@phdthesis{Lemmnitz2013, author = {Lemmnitz, Christine}, title = {Charakteristik der Benetzungshemmung quart{\"a}rer und terti{\"a}rer Substrate - R{\"a}umliche und zeitliche Variabilit{\"a}t, Schl{\"u}sselfaktoren f{\"u}r die Ausbildung und Eingang in die hydrologische Modellierung}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-34602}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2013}, abstract = {Im Rahmen dieser Arbeit erfolgte die Untersuchung quart{\"a}rer und terti{\"a}rer sandiger Substrate im rekultivierten Bereich des Tagebaus Welzow-S{\"u}d im Lausitzer Braunkohlerevier {\"u}ber einen Zeitraum von 28 Monaten. Die Substrate und Substratmischungen wurden auf ihre Benetzungseigenschaften sowohl im Hinblick auf die r{\"a}umliche Heterogenit{\"a}t und zeitliche Variabilit{\"a}t als auch in Abh{\"a}ngigkeit von Art und Gehalt an organischer Substanz untersucht. Die Bewertung der Benetzungseigenschaften erfolgte mittels Kontaktwinkelmessungen und WDPT-Test in Freiland und Laborstudien. W{\"a}hrend die quart{\"a}ren Substrate im gesamten Untersuchungszeitraum durchgehend gut benetzbar waren und als hydrophil eingestuft wurden, wiesen die untersuchten terti{\"a}ren Sande im feldfeuchten Zustand zum Teil extreme Benetzungshemmung auf. Wie die vorliegende Untersuchung best{\"a}tigt, wurde nachgewiesen, dass trotz kleiner gemessener Kontaktwinkel eine ausgepr{\"a}gte Benetzungshemmung vorliegen kann. Die untersuchten terti{\"a}ren Substrate sind durch eine hohe horizontale und vertikale r{\"a}umliche Heterogenit{\"a}t der Benetzungseigenschaften gekennzeichnet. Am oberen Hangbereich und auf den Kuppenbereichen lag {\"u}berwiegend starke Benetzungshemmung vor. Durch den daraus resultierenden Oberfl{\"a}chenabfluss verbunden mit Substratverlagerung wurden zum Teil erhebliche Relief{\"a}nderungen, resultierend in einer ausgepr{\"a}gten Kuppen- und Rinnenstruktur, beobachtet. Zudem wiesen die terti{\"a}ren Substrate ein zeitlich stark differenziertes Benetzungsverhalten auf. W{\"a}hrend im Winter und im Fr{\"u}hjahr {\"u}berwiegend eine gute Benetzbarkeit des Substrats bestand, lag im Sommer und im Herbst zum Teil erheblich ausgepr{\"a}gte Benetzungshemmung vor. Die zeitliche Variabilit{\"a}t der Benetzungseigenschaften des terti{\"a}ren Substrats wird maßgeblich durch die Luft- und Bodentemperaturen sowie einen kritischen Bodenwassergehalt von 2 Masse-\% beeinflusst. Des Weiteren konnten Abh{\"a}ngigkeiten zwischen schwach oder m{\"a}ßig ausgepr{\"a}gter Benetzungshemmung und der Niederschlagsmenge nachgewiesen werden. Je h{\"o}her die Niederschlagsmenge, desto schw{\"a}cher war die Benetzungshemmung ausgepr{\"a}gt. Bei vorliegender starker Benetzungshemmung des terti{\"a}ren Substrats erfolgten {\"A}nderungen im Benetzungsverhalten hingegen vor allem durch langanhaltende Niederschlagsereignisse oder Niederschlagsereignisse hoher Intensit{\"a}t. Die Zugabe organischer Substanz verschiedener Art und Herkunft f{\"u}hrte in allen F{\"a}llen zur Induzierung von Benetzungshemmung. Sowohl in den Freiland- als auch in den Laborversuchen wurde mit steigendem Gehalt an organischem Kohlenstoff eine st{\"a}rker ausgepr{\"a}gte Benetzungshemmung nachgewiesen. F{\"u}r die untersuchten Substrate konnte ein kritischer Wert von 0,25 \% organischen Kohlenstoffs ermittelt werden, unterhalb dessen vorwiegend Benetzbarkeit der Substrate vorlag. Als Haupteinflussparameter f{\"u}r die Ausbildung der Benetzungseigenschaften des terti{\"a}ren Substrats wurden die Parameter Globalstrahlung und Lufttemperatur sowie der Bodenwassergehalt mittels multivariater statistischer Methoden identifiziert. Ein konzeptioneller Ansatz zur Implementierung des Parameters Benetzungshemmung in die hydrologische Modellierung erm{\"o}glicht mittels meteorologischer und bodenphysikalischer Parameter die exemplarische Zuordnung von terti{\"a}ren Substratproben in Gruppen mit hydrophilen, m{\"a}ßig benetzungsgehemmten und sehr stark benetzungsgehemmten Eigenschaften ohne direkte Messung der Benetzungshemmung. Der integrierte Versuchsansatz zur in situ Charakterisierung der Benetzungseigenschaften verschiedener Substrate und Substratmischungen im Freiland und erg{\"a}nzender Laborstudien erm{\"o}glicht eine verbesserte Analyse der pedologischen und hydrologischen Prozesse der „critical zone". Erstmalig wurde im Rahmen der vorliegenden Dissertation anhand meteorologischer Parameter und dem Bodenwassergehalt eine Zuordnung von Benetzungseigenschaften durchgef{\"u}hrt. Die im Rahmen der vorliegenden Datenanalyse gewonnenen Erkenntnisse hinsichtlich der die Benetzungshemmung beeinflussenden Parameter bieten einen konzeptionellen Ansatz