Entwicklung biologisch abbaubarer flüssig applizierbarer Bodenbeschichtungen. Weiterentwicklung von Rezepturen mit angepassten Hafteigenschaften, Lebensdauer und Härte, um folgende Ziele zu erreichen: - physikalische Bodenstabilisierung gegen Erosion, - Reduktion des Unkrautdrucks, - Wasserrückhalt/Wasserspeicherung um das Pflanzenwachstum zu fördern. Entwicklung einer Vorgehensweise zur Beeinflussung und Bestimmung der biologischen Abbaubarkeit von CBAB nach dem geplanten Ende der Nutzungsdauer.
In recent years science has taken an increased interest in mineralization processes in tropical soils in particular under minimal tillage operations. Plant litter quality and management strongly affect mineralization-nitrification processes in soil and hence the fate of nitrogen in ecosystems and the environment. Plant secondary metabolites like lignin and polyphenols are poorly degradable and interact with proteins (protein binding capacity) and hence protect them from microbial attack. Nitrification, a microbiological process, directly and indirectly influences the efficiency of recovery of N in the vegetation as well as the loss of N (through denitrification and leaching) causing environmental pollution to water bodies and contributes to global warming (e.g. the greenhouse gas N2O is emitted as a by-product of nitrification and denitrification). Nitrifiers comprise a relatively narrow species diversity (at least as known to date) and are generally thought to be sensitive to low soil pH and stress. Despite these properties nitrification occurs in acid tropical soils with high levels of aluminium and manganese. Thus the main objective of the project will be the identification of micro-organisms and mechanisms responsible for mineralization-nitrification processes in acid tropical soils and the influence of long-term litter input of different chemical qualities and minimal tillage options. The project will include the use of stable isotopes (15N, 13C), mass spectrometry, gas chromatography (CO2, N2O), biochemical methods (PLFA) and molecular biology (16s rRNA., PCR, DGGE)
Ziel des Teilprojektes ist die Untersuchung und Bewertung von biologisch abbaubaren Mulchfolien hinsichtlich ihrer Funktionalität, der Abbaudynamik und der Wirkung auf Pflanze und Boden. Für die spezielle Anwendung der Mulchfolien im Gartenbau soll eine Einarbeitung der Folien in den Boden nach der Ernte erfolgen. Hierfür werden der Einfluss der Mulchfolien, der Abbaubauprodukte und der Folienreste auf die Bodenorganismen und die Folgekultur in ökotoxikologischen Testverfahren evaluiert. Die Prüfung der biologischen Abbaubarkeit erfolgt im wässrigen Milieu und während der Kompostierung. Es werden Toxizitätstests zur Wirkung der Mulchfolien auf Pflanzen und Bodenorganismen nach einer Einarbeitung in den Boden durchgeführt. Die Ermittlung der Kohlenstoff-Mineralisierung in verschiedenen Böden unter Laborbedingungen wird genutzt, um das Abbauverhalten der Produkte im Boden zu charakterisieren. Zur Beurteilung der Funktionalität der Modellfolien und zum Upscaling werden Parzellenfeldversuche durchgeführt.
Für die regionale Hydrogeologie Bremens ist eine starke Heterogenität des Grundwasserleiters typisch. Dies erschwert die Sanierungsplanung bei Grundwasserverunreinigungen. Im Rahmen des Vorhabens soll daher eine Handlungsanweisung für den Umgang mit Grundwasserverunreinigungen in Bremen entwickelt werden. Hauptaugenmerk liegt dabei auf der Einbeziehung von Rückhalte- und Selbstreinigungskräften des Bodens. Am Beispiel von aktuellen Schadensfällen (Polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) sowie Benzol, Toluol, Xylol und Ethylbenzol (BTEX)) werden Bewertungs- und Entscheidungskriterien entwickelt und als Handlungsanweisung formuliert. Als Ergebnis des Vorhabens soll den Behörden eine Methode zur Verfügung stehen, mit der die geeigneten Sanierungsmethoden für einen gezielten, effizienten Einsatz von Mitteln und Material identifiziert werden können.
In TP3 (J. Rethemeyer, Uni Köln; G. Mollenhauer, AWI) des Verbundvorhabens erfolgt eine Bestimmung der Zusammensetzung und mikrobiellen Umsatzbarkeit des organischen Kohlenstoffs in Permafrostböden sowie des Kohlenstoffexports in limnische und marine Sedimente mithilfe von 14C als radioaktivem tracer. Schwerpunkte der Kölner Arbeitsgruppe sind 1) die Charakterisierung der Zusammensetzung der organischen Substanz in der Permafrostlandschaft und Identifizierung leicht abbaubarer und stabiler Kohlenstoffpools und 2) die Ermittlung des mikrobiellen Umsatzes fossiler und rezenter Permafrostablagerungen. Methodisch werden chemische und physikalische Fraktionierungsverfahren in Kombination mit Lipidanalytik und 14C-Datierung angewendet. Zu Projektbeginn erfolgt die Methodenentwicklung für die AMS 14C-Datierung von Lipiden und Gasen und die Planung der Expeditionen in 2014 und 2015. Schwerpunkt in 2014 ist die Auswahl geeigneter Standorte und nachfolgende 14C-Analyse des gesamten organischen Materials und physikalisch/chemisch separierter Fraktionen. In 2015-2016 erfolgt die Identifizierung und 14C-Datierung geeigneter pflanzlicher und mikrobieller Biomarker in den Permafrostablagerungen und in inkubierten Bohrkernproben (TP 5), die Gasprobenahme und anschließende 14C-Analyse sowie die Fortführung der chromatographischen Isolierung und 14C-Datierung mikrobieller Lipide. Es erfolgt eine kontinuierliche Datenauswertung und die Anfertigung von Publikationen.
