@phdthesis{Kommana2023, author = {Kommana, Giulia}, title = {Biogeochemical signatures in sediments by iron from mining areas : case study River Spree (NE Germany)}, doi = {10.26127/BTUOpen-6470}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-64708}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2023}, abstract = {During open-cast lignite mining in Lusatia (NE Germany), iron sulfide minerals associated with lignite, are exposed to air and weather. The weathering products iron (Fe), sulfate and acids subsequently enter the fluvial-lacustrine system Spree and its tributaries. The aim of this work was to identify and explain the evolving biogeochemical signatures (spatio-temporal patterns) in River Spree. These signatures are significantly influenced by biogeochemical turnover processes triggered by iron input. To identify the signatures, a regional field study was conducted from the inland delta Spreewald to the mouth. This study was followed by two laboratory experiments under controlled redox conditions to investigate the effect of Fe on the long-term binding of phosphorus and the degradation of particulate organic material in the iron-enriched sediments. Characteristic elements introduced by lignite mining (iron, sulfur, aluminum, cobalt, nickel) and by urban areas (zinc, lead, copper, chromium) could be determined by means of a principal component analysis. Based on these findings, the impact range of the open-cast mining was determined to be at least ~ 90 km downstream of the Spreewald. Within the urban-influenced systems F{\"u}rstenwalde and Berlin, the urban signature is more dominant than the mining signature. By means of sequential extractions and XRD analyses of the sediments, iron binding forms and characteristic iron minerals have been additionally identified (e.g., Fe(III) oxyhydroxides, pyrite, vivianite). Sediment analyses and column experiments have shown that iron increases the phosphorus sorption and decreases the phosphorus release in the sediments of three studied lakes of the fluvial-lacustrine system. However, the application of different phosphorus retention models for Lake Neuendorfer See showed that Fe cannot reduce the eutrophic state of the lakes along the river, since the water retention times are too short and the external phosphorus loads are too high. Additionally, lake sediments with different Fe contents have been incubated with particulate organic material. Higher Fe contents resulted in reduced emissions of the greenhouse gases CO₂ and CH₄, which can be attributed to a reduced degradation of organic matter by Fe. Possible reasons include sorption processes of (dissolved) organic matter onto Fe oxyhydroxides and toxic effects of iron on microorganisms. Nevertheless, Fe (and sulfate) are available as electron acceptors during the decomposition of organic matter in River Spree. The findings of this work deepen the understanding of the impact of iron from mining on sulfur, phosphorus and carbon turnover processes in fluvial-lacustrine systems. As a consequence of the Fe input from the Lusatian area, the signature will persist for decades in River Spree.}, subject = {Iron; Lignite mining; Sediment composition; Biogeochemical processes; Element cycling; Eisen; Braunkohleabbau; Sedimentzusammensetzung; Biogeochemische Prozesse; Elementkreisl{\"a}ufe; Spree; Biogeochemie; Braunkohlentagebau; Eisen; Phosphor; Flusssediment; Hauptkomponentenanalyse}, language = {en} } @phdthesis{Schreckinger2023, author = {Schreckinger, Jos{\´e}}, title = {Short- and long-term succession in intermittent rivers and ephemeral streams : sediment microbial communities structure and biogeochemical trajectories}, doi = {10.26127/BTUOpen-6379}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-63793}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2023}, abstract = {Intermittent rivers and ephemeral streams (IRES) experience drying events, and they are becoming increasingly common due to climate change and anthropogenic water withdrawal. Despite their prevalence, IRES have been less studied than non-drying rivers, and more research is needed to understand their dynamics. This dissertation examines drying events' effects