Forschung & Entwicklung

LSI sucht kontinuierlich nach innovativen und ökologisch nachhaltigen, auf soliden wissenschaftlichen Erkenntnissen basierenden Lösungen. Während der vergangenen Jahre waren wir an einer Vielzahl F&E Projekten beteiligt, die zum Ziel hatten, bestehende Verfahren zu verbessern oder neue Verfahren für die Restaurierung belasteter Gewässer zu entwickeln.


Unser Team ist an weltweit agierenden wissenschaftlichen Foren beteiligt, inklusive der Arbeitsgruppe zur Seenrestaurierung der Limnologischen Gesellschaft (SIL). Wir begutachten regelmäßig wissenschaftliche Publikationen im Bereich der aquatischen Ökologie und Restauration und nehmen regelmäßig an internationalen Konferenzen teil. Viele unserer gewonnenen Erkenntnisse sind in die wissenschaftlich begutachtete Forschungsliteratur eingegangen. 


Im Folgenden finden Sie kurze Beschreibungen über einige unserer Kernprojekte.

FORSCHUNG & ENTWICKLUNGS-PROJEKTE
    Bewertung neuer P-Bindemittel

        LSI arbeitet mit der Universität Wageningen in den Niederlanden und der Süddänischen Universität an einem Projekt zur Bewertung neuer P-Bindemittel. 


        In der jüngeren Vergangenheit hat sich in diesem Bereich viel getan. Eine Reihe neuer Produkte wird bald auf den Markt kommen. 


        Es ist sehr wichtig, dass diese Produkte zuvor strengen Tests unterzogen werden. Sie müssen nicht nur ihre Wirksamkeit, sondern auch die sichere Handhabung beweisen. Gemeinsam mit Forschern der beiden Universitäten wird LSI in den kommenden Monaten insgesamt acht neue Produkte von drei verschiedenen Unternehmen testen.


        Nach Abschluss der Studie werden die Ergebnisse veröffentlicht, so haben Seenbetreiber als auch Verantwortliche in Behörden die Möglichkeit, bei ihrer Entscheidung für ein Maßnahmenpaket auf eine fundierte Auswahl von Sanierungsoptionen zurückzugreifen.


        Download:


        Abstract_NALMS_Conference_Finsterle_241023


        Abstract_NALMS_Conference_Mucci_241023

    Effizienzbewertung von kommerziell verfügbaren Phosphorbindern

        Etwa 150 Phosphorbindemittel wurden bisher in der wissenschaftlichen Literatur beschrieben, dennoch sind nur einige wenige kommerziell und im ausreichenden Maße verfügbar.


        In diesem Projekt wird auf die verfügbare wissenschaftliche Literatur zurückgegriffen, um die Effizienz kommerziell verfügbarerer Phosphorbindemittel miteinander zu vergleichen und zu bewerten. Zusätzlich werden die verschiedenen Materialien auf Phosphorbindevermögen und -rücklösung unter wechselnden Bedingungen (z.B. Sauerstoffarmut, hoher pH, Salzgehalt) getestet.

    Nachweis des Phosphorbindevermögens natürlicher Böden

        Unabhängig von modifizierten Materialien, können verschiedene natürliche Böden und Tone auch Phosphor binden. 


        Die Adsorptionkapazität ist allerdings oft viel geringer als die von modifizierten Materialien, aber diese Materialien sind unter bestimmten Bedingungen eine potentielle und natürliche Alternative zu modifizierten Materialien. 


        Ziel des Projekts war es, die Phosphorbindungskapazität verschiedener natürlicher Materialien zu bestimmen.


        An Materialien, die sich als vielversprechend erwiesen, wurden Tests in größerem Maßstab durchgeführt. Damit wurde sichergestellt, dass die Materialien unter erweiterten Bedingungen eingesetzt werden können.

    Vereinfachung des sequentiellen Phosphorextraktions-Verfahrens

        Die beste Methode, den freisetzbaren Phosphor-Pools in Sedimenten/Böden zu bestimmen, ist die sequentielle Phosphorextraktion.


        Wissenschaftler von LSI haben nach Möglichkeiten zur Vereinfachung und Verkürzung des bekannten Verfahrens gesucht.


