heißen Trockenperioden hätten sie deshalb nichts entgegen zu setzen.

Hedrich hat den Wasserhaushalt von Pflanzen erforscht. Über seine neuesten Erkenntnisse berichtet die Fachzeitschrift Proceedings der Nationalen Akademie der Wissenschaften (USA) in ihrer jüngsten Ausgabe.

Pflanzen entnehmen dem Boden Wasser und holen sich Kohlendioxid aus der Luft. Im Verlauf der Photosynthese produzieren sie daraus Kohlenhydrate und Sauerstoff. Wasser geben sie in Form von Wasserdampf an die Umwelt ab.

"Die Wasserdampfabgabe als unvermeidbare Konsequenz der Photosynthese stellt für die Pflanze kein Problem dar, solange sie genügend Wasser zur Verfügung hat", sagt Hedrich. Bleibt der Regen jedoch aus, könne die Pflanze kein Wasser mehr über ihre Wurzeln aufnehmen und verliere gleichzeitig vermehrt Wasser an die immer trockener werdende Atmosphäre.

Diesem Dilemma ist die Pflanze jedoch nicht schutzlos ausgeliefert. "Ihre Außenhaut, die sogenannte Epidermis, ist mit einer für Wasser und Kohlendioxid undurchlässigen Wachsschicht überzogen", sagt Hedrich. Allein über mikroskopisch kleine, regulierbare Poren kann die Pflanze Kohlendioxid aufnehmen und Wasserdampf abgeben. (...)

"Beim Wassersparen kommt den Anionenkanälen der Schließzellen eine entscheidende Rolle zu", so Hedrich. Die Pflanze nimmt die Austrocknung des Bodens wahr und sendet ein Hormon an die Schließzellen. Dort angekommen, aktiviert dieses Hormon eine Signalkette, in deren Folge sich die Anionenkanäle öffnen und einen Prozess in Gang setzen, an dessen Ende sich die die Poren schließen.

Die Sinneszellen, die in der Lage sind, Wasserstress zu erkennen, verfügen auch über die Fähigkeit, die Kohlendioxid-Konzentration im Blatt sowie die Intensität und Zusammensetzung des Sonnenlichts zu messen. "Damit ist die Pflanze in der Lage, die Poren geschlossen zu halten und nur dann für die Aufnahme von Kohlendioxid zu öffnen, wenn ausreichend Wasser und Licht für die Kohlenhydratproduktion zur Verfügung steht", so Hedrich.

Mit dem exakten Wissen um die Stoffwechselvorgänge in Pflanzen hofft Hedrich, moderne Kulturpflanzen für die Anforderungen des Klimawandels fit machen zu können. (...) [weiter]