ALBERT

Note: Contents 1 Scope / G. Matthess 2 Polar Organic Substances and Their Role in the Water-Saturated and -Unsaturated Zones 2.0 Introduction / F.H. Frimmel 2.1 Isolation Procedures and Characterization Methods 2.1.1 Isolation and General Characterization of Organic Acids from Pore Water / F.H. Frimmel 2.1.2 Isolation and Characterization of Soil Humic Matter / W. Finger, B. Post and H. Klamberg 2.1.3 Isolation and Characterization of Organic Substancesin Ground Water and Sediments / F. Selenka and A. Hack 2.1.4 Chromatographie Characterization of the Acid-Soluble Part of Humic Substances / F.H. Frimmel 2.1.5 Spectroscopic Characterization of Humic Substances in the Ultraviolet and Visible Region and by Infrared Spectroscopy / G. Abbt-Braun 2.1.6 Temperature-Programmed/Time-Resolved Pyrolysis Field lonization Mass Spectrometry - a New Method for the Characterization of Humic Substances / H.-R. Schulten 2.1.7 Interpretation of the Pyrolysis Products of Isolated Humic and Fulvic Acids / G. Abbt-Braun 2.1.8 Characterization of Isolated Humic Material by 13C Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy /J. Buddrus and P. Burba 2.1.9 Characterization of Humic Substances Extracted by Organic Solvents / B. Post and H. Klamberg 2.2 Interaction of Inorganics with Humic Substances 2.2.1 Investigation of Metal Complexation by Polarography and Fluorescence Spectroscopy / F.H. Frimmel 2.2.2 Determination of Complexation Equilibria by the Ion-Exchange Method / W. Finger and H. Klamberg 2.2.3 Sorption of Metals on Humic Material / R. Becker and H. Klamberg 2.2.4 Interactions of Humic Substances with Iodine / K. G. Heumann and C. Reifenhäuser 2.2.5 Experiments on the Influence of Organic Ligands upon Kinetics of Feldspar Weathering / A. Petersen, G. Matthess and D. Schenk 2.3 Characterization of Some Organic Acids in the Subsurface of the Sandhausen Ecosystem / T. Cordt and H. Kussmaul 2.3.4 Organic Acids 2.3.5 Conclusions 3 Carbonate Systems 3.0 Introduction / E. Usdowski 3.1 Dissolution Kinetics in the Generation of Carbonate Ground Waters 3.1.1 Theoretical and Experimental Results of the Kinetics of Calcite Dissolution and Precipitation / W. Dreybrodt 3.1.2 Field Measurements and Laboratory Experiments on Calcite Dissolution Kinetics of Natural Porous Media / J. Baumann and H.D. Schulz 3.2 Field Studies on Subsurface Water of Selected Sites / B. Merkel and J. Grossmann 3.2.1 Pore Water Sampling in Carbonate Terrains 3.2.2 Variation of Inorganic Carbon in the Unsaturated Zone of a Carbonate Gravel System / L. Eichinger and B. Merkel 3.2.3 Isotope Geochemistry of the Subsurface Carbonate System in Sandhausen and Bocholt / H. Dörr, W. Leuchs, P. Obermann, W. Regenberg and C. Sonntag 3.2.4 Application of Stable Carbon and Sulfur Isotope Models to the Development of Ground Water in a Limestone-Dolomite-Anhydrite-Gypsum Area / K.W. Schaefer and E. Usdowski 3.2.5 A dissolution Front at the Contact of Sandsto Marly Limestone Aquifers / H.R. Langguth and R. Schulz 3.2.6 Carbonate Rock Dissolution Under Intermediate System Conditions / J. Michaelis 3.3 Alteration in Karst Systems 3.3.1 Mineralogy and Hydrogeochemistry of the Gypsum Karst of Foum