Forschungsbericht 1994-96: Institut für Biogeochemie und Meereschemie

Institut für Biogeochemie und Meereschemie

Bundesstraße 55, 20146 Hamburg, Tel.: 4123-4993, Fax:4123-6347

Wissenschaftliche Mitglieder

Professoren
Dr. Venugopalan Ittekkot; Dr. How Kin Wong

Dozent
Dr. Walter Michaelis

Hochschulassistenten/Assistenten/wiss. Mitarbeiter
Dr. Uwe Brockmann; Dr. Birgit Haake; Dr. Heinrich Hühnerfuß; Dr. Stephan Kempe; Dr. Alejandro Spitzy (seit Jan. 95)

Allgemeiner Überblick

Das Institut für Biogeochemie und Meereschemie der Universität Hamburg (IfBM) umfaßt die Bereiche Biogeochemie und Meereschemie (Organo-Meereschemie im FB Chemie assoziiert) und das SCOPE/UNEP (Scientific Committee on Problems of the Environment/United Nations Environment Programme) Internationale Kohlenstoffzentrum. Die Einrichtungen des IfBM sind auf 6 Standorte verteilt: Bundesstraße 55, (Geomatikum), Grabenstraße 27, Jungiusstraße 6 (Biogeochemie), Sedanstraße 15, Martin-Luther-King-Platz 6, Grindelallee 117 (Meereschemie). Das IfBM ist Teil des "Zentrums für Meeres- und Klimaforschung der Universität Hamburg". Neben den o.g. sechs hauptamtlich tätigen wissenschaftlichen Institutsmitgliedern arbeiten zahlreiche weitere Wissenschaftler am IfBM, die aus Drittmitteln finanziert werden.

Vorrangig sind die Arbeitsbereiche Biogeochemie, Organische Geochemie und Organo-Meereschemie vertreten. Das Institut beschäftigt sich mit der Durchführung und Koordinierung von Forschungsprojekten in der Umwelt- und Klimaforschung. Es beteiligt sich an Programmen wie IGBP (Internationales Biosphären-Geosphären-Programm), ODP (Ocean Drilling Program). Es führt internationale Fachtagungen in Schwellen- und Entwicklungsländern zum Thema "Globaler Wandel" durch, berät und erstellt Statusberichte zu diesen Themen, wie z.B. zur Folgenabschätzung des Klimawandels, Berichte über Schadstoffvorkommen und -verhalten in natürlichen Gewässern und Böden. Diese Arbeiten werden im Rahmen von BMBF-, DFG- und EU-finanzierten Projekten in nationaler, bilateraler und internationaler Zusammenarbeit durchgeführt. Außerdem engagieren sich die wissenschaftlichen Mitarbeiter des Instituts in verschiedenen nationalen und internationalen Gremien zur Umwelt- und Klimaforschung unter dem Dachthema "Globaler Wandel".

Gemeinsam mit dem Geologisch-Paläontologischen Institut und Museum trägt das IfBM den Studiengang "Geologie-Paläontologie". Die Abteilung Meereschemie ist an der Ausbildung im Studiengang Chemie beteiligt.

Der vorliegende Bericht umfaßt die im Zeitraum 1.1.1994-31.12.1996 von den Mitgliedern des jetzigen IfBM durchgeführten Forschungsvorhaben. Die Forschungsprojekte der Abteilung Organo-Meereschemie sind aus den Berichten der Chemischen Institute des FB Chemie zu entnehmen.

Forschungsschwerpunkte

Der Forschungsschwerpunkt des IfBM ist die Untersuchung von biogeochemischen Stoffkreisläufen und ihrer Variabilität in Zeit und Raum unter natürlichen und anthropogen gestörten Bedingungen. Die aus diesen Untersuchungen gewonnenen Erkenntnisse über die Steuerungsprozesse und die Variabilität der Stoffkreisläufe sollen zu Voraussagen für die Zukunft führen. Die thematischen Schwerpunkte lassen sich wie folgt darstellen:

Stofffluß im Ozean,
Kohlenstoffkreislauf, Stickstoffkreislauf,
Quellen und Senken klimarelevanter Spurengase im Meer,
Eutrophierung der Flüsse und Randmeere,
Stoffkreislauf unter extremen Umweltbedingungen,
Struktur und Dynamik organischer Schadstoffe,
Seismische Stratigraphie,
Struktur und Entwicklung sedimentärer Ablagerungsräume,
Entwicklungsgeschichte von Kontinentalrändern.

