In den letzten 15 Jahren wurde in einigen Mittelgebirgsregionen Zentraleuropas ein regional un-terschiedlich starker Anstieg der Konzentration gelösten organischen Kohlenstoffes (DOC) in Oberflächengewässern festgestellt. Besonders betroffen von dieser Entwicklung sind für die Trink-wasserproduktion genutzte Talsperren. Durch den erhöhten DOC-Gehalt wird die Trinkwasser-aufbereitung nicht nur kostenintensiver, sondern bekommt auch zunehmend Probleme bei der Wahrung der Trinkwasserqualität. Die Quellen des DOC sind in den Einzugsgebieten befindliche Moore und hydromorphe Nassstandorte. Die Ursachen für den in den vergangenen Jahren doku-mentierten Mehraustrag sind äußerst komplex und beinhalten sowohl klimatische als auch nut-zungsbedingte Veränderungen. Ziel der vorliegenden Arbeit ist, den Charakter des DOC näher zu bestimmen, um die für die Wasseraufbereitung problematischen Fraktionen zu benennen und Ansatzpunkte für regulierende Maßnahmen aufzuzeigen. Die Charakterisierung erfolgte an einem LC-OCD-System (Liquid Chromatography – Organic Carbon Detection) am Beispiel der drei Tal-sperrensysteme Muldenberg, Carlsfeld (Westerzgebirge) und Fláje (Osterzgebirge, Tschechien). Die Talsperren weisen unterschiedliche DOC-Gehalte auf. Die Ergebnisse zeigen, dass der DOC aller Untersuchungsgebiete sowohl in den Zuflüssen, dem Talsperrenwasser bzw. Rohwasser als auch dem Reinwasser der Wasserwerke von Huminstoffen dominiert wird. DOC-Schwankungen sind folglich auf Schwankungen der Huminstoffkonzentrationen zurückzuführen. In den Zuflüs-sen treten die höchsten Huminstoffkonzentrationen während der Schneeschmelze im Frühjahr und bei Starkniederschlägen im Sommer und Herbst auf. Niedrige Konzentrationen sind an Bo-dengefrornis oder Trockenphasen im Sommer gebunden. In den Talsperren tritt im Sommer eine Schichtung der Huminstoffe auf, bei der an der Oberfläche durch photolytischen Abbau niedrige-re Konzentrationen und in Abhängigkeit von der Talsperrentiefe durch die Einschichtung der Zuflüsse am Grund höhere Konzentrationen auftreten. Die Verteilung im Winter ist allein von der Einschichtung der Zuflüsse abhängig. Die Verteilung der Building Blocks (Huminstoffhydrolysate) ist im Sommer der der Huminstoffe entgegengesetzt, da sich beim photolytischen Abbau von Hu-minstoffen Building Blocks bilden. Während der Zirkulationen sind die Konzentrationen der Hu-minstofffraktionen im gesamten Tiefenprofil gleich. In den Talsperren Muldenberg und Carlsfeld wurde im Untersuchungszeitraum unter Berücksichtigung der technischen Gegebenheiten und anderer Wassergütekriterien der optimale Rohwasserentnahmehorizont (niedrigstmögliche Hu-minstoffkonzentration) gewählt. In der Talsperre Fláje könnte die Rohwasserqualität durch Instal-lation eines schwenkbaren Entnahmerohres erheblich verbessert werden. In den Wasserwerken sind die Huminstofffraktionen mit abnehmender Molekülgröße schwieriger zu entfernen. Die relativ niedermolekularen Building Blocks sind die am schwersten entfernbaren DOC-Bestandteile. Auf Grundlage mathematischer Beziehungen zu SAK254 bzw. DOC wurde ein Programm (DOCQuaC – DOC-Quality Calculator) entwickelt, mit dessen Hilfe die Huminstofffraktionen über diese Grundparameter ermittelt werden können. Neben der Fraktionsquantifizie-rung besteht im Programm die Möglichkeit zur Berechnung der Eliminierungsleistung, so dass beispielsweise nach der Durchführung einer Maßnahme zur Verbesserung der DOC-Entfernung eine unmittelbare Aussage über den Effekt auf die Fraktionen vorliegt. / For the last 15 years a change of Dissolved Organic Carbon (DOC) has been taking place in surface waters of Middle European Highlands. The degree of this increase is regionally dependent. The reasons as well as the consequences of this development are of high complexity. The changes are expressed in an increase of middle DOC values and, additionally, an increase of annual changes. Reservoirs, used for drinking water production, are particularly affected, because the heightened DOC content increases the costs for drinking water treatment, and currently it is not possible to maintain a good drinking water quality. The main DOC source are peat bogs, situated in the catchments. The cause of the increasing DOC output from peat bogs are very complex and contain changes as well in climate as in land use. The aim of this presented dissertation was to gain more information about the character of DOC, so that those fractions can be determined which are problematically to remove inside the waterworks. On that base it should be possible to find some starting points for more regulating measures. The analytical characterisation was carried out by the help of a LC-OCD-System (Liquid Chromatography – Organic Carbon Detection), exemplary for the reservoir systems Muldenberg, Carlsfeld (Western Ore Mountains) and Fláje (Eastern Ore Mountains, Czech Republic). Although the DOC concentrations are very different in the reser-voirs, it was always dominated by humic substances, namely as well in the tributaries, as in the raw and treated water. Thus changes in the DOC concentration are due to changes in the concen-tration of humic substances. In spring and summer occur the highest concentrations of humic substances in the tributaries. Low concentrations are linked with frost in winter or dry periods in summer. In the reservoirs in summer a stratification of humic substances shapes up, with lower concentration near the water surface (caused by photolytical degradation) and accordingly higher concentration near the ground (layering of influxes). Distribution in winter only depends on the layering of the influxes. In summer the concentration of Building Blocks (humic substance hydro-lysates) is opposite to that of humic substances, because of the creation of Building Blocks at the photolytical degradation. During circulation the concentration of all humic substance fractions are equal in each reservoir layer. In the reservoirs Muldenberg and Carlsfeld, a further optimisation of the raw water withdrawal horizon is not possible. In the reservoir Fláje the raw water could be much improved by installing a movable withdrawal device. With decreasing molecular size the elimination of the humic fractions gets more difficult in the waterworks. Most difficult to eliminate are Building Blocks. On the basis of the mathematical cor-relation between humic fractions and the SAC254 and DOC a program (DOCQuaC – DOC-Quality Calculator) has been developed, which enables die calculation of humic concentrations by enter-ing these general parameters. In addition to the calculation of the concentrations it is possible to calculate the elimination capacity for the humic fractions. Thus the effects of measures on the humic fractions, which could be done for optimisation of the elimination capacity, can be imme-diately observed.

