Im Fokus der Untersuchungen steht das hydrologische Einzugsgebiet der oberen Wilzsch im Westerzgebirge. Veränderte Stoffausträge des bewaldeten und zum Teil vermoorten hydrologischen Einzugsgebietes führen zu erhöhten Stoffkonzentrationen im Hauptzufluss der Trinkwassertalsperre Weiterswiese (Carlsfeld). Seitens der Trinkwasseraufbereitung stellen insbesondere die gestiegenen Gehalte an gelösten organischen Kohlenstoffen (DOC) Mehraufwendungen dar. Im Zuge der Wiedervernässung der Moorflächen kommt es zu relevanten bodenchemischen Veränderungen, die im Abfluss messbar sind. Eine räumliche Betrachtung der Teileinzugsgebiete des hydrologischen Einzugsgebietes der oberen Wilzsch ermöglicht, das Abflussgebiet in verschiedene Herkunftsräume zu gliedern. Dieser raumbezogene Ansatz leistet einen wesentlichen Beitrag in der Herkunftsanalytik von Wässern, deren Fließwege durch Standorte unterschiedlicher Nutzung geprägt sind. Die Arbeit bedient sich hydrochemischen Analysen sowie multitraceranalytischen Verfahren. Die Analyse der stabilen Umweltisotope ²H und 18O am Wasser, 13C am DIC und DOC, 34S und 18O am Sulfat sowie 15N und 18O am Nitrat hilft bei der Identifizierung von Stoffquellen und Transformationsprozessen. Die Arbeit verfolgt das Ziel, den Beitrag der verschiedenen Stoffsysteme am gesamten Stoffaustrag des Vorfluters aufzuzeigen sowie die atmosphärische Grundlast an den Messstandorten nachzuweisen. Dazu wurden von Mai 2009 bis August 2010 fünf Beprobungskampagnen angelegt. Das Messdesign erstreckte sich auf 19 Standorte in ausgewählten Teileinzugsgebieten, die maßgeblichen Einfluss auf die Vorflut haben. Parallel dazu erfolgte die Untersuchung des Niederschlags an der Station Talsperre Weiterswiese. Erfasst wurden die Inhalte von Wässern verschiedener Moorgebiete, Moorwasserpegel unterschiedlich degradierter Moorbereiche, Gräben und Bodendrainagen im Fichtenforst, der Vorfluter Wilzsch und Kranizsch und des Grundwassers im Fichtenforst. Es kann festgehalten werden, dass je nach Lage bzw. Entfernung der Ursprungsgebiete der Anteil des DOC - Exports unterschiedlich stark ist. So sind die DOC - Austräge saisonal sehr verschieden. Im Ergebnis ist der hydrochemische Beitrag - im Besonderen DOC - der unterschiedlichen Stoffsysteme des hydrologischen Einzugsgebietes letztlich am finalen Pegel der Wilzsch messbar. Die vom Basisabfluss gesteuerten silikatischen Standorte im Fichtenforst leisten einen wesentlichen Anteil zum hydrochemischen Milieu der Vorfluter. Die im Untersuchungsgebiet eingeleiteten Renaturierungsmaßnahmen beeinflussen die Trinkwasserqualität in der Talsperre Carlsfeld nicht. Eine Abgrenzung der atmosphärischen Grundlast ist ebenfalls möglich, atmogen eingetragene Stoffe können an den Standorten ausgewiesen werden.

Im Fokus der Untersuchungen steht das hydrologische Einzugsgebiet der oberen Wilzsch im Westerzgebirge. Veränderte Stoffausträge des bewaldeten und zum Teil vermoorten hydrologischen Einzugsgebietes führen zu erhöhten Stoffkonzentrationen im Hauptzufluss der Trinkwassertalsperre Weiterswiese (Carlsfeld). Seitens der Trinkwasseraufbereitung stellen insbesondere die gestiegenen Gehalte an gelösten organischen Kohlenstoffen (DOC) Mehraufwendungen dar. Im Zuge der Wiedervernässung der Moorflächen kommt es zu relevanten bodenchemischen Veränderungen, die im Abfluss messbar sind. Eine räumliche Betrachtung der Teileinzugsgebiete des hydrologischen Einzugsgebietes der oberen Wilzsch ermöglicht, das Abflussgebiet in verschiedene Herkunftsräume zu gliedern. Dieser raumbezogene Ansatz leistet einen wesentlichen Beitrag in der Herkunftsanalytik von Wässern, deren Fließwege durch Standorte unterschiedlicher Nutzung geprägt sind. Die Arbeit bedient sich hydrochemischen Analysen sowie multitraceranalytischen Verfahren. Die Analyse der stabilen Umweltisotope ²H und 18O am Wasser, 13C am DIC und DOC, 34S und 18O am Sulfat sowie 15N und 18O am Nitrat hilft bei der Identifizierung von Stoffquellen und Transformationsprozessen. Die Arbeit verfolgt das Ziel, den Beitrag der verschiedenen Stoffsysteme am gesamten Stoffaustrag des Vorfluters aufzuzeigen sowie die atmosphärische Grundlast an den Messstandorten nachzuweisen. Dazu wurden von Mai 2009 bis August 2010 fünf Beprobungskampagnen angelegt. Das Messdesign erstreckte sich auf 19 Standorte in ausgewählten Teileinzugsgebieten, die maßgeblichen