Diese Untersuchungen werden im Rahmen nationaler, bilateraler und internationaler Forschungsprogramme durchgeführt. Darüber hinaus unterstützt das IfBM über das SCOPE/UNEP Internationale Kohlenstoffzentrum Forschungsarbeiten zum Thema "Stoffkreisläufe in Schwellen- und Entwicklungsländern". Hierzu gehören sowohl Forschungsprojekte gemeinsam mit Kollegen aus den jeweiligen Ländern als auch in hohem Maße die internationale Koordinierung der beteiligten Institutionen. Im Rahmen dieser Zusammenarbeit wurden im Berichtszeitraum zahlreiche Gastwissenschaftler am IfBM betreut.

Die zukünftige Forschung gilt vor allem der Vertiefung des Verständnisses und der Quantifizierung der Stoffkreisläufe im System Erde. In diese Untersuchungen sollen in Zukunft die umfangreichen Möglichkeiten auf dem Gebiet der Fernerkundung einerseits und der Isotopenbiogeochemie andererseits einbezogen werden. Zusätzlich sollen die Folgen der anthropogen verursachten Veränderungen von Stoffkreisläufen verstärkt untersucht werden im Hinblick auf die Gewinnung von Basisdaten für umweltpolitische Maßnahmen. Auf dem Gebiet der Lehre gilt es, die Erkenntnisse über die Bedeutung der Wechselwirkungen zwischen Litho-, Hydro-, Bio- und Atmosphäre innerhalb des Gesamtsystems sowie die Konsequenzen menschlicher Eingriffe verstärkt einzubinden.

Kongreßorganisation

Mitarbeiter des IfBM waren hauptverantwortlich für die Abfassung des IPCC-Berichts zu den Auswirkungen der Klimaänderung auf die Ozeane in den Jahren 1994-95. Dazu wurden Expertentreffen in Hamburg; Madison, Wisconsin, USA; und Beijing, VR China, veranstaltet.

Preisverleihungen

Prof. Dr. H.K. Wong:

Ehrenmitglied der Academia Sinica, VR China
Ehrenprofessur der Universität Bukarest, Rumänien

Wissenschaftliche Zusammenarbeit

Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe, Hannover
Universitäten Bremen, Erlangen, FU Berlin, Göttingen, Greifswald, Heidelberg, Kiel, Regensburg, RWTH Aachen, Tübingen
Max-Planck-Institut für Meteorologie, Hamburg
Max-Planck-Institut für Limnologie, Plön
Alfred-Wegener-Institut für Meeres- und Polarforschung, Bremerhaven
Institut für Ostseeforschung, Warnemünde
Niedersächsisches Landesamt für Bodenforschung, Hannover
GEOMAR, Kiel
Ecole Normale Supérieure, Paris/Frankreich
Université de Strasbourg/Frankreich
Universität Delft/Niederlande
Netherlands Institute of Sea Research, Texel/Niederlande
University of Bristol/UK
Akademie der Wissenschaften, Warschau/Polen
Dokuz Eylül Universität, Izmir/Türkei
Technische Universität, Istanbul/Türkei
EAWAG - Eidgenössische Technische Hochschule, Zürich/Schweiz
SCOPE - Scientific Committee on Problems of the Environment, Paris/Frankreich
UNEP - United Nations Environment Programme, Nairobi/Kenya
United States Geological Survey/USA
Woods Hole Oceanographic Institution, Woods Hole/USA
University of Southern Mississippi/USA
National Institute of Ozeanography, Goa/Indien
Ocean Research Institute, Tokyo University, Tôkyô/Japan
Geological Survey of Malaysia/Malaysia
Academia Sinica/VR China
State Oceanic Administration/VR China
Ocean University, Qingdao/VR China
Universität Cordoba/Argentinien
Universidade Federal Fluminense, Niteroi, Rio de Janeiro/brasilien
Universidade Estadual do Norte Fluminense, Campos do Goytacazes/brasilien
Instituto Venezolano de Investigaciones Cientificas, Caracas/Venezuela
GMMA, Free University, Brussels/belgien
National Institute of Marine Biology, Constantza/Rumänien
National Institute of Marine Geology and Geoecology, Bukarest/Rumänien
Environmental Institute, EU Joint Research Centre, Ispra/Italien
Russian Academy of Sciences, Institute of Microbiology, Moskau/Rußland
Russian Academy of Sciences, Vernadsky Institute of Geochemistry and Analytical Chemistry, Moskau/Rußland
Hokkaido University, Hakodate/Japan
School of Environmental Sciences, Jawaharlal Nehru University, New Delhi/Indien
Centre for Marine Environmental Research, Survey, Consultation, Hanoi/Vietnam