zur qualitativen Weiterentwicklung mathematischer Prozessmodelle der Abflussbildung. Die vorliegende Studie erm{\"o}glicht eine Absch{\"a}tzung der vorliegenden Benetzungseigenschaften anhand meteorologischer Parameter sowie kritischer Werte f{\"u}r den Bodenwassergehalt und den Gehalt an organischem Kohlenstoff. Durch die Einbindung in hydrologische und Erosionsmodelle wird damit im Weiteren die M{\"o}glichkeit gegeben, Oberfl{\"a}chenabfl{\"u}sse und Bodenabtr{\"a}ge von benetzungsgehemmten Fl{\"a}chen zu prognostizieren. Vor dem Hintergrund ver{\"a}nderter Niederschlagsmuster mit einer H{\"a}ufung meteorologischer Extremereignisse ist eine Einstufung der Bodensubstrate in Gef{\"a}hrdungsklassen zweckm{\"a}ßig, da die Ausbildung von Benetzungshemmung vor allem unter trockenen und warmen Bedingungen beg{\"u}nstigt wird. Somit kann ein Instrument geschaffen werden, um Bodendegradierung als Folge von Benetzungshemmung wirksam vorzubeugen.}, subject = {Hydrophobicity; Soil water repellency; Surface runoff generation; Erosion; Reclaimed mining area; Benetzungshemmung; Hydrophobie; Oberfl{\"a}chenabfluss; Erosion; Rekultivierung; Hydrophobie; Wiedervern{\"a}ssung; Erosion}, language = {de} } @phdthesis{Adesipo2021, author = {Adesipo, Adegbite Adeleke}, title = {Practical approach to reclamation of post-mining sites}, doi = {10.26127/BTUOpen-5871}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-58719}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2021}, abstract = {In order to integrate necessary interdisciplinary complexity, sustainability, defined targets and endpoints for reclamation progress, the objective of this research is to advance reclamation knowledge on (i) international scale and (ii) national scale, taking Nigeria as an example. On the international scale (i), a systematic reclamation threshold scale for assessing, evaluating, documenting, and monitoring reclamation progress was developed. The threshold stages begin from the initial state I0 down to degraded state D0 (depending on the type of mining). Reclamation starts with soil reconstruction R-2 up to revegetation R-1 (red zones) to reach minimum threshold R0 (amber zone). Beyond R0 are the green zones R1, R2, and R3 representing soil/abiotic condition, biological and improved threshold respectively. Adaptation of the threshold model to degraded ecosystems in national and international laws is recommended. On the national scale with Nigeria (ii), endowed with over 34 solid minerals and abundant crude oil, findings show that almost all mine sites are below the minimum threshold scale R0. The sites are adversely affected by Artisanal and Small Scale Mining (ASM), whereby, contamination and soil lithology disturbances are the state-of-the-art discussions. However, bioremediation (phytoremediation) is the most feasible remediation technique. Therefore, for the crude oil contaminated sites, this study highlights typical cogitation for large in-situ implementation and potential species for remediation. For the mineral resources, gold mining was the typical example. As a practical approach, experimental areas on an abandoned mining site (Site 1), an active mining site (Site 2) and an undisturbed vegetation site (Control) in southwestern Nigeria were mapped out to represent its mining and farming activities. On the sites, (a) the impacts of the ASM activities on the floristic association were assessed. (b) the potential of 2D Electrical Resistivity Tomography (ERT) was explored to characterize the horizontal and vertical landscape homogeneity of the mine sites, and lastly, (c) the study identified native high-accumulating plants growing on the sites that can be employed for phytoremediation. Thus, the results show that (a) the floristic association of the mine sites have been stressed and disturbed. (b) the resistivity structure of the sites shows that ASM has greatly impaired the lithological status of the sites. (c) out of the 9 considered species, Crinum jagus has the highest accumulation factor of 8.71, 37.47, 1.08 and 29.38 for Pb, Cd, Fe and Cu respectively. It is a recommendable novel plant in the tropics. However, future studies must verify its hyperaccumulator potentials, identify other high accumulating species and develop effective approaches and policies to curb ASM activities and enhance remediation in Nigeria.}, subject = {Ecological indicators; Functional species; Dendroremediation; Geophysical techniques; Crinum jagus; {\"O}kologische Indikatoren; Funktionelle Arten; Dendrosanierung; Geophysikalische Techniken; Crinum jagus; Nigeria; Rekultivierung; Bergbaunachfolgelandschaft; Phytoremediation}, language = {en} }