Einfluss auf die Vorflut haben. Parallel dazu erfolgte die Untersuchung des Niederschlags an der Station Talsperre Weiterswiese. Erfasst wurden die Inhalte von Wässern verschiedener Moorgebiete, Moorwasserpegel unterschiedlich degradierter Moorbereiche, Gräben und Bodendrainagen im Fichtenforst, der Vorfluter Wilzsch und Kranizsch und des Grundwassers im Fichtenforst. Es kann festgehalten werden, dass je nach Lage bzw. Entfernung der Ursprungsgebiete der Anteil des DOC - Exports unterschiedlich stark ist. So sind die DOC - Austräge saisonal sehr verschieden. Im Ergebnis ist der hydrochemische Beitrag - im Besonderen DOC - der unterschiedlichen Stoffsysteme des hydrologischen Einzugsgebietes letztlich am finalen Pegel der Wilzsch messbar. Die vom Basisabfluss gesteuerten silikatischen Standorte im Fichtenforst leisten einen wesentlichen Anteil zum hydrochemischen Milieu der Vorfluter. Die im Untersuchungsgebiet eingeleiteten Renaturierungsmaßnahmen beeinflussen die Trinkwasserqualität in der Talsperre Carlsfeld nicht. Eine Abgrenzung der atmosphärischen Grundlast ist ebenfalls möglich, atmogen eingetragene Stoffe können an den Standorten ausgewiesen werden.

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Modellierung, Analyse und Bewertung des chemischen Gewässerzustandes in Flussgebieten Der Schwerpunkt der chemischen Belastungen von Oberflächengewässern durch Abwasseremissionen verlagert sich in jüngerer Zeit, durch die Ertüchtigung der Abwasserreinigungsanlagen, von biologisch leicht abbaubaren organischen Substanzen hin zu Mikroverunreinigungen. Die Expositionsanalyse von Gewässersystemen gegen xenobiotische Substanzen mit dem Ziel einer Steuerung der Belastungen rückt immer mehr in den Vordergrund des Interesses (EG 2000, EG 2001). Am Beispiel des nordrhein-westfälischen Rheineinzugsgebiets wird in der vorliegenden Arbeit eine Analyse und Bewertung des chemischen Gewässerzustandes durch georeferenzierte Modellierung von Flussgebieten durchgeführt. Eingesetzt wird das Modellsystem GREAT-ER (Georeferenced Regional Exposure Assessment Tool for European Rivers). Der methodische Teil der Arbeit beschreibt die Kalibrierung des Modellsystems für das Einzugsgebiet des Rheins in Nordrhein-Westfalen. Weiter werden die für die Modellierung notwendigen Eingangsparameter verschiedener beispielhafter Substanzen aus verschiedenen Quellen hergeleitet. In den Anwendungsstudien werden Simulationsergebnisse für die Stoffe Bor, EDTA, HHCB, und Diclofenac sowie Diuron und Ammoniumstickstoff dargestellt und mit Messwerten der Gewässerkonzentrationen verglichen. Die Emissionsmengen für Bor und EDTA aus dem Gebrauch im Haushalt sind gut quantifizierbar. Beide Substanzen verhalten sich in den Gewässern konservativ und konnten deshalb für die Kalibrierung des Modellsystems genutzt werden. HHCB und Diclofenac sind Substanzen, die typischerweise über Haushaltsabwässer in die Gewässer gelangen, aus diesen jedoch gut eliminiert werden. Das Pestizid Diuron gelangt mit dem Oberflächenabfluss von versiegelten Flächen in das Abwasser und die Gewässer. Die Elimination aus den Gewässern ist gering. In der Arbeit wird eine Quantifizierung der Emissionsmengen auf Basis der versiegelten Flächen durchgeführt und damit eine räumliche Zuordnung der Eintragsmengen erreicht. Mit Ammoniumstickstoff wird schließlich die Gewässerexposition einer Substanz berechnet, die auch über diffuse Quellen in die Gewässer gelangt. Grundannahme ist hier, dass die Frachten aus Punktquellen die diffusen Einträge überlagern. In Abhängigkeit von der jeweiligen Substanz und Lage der Messstellen zeigen die Ergebnisse sowohl gute Übereinstimmung als auch stellenweise große Abweichungen zu den gemessenen Substanzkonzentrationen in den Gewässern. Für die auftretenden Abweichungen ergeben sich Erklärungsansätze, aber auch weiterer Untersuchungsbedarf wird deutlich. Die Ergebnisse der Arbeit belegen, dass das mit GREAT-ER entwickelte Werkzeug zur georeferenzierten Modellierung von Substanzkonzentrationen in Gewässern auf dem Gebiet der zeitlichen und räumlichen Analyse von realen Messwerten und im Rahmen eines Immissions- und Belastungsmanagements einsetzbar ist. Es können aus den Umgebungsparametern begründete Hypothesen zu lokalen Substanzkonzentrationen in Gewässern entwickelt werden, deren Informationsgehalt gegenüber Messung und generischer Modellierung höher ist.