Mit Mineralölkohlenwasserstoffen (MKWs) kontaminierte Böden stellen ein weitverbreitetes Umweltproblem dar. Da Böden ein wertvolles Schutzgut darstellen und nur über lange Zeit erneuerbar sind, existieren verschiedenste Sanierungsmaßnahmen, um den Boden wieder nutzbar zu machen. Die off-site Sanierung in Form von Bodenmieten ist dabei die am häufigsten angewendete Sanierungsmethode. Bei diesem Verfahren werden die Mieten, um eine optimale Sauerstoff- und Nährstoffversorgung der autochtonen Mikroflora zu gewährleisten, während des gesamten Sanierungsprozesses belüftet und ggf. zu Beginn mit Mineraldünger versetzt. Die Zugabe von Fremdorganismen mit entsprechendem Abbaupotential führte in solchen Fällen meist nicht zu einem gesteigerten Sanierungserfolg. Die zu einem Zeitpunkt gegebene Abbauaktivität der Organismen kann über die Messung der Temperatur im Mieteninneren abgeschätzt werden. Ansonsten werden Bodenreinigungsverfahren hinsichtlich der Mikrobiologie bisher als "black box" betrieben. Da bisher noch wenig über die mikrobielle Diversität aktiver Bodenmieten und das im Boden vorhandene Abbaupotential bekannt ist, sollte die Anwendung molekulargenetischer Methoden Aufschluss darüber geben. Die Charakterisierung der aktiven Mikroflora erfolgte zunächst durch die Klonierung der cDNA der 16S rRNA, da durch die 16S rRNA fast ausschließlich Mikroorganismen mit aktiver Proteinsynthese nachgewiesen werden. Die dabei als häufig charakterisierten Gattungen wurden über den gesamten Sanierungsverlauf mittels Membranhybridisierung quantifiziert. Die DNA-Sonden dafür wurden entweder selbst entworfen oder aus der Literatur übernommen. Der Nachweis des Abbaupotentials erfolgte anhand der Gene für die Schlüsselenzyme Alkan-Hydroxylase (AlkB) und Catechol-2,3-Dioxygenase (C23O). Die Quantifizierung der Abbaugene wurde auf DNA-Ebene mit Hilfe der kompetitiven PCR mit einem internen Standard durchgeführt. Das in der Arbeit untersuchte Bodenmaterial stammt aus dem Teerverarbeitungswerk Rositz. Es standen davon drei Mieten mit unterschiedlicher Konzentration an MKW zur Verfügung. Das Material von Rositz 3 wurde über den gesamten Sanierungsverlauf beprobt. Eine Probe der aktiven Miete Rositz 3 wurde zur Diversitätsanalyse herangezogen. Die Mieten Rositz 1 und Rositz 2 sowie das Mietenausgangsmaterial der Tanklager Grimma und Espenhain dienten zu Vergleichsuntersuchungen. Mit der verwendeten Methode zur Nukleinsäure-Extraktion war es möglich, gleichzeitig die RNA und die DNA einer Probe zu erhalten. Die nach Aufschluss mit Glaskugeln erhaltenen sequentiellen Extrakte 1 und 2/3 wurden getrennt voneinander weiter untersucht. Im 1. Aufschluss wurden vermutlich bevorzugt die Mikroorganismen extrahiert, die sich an der Oberfläche der Bodenpartikel befanden, und im 2./3. die aus dem Innern der Bodenpartikel. Die Sequenzierung der SSU rRNA zeigte eine relativ hohe Diversität der Mikroflora, wobei allerdings beide Klonbanken der sequentiellen Nukleinsäureextrakte von den Gammaproteobakterien, besonders von Pseudomonaden dominiert wurden. Die Dominanz der Gammaproteobakterien kann auf das Phänomen des ‚gamma-shifts’ zurückgeführt werden. Aufgrund der hohen MKW-Konzentration im Bodenmaterial, was für die zum Abbau fähigen Bakterien ein hohes Substratangebot darstellt, fand möglicherweise eine Anreicherung der Gammaproteobakterien statt. Alpha- und Betaproteobakterien stellten ebenfalls zwei weitere große Gruppen in den Klonbanken dar. Die erhaltenen Sequenzen waren häufig ähnlich zu denen von kultivierten Mikroorganismen, bildeten in den Dendrogrammen jedoch eigene Cluster, wobei die ähnlichsten Sequenzen meist aus Bodenuntersuchungen stammen. Eine Ausnahme stellen dabei die zu den gefundenen Betaproteobakterien ähnlichen Sequenzen dar. Sie waren vor allem in aquatischen Ökosystemen dominierend. Interessant war, dass manche Gattungen, wie Sphingomonaden oder Zymomonas spp. nur in einem der beiden sequentiellen RNA-Extrakte nachgewiesen werden konnten. Gattungen, wie Acidovorax spp., konnten in beiden Extrakten detektiert werden, wobei die Sequenzen der einzelnen sequentiellen Extrakte im Dendrogramm häufig separate Cluster bildeten. Für alle detektierten Gattungen sind Vertreter bekannt, die in der Lage sind, Bestandteile von MKW abzubauen. Der Vergleich der Sequenzen