Tatahouine, South Tunisia / W. Smykatz-Kloss, H. Hötzl and H. Kössl 3.3.2 Dedolomitization and Salt Formationin a Semi-Arid Environment / W. Smykatz-Kloss, and J. Goebelbecker 3.3.3 Transformation Processes in Paleokarst Sediments and Chemistry of Modern Waters in the Aladag Region, Turkey / M. Cevrini and W. Echle 4 Silicate Systems 4.0 Introduction / G. Matthess 4.1 Redox Reactions in the Subsurface 4.1.1 Anoxic Reaction Zones in an Aquifer Influenced by Increasing Nitrate and Sulfate Contents / W. Leuchs and P. Obermann 4.1.2 Nitrogen and Oxygen Isotopes as Indicators for Nitrification and Denitrification / H.-L. Schmidt, S. Voerkelius and A. Amberger 4.1.3 Redox Conditions and Microbial Sulfur Reactions in the Fuhrberger Field Sandy Aquifer / J. Böttcher, O. Strebet and W. Kölle 4.1.4 Influence of Fine-Grained Cover Beds on the Chemistry of Shallow Ground Water / G. Ebhardt and P. Fritsch 4.1.5 Hydrogeochemical Processes During the Passage of Surface Water and Ground Water Through Genetically Different Organic Sediments / H. Brühl, A. Moschick and H. Verleger 4.1.6 Hydrochemical Phenomena in the Dorsten Leakage System / M. Hoffmann, H.R. Langguth and J. Larue 4.1.7 Hydrogeochemical Processes in the Hamburg Deep Aquifer System / E.P. Loehnert, W. Bauhus and C. Sonntag 4.2 Rock-Water Interaction 4.2.1 Aluminium Speciation in Acid Soil Water and Ground Water / G. Dietze and B. Ulrich 4.2.2 Mineral-Pore Water Interaction in Two Soil Types on Pleistocene Sediments at Hamburg / F. Sztuka and I. Valeton 4.2.3 Subsurface Hydrochemical Reactions in the Sandhausen Forest Ecosystem / H. Jacob, W. Regenberg and C. Sonntag 4.3 Reaction Kinetics 4.3.1 Experimental Methods for Determining Dissolution Rates of Silicates - a Comparison / D. Schenk, G. Matthess, A. Dahmke and A. Petersen 4.3.2 Field Studies on the Kinetics of Silicate Minerals/Water Interaction / G. Matthess, A. Petersen, D. Schenk and A. Dahmke 5 Microbiology 5.0 Introduction / P. Hirsch 5.1 Characterization of the Natural Subsurface Environment 5.1.1 Morphological and Taxonomic Diversity of Ground Water Microorganisms / P. Hirsch, E. Rades-Rohkohl, J. Kölbel-Boelke and A. Nehrkorn 5.1.2 Methods of Studying Ground Water Microbiology: Critical Evaluations and Method suggestions / P. Hirsch, E. Rades-Rohkohl, J. Kölbel-Boelke, A. Nehrkorn, R. Schweisfurth, F. Selenka and A. Hack 5.1.3 Organic Substances in Ground Water and Sediments and Their Relationships to Microorganisms in a Sandy Aquifer / E Selenka and A. Hack 5.2 Microbial Activities 5.2.1 Observations on the Physiology of Microorganisms from Pristine Ground Water Environments / P. Hirsch 5.2.2 Formation and Transformation of Manganese Oxidation States by Bacteria / J. Gottfreund and R. Schweisfurth 5.2.3 Interactions Between Humic Acids and Microorganisms / G.-J. Tuschewitzki, B. Langer and H. Otremba 5.3 Microbiology of Selected Locations 5.3.1 Subsurface Microbial Activities in the Sandhausen Forest Ecosystem / R. Weyandt and R. Schweisfurth 5.3.2 Heterotrophic Bacterial Communities in the Bocholt Aquifer System / J. Kölbel-Boelke and A. Nehrkorn 5.3.3 The Natural Microflora of the Segeberger Forest Aquifer System / P. Hirsch and E. Rades-Rohkohl 5.3.4 Microbiological Observations of the Unsaturated Zone of a Quaternary Gravel Profile / I. Alexander, G. Freitag, J. Grossmann, Β. Merkel, P. Udluft and I. Ullsperger 6 Hydrogeochemical and Geochemical-Hydraulic Models and Model Concepts 6.0 Introduction / H.