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Charlotte Stirn

Charlotte Stirn war von 2012 bis 2017 als wissenschaftliche Hilfskraft im Labor für Geomorphologie und Geoökologie tätig. Anschließend arbeitete sie als wissenschaftliche Hilfskraft in dem HeiKa-Explore Projekt AsFreeH2O. Seit Juli 2018 promoviert sie im Rahmen eines institutsübergreifenden Kooperationsprojekts zwischen Geowissenschaften (Dr. Martin Maier), Geographie und Global Health (Dr. Amanda Wendt), das vom Heidelberg Center for the Environment (HCE) gefördert wurde (Influence of human waste on arsenic release into drinking water in Bangladesh – geochemical and statistical investigations). Seit Januar 2019 ist sie Stipendiatin der Johannes Hübner Stiftung, Gießen.

Projekt

Untersuchung und Bewertung der räumlichen und zeitlichen Einflussfaktoren auf die Arsenmobilität im Grundwasser in Bangladesch.

In einigen Regionen der Welt und insbesondere in Südostasien enthält das Grundwasser Arsengehalte oberhalb des von der World Health Organization (WHO) vorgeschriebenen Trinkwasser-Richtwerts von 10µg/l. Besonders problematisch ist dies in Ländern, wo Grundwasser ohne weitere Aufbereitung als Trinkwasser genutzt wird – wie in Bangladesch.

Das Problem ist schon seit Jahrzehnten bekannt, doch die Prozesse der Arsenmobilisierung und die beeinflussenden Faktoren nach wie vor nicht vollständig verstanden. Denn die Arsengehalte in den Brunnen weisen eine sehr starke räumliche Variabilität auf – mit sehr unterschiedlichen Gehalten auf sehr kleinem Raum. Ein relevanter Faktor sind die geologischen Bedingungen, aber auch andere Faktoren wie organischer Kohlenstoffgehalt des Sediments, Mineralogie, Hydrologie und Landnutzung.


Abb. 1: Karte der Arsengehalte im Grundwasser von Bangladesch 2001 (British Geological Survey 2001) und Lage der vier aktuellen Untersuchungsstandorte.

Nach aktuellem Forschungsstand wird davon ausgegangen, dass vor allem organischer Kohlenstoff dazu beiträgt, dass anoxische Bedingungen entstehen. Unter diesen Bedingungen lösen sich die Eisenminerale auf, und das daran gebundene Arsen wird freigesetzt.

Im Rahmen der vom HCE geförderten Untersuchungen wurde statistisch geprüft, ob der Abstand zwischen einfachen Fallgrubenlatrinen und Brunnen einen Einfluss auf den Arsengehalt des Brunnens hat (Abb. 2). Das Projekt ist noch nicht abgeschlossen, aber erste Daten weisen darauf hin, dass Brunnen in unmittelbarer Nähe (1-2m) zu Latrinen deutlich weniger Arsen enthalten. Dies ist naheliegend, da über die Latrinen neben organischem Kohlenstoff und Phosphat auch Sauerstoff und Sauerstoffträger wie Nitrat eingetragen werden – die zur Immobilisierung von Arsen führen. Ob im Abstand von Latrinen oder durch andere anthropogene Kohlenstoffeinträge (z.B. Tümpel) geochemische Bedingungen entstehen, die zur Arsenmobilisierung führen, konnte nicht geklärt werden.

Abb. 2: Beispiel eines normalen Badezimmers in Bangladesch: Der einfache Haushaltsbrunnen mit Handpumpe steht unmittelbar neben der Latrine, deren Abwässer üblicherweise in den Untergrund (pit latrine) eine Sickergrube (septic tank) oder in den nächstgelegenen Tümpel – oft nur wenige Meter neben dem Brunnen – geleitet werden.

Ziel der aus diesem Projekt entstandenen Doktorarbeit ist die Klärung der Frage, welche räumlichen und zeitlichen Faktoren feststellbar sind. Dafür sind folgende Ansätze vorgesehen:

  • Luftbildauswertungen zur Bewertung von großräumigen Einflüssen durch Landnutzung (z.B. Nassreisanbau) und monsunbedingte Überflutungen (Abb. 3, Bereich I).
  • Kartierung von anthropogenen Einflüssen (z.B. Tümpel, Latrinen, Brunnen) und flächendeckende Grundwasserprobenahme bei Brunnen in dieser Fläche (Abb. 3, Bereich II und Detail).
  • Sedimentprobenahme zur Berücksichtigung geologischer, hydrologischer und geochemischer Rahmenbedingungen
  • Tiefenzonierte Temperaturmessungen, Grundwasser- und Gasprobenahmen (Abb. 3, Detail) zur Erfassung mikrobieller Abbauaktivität von organischem Kohlenstoff.
Abb.3: Geplante gestufte Methodik an den zwei Standorten.

In einer Bachelorarbeit am Institut für Geowissenschaften konnte bereits festgestellt werden, dass am Standort in Habiganj (NO Bangladesch) extrem hohe Methangehalte auftreten. Isotopenmessungen von Methan (CH4) und Kohlendioxid (CO2) zeigten eindeutige Hinweise auf eine mikrobielle Entstehung der Gase. Auffällig ist insbesondere eine Korrelation zwischen Arsen- und Methangehalten. Im Februar 2020 wurden weitere Gas- und Grundwasserproben an den Standorten Bera und Chandpur (siehe Abb. 1) genommen. Welcher Prozess diesen Zusammenhang hervorruft soll in einem beantragten DFG-Projekt zusammen mit der Universität Tübingen geklärt werden.

Die Promotionsstudie ist auf drei Jahre ausgelegt. Dabei wurde im ersten Jahr (2019) die Methodik entwickelt, die im zweiten Jahr (2020) vor Ort mit Unterstützung eines erfahrenen Probenehmers umgesetzt wird. Im dritten Jahr (2021) werden die gewonnenen Daten ausgewertet. Für die Repräsentativität und Vergleichbarkeit der Daten erfolgen die Probenahmen an zwei Standorten.

Vor Ort wird das Projekt von AGAPE e.V. Bangladesch – der Trägerschaft des Heidelberger Vereins Agape e.V. – organisatorisch unterstützt.

Die Promotion wird finanziert von der Johannes Hübner Stiftung, Gießen.

Wissenschaftliche Schwerpunkte
  • Anthropogene Einflüsse auf geochemische Prozesse im Grundwasser
  • Bangladesch, Südostasien
  • Temperaturmessungen zur Feststellung mikrobieller Abbauaktivität von organischem Kohlenstoff
  • Lokalisierung geochemischer Prozesse
Masterarbeit

Evaluierung anthropogener Einflüsse auf Sediment und Grundwasser sowie deren Auswirkungen auf die Arsenmobilisierung in Bangladesch am Beispiel von Latrinen, in den Distrikten Pabna und Sirajganj.

Bachelorarbeit

Rekonstruktion der Naturraum- und Landwirtschaftsentwicklung anhand sedimentologischer und geochemischer Analysen eines Feuchtgebiets – am Beispiel eines Feuchtgebiets bei Sikenica-Agáta, Süd(west)slowakei.

Seitenbearbeiter: Webmaster-Team
Letzte Änderung: 03.08.2020
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