        Während dieser Untersuchung wurden verschiedene Verfahren genutzt, um Phosphor aus Proben zu extrahieren. Dabei wurde das bisherigen Extraktionsverfahren so verändert, bis das Ergebnis dem der Originalmethode entsprach.

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    Nährstoffkontrolle von N und P: Stickstoff-Management mittels natürlicher und modifizierter Zeolithe

        Aus der wissenschaftlichen Literatur ist bekannt, dass nur ein Element (N oder P) entzogen werden muss, um die Eutrophierung der Gewässer zu verhindern.


        Die Aufmerksamkeit war bisher auf Phosphor gerichtet, denn es ist einfacher und günstiger den Systemen zu entziehen. Gleichwohl ist die Verringerung von Stickstoff, insbesondere des Ammoniums unter bestimmten Bedingungen notwendig, um z.B. Fischsterben zu verhindern.


        In diesem Projekt wurde die Ammoniumbindefähigkeit durch natürliches Zeolithgestein verschiedener Herkunft untersucht. Außerdem wurden Zeolithproben modifiziert und die vergrößerte Bindungskapazitäten des Materials geprüft.

    Untersuchung organischer Flockungsmittel auf ihre Fähigkeit Cyanobakterienzellen zu schädigen und zu fällen.

        Metallbasierende Flockungsmittel werden bisher in der Abwasser- und Gewässerbehandlung eingesetzt. 


        In jüngster Zeit haben organische Flockungsmittel Aufmerksamkeit als eine mögliche Alternative erlangt.

        In diesem Projekt wurde die Koagulationsfähigkeit verschiedener Mittel getestet und den Effekt auf Cyanobakterienzellen gemessen.

    Untersuchung des Arsenit/Arsenat-Bindevermögens durch Tonerden

        Arsenatkontamination, insbesondere des Grundwassers, ist ein globales Problem.


        In diesem Projekt wurde auf experimentellen Weg und durch Modellierung der chemischen Gleichgewichtsreaktion das Bindevermögen von Tonerden gegenüber Arseniten und Arsenat untersucht.

        Darüber hinaus untersuchen wir auch Rücklöseprozesse nach der Bindung des Arsenats. 

