Das Projekt "Ueber die Herkunft von Ammonium im Wasser" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität des Saarlandes, Fachrichtung Medizinische Mikrobiologie und Hygiene durchgeführt. In einigen Veroeffentlichungen der letzten Jahre wird die Bildung von Ammonium aus Nitrat in Frage gestellt. Wir haben aus je einer Erd- und Talsperrensedimentprobe 60 verschiedene Staemme von nitratammonifizierenden Bakterien erhalten. Von den Bakterien, die unter anaeroben Bedingungen aus Nitrat Ammonium bilden, sind diejenigen zu trennen, die Nitrat unter Bildung von N2 oder N2O denitrifizieren. Verschieden von beiden Prozessen ist die Ammoniumbildung aus organischen, stickstoffhaltigen Verbindungen (Ammonifikation). Nitratammonifizierende Bakterien koennen auch Nitrit und teilweise Hydroxylamin unter anaeroben Bedingungen reduzieren. Sowohl bei der Denitrifikation als auch bei der Nitratammonifikation kann aus organischer Substanz Ammonium gebildet werden.
Das Projekt "Stickstoffdynamik in Komposten und bei der Anwendung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Forschungsschwerpunkt 04, Arbeitsbereich Abfallwirtschaft und Stadttechnik durchgeführt. Die Frage nach den Risiken einer Kompostanwendung gewinnt aufgrund des steigenden Kompostaufkommens zunehmend an Bedeutung. Eine intensive Kompostnutzung koennte beispielsweise durch hohe Dosierungen oder lange Anwendungszeitraeume zu einer Auswaschung von Nitrat in das Grundwasser fuehren. Die Beurteilung der Komposte hinsichtlich ihres Auswaschungspotentials stellt ein Problem dar. Die Gesamtstickstoffgehalte sind nicht aussagekraeftig, da Stickstoff im Kompost nur zu geringem Teil in loeslicher Form vorliegt. Er ist groesstenteils in der mikrobiellen Biomasse und in Huminstofffraktionen gebunden und wird nach der Kompostaufbringung langsam und unkalkulierbar in die loesliche Form ueberfuehrt. Ziel des Projektes ist es, die Naehrstoffdynamik waehrend der Kompostierung bzw. der Vergaerung zu erfassen. Der Schwerpunkt wird hierbei auf den Stickstoff gelegt. Es sollen aber auch Kalium und Phosphor Beruecksichtigung finden. Weiterhin werden Moeglichkeiten zur Erzeugung von anwendungsgerechten Komposten mit definierten Naehrstoffzusammensetzungen und -gehalten fuer verschiedene Einsatzgebiete wie Duengung oder Erosions- und Verschlaemmungsschutz untersucht. Als Ausgangssubstrate fuer die Forschungsarbeiten kommen diverse Modellbioabfaelle zum Einsatz. Die Abfallbehandlungen werden in 100 L-Bioreaktoren mit regulierbarer Substrattemperatur und Belueftung durchgefuehrt. Zur Charakteristik und Bilanzierung der Naehrstoffumsetzungen werden die vorhandenen sowie die entstehenden stickstoffhaltigen Komponenten in der Gasphase, im Sickerwasser sowie in der Feststofffraktion erfasst. Weiterhin erfolgt eine Analyse der relevanten Kalium- und Phosphorverbindungen. Zur Erarbeitung von Steuerungsmoeglichkeiten fuer die Naehrstoffzusammensetzung im Kompost werden der Einfluss von Struktur und Zusammensetzung des Abfalls sowie von verschiedenen Betriebsparametern wie der Belueftung, der Temperatur, dem pH-Wert und dem Feuchtegehalt des Substrates untersucht. Der Bioabfall wird waehrend der biologischen Behandlung einer Vielzahl von Umsetzungen unterzogen. Fuer die Erzeugung von Qualitaetskomposten kristallisierte sich die Ammonifikation als besonders bedeutsam heraus. Bei dieser Reaktion werden Ameisensaeuren zu Ammonium/Ammoniak umgesetzt. Der Ammoniakaustrag ueber die Gasphase kann in Abhaengigkeit vom pH-Wert des Substrates und der Belueftungsrate variiert werden. Das im Feststoff verbleibende Ammonium wird weiter mikrobiell umgesetzt.
