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Lehrstuhl für Hydrogeologie
Prof. Dr. Kai Uwe Totsche
Forschungsschwerpunkte
Vorsorgender und nachsorgender Boden- und Grundwasserschutz
Trägervermittelter Stofftransport in natürlichen porösen Medien
Bildung und Umwandlung mineralorganischer nanopartikulärer Mischphasen
Kolloide und Biokolloide in natürlichen Systemen
Biogeochemische Kreisläufe und Reaktionen an biogeochemischen Grenzflächen
Modellentwicklung und numerische Simulation von Fluidfluss und reaktivem Stofftransport
Schadstoffverhalten und -transport in Böden und Grundwassersystemen.
Architektur, Prozesse und Eigenschaften des unterirdischen Teils der Kritischen Zone
Die Honigbiene in der ökologischen Imkerei als Indikator für Stoff-Immissionen
Bildung und Umwandlung von Mikroaggregaten in Böden
110 — FORSCHUNG
Böden sind die Grundlage unseres Lebens. Auf ihnen wer-
den Nahrungsmittel und nachwachsende Rohstoffe produ-
ziert, durch sie werden Schadstoffe aus dem Sickerwasser
und der Atmosphäre gefiltert und abgebaut. Sie sind durch
eine einzigartige Vielzahl an Lebensräumen gekennzeich-
net, beheimaten eine dramatische Diversität an Leben und
sind — trotz eines Hohlraumanteils von nahezu 50 Prozent
des Gesamtvolumens — aufgrund ihrer besonders stabilen
Struktur gegen chemische, thermische und mechanische
Belastung äußerst widerstandsfähig. Auf der Skala eines
staubkorngroßen Bodenpartikels zeigt sich der Boden als
multifunktionale heterogene Struktur, die vor allem durch
die vielfältigen Grenzflächen zwischen Bodenaggregaten
und Fluiden gekennzeichnet ist. Die Forschung am Lehr-
stuhl für Hydrogeologie zielt auf ein vertieftes, mechanisti-
sches Verständnis der Wechselwirkungen und Prozesse,
die an diesen belebten, mithin „biogeochemischen Grenz-
flächen“ in natürlichen porösen Medien ablaufen (Abb. 1).
Fokussiert auf die zugrundeliegende Mechanismen und
eingebettet in innovative experimentelle Ansätze wurden
und werden im Rahmen des DFG-Schwerpunktprogramms
1315 neue Wege zum Verständnis von Wechselwirkungen
an natürlichen, belebten Grenzflächen beschritten. Mittels
Kombinationen von bildgebenden Verfahren wie der Ras-
terkraftmikroskopie und der Mikro-Röntgentomographie
sind dabei ungeahnte Blicke in den intransparenten Boden
möglich geworden und die Einheit aus Struktur, Reaktivität
und Wechselwirkung kann nun im natürlichen Wirkzusam-
menhang untersucht werden. Die dem Lehrstuhl zur Verfü-
gung stehende experimentelle Ausstattung erlaubt zudem
eine skalenübergreifende Beobachtung von biogeochemi-
schen Interaktionen von der Skala der Bodenhorizonte bis
auf die Skala von Molekülen und Atomen.
Abb. 1. Rasterelektronenmikroskopische Aufnahme der
Oberfläche einer Regenwurmröhre. Neben Pilzhyphen sticht hier
insbesondere der als „Teppich“ bzw. glättende Matrix
erscheinende Überzug aus organischer Substanzen hervor.
Abbildung: LS Hydrogeologie
DFG SPP 1315 Biogeochemische Grenzflächen in Böden