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Verbesserung der Analysenverfahren zum Nachweis von anorganischen Schadstoffen in geringen Konzentrationen

Entwicklung von Analysenverfahren zur Erfassung von anorganischen Schadstoffen in Industrieemissionen und biologischen Materialien in Konzentrationen, die unterhalb der Grenze ihrer Schadwirkung liegen. Vergleich der Nachweisgrenzen bestehender insbesondere photometrischer, atomabsorptionsspektrometrischer und elektrochemischer Analysenverfahren mit den Anforderungen des Umweltschutzes. Erforderlichenfalls Herabsetzung der NWG durch Erarbeitung von Anreicherungsverfahren fuer das zu erfassende Element.

Untersuchungen des Tagesgangs verschiedener Spurengase mit Hilfe der solaren Absorptionsspektroskopie im infraroten Spektralbereich im tropischen Westpazifik (TROPAC)

Der Ozean im Westpazifik ist mit Temperaturen von ganzjährig 30°C der wärmste Ozean der Welt. Im tropischen Westpazifik ist die Lufttemperatur der Grenzschicht weltweit am höchsten und die Ozonkonzentration am niedrigsten. Aufgrund der allgemeinen Advektion der Luftmassen in der unteren und mittleren Troposphäre aus dem Osten durch die Walker-Zirkulation über den Pazifik befindet sich die Luft über dem tropischen Westpazifik für längere Zeit in einer sauberen, warmen und feuchten Umgebung. Der Abbau von reaktiven Sauerstoff- und Ozonvorläufern wie NOx findet daher länger als anderswo in den Tropen, was zu sehr niedrigen Ozonkonzentrationen führte. Dies erhöht die Lebensdauer von kurzlebigen biogenen und anthropogenen Spurengasen. Darüber hinaus begünstigen hohe Meeresoberflächentemperaturen eine starke Konvektion im tropischen Westpazifik, was zu niedrigen Ozonmischungsverhältnissen in den konvektiven Ausflussgebieten in der oberen Troposphäre führen kann. Der Warmpool im Westpazifik ist auch eine wichtige Quellregion für stratosphärische Luft. Daher fallen die Region, in der die Lebensdauer kurzlebiger Spurengase erhöht ist, und die Quellregion der stratosphärischen Luft zusammen. Somit bestimmt die Zusammensetzung der troposphärischen Atmosphäre in dieser Region in hohem Maße auch die globale stratosphärische Zusammensetzung.Ozon ist aufgrund von Rückkopplungsprozessen zwischen Temperatur, Dynamik und Ozon ein wichtiges Spurengas in der Klimaforschung. Da der Warmpool im Westpazifik die Hauptquellenregion für stratosphärische Luft ist, ist die Kenntnis von Ozon und anderen kurzlebigen Spurengasen auch wichtig, um den Transport von Spurengasen in die Stratosphäre zu verstehen.Ziel unseres Projektes ist die Messung des Tagesgangs von Ozon und anderen Spurengasen mit Hilfe der hochauflösenden solaren Absorptions-FTIR-Spektroskopie. Die Messungen liefern die Gesamtsäulendichten von bis zu 20 Spurengasen. Für einige Spurengase erlaubt die Analyse der Spektrallinienform die Ableitung der Konzentrationsprofile in bis zu etwa vier atmosphärischen Höhenschichten. Ergänzt werden die Beobachtungen durch Ozonballonsondierungen, kontinuierliche Messungen der UV-Strahlung, und Modellrechnungen mit einem Chemie-Transport-Modell. Die Messungen sind für den Zeitraum August bis Oktober 2022 geplant, die Auswertung und Interpretation von November 2022 bis Januar 2023.