zeigte, dass der Schadstoffbau hauptsächlich an der Oberfläche der Bodenpartikel stattfinden muss, da viele ähnliche Sequenzen des 2./3. Aufschlusses unter mikroaeroben Bedingungen gefunden wurden. Für die Quantifizierung der dominierenden Gattungen mittels Membranhybridisierung konnten Sonden für Pseudomonas, Sphingomonas, Acinetobacter und Acidovorax aus der Literatur übernommen werden. Auf der Basis der Sequenzdaten wurden für die Gattungen Rhodoferax, Thiobacillus und für die zum Klon TRS13 ähnlichen Sequenzen drei neue "Rositz"–Sonden entwickelt. Im 1. Extrakt war der Anteil der einzelnen Gattungen in den meisten Fällen jeweils höher als im 2./3. Extrakt. Sphingomonaden und Thiobacillen konnten in allen Phasen des Abbauprozesses nachgewiesen werden. Alle anderen genannten Gattungen waren zumeist nur zu Beginn und während des frühen aktiven Schadstoffabbaus detektierbar. Es konnte dabei ein besonders hoher Anteil an Sphingomonaden, Pseudomonaden und Rhodoferax spp. nachgewiesen werden. Das Verschwinden der Pseudomonaden nach der schnellen Abbauphase, d.h. nach dem Abbau der gut bioverfügbaren Schadstoffe, ist ein bekanntes Phänomen. Schlecht bioverfügbare Verbindungen werden wahrscheinlich von anderen Gattungen abgebaut, die aber in dieser Arbeit nicht identifiziert worden sind. Die drastische Änderung der mikrobiellen Gemeinschaft wurde in dieser Form nicht erwartet. Die Schadensfälle Rositz 1 und Rositz 2 wiesen einen geringeren Anteil an Pseudomonaden auf als Rositz 3. Am Ende des Sanierungsprozesses konnten in diesen beiden Mieten auch noch mehr von den detektierten Gattungen nachgewiesen werden. Die Gattung Acinetobacter konnte nur zu Beginn der Sanierung und der aktiven Phase der Miete Rositz 1 detektiert werden, was möglicherweise auf ein Sondenproblem zurückzuführen ist. Die ausgewählten Abbaugene konnten in relativ konstanter Menge über den gesamten Abbauprozess im Bodenmaterial von Rositz 1 und Rositz 3 nachgewiesen werden. In der Miete Rositz 2 war die Kopienzahl der Abbaugene zu Beginn der Sanierung geringer als im aktiven Bodenmaterial, was die Entwicklung der abbauenden Gemeinschaft während des Sanierungsprozesses zeigt. Die Kopienzahl für AlkB lag in allen Fällen deutlich über denen für C23O. Dies ist vermutlich darauf zurückzuführen, dass im Schadensfall Rositz die Alkane den Hauptteil der Kontamination ausmachten. In den meisten Fällen wurde im 1. Extrakt eine höhere Kopienzahl für AlkB und C23O nachgewiesen als im 2./3. Extrakt. Anhand der verwendeten Nachweismethode lässt sich also schlussfolgern, dass sich die meisten zum MKW-Abbau fähigen Mikroorganismen auf der Oberfläche der Bodenpartikel befanden. Trotz unterschiedlicher MKW-Ausgangskonzentration und Sanierungsdauer unterschieden sich die Schadensfälle Grimma und Espenhain kaum in der ermittelten Kopienzahl für AlkB und C23O sowie im Anteil der nachgewiesenen Gattungen. Es sind auch nur geringe Unterschiede zu den Rositz-Mieten erkennbar. In den zu sanierenden Böden liegt ein ausreichend hohes Abbaupotential vor. Der limitierende Faktor für eine erfolgreiche Sanierung scheint demzufolge die ausreichende Sauerstoffversorgung der zum Abbau befähigten Mikroorganismen zu sein.

Es wurden Versuche für die ungesättigte Zone duchgeführt, um das Verhalten kleinerer Einträge an Benzen, Toluen und Xylen im Oberboden anschätzen zu können. In einem Vorversuch wurde der Verteilungskoeffizient Gas-Wasser für verschiedene Wässer bestimmt. Der Einfluss der Temperatur hatte einen größeren Einfluss als der Chemismus des Wassers. Die Sorption wurde ermittelt und zeigte sich als ein über sechs Größenordnungen linearer Prozess. Sie ist abhängig vom Humusgehalt. Versuche zur Desorption zeigen Unterschiede zwischen den Aromaten. Xylen desorbiert am langsamsten. Fünf, z.T. mehrmonatige Versuche mit einem großen Laborlysimeter (60 cm Durchmesser, 2 m Länge) zeigten, dass die Korngröße die Diffusion und dichtebedingte Konvektion der gasförmigen Aromaten beeinflusst. Diese Vorgänge sind für den schnellen Transport verantwortlich. Das Sickerwasser bewegt sich deutlich langsamer, transportiert aber die größeren BTX-Mengen. Humushaltige Böden können den Transport in tiefere Bereiche aufgrund von Sorption deutlich reduzieren. Mikrobieller Abbau lässt sich über den Sauerstoffverbrauch nachweisen.

