Peroxyacetyl nitrate (PAN) is an important component of summer smog. It can cause eye irritation and plant damage. PAN is also a temporary reservoir for reactive intermediates involved in summer smog formation. Therefore it is essential to know the kinetics and mechanism of its formation and destruction for inclusion in models of atmospheric chemistry. PAN is formed as a secondary product following the OH radical initiated photo-oxidation of acetaldehyde, which leads to the generation of peroxyacetyl radicals. Peroxyacetyl radicals may either react with NO2 to generate PAN or with NO to form radical products and CO2. The aims of this project are: (i) to determine the branching ratio between the two reactions, (ii) to determine the rate and mechanism of the thermal decomposition of PAN analogues.
Gesaettigte Kohlenwasserstoffe ebenso wie Alkylaromaten werden bei Anwesenheit von Sauerstoff und geeigneten Sensibilisatoren (aromatische Ketone, Chinone) durch natuerliches Sonnenlicht zu Carbonylverbindungen abgebaut. Durch Modelluntersuchungen unter quasi-natuerlichen Bedingungen wurde gefunden, dass durch Kettenfragmentierung homologe Reihen entstehen, deren niedermolekulare Glieder Aceton, Acetaldehyd und Formaldehyd die hoeheren Homologen hinsichtlich ihrer Konzentration ueberwiegen. Zur Anreicherung hoeherer Homologen aus Meerwasser werden Sorptionsharze verwendet. Die Analytik stuetzt sich auf chromatographische Methoden und Massenspektrometrie. Fuer quantitative Untersuchungen wird als Reaktionsmedium steril-filtriertes Meerwasser benutzt, welches man nach Zugabe geringer Mengen des zu untersuchenden Kohlenwasserstoffes knapp unterhalb der Meeresoberflaeche natuerlichem Sonnenlicht aussetzt. Da bei sensibilisierten Reaktionen in verduennten, waessrigen Loesungen der molekulare Extinktionskoeffizient, welcher zur Bestimmung der Quantenausbeute erforderlich ist, schwer zu bestimmen ist, wird die Absorption des Substrates durch chemische Actinometer (p-Nitroacetophenon/Pyridin) ermittelt.
Bei einem 3-methylcholanthrenempfindlichen Maeusestamm (C57BL/6N) soll geprueft werden, ob chronische orale Verabreichung von Aethanol in der Leber sowohl die mikrosomale Aethanoloxidation als auch die Dehydrierung von Aethanol durch die Alkohol-Dehydrogenase des Lebercytosols induziert. Die induzierende Wirkung des Aethanols soll mit derjenigen von D,L-Campher und Cyclohexan verglichen werden. Es soll versucht werden, die Induktionen durch Induktionshemmer zu verhindern. Inzwischen ist nachgewiesen worden: In den Lebermikrosomen induziert orale chronische Verabreichung von Aethanol MEOS bei maennlichen C57-Maeusen in 4 Monaten, um den Faktor 2-3. Die Induktion ist bereits nach 14 Tagen nachweisbar und durchlaeuft ein Minimum nach 1,5 Monaten. Alkohol-Dehydrogenase wird im Cytosol anscheinend nicht induziert, wohl aber andere Proteine, denen moeglicherweise Acetaldehyd-Dehydrogenaseaktivitaet zukommt. Diese induzierbaren Nicht-Haem-Proteine erscheinen auch vermehrt nach Vorbehandlung der Maeuse mit anderen Induktoren. Es soll 1982 geprueft werden, wie weit die Dehydrierung von Acetaldehyd durch Aethanol induziert werden kann, und ob andere Induktoren diese nicht wirksamer induzieren.