on the sediment microbial community structure and biogeochemistry in temperate IRES. First, a research study was carried out using an outdoor mesocosm setup to track changes in bacterial and fungal communities, microbial functions and properties of sediment-dissolved organic carbon during three different drying events. Results showed that drying duration and intensity and sediment organic matter content regulated river Spree sediment microbial community composition and biogeochemical processes during drying. The associated sediment respiration, assessed as CO2 flux, rapidly declined during all drying treatments, and Bacilli class became the most dominant bacteria after 90 days of drying, except in non-enriched sediment under the most intense drying. Second, a microcosm experiment was conducted to understand how sediment drying history and properties influence biogeochemical dynamics during an IRES expansion phase. Sediment respiration and nutrient release/retention rates were measured through flow resumption, and results showed that drying duration and intensity and sediment organic matter content regulated the dynamics of nutrients and respiration upon flow resumption. Under the most intense and prolonged drying, non-enriched sediment showed a lag response in respiration during the first day after flow resumption, while all other treatments had either a linear increase or a fast pulse in respiration. Finally, the long-term microbial succession in IRES sediment and soil in the experimental catchment of Chicken Creek was investigated. In 2008 and 2018, the sediment of three ephemeral streams and their adjacent soil was analyzed for the structure of the bacterial and fungal communities and microbial functions across different seasons. Results showed that environmental factors, such as vegetation type and organic matter content, mediated sediment and soil microbial succession in Chicken Creek. Ephemeral streams under spare and sporadic flow events remained unique ecosystems with distinctive microbial communities and biogeochemical dynamics, different from its riparian soil. Overall, this dissertation concludes that temperate IRES are dynamic ecosystems where dry-wet cycles and environmental factors modulate their sediment microbial community structure and function trajectories in the short- and long term.}, subject = {Rivers; Drying; Biogeochemistry; Bacteria; Fungi; Fl{\"u}sse; Trocknung; Biogeochemie; Bakterien; Pilze; Fluss; Bach; Bakterien; Pilze; Biogeochemie; D{\"u}rre; Klimawandel; Flusssediment}, language = {en} } @techreport{LessmannGrueneberg2021, author = {Leßmann, Dieter and Gr{\"u}neberg, Bj{\"o}rn}, title = {Impacts of artisanal small-scale gold mining on Hkaung Tung Hka Chaung River and recommendations for the conservation of Indawgyi Lake/Myanmar}, doi = {10.26127/BTUOpen-5685}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-56850}, year = {2021}, abstract = {Indawgyi Lake is one of the largest lakes in East Asia. Due to its habitat diversity and its great importance for international bird migration, it has the status of an UNESCO biosphere reserve. In the last decades, anthropogenic pressures on the lake due to increasing population numbers, overfishing and intensification of agriculture and forestry as well as to the impacts by artisanal small-scale gold mining in the catchment area have increased sharply. As a result of gold mining, lake inflows have very high suspended matter loads, both from the washing of gold-bearing sediments and from soil erosion as a result of the destruction of the floodplain and of the forest close to the river. The input of sediments and suspended matter from the Hkaung Tung Hka Chaung River has led to massive deposits of river sediments in the southern part of Indawgyi Lake within a few years. In the context of short-term investigations and a one-year monitoring close to the stream mouth, the extent of the suspended matter input from Hkaung Tung Hka Chaung River into Indawgyi Lake was estimated and heavy metal pollution concentrations of the suspended matter were measured as a basis for recommendations for the reduction of the pollution pressure on the lake. Sedimentation