Eingesetzte Veterinär-Antibiotika und deren Um- und Abbauprodukte werden mit dem Wirtschaftsdünger auf landwirtschaftliche Nutzflächen in diffuser Form ausgebracht. Durch die Versickerung werden sie in den Boden, die ungesättigte Zone und das Grundwasser eingetragen. Im FuE-Vorhabens 'Antibiotika und Antiparasitika im Grundwasser unter Standorten mit hoher Viehbesatzdichte' (Laufzeit Dez. 2011 bis Dez. 2013) wurde daher bereits eine umfangreiche Studie zum bisher bekannten Auftreten der Stoffe im Grundwasser sowie eine gezielte Grundwasserprobenentnahme unter 'worst case'-Bedingungen durchgeführt. Die Ergebnisse der Studie und der Beprobungen in vier Ländern zeigen, dass vor allem Sulfonamide für eine Verlagerung ins Grundwasser relevant sind. Diese wurden an verschiedenen Standorten mit hohen natürlichen Risikopotenzialen in wiederholt durchgeführten Beprobungen stationärer Grundwassermessstellen laboranalytisch nachgewiesen werden, z. T. auch in hohen Konzentrationen (bis zu 0,1 Mikro g/l und mehr). Unsicherheiten bezüglich der Ursachen bleiben jedoch bestehen. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass es bei Vorliegen einer bestimmten Parameterkombination zu Antibiotika-Einträgen aus der Tierhaltung kommen kann. Für eine gesicherte Einschätzung der Belastungssituation des Grundwassers müssen die Ursachen, Mechanismen und Begleiterscheinungen, die für zeitlich und mengenmäßig schwankende Einträge ins Grundwasser verantwortlich sind, bekannt sein. Ziel dieses Vorhabens ist es daher anhand gezielter standortspezifisch und tiefendifferenzierter Beprobungen (unabhängig von der vorab-Festlegung auf die Standorte ortskonkreter Grundwassermessstellen) die Funde von Tierarzneimitteln im oberflächennahen Grundwasser aufzuklären. Zusätzlich soll die Konzentration von Antibiotika in Gülle und Gärresten gemessen werden, um den Abbau der Wirkstoffe in Boden und Grundwasser besser zu verstehen. Aus den Vorhabensergebnissen sollen in Zusammenarbeit mit den landwirtschaftlichen Beratungseinrichtungen gezielte Strategien entwickelt werden, um eine zukünftige Belastung des oberflächennahen Grundwassers zu vermeiden.
Im Rahmen des Projektes soll eine biologisch abbaubaren Mulchfolie mit definiert einstellbarer biologischer Abbauzeit entwickelt werden. Biologisch abbaubare Mulchfolien im Allgemeinen sind zwar Stand der Technik und werden auch im Markt vertrieben, sie bauen aber nicht im gewünschten Zeitraum ab und müssen dann wie konventionelle Mulchfolien nach der Ernte wieder eingesammelt werden. Eine Lösung hierfür sind definiert abbaubare Bio-Mulchfolien für Früchte mit verschieden definierten Anbauzeiten, die aber aktuell nicht am Markt vertrieben werden. Ziel des geplanten Projekts ist es deshalb, diesen Nachteil zu überwinden und mindestens drei Abbaukategorien zu realisieren. Wenn dann für die jeweiligen Pflanzenarten Mulchfolien mit entsprechend angepassten Abbaugeschwindigkeiten angeboten werden und somit die biologische Abbaubarkeit im vorgesehenen Zeitraum gegeben ist, muss die Folie nach der Ernte auch nicht mehr eingesammelt werden.