Der Landschaftswasserhaushalt stellt die Integrationsebene der Geokomponenten Klima, Boden und Landnutzung dar und unterliegt aktuell einer intensiven Forschungstätigkeit. Die charakteristische Ausprägung des Landschaftswasserhaushaltes ist in der mitteleuropäischen Kulturlandschaft das Ergebnis einer von vielfältigen Triebkräften bestimmten komplexen Nutzung. Diese existierenden Nutzungsansprüche werden aber nicht gezielt zur Optimierung des Landschaftswasserhaushaltes koordiniert, da die handelnden Akteure teils völlig gegensätzlichen Zielrichtungen verfolgen. Insgesamt gesehen bietet die Optimierung der nicht besiedelten Landfläche auf Grund ihrer großen Flächeninanspruchnahme die größten Potentiale der Beeinflussung des Landschaftswasserhaushaltes. In der vorliegenden Arbeit werden mit der hydrologischen Modellierung und der funktionalen Landschaftsbewertung zwei völlig unterschiedliche methodische Ansätze zur Analyse hydrologischer Prozesse im Landschaftswasserhaushalt genutzt, um die Reaktion des Wasserhaushaltes auf Landschaftsveränderungen zu untersuchen. Es wird am Beispiel eines Flusseinzugsgebietes im Erzgebirge gezeigt, inwieweit sich durch ein Niederschlag-Abfluss-Modell Änderungen im Wasserhaushalt von Landnutzungsszenarien aufzeigen lassen, die auf der Grundlage von Landschaftsbewertungsverfahren erstellt wurden. Es sollen also mittels hydrologischer Modellierung die qualitativen Resultate eines deutlich einfacher zu realisierenden Planungsverfahrens quantifiziert werden. Auf der Basis der bewerteten Landschaftsfunktionen Abflussregulationsfunktion, Wassererosionswiderstand, Ertragspotential und physikochemisches Filtervermögen des Bodens wurden durch multikriterielle Optimierung mit der Software LNOPT zwei sich unterscheidende Szenarien, ein eher realistisch angelegtes Szenario (Realszenario) und ein Szenario mit möglichst hoher Retentionswirkung (Szenario Abflussminimierung) entwickelt. Beide Szenarien sind an die Realität angelehnt und nicht fiktiv, wodurch sich starke Einschränkungen hinsichtlich der optimierbaren Fläche ergeben. So stehen nur 36,5 % der Gesamtfläche zur Landnutzungsoptimierung zur Verfügung wovon nur 12,5 % der Fläche durch den Optimierungsprozess in ihrer Nutzung umgewidmet wird. Der Wasserhaushalt der entwickelten Landnutzungsszenarien wurde mit dem Wasserhaushaltssimulationsmodell WaSiM-ETH in zehn ausgewählten Teileinzugsgebieten modelliert. Die Gebietsanpassung erfolgte dabei an den Pegeln Lauenstein und Geising mit einem multi-response Ansatz, der auch Ergebnisse einer Ganglinienseparation und Vergleiche zu einer Arbeit im benachbarten Weißeritzeinzugsgebiet berücksichtigt. Im Ergebnis zeigte die Validierung eine gelungene Gebietsanpassung des Modells WaSiM-ETH mit geringen Schwächen im Winter und bei außergewöhnlichen Extremereignissen. Insgesamt zeigt sich in allen modellierten Teileinzugsgebieten ein Rückgang des Gesamtabflusses, allerdings in Größenordnungen, die sich räumlich sehr stark unterscheiden. Berechnet wurde dabei nur der Wasserhaushalt für das Szenario „Abflussminimierung“, da sich beide Szenarien in den hydrologisch ähnlichen Teileinzugsgebieten nur wenig unterscheiden. Die statistische Auswertung der Ergebnisse erfolgte mit Spearmans Rangkorrelations¬koeffizient und zeigte: • dass mit steigender Höhenlage die Möglichkeiten der Abflussminimierung durch Landnutzungsveränderungen abnehmen. Im Indikator Höhenlage spiegeln sich dabei mehrere Parameter wider, welche die sich mit der Höhe wandelnden Klima-, Boden- und Reliefbedingungen ausdrücken. • dass mögliche Abflussminderungen mit dem Ackeranteil eines Einzugsgebietes positiv signifikant korreliert sind. Die Abflussminderungspotentiale steigen also mit steigendem Ackeranteil an. • dass die absolute Niederschlagsmenge keinen direkten Einfluss auf die Abflussminderung hat, vielmehr ist die jährliche Niederschlagsverteilung bedeutsam für die Möglichkeiten des Wasserrückhaltes in der Fläche. Als Voraussetzung für die erfolgreiche Anwendung von LNOPT im Rahmen hydrologischer Fragestellungen sind die Berücksichtigung beziehungsweise Bearbeitung folgender Punkte: • Ermittlung der hydrologischen Senkenpotentiale zu Beginn des Planungsprozesses um sich auf Gebiete mit hohem hydrologischen Senkenpotential zu konzentrieren, • Planung von Landnutzungsveränderungen hinsichtlich Nutzungstyp, Nutzungsart oder Nutzungsintensität anhand von Bewertungsverfahren, welche die hydrologischen Differenzen gut widerspiegeln, • Einbeziehung der handelnden Akteure in den Planungsprozess um die möglichst vollständige Umsetzung der geplanten Maßnahmen zu ermöglichen. Mit der vorliegenden Arbeit wird gezeigt, dass im Mittelgebirgsraum Abflussminderungspotentiale im Zuge von Landnutzungsveränderungen vorhanden sind, diese aber regional sehr stark differenziert ausgeprägt sind. Methodisch konnte demonstriert werden, dass das eingesetzte Verfahren der multikriteriellen Landnutzungsoptimierung zur Planungsunterstützung im Rahmen hydrologischer Fragestellungen genutzt werden kann, wenn die genannten Rahmenbedingungen beachtet werden. / The hydrological balance of a landscape integrates different geocomponents such as climate, soil and land use and is an object of intensive research activities. The specific characteristic of the hydrological balance of a landscape shows the result of a complex utilisation system which is caused by manifold driving forces. Due to different strategic objectives of thestakeholders, their demands are contrasting and therefore it is very difficult to coordinate these demands with respect to influencing the hydrological balance of a landscape. Changes of land use in non-settled areas have the highest potential of modifying the hydrological balance of a landscape due to