    Die Liste unserer begutachteten wissenschaftlichen Artikel

        • De Magalhães, L., Noyma, N.P., Furtado, L.L., Drummond, E., Balthazar, V., Leite, G., Mucci, M., Oosterhout, F. Van, Lúcia, V., Huszar, D.M., Lürling, M., Marinho, M.M., 2019. Managing Eutrophication in a Tropical Brackish Water Lagoon : Testing Lanthanum-Modified Clay and Coagulant for Internal Load Reduction and Cyanobacteria Bloom Removal. Estuaries and Coasts.
        • De Magalhães, L., Noyma, N.P., Furtado, L.L., Mucci, M., van Oosterhout, F., Huszar, V.L.M., Marinho, M.M., Lürling, M., 2016. Efficacy of Coagulants and Ballast Compounds in Removal of Cyanobacteria (Microcystis) from Water of the Tropical Lagoon Jacarepaguá (Rio de Janeiro, Brazil). Estuaries and Coasts 1–13. https://doi.org/10.1007/s12237-016-0125-x
        • Habtemariam, H., Kifle, D., Leta, S., Mucci, M., Lürling, M., 2021. Removal of cyanobacteria from a water supply reservoir by sedimentation using flocculants and suspended solids as ballast: Case of Legedadi Reservoir (Ethiopia). PLoS One 16, e0249720. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0249720
        • Josué, I.I.P., Cardoso, S.J., Miranda, M., Mucci, M., Ger, K.A., Roland, F., Marinho, M.M., 2018. Cyanobacteria dominance drives zooplankton functional dispersion. Hydrobiologia 1–13. https://doi.org/10.1007/s10750-018-3710-0
        • Lürling, M., Kang, L., Mucci, M., van Oosterhout, F., Noyma, N.P., Miranda, M., Huszar, V.L.M., Waajen, G., Manzi, M., 2020a. Coagulation and precipitation of cyanobacterial blooms. Ecol. Eng. 158. https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2020.106032
        • Lürling, M., Mucci, M., Waajen, G., 2020b. Removal of Positively Buoyant Planktothrix rubescens in Lake Restoration. Toxins (Basel). 12, 700. https://doi.org/10.3390/toxins12110700
        • Lürling, M., Noyma, N.P., de Magalhães, L., Miranda, M., Mucci, M., van Oosterhout, F., Huszar, V.L.M., Marinho, M.M., 2017. Critical assessment of chitosan as coagulant to remove cyanobacteria. Harmful Algae 66, 1–12. https://doi.org/10.1016/j.hal.2017.04.011
        • Mucci, M., 2017. Mitigating algal blooms and eutrophication - the importance of system analysis and in-lake measures. LakeLine Mag. -Student Corner.
        • Mucci, M., Douglas, G., Lürling, M., 2020a. Lanthanum modified bentonite behaviour and efficiency in adsorbing phosphate in saline waters. Chemosphere 249, 126131. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2020.126131
        • Mucci, M., Guedes, I.A., Faassen, E.J., Lürling, M., 2020b. Chitosan as a Coagulant to Remove Cyanobacteria Can Cause Microcystin Release. Toxins 2020, Vol. 12, Page 711 12, 711. https://doi.org/10.3390/toxins12110711
        • Mucci, M., Maliaka, V., Noyma, N.P., Marinho, M.M., Lürling, M., 2018. Assessment of possible solid-phase phosphate sorbents to mitigate eutrophication: Influence of pH and anoxia. Sci. Total Environ. 619–620, 1431–1440. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.11.198
        • Mucci, M., Noyma, N.P., de Magalhães, L., Miranda, M., van Oosterhout, F., Guedes, I.A., Huszar, V.L.M., Marinho, M.M., Lürling, M., 2017. Chitosan as coagulant on cyanobacteria in lake restoration management may cause rapid cell lysis. Water Res. 118, 121–130. https://doi.org/10.1016/j.watres.2017.04.020
        • Noyma, N.P., de Magalhães, L., Furtado, L.L., Mucci, M., van Oosterhout, F., Huszar, V.L.M., Marinho, M.M., Lürling, M., 2016. Controlling cyanobacterial blooms through effective flocculation and sedimentation with combined use of flocculants and phosphorus adsorbing natural soil and modified clay. Water Res. 1–13. https://doi.org/10.1016/j.watres.2015.11.057
        • Noyma, N P, De Magalhães, L., Miranda, M., Mucci, M., Van Oosterhout, F., Huszar, V.L.M., Marinho, M.M., Lima, E.R.A., Lurling, M., 2017. Coagulant plus ballast technique provides a rapid mitigation of cyanobacterial nuisance. PLoS One 12. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0178976
        • Noyma, Natalia P, De Magalhães, L., Miranda, M., Mucci, M., Van Oosterhout, F., Huszar, V.L.M., Marinho, M.M., Lima, E.R.A., Lürling, M., 2017. Coagulant plus ballast technique provides a rapid mitigation of cyanobacterial nuisance. PLoS One 12. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0178976