Flüchtige organische Kohlenstoffverbindungen (sog. VOCs) beeinflussen die chemischen und physikalischen Eigenschaften der Atmosphäre und damit das Klima. Emittiert werden diese durch menschliche Aktivitäten und der Biosphäre, der bei weitem größte Teil der Emissionen stammt von Pflanzen. In der Vergangenheit wurden vor allem Kohlenwasserstoffverbindungen, wie Methan oder Isoprenoide, detailliert untersucht. Biogene oxygenierte VOCs (sog. BOVOCs), wie Methanol, Acetaldehyd und Aceton, wurden hingegen kaum untersucht obwohl diese in signifikanten Mengen in der Atmosphäre vorkommen und deren geschätzte gemeinsame Quellenstärke sich ungefähr auf die Hälfte jener von Isopren, welches die globalen VOC-Emissionen dominiert, beläuft. Dementsprechend unsicher sind die globalen Budgets von Methanol, Acetaldehyd und Aceton, und insbesondere die Abschätzung ihrer biogenen Senken/Quellengrößen. Das übergeordnete Ziel des beantragten Projektes ist es daher das Verständnis über den Austausch von Methanol, Acetaldehyd und Aceton zwischen terrestrischen Ökosystemen und der Atmosphäre zu erhöhen und damit die Fähigkeit diese Prozesse zu simulieren zu verbessern. Dazu wird eine Studie die experimentelle Aspekte mit Simulationsstudien kombiniert für ein Grünlandökosystem im Stubaital (Österreich) durchgeführt. Im Detail werden dabei folgende Zielsetzungen verfolgt: (i) Quantifizierung der saisonalen Flüsse von Methanol, Acetaldehyd und Aceton. In der Vergangenheit wurden VOC-Austauschmessungen häufig im Rahmen von kurzen intensiven Kampagnen bzw. maximal über eine Vegetationsperiode durchgeführt was eine Analyse der interannuellen Variabilität nicht zulässt. Im Rahmen des beantragten Projektes ist daher geplant für zwei weitere Jahre BOVOC-Flussmessungen durchzuführen um so, unter Einbeziehung von zwei Jahren Daten aus einem Vorgängerprojekt, erstmals die interannuelle Variabilität dieser Flüsse untersuchen zu können. (ii) Quantifizierung der Beiträge der Vegetation und des Bodens zum gesamten BOVOC-Austausch. Dazu werden, sowohl im Labor wie im Freiland, BOVOC-Austauschmessungen an Blättern der vorkommenden Pflanzenarten, wie auch, unter Einsatz einer neuartigen nicht destruktiven Methode, vom/zum Boden durchgeführt. (iii) Hochskalierung der unter (ii) erhobenen Daten auf Ökosystemebene mittels eines prozess orientierten Modells und Vergleich der Modellsimulationen mit den unter (i) mit einer unabhängigen Methode erhobenen Ökosystemflüsse. Dieser Vergleich stellt den ultimativen Test unseres Prozessverständnisses über den Austausch zwischen Biosphäre und Atmosphäre dieser drei wichtigen BOVOCs dar.
Im Projekt soll ein bakterieller Prozess basierend auf dem Bakterium Zymomonas mobilis mit einer Mikroblasen-Destillation gekoppelt werden. Der Gesamtprozess wandelt eine Substratmischung aus Glycerin und Zuckern in das Produkt Acetaldehyd um. Das Produkt Acetaladehyd wirkt bereits in geringen Konzentrationen inhibierend. Deshalb soll der Leichtsieder Acetaldehyd durch eine innovative Mikroblasen-Technologie aus dem Fermenter kontinuierlich entfernt werden. Durch eine kontinuierliche Entfernung des Produkts aus dem Prozess mittels Mikroblasen-Destillation ist grundsätzlich mit einer Steigerung der Produktionsrate zu rechnen. Am ISYS werden ausgehend von den Stammcharakterisierungen in Magdeburg und Trondheim mathematische Modelle aufgestellt, die zum einen Daten für eine weitere genetische Stammoptimierung (AP2 Task 3) und zum anderen zur Entwicklung einer geeigneten Prozessführung notwendig sind (AP3 Task 2). Zur Implementierung der Prozessführung ist die Anschaffung einer Prozesskontrolleinheit, sowie von zusätzlicher Sensorik (z.B. Waagen) und Aktorik (z.B. Pumpen) notwendig. Arbeitspaket 1 (Stammkonstruktionsmodul) hat die Konstruktion optimierter Stämme von Z. mobilis zum Ziel, welche zuckerhaltige Rohstoffe wie Molasse und Glycerin effizient zu AcAld umsetzen können (Task 1 und Task 2). Arbeitspaket 2 (Bioprozessentwicklung) befasst sich mit der Charakterisierung der konstruierten Stämme und der Optimierung des Wachstums und der Prozessbedingungen zur effizienten AcAld Produktion. In Task 3 werden zur mathematischen Beschreibung der Stämme sowohl stöchiometrische Modelle als auch detaillierte Differentialgleichungsmodelle z.B. der Atmungskette von Z. mobilis erstellt, mit Messdaten abgeglichen und Optimierungsmöglichkeiten identifiziert. Arbeitspaket 3 (Produktgewinnungsmodul) kombiniert die Ergebnisse der Arbeitspakete 1 und 2 mit der MB Destillation. In Task 2 ist eine modellbasierte Steuerung und Regelung des Gesamtprozesses geplant.