Anwendung in der Praxis

Die Forschungsvorhaben des IfBM sind Teil internationaler Anstrengungen zum besseren Verständnis der Prozesse, die das Klima und seine Variabilität beeinflussen, und tragen bei zur Abschätzung des Einflusses von Klima- und Umweltveränderungen auf die Ökosysteme.

Untersuchungen von Quellen und Senken anthropogener Stoffe in der Nordsee und der Elbe haben Grundlagen zur Lösung spezifischer Umweltprobleme gelegt.
Die Untersuchungen der biogeochemischen Stoffkreisläufe haben zur Veränderung der Priorität bei der Beurteilung des Treibhauseffektes beigetragen.
Die Untersuchungen zum Kohlenstoffkreislauf dienen dem Verständnis von Klimaveränderungen unter natürlichen sowie unter anthropogen beeinflußten Bedingungen.
Die chemische Aufklärung der biogenen Sedimentinhalte findet Anwendung bei der geochemischen Erdölexploration.
Chemische Strukturbestimmung der organischen Komponenten in Sediment, Böden und Wässern führt zu neuen Ergebnissen über Transport und Akkumulationsverhalten umweltrelevanter Chemikalien.
Die litho- und organofaziellen Untersuchungen der kohleführenden Formationen Malaysias sind ein wichtiger Bestandteil des deutsch-malaysischen Kohle-Projekts unter Federführung der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe zur Prognostizierung der ökonomischen Verwertbarkeit der Kohlelagerstätten Malaysias.

Weiterbildungsangebote

Folgende Lehrveranstaltungen und Praktika für Anfänger und Fortgeschrittene werden angeboten:

Mathematische Methoden in der Geologie
Übungen zu Mathematische Methoden in der Geologie
Seismische Stratigraphie
Plattentektonik
Marine Rohstofforschung
Faziesseminar
Geologische Ozeanographie
Anleitung zu wissenschaftlichem Arbeiten
Einführung in die Biogeochemie
Biogeochemische Zyklen
Übungen zu Biogeochemischen Zyklen
Biogeochemisches Seminar
Organische Geochemie
Isotopengeochemie
Biogeochemisches Praktikum
Ökologische Chemie für Geowissenschaftler
Praktikum in Umweltgeochemie
Geologisches Kartierungspraktikum Rheinisches Schiefergebirge
Strukturgeologischer Übungskurs Rheinisches Schiefergebirge
Geologische Exkursion Ostkarpaten
Geologisch-Paläontologisches Oberseminar
Geologisch-Paläontologisches Kolloquium
Wissenschaftliches Tauchen

Es besteht die Möglichkeit der Nutzung von Spezialbibliotheken, Archiven, Sammlungen, Software, Bild- und anderen Demonstrationsmaterialien, der Bibliothek des SCOPE/UNEP Internationalen Kohlenstoffzentrums, Sammlungen von Literatur zu den unter I angegebenen Themen.

Technische Ausstattung

Das Institut für Biogeochemie und Meereschemie verfügt über gut ausgestattete Laboratorien und Geräte für multidisziplinäre Untersuchungen von aquatischen Ökosystemen, die für die Abschätzung ihrer Qualität und für ihre Überwachung notwendig sind. Dazu gehören die Geräte für die Probengewinnung für die unter II genannten Untersuchungen sowie Laborgeräte für die Analyse von organischen und anorganischen Spurenstoffen in Gewässern, Schwebstoffen und Sedimenten.

Ausstattungsmängel

Für die wissenschaftliche Arbeit und Lehre erweist sich die Verteilung der Labors auf zahlreiche verschiedene Standorte als schwerwiegender Nachteil. Ebenso problematisch ist die Tatsache, daß nur einem dieser Laboratorien eine Chemisch-Technische Assistentin zur Verfügung steht. Dies bedeutet, daß zum großen Teil die Aufgaben von Wissenschaftlern und Doktoranden wahrgenommen werden.