the large extent of affected area. In this thesis two different methodical approaches are used to analyse the hydrological processes in the water balance of a landscape in order to investigate the effects of land use changes on the hydrological balance of a landscape. The applied methods are hydrological modelling and functional landscape assessment. Hydrological modelling quantifies the water balance of scenarios made by a much easier to realise planning method on the basis of a functional landscape assessment. Land use scenarios on the basis of a functional landscape assessment can be build through a multi-criteria optimisation process using the software LNOPT (“land use op-timisation”). By using this method, the hydrological balance of a landscape and the specific local conditions are described by the following landscape functions: runoff regulation, resistance against water erosion, biotic yield potential and physical-chemical cleaning potential of soils. On the basis of the assessment of these landscape functions, two land use scenarios were developed using the method of multi-criteria optimisation, namely, a more realistic scenario and one with the highest possible water retention potential. Even though both scenarios are different in their closeness to reality, they are both inspired by reality and not just fictitious. Due to different restrictions only 36.5 % of the entire catchment area could be used in the optimisation process. In the scenario with the highest possible water retention potential only 12.5 % of the land use was changed and in the more realistic scenario the changes were slightly smaller. The water balance simulation model WaSiM-ETH is well suited to quantify changes in the hydrological balance in the context of land-use changes at the meso-scale. The adaptations to the catchment area characteristics were done by the calibration on the gauges Lauenstein and Geising in a multi response approach considering results of a hydrograph curve separation and the results of a research in the neighbouring Weisseritz catchment. The validation shows a successful adaptation to the regional catchment area characteristics with minor shortcomings in winter and by extraordinary high precipitation events. In the whole investigated area possible changes of the hydrological balance are rather negligible due to only small land use changes. But in 10 selected subcatchments the hydrological modelling shows a decrease of discharge in the scenario with the highest possible water retention potential. The dimensions of the decrease in the discharge are regionally very different due to varying spatial characteristics. These differences get systemised through a statistical analysis using the Spearman’s Rank Correlation Coefficient. The following correlations were found: • The possibilities of a decrease in discharge through land use modification are getting smaller with an increase in altitude. The complex indicator “altitude” contains different parameters which reflect the shifting of climatic, soil and relief conditions with changing altitude. • The possibilities of a decrease in discharge are getting higher with the percentage of arable land in the subcatchments. • The amount of precipitation has no direct influence of the possible decrease in discharge in the subcatchments. The influence of the annual variation of precipitation is larger than the absolute annual amount of precipitation. For a successful application of LNOPT for the development of land use scenarios with a hydrologic context the following requirements have to be considered: • ahead of the planning process, pedological and geological potentials of the investigated area in terms of a decrease in discharge should be investigated • landscape functions which show hydrological differences in terms of land use types, the kind and the intensity of land use should be used • local steak holders should be integrated in the planning process to ensure the complete implementation of the planned measures as much as possible. In this thesis it could be shown that mountainous regions have a potential for a decrease in discharge caused by a land use change, but with substantial regional variations. The evaluation of the used methods demonstrated that the multi-criteria optimisation software LNOPT is well suited to support hydrological related planning processes if conditions mentioned above are considered.

Der großräumige Abbau von Braunkohle in der Lausitz führte in der Vergangenheit zu einer extremen Beeinflussung des Wasserhaushaltes im Einzugsgebiet der Spree. Mit dem Beginn der Sanierung und Flutung der Tagebaue kommt es nun langfristig zu einer verstärkten Nutzung der existierenden Oberflächengewässer und der Einbindung der entstehenden Tagebaurestseen in das Fließgewässernetz. Die Kopplung von Mengenbewirtschaftungsmodellen mit Gütemodellen berücksichtigt die Verfügbarkeit und Verteilung der begrenzten Ressource Wasser im Einzugsgebiet und der aus der Bewirtschaftung resultierenden Gewässergüte. Dies entspricht auch dem Leitbild der EU-WRRL (2000) für ein integriertes Flussgebietsmanagement, was eine einzugsgebietsbezogene Betrachtung der vorhandenen Ressourcen unter Berücksichtigung aller beeinflussten und beeinflussenden Kriterien fordert. Werden Modelle, die unterschiedlich sensitive und komplexe Systeme abbilden, miteinander gekoppelt, erfordert dies eine Anpassung der Datenstruktur und der zeitlichen Skalen. Schwerpunkt dieser Arbeit war die Entwicklung einfacher, robuster Simulationswerkzeuge für die Prognose der Gewässergüte in den Talsperren Bautzen und Quitzdorf. Als Basis diente das komplexe Standgewässergütemodell SALMO. Das Modell wurde zunächst um einfache Algorithmen ergänzt, so dass es trotz einer