analyses showed that the river water was still very turbid even after 50 hours due to high concentrations of very small solids. In contrast, material in the size of sand grains settled completely after about ten hours. The clay fraction of the suspended matter was heavily contaminated by different heavy metals, including cadmium, copper, nickel, chromium and lead. The load of suspended matter was subject to strong fluctuations and showed no correlation with the discharge. The mean concentration of suspended matter was 9.6 g/L (as dry weight per volume of water). The daily dry matter load in Hkaung Tung Hka Chaung River varied between 2.3 and 2,900 t. The mean load was 359 t/d, with by far the largest amount being transported by the river during the rainy season during times of high discharge. That indicates that, in addition to direct inputs from mining activity, there was also suspended matter input from soil erosion and from the remobilization of river sediments. The estimates of the annual input into Indawgyi Lake came to an amount of about 133,000 t. This corresponds to a volume of the fresh matter between 0.26 and 0.4 million m³. The results show the urgent need for a control of the artisanal small-scale gold mining activities and for the building of sedimentation basins at Hkaung Tung Hka Chaung River to protect Indawgyi Lake with its highly valuable ecosystem.}, subject = {Indawgyi Lake; Artisanal small-scale gold mining; Pollution; Suspended matter; Indawgyi-See; Goldkleinbergbau; Schwebstoffe; Belastung; Indawgyi Lake; Goldbergbau; Wasserverschmutzung; Schwebstoff; Schwermetallbelastung}, language = {en} } @phdthesis{Dietz2017, author = {Dietz, Severine}, title = {Geochemische Prozesse und schichtungsrelevante Stoffe in meromiktischen Seen der Lausitz}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-46625}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2017}, abstract = {Vor dem Hintergrund der zunehmenden Anzahl an Tagebauseen sowie den Folgen der anthropogen ver{\"a}nderten Klimaentwicklung und infolgedessen der M{\"o}glichkeit des Entstehens oder/und des Zusammenbrechens von Meromixis in Seen besteht die Notwendigkeit, Kenntnisse {\"u}ber die Dichteschichtung verursachenden chemischen Prozesse sowie die in der Wassers{\"a}ule auftretenden Dichtegradienten und die Dichtebeitr{\"a}ge gel{\"o}ster Stoffe zu gewinnen. Aus diesem Grund wurden zwei meromiktische, in der Lausitz gelegene Seen (Waldsee, Moritzteich) untersucht. Ziel war es, neben den Ursachen der Dichteschichtung die (bio)geochemischen Prozesse in der Wassers{\"a}ule sowie an der Sediment-Wasser-Grenze zu untersuchen sowie Dichtegradienten und die Dichtebeitr{\"a}ge gel{\"o}ster Stoffe im Gew{\"a}sser zu quantifizieren. Hierzu wurden die Seewasser-, Sediment-, Sinkstoff- und Porenwasserbeschaffenheit chemisch analysiert sowie tiefenorientierte Messungen der Vor-Ort-Parameter in der Wassers{\"a}ule durchgef{\"u}hrt. Die Daten waren Basis geochemischer Berechnungen, der Bestimmung dichterelevanter chemischer Prozesse und Parameter sowie der Berechnung der Dichtegradienten in der Wassers{\"a}ule und der Dichtebeitr{\"a}ge gel{\"o}ster Stoffe. Die Ergebnisse zeigten, dass in den untersuchten Braunkohletagebauseen die Meromixis auf der biogeochemischen Umsetzung des Eisens mit der Bildung eisenhydroxidischer und -hydroxosulfatischer Minerale im Mixolimnion und deren Aufl{\"o}sung sowie der Reduktion des Eisens(III) zu Eisen(II) im Monimolimnion beruht. Dabei war die Beschaffenheit der im Mixolimnion gebildeten Eisenverbindungen pH-abh{\"a}ngig. Bei pH-Werten ≤3 wurden Eisenhydroxosulfate (vermutlich Schwertmannit) und bei pH-Werten von 6 bis 7 Ferrihydrit ausgef{\"a}llt. Die in den Monimolimnionsedimenten ablaufende Sulfatreduktion f{\"u}hrte zu einem in das Sediment gerichteten Sulfat- und Eisenfluss, wobei bei einem m{\"o}glichen Eisen{\"u}berschuss dieses auch ins Wasser freigesetzt und somit zu einer Erh{\"o}hung der Dichte im Monimolimnion beitragen konnte. Die im Mixolimnionsediment ablaufenden chemischen Prozesse waren vor allem vom vorliegenden geochemischen Milieu abh{\"a}ngig. Dabei k{\"o}nnen in Organikreichen Sedimenten sulfatreduzierende Prozesse