Im Projekt soll ein bakterieller Prozess mit Zymomonas mobilis mit einer Mikroblasen-Destillation etabliert werden. Der Gesamtprozess wandelt eine Substratmischung aus Glycerin und Zucker in das Produkt Acetaldehyd um. Ein Ziel des Projekts ist die genetische Manipulation von Z. mobilis, mit dem Ziel das Substratspektrum zu erweitern. Zudem soll die Ethanolsynthese modifiziert werden, so dass das wirtschaftlich interessante Zwischenprodukt Acetaldehyd produziert wird. Das Produkt Acetaldehyd wirkt bereits in geringen Konzentrationen inhibierend. Deshalb soll der Leichtsieder Acetaldehyd durch eine innovative Mikroblasen-Technologie aus dem Fermenter kontinuierlich entfernt werden. Durch eine kontinuierliche Entfernung des Produkts aus dem Prozess mittels Mikroblasen-Destillation ist grundsätzlich mit einer Steigerung der Produktionsrate zu rechnen. Dieses soll auch am Beispiel der Ethanol-Produktion getestet werden. Verschiedene Z. mobilis Stämme, die in WP1 (Riga) konstruiert werden, sollen detailliert physiologisch charakterisiert werden. Zunächst werden der WT Stamm sowie bereits vorhandene Acetaldehyd produzierende Mutanten detailliert bzgl. ihres Wachstums auf Glukose und Sukrose und ihrer Produktbildung untersucht. Diese Untersuchungen werden durch eine Analyse der Genexpression sowie durch 13C-Flussanalysen (Trondheim) ergänzt. Sobald verfügbar wird auch der Acetaldehyd-Produzent entsprechend untersucht. Basierend auf Modellanalysen (Stuttgart) werden verschiedene Kultivierungsbedingungen (Batch, FedBatch ...) für eine optimale Acetaldehyd Produktion untersucht. Zu einem späteren Zeitpunkt werden die Z. mobilis Stämme mit erweitertem Substratspektrum kultiviert. Es werden optimale Kultivierungsstrategien mit Substratmischungen gesucht. Neben Untersuchungen mit Glukose plus Glycerin oder Sucrose plus Glycerin soll auch Melasse und Rohglycerin als Substrat getestet werden. Alle Daten fließen in WP3 bei der Auslegung des Gesamtprozesses ein.
Ziel des Verbundvorhabens ist die Demonstration eines optimierten, voll funktionsfähigen TIER 4/ EU Stufe 4 Pflanzenöltraktors unter realen Einsatzbedingungen mit verschiedenen Pflanzenölen als Kraftstoff. Ziel dieses Teilvorhabens ist die Durchführung eines Feldtests unter Praxis-Einsatzbedingungen während eines Zeitraums von 12 Monaten und die regelmäßige Überwachung des Traktors durch Leistungs- und Emissionstests am Traktoren-Prüfstand. Der Traktor wird für den Feldtest mit einer Online-Datenerfassung mit Fernübertragungsmodul ausgestattet, die es ermöglicht wesentliche Betriebsdaten kontinuierlich zu überwachen. Während des Feldtests werden Kraftstoff und Motorenöl durch regelmäßige Analysen geprüft. Am Traktorenprüfstand werden Leistung und Emissionen beim Betrieb des Traktors mit Dieselkraftstoff sowie mit fünf verschiedenen Pflanzenölen (Rapsöl, Sonnenblumenöl, Sojaöl, Leindotteröl und HO-Variante von Rapsöl oder von Sonnenblumenöl) gemessen. Die eingesetzten Kraftstoffe werden hinsichtlich ihrer kraftstoffrelevanten Eigenschaften analysiert. Insbesondere wird auch die Funktion des Abgasnachbehandlungssystems geprüft. Folgende Emissionen werden gemessen: Partikel (Gesamtmasse im Reingas), limitierte gasförmige Emissionen HCgesamt, CO und NOx (NO, NO2), nicht-limitierte Emissionen mittels Fourier-Transform-Infrarotspektrometer (FTIR) (NH3, N2O, Formaldehyd, Acetaldehyd, ggf. weitere, sofern nachweisbar).