        • van Oosterhout, F., Waajen, G., Yasseri, S., Manzi Marinho, M., Pessoa Noyma, N., Mucci, M., Douglas, G., Lürling, M., 2020. Lanthanum in Water, Sediment, Macrophytes and chironomid larvae following application of Lanthanum modified bentonite to lake Rauwbraken (The Netherlands). Sci. Total Environ. 706. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.135188
        • Behets G.J., Mubiana K.V., Lamberts L., Finsterle K., Traill N., Blust R., D'Haese P.C., 2020. Use of lanthanum for water treatment A matter of concern? Chemosphere Vol. 239 (2020) 124780. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2019.124780
        • Copetti, D., Finsterle, K., Marziali, L., Stefani, F., Tartari, G., Douglas, G., Reitzel, K., Spears, B., Winfield, I.J., Crosa, G., D'Haese, P., Lürling, M., 2016. Eutrophication management in surface waters using a lanthanum-modified bentonite: a review. Water Res. XXX, 1-13. http://dx.doi.org/10.1016/j.watres.2015.11.056
        • Crosa, G., Yasseri, S., Nowak, K.E., Canziani, A., Roella, V., Zaccara, S., 2013. Recovery of Lake Varese: reducing trophic status through internal P load capping. Fundam. Appl. Limnol. 183 (1), 49-61. http://dx.doi.org/10.1127/1863-9135/2013/0427
        • D'Haese P.C., Douglas G., Verhulst A, Neven E., Behets G.J., Vervaet B.A., Finsterle K., Lürling M., Spears B., 2019. Human health risk associated with the management of phosphorus in freshwaters using lanthanum and aluminium. Chemosphere 220 (2019), pp. 286-299. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2018.12.093
        • Dithmer, L., Nielsen, U.G., Lürling, M., Spears, B., Yasseri, S., Lundberg, D., Jensen, N.D., Reitzel, K., 2016. Responses in sediment phosphorus concentrations and composition across 10 lakes following applications of lanthanum modified bentonite.  Water Res. 97, 101-110. DOI: 10.1016/j.watres.2016.02.011 
        • Epe T.S., Finsterle K., Yasseri S., 2017. Nine years of phosphorus management with lanthanum modified bentonite (Phoslock®) in a eutrophic, shallow swimming lake in Germany, Lake and Reservoir Management, DOI:10.1080/10402381.2016.1263693 http://dx.doi.org/10.1080/10402381.2016.1263693
        • Mackay, E.B., Maberly, S.C., Pan, G., Reitzel, K., Bruere, A., Corker, N., Douglas, G., Egemose, S., Hamilton, D., Hatton-Ellis, T., Huser, B., Li, W., Meis, S., Moss, B., Lürling, M., Phillips, G., Yasseri, S., Spears, B.M., 2014. Geoengineering in lakes: welcome attraction or fatal distraction? Inland Waters 4, 349e356. http://dx.doi.org/10.5268/IW-4.4.769
        • Spears, B.M., Mackay, E.B., Yasseri, S., Gunn, I.D.M.,Waters, K.E., Andrews, C., Cole, S., de Ville, M., Kelly, A., Meis, S., Moore, A.L., Nürnberg, G.K., van Oosterhout, F., Pitt, J., Madgwick, G., Woods, H.J., Lürling, M., 2016. A meta-analysis of water quality and aquatic macrophyte responses in 18 lakes treated with lanthanum modified bentonite (phoslock®). Water Res. 97, 111-121. http://dx.doi.org/10.1016/j.scitotenv.2012.09.066
        • Spears, B.M., Maberly, S.C., Pan, G, Mackay, E., Bruere. A., Corker. N., Douglas, G., Egemose, S., Hamilton, D., Hatton-Ellis, T., Huser, B., Li,W., Meis, S., Moss, B., Luerling, M., Phillips, G., Yasseri, S., Reitzel, K., 2014. Geoengineering in lakes: a crisis of confidence? Environ Sci Technol 48: 9977–9979.
        • Spears, B.M., Lürling, M., Yasseri, S., Castro-Castellon, A.T., Gibbs, M., Meis, S., McDonald, C., McIntosh, J., Sleep, D., Van Oosterhout, F., 2013. Lake responses following lanthanum-modified bentonite clay (Phoslock®) application: an analysis of water column lanthanum data from 16 case study lakes. Water Res. 47 (15), 5930-5942. http://dx.doi.org/10.1016/j.watres.2013.07.016
        • Yasseri, S., Epe, T.S., 2016. Analysis of the La:P ratio in lake sediments–vertical and spatial distribution assessed by a multiple-core survey. Water Res 97, 96-100. https://doi.org/10.1016/j.watres.2015.07.037

    Aufstellung besuchter Konferenzen

        • North American Lake Management Society - NALMS (2015,2016,2017,2018, 2019)
        • Congress of the International Society of Limnology - SIL (2016, 2018)
        • Symposium for European Freshwater Science- SEFS (2016)
        • Lathi Lakes - Restoration of Eutrophic Lakes: Current Practices and Future Challenges (2018)
        • Congress of the Brazilian Society of Limnology (2019)
        • Lathi Lakes (2021)

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