stattfinden, wohingegen in den sauren, geringer organischen Sedimenten m{\"o}glicherweise eine diagenetische Umwandlung metastabilen Schwertmannits zu stabileren Goethit vorliegt. Der chemische Dichtegradient beruhte im Wesentlichen auf Eisen(II) und dem Karbonatsystem (HCO3-+CO2), zu geringeren Anteilen auf DOC und Calcium sowie, ausschließlich im Moritzteich, auf Sulfat. Insgesamt war der in beiden Seen durch die chemischen Stoffe verursachte Dichtegradient zwischen Mixo- und Monimolimnion mit maximal rd. 1,0 g/l gering. Saisonale Ver{\"a}nderungen des chemischen Dichtegradienten in beiden Seen waren marginal. Somit basierten Schwankungen des Gesamtdichtegradienten in der Wassers{\"a}ule vor allem auf den {\"A}nderungen der Temperatur und weniger auf den {\"A}nderungen der Konzentrationen gel{\"o}ster Stoffe.}, subject = {Tagebausee; Meromixis; Dichteschichtung; Eisenkreislauf; Mining lake; Meromixis; Density stratification; Iron cycle; Bergbaurestsee; Bergbaunachfolgelandschaft; Lausitz; Meromiktischer See; Umweltgeochemie}, language = {de} } @phdthesis{Zlatanović2018, author = {Zlatanović, Sanja}, title = {In-stream microbial carbon transformation under opposing stresses - drought and sediment transport}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-44896}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2018}, abstract = {The mineralization of organic matter (OM) is an important ecosystem service that has come under pressure because of increased frequency of droughts and higher sediment loads in running waters. In particular, lowland streams in temperate regions may experience reinforced sediment transport through migratory ripples and changes of naturally sorted sand and gravel in streambeds towards sand-dominated, homogenized streambed structure. The impact on microbial carbon (C)-transformation from these changes was the main focus of my doctoral thesis, in particular the impact of (i) periodic mechanical disturbance associated with ripple migration (ii) streambed structure homogenization, and (iii) drought in streambeds with sorted or homogenized sediment structure. In a set of microcosms, the significance of periodic mechanical disturbances for microbial C-transformation was tested. Thereby, the quantity and quality of the OM in the sandy sediments were varied by the addition of leaves and fish feces to the OM-poor sands. The results revealed that periodic mechanical disturbances resulted in significant decrease in microbial respiration to a low and similar level regardless of OM quality contained in sand. The importance of the streambed structure (sorted vs homogenized) for C-transformation was tested using set of experimental streams. The focus was on the interaction between benthic and hyporheic microbial processes in C-transformation to better understand the consequences of streambed homogenization on microbial function. The results showed that sediment structure determines connectivity between the benthic and hyporheic zones. The lower water exchange in homogenized streambeds and thereby reduced supply of freshly produced bioavailable OM from the benthic to the hyporheic zone, curtailed microbial respiration in the latter affecting the water quality. The influence of a drought and rewetting was tested on C-transformation in streambeds with a sorted or homogenized sediment structure using experimental streams where one half of the streams were strongly shaded and the other half moderately shaded. The results showed that streambeds affected by droughts, either with sorted or homogenized sediment structure have a similar microbial activity at the first place controlled by shading, whereas microbial composition during drought and its recovery after rewetting was additionally affected by sediment structure. Overall, this doctoral thesis showed that in sediment transport- and drought-impacted streambeds (i) ripple migration results in decreased C-transformation regardless of the available quality of OM, (ii) homogenization of sorted sediment structure leads to a decrease in microbial C-transformation in the hyporheic zone, and (iii) interaction between sediment structure and shading alters microbial community composition especially critical for resistance and resilience of C-transformation during drought and rewetting.