Objective: MAGICPAH aims to explore, understand and exploit the catalytic activities of microbial communities involved in the degradation of persistent PAHs. It will integrate (meta-) genomic studies with in-situ activity assessment based on stable isotope probing particularly in complex matrices of different terrestrial and marine environments. PAH degradation under various conditions of bioavailability will be assessed as to improve rational exploitation of the catalytic properties of bacteria for the treatment and prevention of PAH pollution. We will generate a knowledge base not only on the microbial catabolome for biodegradation of PAHs in various impacted environmental settings based on genome gazing, retrieval and characterization of specific enzymes but also on systems related bioavailability of contaminant mixtures. MAGICPAH takes into account the tremendous undiscovered meta-genomic resources by the direct retrieval from genome/meta-genome libraries and consequent characterization of enzymes through activity screens. These screens will include a high-end functional small-molecule fluorescence screening platform and will allow us to directly access novel metabolic reactions followed by their rational exploitation for bio-catalysis and the re-construction of biodegradation networks. Results from (meta-) genomic approaches will be correlated with microbial in situ activity assessments, specifically dedicated to identifying key players and key reactions involved in anaerobic PAH metabolism. Key processes for PAH metabolism particularly in marine and composting environments and the kinetics of aerobic degradation of PAH under different conditions of bioavailability will be assessed in model systems, the rational manipulation of which will allow us to deduce correlations between system performance and genomic blueprint. The results will be used to improve treatments of PAH-contaminated sites.
Das Hessische Ried stellt angesichts der flächenhaften Überschreitung der Nitrat- Qualitätsnorm in allen fünf ausgewiesenen Grundwasserkörpern einen Belastungsschwerpunkt in Hessen dar. Um eine weitere Zustandsverschlechterung zu verhindern und mittelfristig wieder einen guten Zustand herzustellen, sind im Rahmen des Maßnahmenprogramms zur Umsetzung der Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) Hessen 2009-2015 ergänzende Maßnahmen in den Räumen notwendig, die ein erhöhtes Belastungspotenzial aufweisen. Zum gegenwärtigen Zeitpunkt ist es nicht möglich abzuschätzen, in welchem Ausmaß die Zehrung des Nitratabbauvermögens in den Grundwasserleitern des Rieds bereits fortgeschritten ist und ob über den in der WRRL betrachteten Zeithorizont bereits mit vermindertem Nitratabbau im Grundwasserkörper gerechnet werden muss. Die Flächennutzung und die hydrogeologische Struktur des Hessischen Rieds lassen jedoch erwarten, dass die Zehrung des Nitratabbauvermögens regional unterschiedlich schnell voranschreitet. Projektziele und Aufgabenstellung: Als Grundlage für die Umsetzung von Maßnahmenprogrammen der WRRL sind die Ziele der vorgestellten Untersuchungen: - eine regional differenzierte Bestandsaufnahme des verfügbaren Nitratabbauvermögens in den Grundwasserkörpern des Hessischen Rieds durchzuführen, und darauf aufbauend - Risikogebiete im Hessischen Ried zu lokalisieren, in denen hohe Nitrateinträge aus der Flächennutzung gleichzeitig einem niedrigen Nitratabbauvermögen im Boden und im Grundwasserleiter gegenüber stehen. - Weiterhin ist eine Einschätzung des Zeitraums zu liefern, wann sich die Maßnahmenprogramme der WRRL auf eine Verbesserung der Nitratbelastungssituation im Grundwasser auswirken werden.
Konkret ist innerhalb dieses Projektes Furnierschichtholz aus Buchenschälfurnier in Form von Rohren oder Stangen zur Verwendung als Ankerstab bei Bodenvernagelungen im Grundbau vorgesehen. Buchenholz eignet sich für die angedachte Zug-Schubbeanspruchung der Ankerstäbe besonders, da es im Vergleich zu anderen (Nadel-)Holzarten signifikant höhere Zug- und Schubfestigkeiten besitzt. Vorrangige Aufgabe des neu entwickelten Furnierschichtholzrohres aus Buchenschälfurnier, der Furnierschichtholzstangen oder des Bambusrohres ist die Substitution der Ankerstäbe aus Stahl durch organische Baustoffe. Größter Vorteil dieser Idee ist die ressourcenschonende Herstellung von verankerten Spritzbetonwänden durch den Einsatz von organischen Materialien, welche nach Ablauf der erforderlichen Standzeit im Boden verrotten können und somit kein hochwertiger Stahl ungenützt dauerhaft im Boden verbleibt. Im Wesentlichen gliedern sich die Arbeitsinhalte in drei Teilbereiche. Der erste Teilbereich umfasst die Materialwissenschaften (Untersuchungen hinsichtlich der zeitlich begrenzten Verwendung von Holz mit Erdkontakt unter Dauerbeanspruchung), der zweite Teilbereich umfasst die Bodenmechanik (Einbindung des Holzankers in ein Materialmodell des Bodens) und im dritten Teil werden Fragen der Verfahrenstechnik (Herstellung der Furnierschichtholzrohre samt Anschlüsse und Untersuchung des Einbauverfahrens der neu entwickelten Ankernägel) bearbeitet.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 32 |
| Type | Count |
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| Förderprogramm | 32 |
| License | Count |
|---|---|
| offen | 32 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 22 |
| Englisch | 15 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 23 |
| Webseite | 9 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 31 |
| Lebewesen und Lebensräume | 32 |
| Luft | 24 |
| Mensch und Umwelt | 32 |
| Wasser | 24 |
| Weitere | 32 |