Es fehlt eine ausreichende Grundausstattung seitens der Universität insbesondere bei den Techniker-Stellen. Außerdem fehlen Stellen für Hochschulassistenten und Ingenieure.

Drittmittel 1996

Fördereinrichtung Betrag

BMBF 10.000.000

DFG 1.418.500

SCOPE 40.000

Gesamtförderung 11.458.500

Periodische Veröffentlichungen

Mitherausgeber der "Berichte aus dem Zentrum für Meeres- und Klimaforschung"

Forschungsprojekte

15.080.01	Dynamik von Feststoff: Schwebstoff-Schlick-Sediment (in der Tide-Elbe) (SFB 327, Teilprojekt A 2)
15.080.02	Untersuchung der organischen Komponenten mariner Schwebstoffe und Sedimente im Hinblick auf ihr Ablagerungspotential
15.080.03	Interannuelle Variabilität der Sedimentationsprozesse im Golf von Bengalen
15.080.04	Sedimentfallenuntersuchungen auf dem pakistanischen Kontinentalhang im Rahmen von "PAKOMIN"
15.080.05	Koordination des BMBF-Verbundprojektes JGOFS-Indik: Quantifizierung und Modellierung des Umsatzes von Kohlenstoff und asoziierten Elementen im Arabischen Meer
15.080.06	Interannuelle Variabilität des Partikelflusses im Arabischen Meer -Forschungsfahrt SONNE 91
15.080.07	BIGSET: Biochemische Stoff- und Energietransporte in der Tiefsee, Teilprojekt 4: Das Erhaltungspotential der primären Klima- und Umweltsignale in der Tiefsee.
15.080.08	Untersuchung der organischen Komponenten mariner Schwebstoffe und Sedimente im Hinblick auf ihr Ablagerungspotential (Kennwort: Partikelfluß im Ozean)
15.080.09	Vorbereitung des IPCC-Berichts zur Abschätzung der Auswirkungen von globalen Klimaänderungen: Ozeane, große Seen und marine Ökosysteme
15.080.10	Sedimentfallenuntersuchungen auf dem pakistanischen Kontinentalhang im Rahmen von "PAKOMIN"
15.080.11	Biogeochemie der Schwebstoffe und Sedimente im Bereich des brasilianischen Schelfs und Kontinentalabhangs: Auswertung der Proben von den Forschungsfahrten mit FS Victor Hansen
15.080.12	Interannuelle Varibilität der Sedimentationsprozesse im Golf von Bengalen, SO-93
15.080.13	Langzeitstudie des Stofftransports in das tiefe Arabische Meer: Kopplung zwischen Atmosphäre und Ozean
15.080.14	Saisonalität des CO₂-Systems im Arabischen Meer während des SW-Monsuns und der Intermonsunphasen
15.080.15	Untersuchung biogeochemischer Stoffkreisläufe: Beschaffung eines Massenspektrometers
15.080.16	Untersuchungen zur Umweltbiogeochemie südindischer Flüsse
15.080.17	Das Projekt Cuu Long (Nine Dragon) am Mekong Delta, Piloten Phase (The Project Cuu Long (Nine Dragon) on the Mekong Delta, Pilot Phase)
15.080.18	Biogeochemikales Zusammenwirken zwischen der Donau und dem nordwestlichen Schwarzen Meer EROS 21 (Europäische Fluß-Ozean-Forschung) (Biogeochemical Interaction between the Danube River and the northwestern Black Sea EROS 21 (European River Ocean Study))
15.080.19	MONSAM: Monsungeschichte des Indischen Ozeans
15.080.20	SÜDMEER: Partikelsedimentation im Südchinesischen Meer
15.080.21	GOBENGAL: Intermanuelle Variabilität des Partikelflusses im Golf von Bengalen
15.080.22	WESTROP: Wechselwirkungen zwischen Land und Meer in tropischen Regionen: Östliches Brasilien
15.080.23	EROS 2000: Zusammenwirken zwischen der Donau und der nordwestlichen Schwarzen See (EROS 2000: Interaction between the River Danube and the Northwestern Black Sea)
15.080.24	Das Erhaltungspotential der primären Klima- und Umweltsignale in der Tiefsee