}, subject = {Environmental stressors; Hyporheic zone; C-cycling; Microbial community; Flumes; Umweltstressoren; Hyporheische Interstitial; Kohlenstoffumsatz; Mikrobielle Gemeinschaft; Rinnen; Hyporheisches Interstitial; Mikrobioz{\"o}nose; Mineralisation; Fließgew{\"a}sser}, language = {en} } @phdthesis{Seidel2017, author = {Seidel, Michael}, title = {Naturnaher Einsatz von Holz zur Entwicklung von Fließgew{\"a}ssern im Norddeutschen Tiefland}, publisher = {Shaker Verlag}, address = {Aachen}, isbn = {978-3-8440-5775-1}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-44314}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2017}, abstract = {Vor dem Hintergrund der EG WRRL besteht ein großer Bedarf an effektiven Maßnahmen zur Gew{\"a}sserentwicklung. Das Belassen und der Einbau von Holz haben hierf{\"u}r durch die Aktivierung fließgew{\"a}ssertypischer Prozesse ein großes Potenzial. Ziel war es daher, Handlungsempfehlungen f{\"u}r das Belassen und den naturnahen Einsatz von Holz in Tieflandb{\"a}chen zu entwickeln. Diese basieren auf Grundlage des aktuellen Wissensstandes und eigenen Untersuchungen zu offenen Fragen. In den eigenen Untersuchungen wurden Holz- bzw. Maßnahmenstrecken mit unver{\"a}nderten bzw. holzfreien Kontrollstrecken in Tieflandb{\"a}chen und -fl{\"u}ssen verglichen, haupts{\"a}chlich hinsichtlich {\"o}kologischer Zustandsbewertung des Makrozoobenthos und der Fische, der Gew{\"a}sserstruktur und der Holzmengen bzw. der Holzdynamik. Die eigenen Untersuchungen zeigten: 1. Die Wirkungszusammenh{\"a}nge zwischen Holz und Organismen des Makrozoobenthos waren auch in der Zustandsbewertung nach EG WRRL feststellbar. Holz f{\"u}hrte unabh{\"a}ngig von Gew{\"a}ssertyp und -gr{\"o}ße zur Verbesserung der Strukturg{\"u}te und des {\"o}kologischen Zustands beim Makrozoobenthos. Die Zustandsbewertung wurde in 45 \% der untersuchten Strecken (N = 31) soweit verbessert, dass der „gute" und sogar „sehr gute" {\"o}kologische Zustand erreicht wurde. 2. Eingebaute Str{\"o}mungslenker aus Holz k{\"o}nnen den nat{\"u}rlichen Eintrag nicht vollst{\"a}ndig ersetzen. Str{\"o}mungslenker erzielten nur teilweise Verbesserungen der Gew{\"a}sserstruktur und des {\"o}kologischen Zustands. In den 7 untersuchten Strecken wurde die Tiefenvariabilit{\"a}t im L{\"a}ngsprofil durch die Bildung von Kolken gesteigert. Sinuosit{\"a}t, Querprofil, Sohlsubstrat und der {\"o}kologische Zustand des Makrozoobenthos und der Fische wurden aber nur kaum beeinflusst. 3. Der Einbau von Holz beeinflusst die Dynamik und Retention von Driftholz und f{\"u}hrt zu einer Steigerung der Holzmenge in einer Gew{\"a}sserstrecke. In einer 400 m langen Strecke eines Tieflandflusses mit Str{\"o}mungslenkern aus Holz und nat{\"u}rlichem Holzeintrag wurde die eingebaute Holzmenge durch die zus{\"a}tzliche Retention von Driftholz nach vier Jahren bereits um 60 \% im Volumen und um 240 \% in der Holzoberfl{\"a}che erh{\"o}ht. Der kontinuierliche Austrag von Holz aus der Strecke wurde durch neuen Eintrag und die Retention in der Strecke kompensiert. In den Handlungsempfehlungen f{\"u}r die Praxis wurde herausgearbeitet, dass die F{\"o}rderung des nat{\"u}rlichen Holzeintrags prinzipiell Priorit{\"a}t gegen{\"u}ber dem Einbau von Holz hat. F{\"u}r drei Restriktionsgrade von gering bis hoch wurden Empfehlungen f{\"u}r einen m{\"o}glichst naturnahen Holzeinsatz entwickelt, der zudem nat{\"u}rlichen Holzeintrag ber{\"u}cksichtigt. Grundlage der Empfehlungen sind Angaben zum Holzvolumen, dem Deckungsgrad, der Anzahl an St{\"a}mmen sowie dem Verbauungsgrad von Holzeinbauten und deren Lage zur Fließrichtung. Erg{\"a}nzt werden die Angaben durch die Kategorisierung von 6 Grundtypen nat{\"u}rlicher Holzstrukturen.