Turbomaschinen für die Transformation in das integrierte Energiesystem der Zukunft, Teilvorhaben: 4.5a

Spurenelemente

Fuer die Bestimmung von Spurenelementen in natuerlichen Waessern und in silikatischen Proben werden folgende Analysenverfahren eingesetzt: Neutronenaktivierung, Roentgenfluoreszenz und Atomabsorption. Fuer die Bestimmung von Spurenelementen in natuerlichen Waessern (einschliesslich Meerwasser) werden verschiedene Methoden der Voranreicherung verwendet (Gefriertrocknung, Adsorption an Aktivkohle und Zusatz von Komplexbildnern, chelatbildende Austauscher). Die energiedispersive Roentgenfluoreszenzanalyse wird mit Roehrenanregung (Sekundaergets) und mit Radionuklidanregung durchgefuehrt; silikatische Proben werden als Pulverschuettenproben gemessen, die Ergebnisse werden nach einem in Darmstadt entwickelten Verfahren ausgewertet. Ein wichtiges Teilgebiet der Spurenelementchemie in natuerlichen Waessern, das in Darmstadt bearbeitet wird, ist die Bestimmung des chemischen Zustandes der Spurenelemente in natuerlichen Waessern, ihre Konzentration in Schwebstoffen sowie die Untersuchung der Austauschvorgaenge von Spurenelementen zwischen Loesung, Schwebstoffen und Sedimenten.

Quecksilber, Arsen und Selengehalt (Cadmium, Blei, Zink) in Verschiedenen Organen des Menschen

Das Ziel dieser Untersuchung besteht darin, die Grundbelastung des Menschen durch Metalle festzulegen. Krankheitsbilder und andere routinemaessig erfasste Laborwerte (Na, K usw.) werden bei der Auswertung beruecksichtigt. Blut- und Organproben werden nach der Methode von Toelg (Kotz et al., 1972) aufgeschlossen und die Metalle atomabsorptionsspektrometrisch bestimmt.

Entwicklung von Analysenverfahren zur Bestimmung von Elementspezies in Biotopen

Fuer Aussagen ueber die Toxizitaet von Elementen in Biotopen ist nicht allein der Gesamtgehalt sondern auch die Bindungsform, d.h. die Kenntnis ueber die Arten von Elementspezies im Material, von entscheidender Bedeutung. Bisher existieren nur wenige Analysenverfahren, die eine differenzierte Analyse von Elementen nach Elementspezies ermoeglichen. Mit gas- und fluessigkeits-chromatographischen (DC u. HPLC) trenn- sowie photo-, fluor- und atomabsorptionsspektrometrischen Bestimmungsmethoden sollen solche Verfahren fuer einige toxische Elemente wie vorerst Arsen, Chrom, Zinn, Aluminium, Nickel, Kupfer und Mangan erarbeitet werden. Anwendungen der entwickelten Analysenverfahren auf Wasser, Sedimente, Pflanzenmaterial und Lebensmittel dienen dem Ziel, Kenntnisse ueber den Kreislauf dieser Elemente zu erhalten.

Nachweis und Nachweisgrenzen von Herbiziden in Drogen

Es sollen in Drogen einzelne Pesticide nachgewiesen werden. Dabei ist die Empfindlichkeit und Nachweisgrenze fuer einzelne Pesticide bei verschiedenen Methoden festzustellen und zu vergleichen. Herangezogen werden UV- und IR-Spektroskopie, AAS, GC und DC.

Bestimmung von Schwermetallen in Umweltproben mittels Feststoff-AAS (Blei und Cadmium in Pflanzenproben sowie Arsen in Filterstaub- und Bodenproben)

Schwermetalle gelangen durch verschiedene Aktivitaeten des Menschen in die Umwelt. Aufgrund ihrer erheblichen Toxizitaet ist eine regelmaessige Untersuchung von Luftstaub, Boden und Pflanzen erforderlich. Als geeignete Methode zur Schwermetallbestimmung in Umweltproben bietet sich die Feststoff-AAS an. Hiermit koennen Proben direkt, ohne vorangehenden Aufschluss analysiert werden. Dieses Analyseverfahren wurde in mehreren Arbeiten angewandt, wobei jeweils die Temperaturprogramme fuer das zu untersuchende Probenmaterial optimiert wurden. Die Kontamination von Heilpflanzen mit Blei erwies sich als standortabhaengig, und die verschiedenen Pflanzenarten zeigten ein unterschiedliches Anreicherungsvermoegen fuer Blei und Cadmium. Im Rahmen zweier Projekte, geleitet von Prof. Dr. Kirschbaum, wurde zur Bioindikation von Luftschadstoffen u.a. die Schwermetallanreicherung von Flechten, Weidelgras und Eiben untersucht. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass sich die Feststoff-AAS zur direkten Bestimmung von Arsen in Luftstaub- und Bodenproben eignet.