angepassten, stark reduzierten Datengrundlage, plausible Ergebnisse simulierte. Stochastisch erzeugte Bewirtschaftungsszenarien und die komplex simulierten Modellergebnisse bezüglich der resultierenden Gewässergüte, wurden als Trainingsdaten für ein Künstliches Neuronales Netz (ANN) genutzt. Die für beide Talsperren trainierten ANN sind als effektive Black-Box-Module in der Lage, das komplexe Systemverhalten des deterministischen Modells SALMO widerzuspiegeln. Durch eine Kopplung der entwickelten ANN mit dem Bewirtschaftungsmodell WBalMo ist es möglich, Bewirtschaftungsalternativen hinsichtlich ihrer Konsequenzen für die Gewässergüte zu bewerten. ANN sind systemgebundene Modelle, die nicht auf andere Gewässersysteme übertragen werden können. Allerdings stellt die hier erarbeitete Methodik einen fundierten Ansatz dar, der für die Entwicklung weiterer aggregierter Gütemodule im Rahmen integrierter Bewirtschaftungsmodelle angewendet werden kann. / The large-scale extraction of lignite in Lusatia in the past had an extreme impact on the water balance of the Spree river catchment. The restoration and flooding of the opencast pits put heavy demand on existing surface waters for a long time period. The resulting artificial lakes have to be integrated in the riverine network. The coupling of management models and water quality models allows to consider both availability and distribution of limited water resources in the catchment and resulting water quality. This is corresponding to the principles of the EU-WFD for integrated river basin management, which is a basin-related consideration of available resources taking into account all influencing and influenced characteristics. Adjustment of data structure and time scale is necessary if models describing unequally sensitive and complex systems are to be coupled. Main focus of this task was to develop simple and robust simulation tools for the prediction of water quality in the reservoirs Bautzen and Quitzdorf. The complex water quality model SALMO served as a basis. In a first step, simple algorithms had to be amended in order to generate plausible simulation results despite of an adapted reduced data base. Stochastically generated management scenarios and complex simulated model results regarding the resulting water quality were employed as training data for an Artificial Neuronal Network (ANN). The trained ANN’s are efficient black box modules. As such they are able to mirror complex system behaviour of the deterministic model SALMO. By coupling the developed ANN with the management model WBalMo it is possible to evaluate management strategies in terms of their impact on the quality of the water bodies. ANN’s are system-linked models. A transfer to other aquatic systems is not possible. However, the methodology developed here represents an in-depth approach which is applicable to the development of further aggregated water quality models in the framework of integrated management models.

Die Arbeit fängt mit einer Beschreibung des Zustands der Kohlenbergbauindustrie weltweit und des zukünftigen Bedarfes für Kohle an. Danach folgt eine allgemeine Beschreibung des Restrukturierungsprozesses des Kohlenbergbaus in Rumänien und eine vertiefende Untersuchung der Situation im Schiltal infolge des Umstrukturierungsprozesses. Die schwierige sozioökonomische Lage im Schiltal braucht konkrete Lösungen; das Potenzial der Region bietet die Möglichkeit für zukünftige Entwicklungen. Eine vollständige, umfangreiche Analyse und ein Entwicklungskonzept wurden durchgeführt bzw. entwickelt. Es werden sowohl die Entwicklung von alternativen Wirtschaftstätigkeiten, als auch die Modernisierung und Rentabilisierung des traditionellen Bergbaus begründet.

Reactive transport modelling has wide applications in geosciences. In the field of hydrogeology, it has been utilised to simulate the biogeochemical processes that disperse and degrade contaminants in the aquifer. For geotechnical applications, such as geological CO2 sequestration, the reaction of CO2 with the ambient saline aquifer determines the final success of storage. In a radioactive waste repository, scientists rely on reactive transport models to predict the mobilisation of hazardous radionuclides within space and time. In this work, the multi-component mass transport code OpenGeoSys, was coupled with two geochemical solvers, the Gibbs Energy Minimization Selektor (GEM) and the Biogeochemical Reaction Network Simulator (BRNS). Both coupled codes were verified against analytical solutions and simulation results from other numerical models. Moreover, the coupling interface was developed for parallel simulation. Test runs showed that the speed-up of reaction part had a very good linearity with number of nodes in the mesh. However, for three dimensional problems with complex geochemical reactions, the model performance was dominated by solving transport equations of mobile chemical components. OpenGeoSys-BRNS was applied to a two dimensional groundwater remediation problem. Its calculated concentration profiles fitted very well with analytical solutions and numerical results from TBC. The model revealed that natural attenuation of groundwater contaminants is mainly controlled by the mixing of carbon source and electron donor. OpenGeoSys-GEM was employed to investigate the retardation mechanism of radionuclides in the near field of a nuclear waste repository. Radium profiles in an idealised bentonite column was modelled with varying clay/water ratios. When clay content is limited, Ba-Sr-Ra sulfate solid solutions have a very strong retardation effect on the aqueous radium. Nevertheless, when clay mineral is abundant, cation exchange sites also attract Sr and Ba, thus dominates the transport of Ra.