}, subject = {Fließgew{\"a}sser; Renaturierung; Totholz; Eigendynamische Entwicklung; {\"O}kologischer Zustand; River; Woody debris; Flow deflector; Ecological status; Restoration; Fließgew{\"a}sser; Bach; Renaturierung <{\"O}kologie>; Totholz ; {\"O}kologie}, language = {de} } @techreport{OPUS4-4363, title = {NITROLIMIT - Stickstofflimitation in Binnengew{\"a}ssern: Ist Stickstoffreduktion {\"o}kologisch sinnvoll und wirtschaftlich vertretbar? Abschlussbericht des BMBF-Verbundprojekts NITROLIMIT II}, organization = {Projekt NITROLIMIT c/o Brandenburgische Technische Universit{\"a}t Cottbus, Lehrstuhl Gew{\"a}sserschutz, Forschungsstelle Bad Saarow}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-43630}, year = {2016}, abstract = {NITROLIMIT hat gezeigt, dass nicht nur Phosphor (P), sondern auch Stickstoff (N) eine relevante Steuergr{\"o}ße des Phytoplanktons und damit des {\"o}kologischen Zustandes von Gew{\"a}ssern darstellt. Eine Minderung der N-konzentration l{\"a}sst insbesondere f{\"u}r viele Flachseen und Flussseen eine Verbesserung des {\"o}kologischen Zustandes erwarten. Bedenken, wonach Maßnahmen zur Minderung der N-konzentrationen in Gew{\"a}ssern nicht zielf{\"u}hrend sind, weil sie durch N2-Fixierung von Cyanobakterien ausgeglichen werden oder weil sinkende Nitratkonzentrationen die Freisetzung von P aus den Gew{\"a}ssersedimenten steigern, konnten f{\"u}r die Untersuchungsgew{\"a}sser in NITROLIMIT weitgehend ausger{\"a}umt werden. N2-fixierende Cyanobakterien (Nostocales) gelangen nicht oder nur selten zur Dominanz und ihr Beitrag zum j{\"a}hrlichen Eintrag von Stickstoff ist gering. Langfristig f{\"u}hrt eine Senkung der N-Fracht jedoch zu einer Abnahme ihres Biovolumens. Nitrat beeinflusst die Bindung bzw. Freisetzung von P aus dem Sediment meist nur in geringem Maße. Hier spielen andere Prozesse (redoxunabh{\"a}ngige P-Bindungsmechanismen), an denen Nitrat nicht beteiligt ist, eine gr{\"o}ßere Rolle. Auf den {\"o}kologischen Zustand von Fließgew{\"a}ssern wie der Elbe h{\"a}tte eine N-Reduktion zun{\"a}chst keinen Einfluss, da andere Faktoren die Biomasse des Phytoplanktons begrenzen. Eine Verminderung der N-Eintr{\"a}ge in Fließgew{\"a}sser ist dennoch anzustreben, um den trophischen Zustand der K{\"u}stengew{\"a}sser zu verbessern. NITROLIMIT konnte zeigen: Stickstoffreduktion ist {\"o}kologisch sinnvoll. Da sich eine große Zahl von Seen in Deutschland nicht im guten {\"o}kologischen Zustand befindet, sind weitere Anstrengungen notwendig, um die Ziele der EU-WRRL zu erreichen. Dabei sollten auch Maßnahmen zur Reduktion der N-Eintr{\"a}ge ber{\"u}cksichtigt werden. Hier schließt sich die Frage an, ob N-Reduktion wirtschaftlich vertretbar ist. In drei Fallstudien wurden M{\"o}glichkeiten, Kosten, Nutzen und Akzeptanz von N-Reduktionsmaßnahmen analysiert. Am Beispiel der Berliner Unterhavel wurden Kosten f{\"u}r N-Reduktionsmaßnahmen mit dem Nutzen in Form der Zahlungsbereitschaft von B{\"u}rgern f{\"u}r den guten {\"o}kologischen Zustand gegen{\"u}bergestellt. Danach ist der Nutzen einer Verbesserung der Gew{\"a}sserg{\"u}te gr{\"o}ßer als die damit verbundenen Kosten. Auch der Wert der Gew{\"a}sser f{\"u}r Freizeit und Erholung spricht f{\"u}r weitere Bem{\"u}hungen. F{\"u}r Gew{\"a}sser in Berlin wurde belegt, dass urbane Maßnahmen zur N{\"a}hrstoffreduktion Erfolge zeigen, aber h{\"a}ufig nicht zum Erreichen des guten {\"o}kologischen Zustandes ausreichen. F{\"u}r ein l{\"a}ndliches Einzugsgebiet (Storkower Seenkette) wurde gezeigt, dass f{\"u}r die Verbesserung des {\"o}kologischen Zustandes vor allem N-Eintr{\"a}ge aus landwirtschaftlichen Fl{\"a}chen reduziert werden m{\"u}ssen. M{\"o}glichkeiten hierzu bestehen durch eine Ausweitung der Umsetzung von Agrarumweltmaßnahmen. In Brandenburg und Berlin wurden jedoch entsprechende F{\"o}rderm{\"o}glichkeiten bisher nicht ausgesch{\"o}pft. Hier gilt es daher, die Rahmenbedingungen und die Anreize zur Teilnahme zu verbessern.}, subject = {Stickstoff; Stickstofflimitation; Gew{\"a}sserg{\"u}te; Stickstoffbelastung; N{\"a}hrstoffretention}, language = {de} } @techreport{MischkeRiedmuellerHoehnetal.2016, type = {Working Paper}, author = {Mischke, Ute and Riedm{\"u}ller, Ursula and Hoehn, Eberhard and Nixdorf, Brigitte}, title = {Handbuch Phyto-See-Index - Verfahrensbeschreibung f{\"u}r die Bewertung von Seen mittels Phytoplankton}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-43595}, year = {2016}, abstract = {Die vorliegende Verfahrensbeschreibung enth{\"a}lt alle {\"A}nderungen, die mit dem LAWA-Expertenkreis f{\"u}r Seen bis Dezember 2016 abgestimmt wurden und folgende {\"U}berarbeitungsbereiche betreffen: 1) Es erfolgte eine erhebliche Verfahrenserweiterung f{\"u}r Seen im Mittelgebirge sowie f{\"u}r k{\"u}nstliche und stark ver{\"a}nderte Seen (AWB und HMWB), worunter unter anderem die Talsperren und die Baggerseen fallen. Nach einem ersten Verfahrensentwurf (Hoehn et al. 2009) wurden die Bewertungsgrenzen sowie die Seetypologie nach den Ergebnissen eines Praxistestes der Bundesl{\"a}nder stark {\"u}berarbeitet (Riedm{\"u}ller \& Hoehn 2011). 