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  • 1
    Language: English
    Description: Stream-tracer tests are often conducted to evaluate transport and reaction processes in streams and their adjacent hyporheic zones. But in spite of broad application, serious caveats remain, even with regards to supposedly well established approaches of stream-tracer techniques. In this thesis, I address several of these problems with regard to experiments and their mathematical analysis. One of these common techniques are gas-tracer tests, which are used for estimating rate coefficients for reaeration across the air-water-interface. In this thesis, I illustrate how large errors are made by erroneously assuming a constant tracer input source over time, which can usually not be guaranteed in the field. I also suggest an easy-to-implement method that accounts for this temporal variability in the analysis process. Additionally, I show that neglecting dispersion in transport leads to an underestimation of reaeration rate coefficients, and that these effects carry over to the calculation of metabolic rates, such as aerobic respiration and photosynthesis from measured concentrations of dissolved oxygen. Furthermore, conceptual models linking in-stream transport to hyporheic exchange are often stark simplifications of the processes occurring in nature. To what extent these models can nonetheless be useful in the estimation of hyporheic exchange processes I investigated by comparing in-stream... ; Markierversuchen werden häufig durchgeführt um Transport- und Reaktionsprozessen in Flüssen und ihren angrenzenden hyporheischen Zonen zu bestimmen. Obwohl es sich hierbei um eine weit verbreitete Methode handelt, die häufig Anwendung findet, weisen verschiedenste Aspekte dieses Ansatzes grobe Defizite auf. In dieser Arbeit thematisiere ich einige dieser Defizite in Bezug auf experimentelle Methoden und ihre mathematische Auswertung. Markierversuche mit Gasen stellen eine Gruppe dieser fehlerbehafteten Methoden dar. Diese werden häufig durchgeführt um Wiederbelüftungsraten von Flüssen zu ermitteln. In meiner Dissertation stelle ich dar, welche Fehler durch die fälschliche Annahme einer konstanten Tracergaseingabe über die Zeit gemacht werden, da dieses kontinuierliche Signal unter Feldbedingungen gewöhnlicherweise nicht gewährleistet werden kann. Ich zeige eine einfache Möglichkeit auf, den zeitlichen Trend der Gaszugabe im Auswertungsschritt zu berücksichtigen. Zudem weise ich nach, dass das Vernachlässigen von dispersivem Transport in der Auswertung zu einer Unterschätzung des Ratenkoeffizienten der Wiederbelüftung führt, die sich in der Berechnung von metabolischen Raten (aerobe Respiration und Fotosynthese) aus Konzentrationszeitreihen des gelösten Sauerstoffs fortpflanzen. Des weiteren betrachte ich die Validität konzeptioneller Modelle, die Transport im Fluss mit hyporheischem Austausch in Verbindung setzen. Diese Modelle stellen zumeist grobe Vereinfachungen der Realität dar. In welchem Maße diese Modelle dennoch zulässige Abschätzungen hyporheischer Austauschprozesse liefern untersuche...
    Keywords: Hydrologie ; Stream Tracer ; Hydrology ; Hyporheic Exchange
    Source: DataCite
    Library Location Call Number Volume/Issue/Year Availability
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  • 2
    Book
    Book
    Universität Tübingen
    Language: English
    Description: Microorganisms in groundwater form ecosystems that can transform chemical compounds. Quantitatively understanding microbial dynamics in soils and groundwater is thus essential for pollutant dynamics and biogeochemistry in the subsurface. This dissertation addresses three factors influencing microbial dynamics in aquifers and soils, namely: (1) the influence of grazing on bacteria in eutrophic aquifers, posing the question whether the carrying capacity of bacteria, which has been observed in aquifers, is controlled by higher trophic levels of the groundwater ecosystem; (2) the influence of bioenergetic constraints on bacteria in oligotrophic aquifers posing the question how the energy supply controls the dynamics of microorganisms; and (3) the influence of fluctuating redox conditions on overall biogeochemical turnover, posing the question whether alteration of oxic and anoxic conditions benefits the efficiency of the microbial community in the degradation of natural complex substrates. To address the first question, I developed a numerical model simulating a groundwater ecosystem with three trophic levels: a growth substrate, bacteria, and grazers (signifying bacterivorous protozoa, flagellates, ciliates, or bacteriophages). The model is first tested for well-mixed conditions, representing retentostats, and is then coupled to transport to obtain a 1-D bioreactive transport model. In the model, the bacterial population increases, fluctuates, and finally...
    Keywords: Grundwasser ; Microbial Dynamics ; Bioenergetics ; Microbial Interaction
    Source: DataCite
    Library Location Call Number Volume/Issue/Year Availability
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  • 3
    Language: German
    Description: Das Konzept VEGAS (Versuchseinrichtung zur Grundwasser- und Altlastensanierung) hat die Optimierung existierender und die Entwicklung neuer, verbesserter in-situ Sanierungsverfahren und Erkundungstechniken zum Ziel. In einer Versuchshalle mit mehreren großdimensionalen Versuchsständen werden Ausbreitungs- und Sanierungsexperimente mit umweltrelevanten Schadstoffen unter kontrollierten Bedingungen durchgeführt. Als Einrichtung der begleitenden Forschung zur Grundwasser- und Altlastensanierung ermöglicht es VEGAS, parallel zu Labor- bzw. Feldversuchen physikalische, chemische und mikrobiologische Sanierungsverfahren unter naturnahen Bedingungen (Verweilzeiten, heterogener Untergrund) wissenschaftlich zu untersuchen, Sanierungserfolge mit begrenztem Aufwand vorherzusagen und neue Behandlungsverfahren ohne Risiko einer Kontaminationsverlagerung praxisnah zu erproben. VEGAS liefert damit einen wesentlichen Beitrag zur Neu- und Weiterentwicklung qualifizierter Umwelttechnologien. Das vorliegende Mitteilungsheft enthält im ersten Teil eine Beschreibung der Konzeption und der technischen Ausstattung von VEGAS sowie im zweiten den Programmrahmen für Forschungsvorhaben in VEGAS.... ; The concept VEGAS (research facility for subsurface remediation) aims at optimization of existing and development of new, improved technologies for in-situ remediation and exploration techniques. Spreading, transport and remediation experiments with environmental pollutants are conducted under controlled conditions in large-scale test flumes and artificial aquifers located in a hydraulic laboratory. Complementary to small-scale labaratory experiments and field studies, VEGAS allows scientific investigations on physical, chemical and microbiological technologies for subsurface remediation under experimental conditions close to nature (residence times, heterogeneity). The efficiency of remediation technologies can be checked with limited effort, and new technologies can be tested without risk of contamination migration. Therefore, VEGAS provides a significant contribution to the initiation and further development of qualified environmental technologies. This booklet includes a brief description of the concept and the technical equipment of the facility in its first part and the programmatic frame for research activities in VEGAS in its second part....
    Keywords: Grundwassersanierung , Altlastensanierung ; 333.7
    ISBN: 3-921694-82-5
    Source: DataCite
    Library Location Call Number Volume/Issue/Year Availability
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