Mit der zunehmend künstlichen Gestaltung des menschlichen Lebensumfeldes verstärkt sich das Bedürfnis nach Aufenthalt in der Natur. Freizeit und Erholung sind dabei zunehmend von einem Drang nach Selbsterfahrung und Selbstverwirklichung geprägt. Freigabe und Genuß rücken zunehmend an die Stelle fester Formen und Regeln. In diesem Zeichen steht auch die Entwicklung immer neuer Trend- und Outdoorsportarten. Die Vielfalt der Sportarten und die stärkere Frequentierung führen zu einer stärkeren Belastung naturnaher Gebiete. Im Gegenzug schwinden weiterhin natürliche Lebensräume und mit ihren Tier- und Pflanzenarten. Noch naturnah verbliebene Lebensräume erhalten daher eine besondere Bedeutung für den Schutz von Natur und Landschaft. Gleichzeitig konzentrieren sich auf diese Freiräume Freizeit- und Erholungsaktivitäten. Sämtliche Natursportarten, einschließlich des Klettersports müssen sich daher in das Spannungsfeld von verstärkter Nutzungsintensität und begrenztem Platzangebot einordnen. Seit der Gründung des gleichnamigen Nationalparkes 1990 steht auch die Sächsische Schweiz verstärkt im Spannungsfeld von Naturschutz und Erholungsnutzung. Das landschaftlich eindrucksvolle Gebiet ist Rückzugsraum von Flora und Fauna, darunter einiger bedrohter Tier- und Pflanzenarten. Gleichzeitig gehört es zu den ältesten und bekanntesten Mittelgebirgsklettergebieten der Welt. Sowohl Bergsport als auch Naturschutz stellen Raumansprüche an die Sächsische Schweiz - Raumansprüche, die sich in ihrer Wirkungsweise wechselseitig beeinflussen. Insbesondere die bergsportliche Inanspruchnahme des Naturraumes führt zu einem raumbezogenen Nutzungskonflikt. Zur Betrachtung und Bearbeitung dieses Konfliktes ist die Geographie mit ihrer integrativen Betrachtungsweise der Landschaft als Wirkungsgefüge aus physischen, biotischen und anthropogenen Sachverhalten bevorzugt geeignet. Ziel des Nationalparkes ist es, die in Europa einmaligen naturräumlichen Eigenarten und die artenreiche Tier- und Pflanzenwelt zu bewahren sowie den ungestörten Ablauf der Naturvorgänge zu gewährleisten. Dazu ist eine Beruhigung der Lebensräume notwendig. Der Bergsport als touristische Erholungsnutzung hingegen strebt eine möglichst beschränkungsfreie Ausübung des Sports oder aber zumindest den Erhalt des Kletterns in seinem bisherigen Umfang an. Freies, uneingeschränktes Klettern in der Natur ist jedoch nur so lange möglich, wie es die Belastungsgrenzen des betreffenden Ökosystems nicht überschreitet. Da es sich bei Klettergebieten in der Regel um relativ naturnahe Räume und Rückzugsgebiete von Flora und Fauna handelt, werden hier oft schon frühzeitig Maßnahmen zum Schutz derselben eingeleitet. Dazu gehören räumliche und zeitliche Zutrittsbeschränkungen. Eine Alternative zu Sperrungen stellt die Aufstellung von Klettergebietskonzeptionen dar, die sowohl die Belange des Bergsports als auch des Naturschutzes berücksichtigen. In der Sächsischen Schweiz werden zwischen Nationalparkverwaltung und Sächsischem Bergsteigerbund seit 1996 Verhandlungen über eine Bergsportkonzeption geführt, welche die Grundlage für die zukünftige bergsportliche Nutzung des Nationalparkes darstellt. Daneben enthalten die Sächsischen Kletterregeln differenzierte Gebote für eine möglichst naturschonende Ausübung des Bergsports. Die Akzeptanz der behördlichen Einschränkungen im Rahmen der Bergsportkonzeption sowie die Einhaltung der traditionellen Sächsischen Kletterregeln sind Voraussetzung für eine Erhaltung des Klettersports in der Sächsischen Schweiz. Dazu sind Information und Weiterbildung der aktiven Kletterer notwendig. Umweltbildung als Instrument des vorsorgenden Naturschutzes kann dabei im Sinne einer verstehenden Lösungsstrategie zu freiwilligen Verhaltensänderungen und Verständnis von Zusammenhängen beitragen. Während der Arbeit erhobene Daten belegen, daß in die Kletterausbildung bereits naturschutzrelevante Themen einfließen. Allerdings existiert bisher kein umfassendes Lehrmaterial zum Thema Bergsport und Naturschutz in der Sächsischen Schweiz. Daraus resultiert möglicherweise der vielfach geäußerte Wunsch nach zusammenfassenden Informationsmaterialien. Diesem Anliegen könnte ein Umweltbildungsprogramm Bergsport und Naturschutz in der Sächsischen Schweiz gerecht werden. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde ein solches Umweltbildungsprogramm erarbeitet. Es setzt die naturräumlichen Gegebenheiten der Sächsischen Schweiz zur Art der bergsportlichen Inanspruchnahme in Beziehung, zeigt Grundlagen von Geboten der Sächsischen Kletterregeln auf und erläutert behördliche Regelungen. Einsatzfähig könnte dieses Bildungsprogramm zukünftig in der Kletterausbildung sein.