2a) Es wurden die Grenzwerte f{\"u}r die Kenngr{\"o}ße "Biomasse" an die Grenzwerte f{\"u}r die Trophiestufen des neuen Trophie-Index nach LAWA (2014) angepasst. 2b) Wie im Trophie-Index nach LAWA wurden alle Saisonmittel im PSI auf ein direktes Mittel aus den Termindaten umgestellt und nicht mehr wie bisher {\"u}ber den Umweg von Monatsmitteln. Dies betrifft auch den PTSI-Jahreswert. 3) F{\"u}r die Tieflandseen wurden alle Bewertungsroutinen umfassend {\"u}berarbeitet, die auf Kenngr{\"o}ßen der Algenklassen basieren. Dies erfolgte nach {\"U}berpr{\"u}fung mit einem seit 2006 stark erweiterten Datensatz. 5) F{\"u}r den Sondertyp der sauren Tagebauseen wurde ein Biodiversit{\"a}ts-Index (Leßmann \& Nixdorf 2009) als neue Kenngr{\"o}ße im Phyto-See-Index aufgenommen. 6) In dem neu entwickelten PhytoLoss-Verfahren werden automatisiert Indices f{\"u}r die Grazing-Effektst{\"a}rke aus den gleichzeitig zum Phytoplankton ermittelten Zooplankton-Daten errechnet, wodurch eine erweiterte Interpretation des Phyto-See-Index und des Nahrungsnetzes erfolgt und Hinweise auf Handlungsoptionen f{\"u}r die Maßnahmenplanung gegeben werden. 7) Zur Qualit{\"a}tssicherung des Untersuchungsverfahrens "Phytoplankton zur Bestimmung des Phyto-See-Index" wurde ein QS-Handbuch erarbeitet (Mischke 2015) 8) Die vormals zusammengefassten Seetypen 1, 2 und 3 der Alpen und Voralpen wurden als unabh{\"a}ngige Gew{\"a}ssertypen mit jeweils eigener Referenztrophie unterschieden (LAWA O 7.16). Es wurde eine Dokumentation erstellt, die die Gleichwertigkeit des {\"u}berarbeiteten Phyto-See-Index zu den Ergebnissen der Europ{\"a}ischen Interkalibrierung darstellt (LAWA Projekt O 2.15; Riedm{\"u}ller et al. 2016).}, subject = {Seenbewertung; Phyto-See-Index; Assesments of lakes; Phyto-See-Index; Gew{\"a}sser{\"u}berwachung; Gew{\"a}sserg{\"u}te; Trophiesystem; Phytodiversit{\"a}t}, language = {de} } @techreport{MischkeRiedmuellerHoehnetal.2015, type = {Working Paper}, author = {Mischke, Ute and Riedm{\"u}ller, Ursula and Hoehn, Eberhard and Nixdorf, Brigitte and Deneke, Rainer and Maier, Gerhard}, title = {Handbuch f{\"u}r die Seenbewertung mittels Plankton-Phyto-See-Index (Teil A) und PhytoLoss - Modul Zooplankton (Teil B)}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-43584}, year = {2015}, abstract = {Die vorliegende Verfahrensbeschreibung enth{\"a}lt alle {\"A}nderungen, die mit dem LAWA-Expertenkreis f{\"u}r Seen bis Februar 2015 abgestimmt wurden und folgende {\"U}berarbeitungsbereiche betreffen: 1) Es erfolgte eine erhebliche Verfahrenserweiterung f{\"u}r Seen im Mittelgebirge sowie f{\"u}r k{\"u}nstliche und stark ver{\"a}nderte Seen (AWB und HMWB), worunter unter anderem die Talsperren und die Baggerseen fallen. Nach einem ersten Verfahrensentwurf (Hoehn et al. 2009) wurden die Bewertungsgrenzen sowie die Seetypologie nach den Ergebnissen eines Praxistestes der Bundesl{\"a}nder stark {\"u}berarbeitet (Riedm{\"u}ller \& Hoehn 2011). 2 a) Es wurden die Grenzwerte f{\"u}r die Kenngr{\"o}ße „Biomasse" an die Grenzwerte f{\"u}r die Trophiestufen des neuen Trophie-Index nach LAWA (2013; Riedm{\"u}ller et al. 2013b) angepasst. 2 b) Wie im Trophie-Index nach LAWA wurden alle Saisonmittel im PSI auf ein direktes Mittel aus den Termindaten umgestellt, und nicht mehr wie bisher {\"u}ber den Umweg von Monatsmitteln. Dies betrifft auch den PTSI-Jahreswert. 3) F{\"u}r die Tieflandseen wurden alle Bewertungsroutinen umfassend {\"u}berarbeitet, die auf Kenngr{\"o}ßen der Algenklassen basieren. Dies erfolgte nach {\"U}berpr{\"u}fung mit einem seit 2006 stark erweiterten Datensatz. 