Das Projekt "Energieautarke Kläranlage mit Deammonifikation Im Rahmen des Förderschwerpunktes 'Energieeffiziente Abwasseranlagen'" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Trinkwasser- und Abwasserzweckverband Oderaue durchgeführt. Das Ziel des Projektes besteht in der Steigerung der Gesamtgasmenge und damit der Gesamtstrom und -wärmeerzeugung sowie in der Reduktion des Stromverbrauchs und des Klärschlammanfalls. Erreicht werden soll dieses durch die Umrüstung der Belebungsanlagen auf ein Adsorptionsbelebungsverfahren (AB-Verfahren) sowie die Nutzung der Deammonifikation für die Elimination des Stickstoffs in der Belebung und im Schlammwasser. Die Kläranlage Eisenhüttenstadt wurde ursprünglich für 99 000 Einwohner und einer Abwasserrohlast von knapp 6 000 kg BSB5 pro Tag ausgelegt. 1997 wurde eine Schlammstabilisierung in Betrieb genommen und 2002 wurde die Anlage um eine Schlammfaulung (ausgelegt für 132 000 Einwohner) erweitert. Heute garantiert das Klärwerk die Abwasserentsorgung von 50 000 Einwohnern, die Belastung bezüglich CSB-Fracht liegt bei 35 000 EW. Die Umsetzung des Vorhabens demonstriert die Machbarkeit einer energieautarken Kläranlage dieser Größenordnung ohne zusätzliche Aufnahme von Biomasse (Co-Fermentation) und legt somit die Basis für eine grundsätzliche Übertragbarkeit auf einen nennenswerten Anteil der ca. 2000 Anlagen in Deutschland. Der innovative Charakter des Vorhabens besteht in der Kombination des AB-Verfahrens mit dem Verfahren der D
Das Projekt "Deutsch-israelische Zusammenarbeit auf dem Gebiet der Aquakultur - Teilprojekt AGL1/V: Optimierung von Biofiltern in intensiv bewirtschafteten Aquakulturanlagen unter besonderer Beruecksichtigung der mikrobiellen Bildung und Entfernung von Nitrat" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Kiel, Institut für Meereskunde durchgeführt. Zur Optimierung von Biofiltern in intensiv bewirtschafteten Fischzuchtanlagen sollen Untersuchungen zum Nitratumsatz erfolgen. In bisherigen Systemen kommt es haeufig zu einer fuer Fische schaedlichen Nitrat-, Ammonium- sowie Nitrat- Anreicherung. Dies deutet auf eine unvollstaendige Nitrifikation, eine Ammonifikation u. eine eingeschraenkte Denitrifikation hin. Zur Klaerung der Prozesse sollen Laboruntersuchungen zu physikalisch, wasserchemisch u. mikrobiologischen Veraenderungen erfolgen sowie die Reaktion der Nitrifizierer verfolgt werden. Die Ergebnisse sind dann auf die Aquakulturanlage in Israel zu uebertragen. Zusaetzlich soll vor Ort dem Problem der human- u., falls moeglich, fisch-pathogenen Bakterien nachgegangen werden. Zeitgleich sind Bestimmungen des israelischen Counterparts zur Nitratentfernung geplant. Eine Kontrolle Fische schaedigender wasserchemischer u. mikrobiologischer Bedingungen ist speziell in ariden Klimaten unumgaenglich u. ergibt sich zusaetzlich aus den Grenzwerten, die fuer abgeleitetes Brauchwasser bestehen.
Das Projekt "Vorhersage und Erklaerung des Verhaltens und der Belastbarkeit von Oekosystemen unter veraenderten Umweltbedingungen - Teilprojekt N16: Modellentwicklung zur Stickstoffdynamik von Waldstandorten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bayreuth, Bayreuther Institut für Terrestrische Ökosystemforschung, Abteilung für Bodenphysik durchgeführt. This report summarizes the specific features of the numerical simulation code SIMFONI (SIMulation of FOrest NItrogen). The model takes into account the reactive transport of both inorganic (NHhoch4+, NOhoch3-) and organic nitrogen species in the soil compartment of forest ecosystems. Transport and reactive processes are modeled within a one-dimensional layered soil profile. Upper and lower boundaries of the model domain are represented by forest floor and parent material or groundwater table, respectively. Reactive transport of nitrogen species considers cation-exchange or generalized sorption isotherms. To provide the essential data for the transport module water and heat flow are calculated. Soil solution chemistry and acid/base reactions are considered to provide the data for the cation-exchange reactions. Nitrogen transformation due to soil microorganisms takes into account ammonification, nitrification and mineralization. Mobile sorbent influenced transport of ionic nitrogen species is considered, too.
Das Projekt "Stickstofftransformation in Grünlandböden und deren Auswirkungen auf die N2O-Freisetzungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Gießen, Fachbereich 08 Biologie, Chemie und Geowissenschaften, Institut für Pflanzenökologie (Botanik II) durchgeführt. Die wichtigsten mikrobiellen N-Transformationen in Böden sind Mineralisation (Ammonifizierung), Nitrifikation und Denitrifikation. Pflanzen und die mikrobielle Biomasse nehmen Stickstoff vornehmlich in mineralischer Form (Ammonium, Nitrat) auf. Zur Abschätzung der Verfügbarkeit von mineralischem N in Böden ist insbesondere die Kenntnis der Bruttoumsatzraten der simultan ablaufenden N-Umsatzprozesse entscheidend. Aktuelle Arbeiten zielen darauf ab diese Bruttoumsatzraten unter Feldbedingungen unter Einsatz des stabilen Isotops 15N zu ermitteln. Daran gekoppelt sind die Untersuchungen hinsichtlich der Abschätzung der Bildungsprozesse von Lachgas (N2O) im Boden. Ergebnisse zeigen, dass N2O im Jahresverlauf vorwiegend durch den Prozess der Denitrifikation (Nitratreduktion) erfolgt. Die Bildung von N2O im Bodenprofil liegt, nicht wie üblicherweise angenommen im Oberboden, sondern in Tiefen unterhalb der Hauptwurzelzone (kleiner 25 cm).