Messung der horizontalen und vertikalen Verteilung von Luftschadstoffen in Wien

Das übergeordnete Ziel des geplanten Projektes besteht darin, vom Menschen verursachte Luftverschmutzung in Ballungsräumen besser zu verstehen. Die Untersuchung von Stickstoffdioxid (NO2) und Aerosolen wird sich dabei auf spektrale Messungen mit zwei MAX-DOAS (Multi-Axiale Differentielle Optische Absorptionsspektroskopie) Instrumenten an zwei verschiedenen Standorten in Wien stützen. Die MAX-DOAS Methode wird zur Messung von Streulicht in verschiedenen Blickrichtungen verwendet, aus denen die horizontale und vertikale Verteilung von Spurengasen und Aerosolen in der Troposphäre abgeleitet werden kann. Die Datenauswertung wird sich auf eine schnelle geometrische Annäherung sowie die exaktere Methode der Optimal Estimation stützen und troposphärische Säulen und Vertikalprofile von NO2 und Aerosolen ergeben. Die Vertikalprofile liefern eine wichtige Datengrundlage, die für den Vergleich mit bestehenden in-situ Messungen verwendet werden kann. Die aus den MAX-DOAS Messungen abgeleiteten troposphärischen Vertikalsäulen ermöglichen zusammen mit meteorologischen Messungen (z.B. Windgeschwindigkeit, Windrichtung) die Überwachung von Luftschadstoffen über städtischem Hintergrund, stark befahrenen Straßen, und industriellen Punktquellen auf horizontaler Ebene. Die geplanten Langzeitmessungen (über zwei Jahre) liefern einen wertvollen Datensatz für die Analyse der zeitlichen Variabilität von Luftschadstoffen (NO2 und Aerosole) über Wien. Ein Vergleich der in Wien erhobenen Daten mit vergleichbaren MAX-DOAS Messungen in Athen, Griechenland, oder Bremen, Deutschland, wird Ähnlichkeiten und Unterschiede zwischen den verschmutzten Standorten mit andersartigen meteorologischen und photochemischen Bedingungen aufzeigen. Die troposphärischen NO2-Säulen ermöglichen die Validierung von Satellitenmessungen der OMI, GOME-2, und TROPOMI Instrumente sowie den Vergleich mit Modellsimulationen (z.B. aus dem COPERNICUS Atmosphärenbeobachtungsdienst). Da sich bei den beiden Messgeräten Blickfelder einzelner azimutaler Richtungen teilweise überschneiden und die ergänzenden Messungen von in-situ Instrumenten eine Vielzahl an Information zur räumlichen Ausbreitung von NO2 bieten, soll versucht werden, ein räumlich aufgelöstes Bild der Luftverschmutzung über Wien mit Hilfe der tomographischen Darstellung zu entwickeln. Die Ergebnisse des Projektes werden wichtige Erkenntnisse zur horizontalen und vertikalen Ausbreitung von NO2 und Aerosolen liefern. Neben der Verbesserung der troposphärischen NO2 Auswertung werden die Ergebnisse wichtige Daten für Atmosphärenmodelle bereitstellen, da die Vertikalprofile von NO2 und Aerosolen eine nützliche Ergänzung zu den Punktmessungen von in-situ Messgeräten darstellen.

1. Unerwuenschte Rueckstaende im Fleisch schlachtbarer Haustiere 2. Rueckstaende in Geweben wild lebender Tierarten

1. Zielsetzung: Verbraucherschutz. Die Proben werden von Fleischbeschautieraerzten eingesandt. Die Ergebnisse werden bei der fleischbeschaurechtlichen Beurteilung beruecksichtigt. Auf folgende Stoffe wird untersucht (in Klammern Methode): a) Hemmstoffe (Agar-Diffusionstest) b) Thyreostatika (Histologie) c) Oestrogene (Radioimmuniassay) d) Schwermetalle (Atomadsorptionsspektrometrie) e) Pestizide (Gaschromatographie) f) sonstige Stoffe mit pharmakologischer Wirkung (verschiedene) 2. Zielsetzung: Belastung wild lebender Tiere durch Schwermetalle und Pestizide zu erfassen. Die Proben werden von den Veterinaeraemtern oder Forstaemtern eingesandt. a) Schwermetalle (Atomadsorptionsspektrometrie) b) Pestizide (Gaschromatographie).

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