4) F{\"u}r den Sondertyp der stark sauren Tagebauseen wurde ein Biodiversit{\"a}ts-Index (Leßmann \& Nixdorf 2009) als neue Kenngr{\"o}ße im Phyto-See-Index aufgenommen. 5) In dem neu entwickelten PhytoLoss-Verfahren werden automatisiert Indices f{\"u}r die Grazing-Effektst{\"a}rke aus den gleichzeitig zum Phytoplankton ermittelten Zooplankton-Daten errechnet, wodurch eine erweiterte Interpretation des Phyto-See-Index und des Nahrungsnetzes erfolgt, und Hinweise auf Handlungsoptionen f{\"u}r die Maßnahmenplanung gegeben werden. 6) Zur Qualit{\"a}tssicherung des Untersuchungsverfahrens „Phytoplankton zur Bestimmung des Phyto-See-Index" wurde ein Handbuch erarbeitet (Kapitel 8).}, subject = {Seenbewertung; Gew{\"a}sser{\"u}berwachung; Gew{\"a}sserg{\"u}te; Trophiesystem; Phytodiversit{\"a}t}, language = {de} } @phdthesis{Kolzau2017, author = {Kolzau, Sebastian}, title = {Phytoplankton nitrogen and phosphorus limitation and the N₂-fixation potential of Nostocales at varying nitrogen supplies and light intensities in lakes}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-42886}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2017}, abstract = {In order to lower the phytoplankton biomass in lakes it is theoretically most effective to reduce the nutrient that is actually limiting. However, it is widely assumed that the abundance and N₂-fixation rate of N₂-fixing cyanobacteria (Nostocales) would increase in response to reduced N loading, and thereby render efforts to improve water quality by N reduction ineffective. Nostocales N₂-fixation has a huge energy demand and consequently the light intensity may affect the response of Nostocales biovolume and N₂-fixation to varying N additions. This led to the following aims, for which three different sets of experiments were conducted. (i) Determination of the seasonal dynamic of N- and P-limitation for four lakes of differing lake types in the German lowlands and testing the power of four N:P ratios to predict the limiting nutrient: Biweekly experiments were performed in 4 lakes differing in lake. For the shallow lakes there was a trend from P limitation in spring to N or light limitation in summer and autumn, while the deep lake remained predominantly P limited. The ability of in-lake N:P ratios to predict the relative strength of N vs. P limitation was tested using linear regression. All four N:P ratios had significant positive relationships with the response ratio to N and P additions, but the TN:TP and DIN:TP ratios performed best. Nitrogen limitation was predictable, frequent and persistent, suggesting that nitrogen reduction could play a role in water quality management. (ii) Determination of the response of Nostocales biovolume and N₂-fixation to varying N additions: To achieve this, an experiment with water from an N limited lake (LAN) was conducted. While the Nostocales biovolume did not respond to varying N additions, the N₂-fixation increased in low N microcosms. To quantify the extent to which Nostocales compensated for the varying N addition rate, we calculated a compensation rate (CR). By the end of the experiment a CR of 36 \% was reached. However, at biovolumes typical for summer in LAN the CR would be much lower. Therefore, in shallow polymictic lakes like LAN, reduced N loading may lower both in-lake N concentrations and biovolumes of non-fixing phytoplankton without significantly impacting Nostocales biovolume. (iii) Determination of the effect of the light intensity on the response of Nostocales biovolume and N₂-fixation to varying N additions: To accomplish this aim another microcosm experiment with water from LAN was conducted. While at low and intermediate light intensities the reduction of N addition had no effect on Nostocales biovolume, at high light intensities it led to an increase. The N₂-fixation increased at all light intensities when N addition got reduced. This positive response to a reduction in N addition increased with light, showing that Nostocales may take advantage of being able to fix N₂ mainly at high light intensities.}, subject = {N₂-fixation; Nostocales; Nitrogen limitation; Lake; Stickstofffixierung; Nostocales; Stickstofflimitation; See; Nostocales; See; Stickstofffixierung}, language = {en} }