-D. Schulz 6.1 Hydrogeochemical Models and Concepts 6.1.1 Development of Secondary Permeability of a Fracture Aquifer in Carbonate Rocks: a Model / W. Dreybrodt 6.1.2 Some Aspects of Modelling the Carbon System in the Unsaturated Zone / B. Merkel, L. Eichinger and P. Udluft 6.1.3 Methodical Concepts in Silicate-Water Interaction - a Comparison of Results / A. Dahmke, G. Matthess, A. Petersen and D. Schenk 6.2 Combination of Transport and Geochemical Reactions 6.2.1 Water Movement and Geochemical Reactions in the Unsaturated Zone of Sands with Low Calcite Contents / H.-D. Schulz 6.2.2 Physical and Biochemical Processes Affecting Mass Transport in the Bocholt Aquifer System / C. Bugner and R. Mull 6.2.3 Tritium and 3He Measurements as Calibration Data for Ground Water Transport Models / H. Dörr, P. Schlosser, M. Stute and C. Sonntag 6.2.4 39Ar-, 85Kr-, 3He- and 3H Isotope Dating of Ground Water in the Bocholt and Segeberger Forst Aquifer Systems / M. Forster, H. Loosli and S. Weise 6.2.5 Modelling of Mass Balance and of Microbial Transformations in the Fuhrberger Feld Sandy Aquifer / O. Strebet, J. Böttcher and W.H.M. Duynisveld 6.3 Description of Geochemical Environments with Thermodynamic Equilibrium Models / M. Rolling and H.-D. Schulz 6

Note: Zugl.: Bochum, Univ., Diss., 2015

Note: Inhalt 1 Einführung 1.1 Zweck und Rahmen des Lehrbuchs 1.2 Isotope: Physikalische Grundlagen 1.2.1 Stabile Isotope 1.2.1.1 Isotopenfraktionierung in der Hydrosphäre 1.2.1.1.1 Isotopenfraktionierung bei Phasenübergängen mit thermodynamischem Gleichgewicht 1.2.1.1.2 Isotopenfraktionierung bei Phasenübergängen ohne thermodynamisches Gleichgewicht 1.2.1.2 Meßmethodik 1.2.1.2.1 Probenpräparation 1.2.1.2.2 Massenspektrometrische Messung, Auswertung und Standards 1.2.2 Radioaktive Isotope 1.2.2.1 Allgemeines zur Radioaktivität 1.2.2.2 Strahlungsmessung 1.2.2.3 Zur Auswertung von Strahlungsmessungen 1.3 Isotope als Tracer und Strahlungsquellen für hydrologische Untersuchungen 1.3.1 Umweltisotope in der Hydrosphäre 1.3.1.1 Stabile Isotope 1.3.1.1.1 Allgemeines 1.3.1.1.2 Deuterium und Sauerstoff-18 in den Niederschlägen 1.3.1.2 Radioaktive Umweltisotope 1.3.1.2.1 Allgemeines zur Low-Level-Meßtechnik 1.3.1.2.2 Tritium Tritium in den Niederschlägen Messung des Tritiumgehalts in Wasserproben 1.3.1.2.3 Kohlenstoff-14 (M.A.GEYH) Allgemeines zur Altersbestimmung mit der Radiokohlenstoff-Methode (14C-Methode) Altersbestimmung von Grundwasser mit der 14C-Methode Messung des 14C-Gehalts und 13C-Wertes in Grundwasser und Karbonatproben Fehlergrenzen bei 14C-Altern 1.3.1.2.4 Weitere radioaktive Umweltisotope für hydrologische Untersuchungen (M. A. GEYH und H. MOSER) 1.3.2 Isotope als absichtlich zugegebene hydrologische Tracer (H. BEHRENS und H. MOSER) 1.3.3 Verwendung von Radionukliden in umschlossenen Strahlenquellen für hydrologische Untersuchungen 1.3.3.1 Wechselwirkung von Gamma-Strahlung mit