Mit der zunehmend künstlichen Gestaltung des menschlichen Lebensumfeldes verstärkt sich das Bedürfnis nach Aufenthalt in der Natur. Freizeit und Erholung sind dabei zunehmend von einem Drang nach Selbsterfahrung und Selbstverwirklichung geprägt. Freigabe und Genuß rücken zunehmend an die Stelle fester Formen und Regeln. In diesem Zeichen steht auch die Entwicklung immer neuer Trend- und Outdoorsportarten. Die Vielfalt der Sportarten und die stärkere Frequentierung führen zu einer stärkeren Belastung naturnaher Gebiete. Im Gegenzug schwinden weiterhin natürliche Lebensräume und mit ihren Tier- und Pflanzenarten. Noch naturnah verbliebene Lebensräume erhalten daher eine besondere Bedeutung für den Schutz von Natur und Landschaft. Gleichzeitig konzentrieren sich auf diese Freiräume Freizeit- und Erholungsaktivitäten. Sämtliche Natursportarten, einschließlich des Klettersports müssen sich daher in das Spannungsfeld von verstärkter Nutzungsintensität und begrenztem Platzangebot einordnen. Seit der Gründung des gleichnamigen Nationalparkes 1990 steht auch die Sächsische Schweiz verstärkt im Spannungsfeld von Naturschutz und Erholungsnutzung. Das landschaftlich eindrucksvolle Gebiet ist Rückzugsraum von Flora und Fauna, darunter einiger bedrohter Tier- und Pflanzenarten. Gleichzeitig gehört es zu den ältesten und bekanntesten Mittelgebirgsklettergebieten der Welt. Sowohl Bergsport als auch Naturschutz stellen Raumansprüche an die Sächsische Schweiz - Raumansprüche, die sich in ihrer Wirkungsweise wechselseitig beeinflussen. Insbesondere die bergsportliche Inanspruchnahme des Naturraumes führt zu einem raumbezogenen Nutzungskonflikt. Zur Betrachtung und Bearbeitung dieses Konfliktes ist die Geographie mit ihrer integrativen Betrachtungsweise der Landschaft als Wirkungsgefüge aus physischen, biotischen und anthropogenen Sachverhalten bevorzugt geeignet. Ziel des Nationalparkes ist es, die in Europa einmaligen naturräumlichen Eigenarten und die artenreiche Tier- und Pflanzenwelt zu bewahren sowie den ungestörten Ablauf der Naturvorgänge zu gewährleisten. Dazu ist eine Beruhigung der Lebensräume notwendig. Der Bergsport als touristische Erholungsnutzung hingegen strebt eine möglichst beschränkungsfreie Ausübung des Sports oder aber zumindest den Erhalt des Kletterns in seinem bisherigen Umfang an. Freies, uneingeschränktes Klettern in der Natur ist jedoch nur so lange möglich, wie es die Belastungsgrenzen des betreffenden Ökosystems nicht überschreitet. Da es sich bei Klettergebieten in der Regel um relativ naturnahe Räume und Rückzugsgebiete von Flora und Fauna handelt, werden hier oft schon frühzeitig Maßnahmen zum Schutz derselben eingeleitet. Dazu gehören räumliche und zeitliche Zutrittsbeschränkungen. Eine Alternative zu Sperrungen stellt die Aufstellung von Klettergebietskonzeptionen dar, die sowohl die Belange des Bergsports als auch des Naturschutzes berücksichtigen. In der Sächsischen Schweiz werden zwischen Nationalparkverwaltung und Sächsischem Bergsteigerbund seit 1996 Verhandlungen über eine Bergsportkonzeption geführt, welche die Grundlage für die zukünftige bergsportliche Nutzung des Nationalparkes darstellt. Daneben enthalten die Sächsischen Kletterregeln differenzierte Gebote für eine möglichst naturschonende Ausübung des Bergsports. Die Akzeptanz der behördlichen Einschränkungen im Rahmen der Bergsportkonzeption sowie die Einhaltung der traditionellen Sächsischen Kletterregeln sind Voraussetzung für eine Erhaltung des Klettersports in der Sächsischen Schweiz. Dazu sind Information und Weiterbildung der aktiven Kletterer notwendig. Umweltbildung als Instrument des vorsorgenden Naturschutzes kann dabei im Sinne einer verstehenden Lösungsstrategie zu freiwilligen Verhaltensänderungen und Verständnis von Zusammenhängen beitragen. Während der Arbeit erhobene Daten belegen, daß in die Kletterausbildung bereits naturschutzrelevante Themen einfließen. Allerdings existiert bisher kein umfassendes Lehrmaterial zum Thema Bergsport und Naturschutz in der Sächsischen Schweiz. Daraus resultiert möglicherweise der vielfach geäußerte Wunsch nach zusammenfassenden Informationsmaterialien. Diesem Anliegen könnte ein Umweltbildungsprogramm Bergsport und Naturschutz in der Sächsischen Schweiz gerecht werden. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde ein solches Umweltbildungsprogramm erarbeitet. Es setzt die naturräumlichen Gegebenheiten der Sächsischen Schweiz zur Art der bergsportlichen Inanspruchnahme in Beziehung, zeigt Grundlagen von Geboten der Sächsischen Kletterregeln auf und erläutert behördliche Regelungen. Einsatzfähig könnte dieses Bildungsprogramm zukünftig in der Kletterausbildung sein.

Ecology is a critical current of thought towards industrialized societies, which spreads throughout the Western countries in the second half of the 20th century. As a social movement, Ecologists try to set the rules of a society more respectful of the environment and the living conditions ; as a political movement, they offer a new model for society. Between 1960 and 1990, France and Germany present similarities regarding a growing sensitivity towards the environmental issues in their populations and the progressive accession of ecology to the political stage. A more detailed analysis nevertheless reveals historical, economical, social, political and institutional as well as cultural and mental characteristics peculiar to each country underlining important differences in these fields and explaining the clichés about a romantic Germany concerned with the need to preserve the biosphere and a Cartesian France ignoring the environment. / L’écologie est un courant de pensée critique à l’encontre des sociétés industrialisées qui se développe dans la seconde moitié du XXème siècle en Occident. En tant que mouvement social, les écologistes cherchent à définir les règles d’une société plus respectueuse de l’environnement et du cadre de vie ; en tant que courant politique, leurs réflexions ont pour but de proposer un autre modèle de société. Entre 1960 et 1990, la France et l’Allemagne présentent des similitudes en matière de prise de conscience environnementale au sein de la population et au niveau de l’arrivée de l’écologie sur la scène politique. Une analyse comparative plus précise dévoile toutefois des caractéristiques historiques, économiques, sociales, politiques et institutionnelles ainsi que culturelles et mentales propres à chaque pays qui permettent de souligner des divergences importantes dans ces domaines et d’expliquer les clichés se rapportant à une Allemagne romantique, sensible à la protection de la biosphère, et une France cartésienne, négligente sur le plan environnemental.