15.080.25	Das Erhaltungspotential der primären Klima- und Umweltsignale (Durchführung der METEOR-Reise 33/1)
15.080.26	Sedimenmtfallenuntersuchungen auf dem pakistanischen Kontinentalhang (Durchführung der METEOR-Reise 32/2)
15.080.27	Wechselwirkungen zwischen Land und Meer in tropischen Regionen: Die Bedeutung der Mangrovengebiete für die Kohlenstoff- und Stickstoffbiogeochemie des brasilianischen Kontinentalrandes
15.080.28	Paläobiologische Steuerungsprozesse bei der Entwicklung jurassischer Spongiolithe
15.080.29	Sedimentationsverhältnisse und Struktur des Wasserkörpers vor dem Donaudelta und der Rumänischen Küste
15.080.30	Untersuchung der Stromatolithen/spongien Assoziation im mit alkalischem Meerwasser gefüllten Kratersee von Satonda/Indonesien als rezentes Beispiel fossiler Spongiolithfazies
15.080.31	Chemische Wechselwirkung von Erdölkontaminationen und deren Abbauprodukten mit der Humusfraktion von Böden
15.080.32	Zusammensetzung und Umsatzdynamik der organischen Sedimentfraktion und ihre Rolle bei der Entwicklung sauerstoffarmer Ablagerungsräume (DYSMON A2)
15.080.33	Untersuchungen zur molekularen Struktur von Asphaltenen, Erdölharzen und Kerogenen
15.080.34	Chemische Wechselwirkung von Erdölfraktionen und deren Abbauprodukten mit der Humusfraktion von Böden
15.080.35	Zusammensetzung und Umsatzdynamik der organischen Sedimentfraktion und ihre Rolle bei der Entwicklung sauerstoffarmer Ablagerungsräume
15.080.36	BIOGEST = Biogasaustausch in Ästuaren
15.080.37	Biogeochemie rezenter Porifera/Mikrobialithe der Lizard-Inselgruppe und fossile Vergleiche
15.080.38	Erhebung und Analyse biogeochemischer Datensätze zum Kohlenstoffkreislauf, Teilprojekt G3 des Projektes KUSTOS (Küstennahe Stoff- und Energieflüsse - der Übergang Land-Meer in der südöstlichen Nordsee)
15.080.39	JGOFS-Arabisches Meer: Die Bildung klimarelevanter organischer Spurenstoffe im Arabischen Meer und ihr Austausch mit der Atmosphäre
15.080.40	Hydrothermalismus und seine strukturgeologische Kontrolle im Bereich der Rodriguez-Triple Junction
15.080.41	Tektonik, Petrologie und lagerstättenbildende Prozesse im Bereich alkalischer Inselbogen-Vulkanite des süd-westlichen Pazifiks
15.080.42	Biogeochemie rezenter Porifera/Mikrobialithe der Lizard-Inselgruppe und fossile Vergleiche
15.080.43	Bakterielle Degradation makromolekularer Erdölfraktionen - Abbauwege, strukturelle Veränderungen und geologische Bedeutung
15.080.44	Geochemische Prozesse mit Langzeitfolgen in anthropogen beeinflußtem Sickerwasser und Grundwasser/Schadstoffmobilität durch Bindungen an natürliche makromolekulare organische Stoffe im Sicker- und Grundwasser
15.080.45	Struktur, Sedimentation und Entwicklungsgeschichte des nordwestlichen Kontinentalrandes des Schwarzen Meeres
15.080.46	Sedimentationsprozesse im Südchinesischen Meer: Seismische Stratigraphie und Sedimentfallenexperimente: Teilprojekt zu "Monitor Monsun" (SO-95)
15.080.47	EXCO (Exchange between Crust and Ocean) Teilprojekt II: Seismostratigraphische Untersuchungen am Ostpazifischen Rücken südlich der Garrett-Bruchzone (13°-16°S)
15.080.48	Steuerungsmechanismen der Partikelsedimentation im Südchinesischen Meer
15.080.49	Seismostratigraphische Untersuchungen des Sunda-Schelfs: Auswirkungen der postglazialen Überflutung auf Sediment- und Nährstoffflüsse (SUNDAFLUT-Projekt, SO 115)

Fördereinrichtung	Betrag
BMBF	10.000.000
DFG	1.418.500
SCOPE	40.000
Gesamtförderung	11.458.500