Wasser und Boden 1.3.3.2 Wechselwirkung von Neutronen mit Wasser und Boden 1.3.4 Zur Planung und Probenentnahme bei isotopenhydrologischen Untersuchungen 1.3.5 Zum Strahlenschutz bei hydrologischen Untersuchungen mit radioaktiven Substanzen 2 Anwendungen von Isotopen im Oberflächenwasser 2.1 Offene Gerinne (H. BEHRENS) 2.1.1 Grundlagen der Abflußmessungen in offenen Gerinnen 2.1.1.1 Abflußmessung mit kontinuierlicher Tracereinspeisung 2.1.1.2 Abflußmessung mit momentaner Tracereinspeisung 2.1.1.3 Vergleich der Abflußmeßmethoden mit kontinuierlicher und momentaner Tracereinspeisung 2.1.2 Bestimmung von Fließ- bzw. Verweilzeiten in offenen Gerinnen 2.1.3 Praktische Durchführung von Abfluß- und Fließzeitmessungen in offenen Gerinnen mit radioaktiven Tracern 2.1.3.1 Art und Menge der Tracersubstanz 2.1.3.2 Vorrichtungen zur Tracereinspeisung 2.1.3.3 Probenentnahme und Meßanordnungen 2.1.3.4 Kalibrierung der Meßanordnungen 2.1.3.5 Auswertung der Meßergebnisse 2.1.4 Beispiele für Abfluß- und Fließzeitmessungen in offenen Gerinnen 2.1.5 Das Problem der Durchmischung 2.1.5.1 Untersuchung von Durchmischungsvorgängen in offenen Gerinnen mit Tracermethoden 2.1.5.2 Verwendung des Gehalts an stabilen Isotopen zur Untersuchung von Durchmischungsvorgängen 2.1.6 Spezielle Anwendungen von Isotopenmethoden bei Wasserqualitätsuntersuchungen in offenen Gerinnen 2.2 Sedimentbewegungen (H. PAHLKE) 2.2.1 Einführung 2.2.2 Schwebstoffe 2.2.2.1 Bestimmung der Schwebstoffk.onzentration mit Hilfe der Schwächung von Gamma-Strahlen 2.2.2.1.1 Grundlagen des Meßverfahrens 2.2.2.1.2 Meßanordnungen 2.2.2.1.3 Vor- und Nachteile des radiometrischen Verfahrens gegenüber mechanischen Messungen der Schwebstoffkonzentration 2.2.2.1.4 Anwendungsbeispiel 2.2.2.2 Messung der Schwebstoffbewegung mit Hilfe von Tracerverfahren 2.2.2.2.1 Markierung der Schwebstoffe 2.2.2.2.2 Meßverfahren 2.2.2.2.3 Anwendungsbeispiele 2.2.3 Geschiebe 2.2.3.1 Messung der Geschiebebewegung 2.2.3.1.1 Voruntersuchungen 2.2.3.1.2 Markierung des Geschiebes 2.2.3.1.3 Einbringung des markierten Geschiebes als Tracer 2.2.3.1.4 Tracemachweis und Bestimmung der Parameter der Geschiebebewegung 2.2.3.2 Bestimmung der Transportrate des Geschiebes 2.2.3.2.1 Methode der Raumintegration 2.2.3.2.2 Methode der stetigen Verdünnung 2.2.3.2.3 Methode der Zeitintegration 2.2.3.2.4 Dispersionsmodelle 2.2.3.3 Anwendungsbeispiele 2.3 Seen und Stauseen 2.3.1 Durchmischung und Schichtung in Seen 2.3.1.1 Beispiele für Untersuchungen der Durchströmung von Seen mit Hilfe von Umweltisotopen 2.3.1.2 Beispiele für Untersuchungen der Durchströmung von Seen mit Hilfe absichtlich zugegebener radioaktiver Tracer 2.3.2 Verdunstung bei Seen 2.3.2.1 Vorbemerkungen und theoretische Ansätze 2.3.2.2 Anwendungsbeispiele 2.3.3 Dichtigkeit von Stauanalgen 2.3.3.1 Isotopenmethoden zur Lokalisierung von Undichtigkeiten und zur Bestimmung von Leckraten 2.3.3.2 Anwendungsbeispiele 2.4 Schnee und Eis (H. MOSER und W. STICHLER) 2.4.1 Vorbemerkungen 2.4.2 Entstehung von Hagelkörnern 2.4.3 Auf- und Abbau der Schneedecke 2.4.3.1 Wasseräquivalent und Dichteprofil einer Schneedecke 2.4.3.1.1 Grundlagen des Meßverfahrens 2.4.3.1.2 Bestimmung des Gesamtwasseräquivalents