Zum Schutz der Gesundheit der Bevölkerung setzt die Ad-hoc-Arbeitsgruppe Innenraumrichtwerte der Kommission Innenraumlufthygiene und der Obersten Landesgesundheitsbehörden Richtwerte für die Innenraumluft fest. Für eine gesundheitliche Bewertung von Acetaldehyd in der Luft liegen keine hinreichend aussagekräftigen Humanstudien vor. In einer gut dokumentierten und als zuverlässig eingestuften subchronischen Inhalationsstudie an Ratten wurden lokale Reizeffekte in den nasalen Epithelien beobachtet, insbesondere im olfaktorischen Epithel mit einem Verlust olfaktorischer Neurone. Aus dieser Studie ergibt sich eine LOAEC für kontinuierliche Exposition von 48 mg Acetaldehyd/m3 für den Endpunkt nasale Epithelschädigung. Mit einem Extrapolationsfaktor von 1 für Interspeziesunterschiede, von 10 für interindividuelle Variabilität sowie einem Faktor von 2 zur Berücksichtigung der im Vergleich mit Erwachsenen höheren Atemrate von Kindern ergibt sich ein Richtwert II (Gefahrenrichtwert) von 1 mg/m3 Acetaldehyd/m3 und ein Richtwert I (Vorsorgerichtwert) von 0,1 mg Acetaldehyd/m3 Raumluft.<BR>Quelle: http://link.springer.com/
Flüchtige organische Kohlenwasserstoffverbindungen (VOC) werden durch eine Reihe anthropogener Aktivitäten (von Deponien und der Verbrennung fossiler Energieträger) und von Tieren emittiert, die Hauptquelle sind jedoch Pflanzen. Die wichtigsten biogenen VOC (exklusive Methan) sind: Isoprene, Mono- und Sesquiterpene, sowie Methylbutenol und andere Alkohole, Carbonyle und Organische Säuren. Die Emission von VOC hat großen Einfluss auf die chemischen und physikalischen Eigenschaften der Atmosphäre, so tragen VOC zum Beispiel zur Entstehung von troposphärischem Ozon bei, das selbst ein Treibhausgas ist und den Treibhauseffekt indirekt verstärkt indem es die Verweildauer und Konzentration anderer Treibhausgase, beispielsweise von Methan, beeinflusst. Trotz der wichtigen Rolle die VOC in der Atmosphärenchemie spielen, gibt es relativ wenige Untersuchungen in denen die Langzeitemission von einer größeren Anzahl von VOC auf Ökosystemebene untersucht worden sind. Schätzungen der globalen VOC-Emissionen sind daher äußerst unsicher. Das beantragte Projekt hat drei Zielsetzungen: Die erste Zielsetzung ist es zu quantifizieren welche VOC in welcher Menge von einer Mähwiese im Alpinen Raum über den Zeitraum einer Vegetationsperiode emittiert werden. Dabei wird von der Hypothese ausgegangen dass Mähwiesen, zusätzlich zu den schon bekannten großen Emissionen von Methanol, Acetaldehyd, Hexanalen und Acetonen nach der Mahd, auch während der restlichen Vegetationsperiode signifikante Mengen von Methanol, Ethanol, Acetaldehyd und Acetone abgeben. Dazu werden über einer Mähwiese in Tirol Feldmessungen der Flüsse von VOC, Kohlendioxid (CO2) und Energie über zwei Vegetationsperioden mittels der sog. eddy covariance Methode durchgeführt. Die zweite Zielsetzung ist es die Anwendbarkeit eines neuartigen PTR-MS-TOF (time-of-flight proton-transfer mass spectrometer) zur Messung von turbulenten VOC-Flüssen über Grassland zu testen. Dazu werden in einer kurzen Intensivmesskampagne ein konventionelles PTR-MS und ein PTR-TOF-MS vergleichend betrieben. Die dritte und letzte Zielsetzung ist es ein neuartiges VOC Emissionsmodel in ein bestehendes soil-vegetation-atmosphere-transfer (SVAT) Model einzubauen und es mit den oben beschriebenen VOC Flussmessungen zu validieren und zu testen. Das neue Modell wird dabei mittels Bayes'scher Kalibrierung gegen die gemessenen VOC-, CO2- und Energieflüsse parametrisiert und dann dazu verwendet um die die Emission von VOC steuernden Faktoren und deren Abhängigkeit von CO2 und Energieflüssen zu analysieren.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 27 |
| Type | Count |
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| Chemische Verbindung | 4 |
| Förderprogramm | 22 |
| Gesetzestext | 1 |
| unbekannt | 1 |
| License | Count |
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| geschlossen | 5 |
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| Language | Count |
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| Deutsch | 24 |
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| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 20 |
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| Topic | Count |
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| Boden | 19 |
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| Weitere | 27 |