Das Projekt "Teilprojekt: Einfluss von Antibiotika auf die Funktionelle Diversität von Mikroorganismengemeinschaften in Böden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Ökologie, Fachgebiet Abfallbelastung der Landschaft durchgeführt. In der landwirtschaftlichen Tierzucht eingesetzte Tierarzneimittelsubstanzen oder ihre Metabolite gelangen über die Gülledüngung landwirtschaftlicher Flächen in die Umwelt. Der Forschungsverbund 'Tierarzneimittel in Böden: Grundlagen zur Risikobewertung' hat sich daher die Identifikation, Quantifizierung und Modellierung der wesentlichen Reaktions-, Transport-, Bindungs-, Alterungs- und Wirkungsmechanismen zum Ziel gesetzt. Dieses Teilvorhaben konzentriert sich auf den Einfluss der Antibiotika Difloxazin und Sulfadiazin auf die funktionelle Diversität von Mikroorganismengemeinschaften in Böden. Der Schwerpunkt liegt in der Betrachtung der Prozesse im Stickstoffkreislauf. Untersucht werden die Denitrifikation, Nitrifikation, Stickstofffixierung und Stickstoffmineralisierung unbelasteter und antibiotikabelasteter Böden. Auch die Abundanz der Gene, die diese Prozesse steuern wird bestimmt. Darüber hinaus wird die biologische Aktivität der Böden über die Messung von Bodenatmungskurven erfasst. In der zweiten Projektsphase werden auch Feldexperimente durchgeführt, bei denen die Einflüsse von Tierarzneimitteln auf die strukturelle und funktionelle Diversität unter Feldbedingungen und nach wiederholter Applikation untersucht werden. Dies ist für eine Risikoabschätzung zur Wirkung von Antibiotika in der Umwelt sind Feldexperimente enorm wichtig, da sich das Verhalten von Antibiotika unter Feld- und Laborbedingungen grundlegend unterscheiden kann. Die Heterogenität des Bodens, Pflanzengemeinschaften, Gülleverteilung und die Konzentration von Bodenbakterien in sog. Hot Spots (z.B. Rhizosphäre) und Anzahl der Applikationen bedingen Ausmaß und Auftreten von Effekten im Boden.
Das Projekt "Untersuchungen zur bodenmikrobiologischen Entwicklung unterschiedlich geduengter Rekultivierungsflaechen im Rheinischen Braunkohletagebau" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bonn, Landwirtschaftliche Fakultät, Institut für Bodenkunde durchgeführt. Auf unterschiedlich rekultivierten Flaechen (Schuettung, Aufspuelung) sind von der LOELF Parzellenversuche zur Humusanreicherung angelegt. Auf ihnen werden folgende mikrobiologische Untersuchungen durchgefuehrt: Gesamtkeimzahl, Atmungsaktivitaet, Ammonifikation, Nitrifikation, Zellulosezersetzung, Dehydrogenaseaktivitaet. Die mikrobiellen Aktivitaeten sind bei den Parzellen mit NPK + Gruenduengung + Klaerschlamm bzw. Muellkompost hoeher als bei den Parzellen mit NPK, NPK + Gruenduengung, NPK + Gruenduengung + Stallmist bzw Torf. Die Aktivitaeten des Rohbodens sind, unabhaengig von der Duengung, geringer als die in einem gewachsenen Vergleichsboden (Gley aus Loess).
Das Projekt "Untersuchungen zur Nitratnitrifikation, Denitrifikation und Nitratammonifikation unter kontrollierten O2-Eh-pH-Bedingungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität des Saarlandes, Fachrichtung Medizinische Mikrobiologie und Hygiene durchgeführt. An Boden- und Sedimentproben sowie an Reinkulturen von Bakterien und Pilzen sollen unter definierten O2-Eh-pH-Werten und mit verschiedenen Kohlenstoffverbindungen wechselnden Konzentrationen dieser Verbindungen und von Nitrat die Bedingungen untersucht werden, unter denen die dissimilatorische Nitratreduktion zu Nitrit, Hydroylamin und Ammonium verlaeuft.
Das Projekt "Optimierung des Systems Ammonifikation-Nitrifikation durch sequentielle Prozessfuehrung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Karlsruhe (TH), Institut für Ingenieurbiologie und Biotechnologie des Abwassers durchgeführt. Reaktionskinetische Beschreibung der Nitrifikation; Entwicklung eines mathematischen Modells und dessen Ueberpruefung an Modellanlagen (Fermentur mit Organismenrueckfuehrung; Wirbelschichtreaktor). Bestimmung des Einflusses von Restsubstanzen aus dem ersten Verfahrensschritt (Belebungsverfahren). Optimierung einer zweistufigen Abwasserreinigungsanlage.
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