einer Schneedecke mit Hilfe von umschlossenen radioaktiven Quellen 2.4.3.1.3 Bestimmung des Gesamtwasseräquivalents einer Schneedecke mit Hilfe der natürlichen Gamma-Strahlung des Bodens 2.4.3.1.4 Messung des Dichteprofils einer Schneedecke mit umschlossenen radioaktiven Quellen 2.4.3.2 Abbild des Isotopengehalts der Niederschläge in der Schneedecke 2.4.3.3 Isotopengehalt und Winddrift 2.4.3.4 Isotopengehalt und Reifbildung 2.4.3.5 Isotopengehaltsänderung bei Verdunstung von der Schneeoberfläche 2.4.3.6 Perkolation von Regen und Schmelzwasser und ihre Wirkung auf das Isotopengehaltsprofil einer temperierten Schneedecke 2.4.3.7 Mechanismus des Abbaus einer Schneedecke 2.4.4 Isotopengehaltsänderungen im Akkumulationsgebiet von Gletschern beim Übergang der Schneedecke in Eis 2.4.4.1 Isotopengehaltsänderung in oberflächennahen Schneeschichten 2.4.4.2 Isotopengehaltsprofil in der porösen Firnzone von Gletschern 2.4.4.3 Isotopengehaltsprofil im kompakten Gletschereis; Theorie der Diffusionsströmung von JOHNSEN 2.4.4.4 Verteilung der Gesamt-Beta-Aktivität in Firn- und Eisprofilen 2.4.4.5 Messung von Akkumulationsraten 2.4.5 Schnee- und Eishydrologie 2.4.5.1 Wasserbilanz einer Schneedecke aus Isotopengehaltsmessungen in Schneelysimetern 2.4.5.2 Bestimmung von Abflußanteilen aus Isotopengehaltsmessungen 2.4.5.2.1 Abflußanteile bei der Schneeschmelze in Einzugsgebieten mit temporärer Schneedecke 2.4.5.2.2 Abflußanteile in vergletscherten Einzugsgebieten während der Ablationsperiode 2.4.5.3 Verweilzeit von Wasser in Einzugsgebieten mit temporärer Schneedecke oder Gletschern 2.4.6 Historische Glaziologie 2.4.6.1 Datierung von Firn und Eis in Gletschern mit Hilfe von Isotopengehaltsmessungen 2.4.6.2 Paläoklimatische Aussagen aus Sauerstoff-18-Messungen an Eiskernen 3 Anwendungen von Isotopenmethoden im Grundwasser 3.1 Einführung 3.2 Ungesättigte Zone des Grundwasserleiters 3.2.1 Methodik der Messung und Auswertung der Tracer-Verteilung im Wasser der ungesättigten Zone 3.2.1.1 Tracer-Input in die ungesättigte Zone 3.2.1.2 Nachweis der Tracer im Vertikalprofil der ungesättigten Zone 3.2.1.3 Zur Ausbreitung des markierten Wassers in der ungesättigten Zone 3.2.1.4 Bestimmung der Grundwasserneubildungsrate 3.2.2 Anwendungsbeispiele 3.2.2.1 Untersuchungen mit Hilfe des Gehalts am Umweltisotopen (meist Tritium) 3.2.2.2 Untersuchungen mit Hilfe von absichtlich zugegebenen Tracern (meist Tritium) 3.3 Gesättigte Zone des Grundwasserleiters 3.3.1 Interpretation von Messungen des Gehalts an Umweltisotopen 3.3.1.1 Interpretation von Messungen des Deuterium- und Sauerstoff-18-Gehalts im Grundwasser 3.3.1.1.1 Zeitliche Differenzierung von Grundwässern 3.3.1.1.2 Lokalisierung von Grundwassereinzugsgebieten 3.3.1.1.3 Typisierung von Grundwässern und Grundwasserleitern Typisierung von Thermal- und Mineralwässern Unterscheidung von verschiedenen Grundwasserströmen in einem Grundwasserleiter Anteil von uferfiltriertem Flußwasser im Grundwasser Hydraulische Verbindung von Grundwasserleitern Identifizierung von Salzwässern Typisierung von Grundwasserleitern 3.3.1.2 Interpretation von Messungen des Tritium und Kohlenstoff-14-Gehalts im Grundwasser (M.A.GEYH) 3.3.