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Messstelle 2199 Schwabenheim an der Selz (Messstellen-Nr: 2529151600)

Die Messstelle 2199 Schwabenheim an der Selz in Rheinland-Pfalz dient der Überwachung von Grundwasserstände. Zeitreihen abiotische Parameter werden derzeit nicht gemessen.

Messstelle 1461 Schifferstadt, Queckbrunnerhof (Messstellen-Nr: 2379113200)

Die Messstelle 1461 Schifferstadt, Queckbrunnerhof in Rheinland-Pfalz dient der Überwachung von Grundwasserstände. Zeitreihen abiotische Parameter werden derzeit nicht gemessen.

Bioindikation von Luftverunreinigungen

<p>Aus der chemischen Analyse von Moosen lassen sich Rückschlüsse auf die atmosphärische Schadstoffbelastung ziehen (Biomonitoring). Seit 1990 nahm die Belastung durch Metalle deutlich ab. 2020/21 gab es jedoch bei einigen Metallen wieder einen leichten Anstieg. Für Stickstoff ist gegenüber 2005 keine Abnahme festzustellen. 2020/21 fanden erstmals auch Untersuchungen zu Mikroplastik statt.</p><p>Moose als Bioindikator</p><p>Die Methode des Moosmonitorings wurde in den späten 1960er Jahren entwickelt. Sie basiert darauf, dass Moose Stoffe direkt aus dem Niederschlag und aus trockener ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/d?tag=Deposition#alphabar">Deposition</a>⁠ (Ablagerungen und Aufnahme aus der Luft) beziehen. Dadurch können sie als Bioindikatoren für die Deposition von Luftschadstoffen genutzt werden, denn deponierte Schadstoffe reichern sich im Moos an (Bioakkumulation) und können durch Laboranalysen der Moosproben nachgewiesen werden. Das Moosmonitoring ist für ein flächendeckendes Screening der Belastungssituation besonders für solche Substanzen geeignet, für die sonst nur wenig Informationen zur räumlichen Verteilung der Deposition vorliegen. Dies ist z.B. bei Schwermetallen oder persistenten organische Schadstoffen (Persistent Organic Pollutants, ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=POP#alphabar">POP</a>⁠) der Fall.</p><p>Europaweites Monitoring</p><p>Seit 1990 wird im 5-Jahreszyklus das European Moss Survey (EMS) unter der Genfer Luftreinhalteabkommens von 1979 (Convention on long-range transboundary air pollution - CLRTAP) durchgeführt. Hierzu werden stoffliche Belastungen in Moosen von quellfernen terrestrischen Ökosystemen in Europa erfasst, um daraus räumliche Depositionsmuster potenziell schädlich wirkender Stoffe abzuleiten. Durch die Analyse der zeitlichen und räumlichen Entwicklung kann die Wirksamkeit von Maßnahmen zur Luftreinhaltung evaluiert werden. Das International Cooperative Programme (ICP) Vegetation publiziert die Ergebnisse des Moosmonitorings und berichtet sie an die Working Group on Effects (WGE) der CLRTAP.</p><p>Deutsches Moosmonitoring</p><p>Nach 1990, 1995, 2000, 2005 und 2015/16 beteiligte sich Deutschland am internationalen Moosmonitoring 2020/21 (MM2020), mit dem Schwerpunkt der Analyse von (Schwer-)Metallen und Stickstoff. Der deutsche Beitrag zum MM2020 umfasst zum zweiten Mal nach dem MM2015 die Bestimmung von persistenten organischen Schadstoffen (⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=POP#alphabar">POP</a>⁠) und erstmals die Messung von Mikroplastik (MP) in Moosen. Da die Analyse der neuen Substanzen sehr aufwendig ist, wurde das zu Grunde gelegte Messnetz von zuletzt 400 Standorten (MM2015) als Pilotprojekt auf 25 (MM2020) für alle Stoffe reduziert (siehe Karte „Messtandorte für Schwermetalle und Stickstoff im Moosmonitoring 2020/21“ und Karte „Messstandorte für POPs und Mikroplastik im Moosmonitoring 2020/21“).</p><p>Ergebnisse: Schwermetalle</p><p>Der zeitliche Trend von 1990 bis 2016 zeigt für die meisten Metalle einen signifikanten und flächendeckenden Rückgang der Belastung. Allerdings wurden im MM2020 ein Anstieg bei vielen Schwermetallen gegenüber MM2015 gemessen. Insbesondere bei Quecksilber ist der Mittelwert mehr als verdreifacht. Dieser Trend wurde auch in vielen anderen Ländern des Moosmonitorings trotz einem Rückgang der berichteten Schwermetallemissionen beobachtet. Weitere Beispiele sind Arsen, Antimon, Kupfer, Zink und Chrom, bei denen eine Erhöhung festgestellt wurde. Die Metallgehalte in den Moosen zeigen in den einzelnen Jahren ähnliche räumliche Verteilungsmuster, wobei die Hot Spots sich zumeist in urban-industriell Zentren, insbesondere auch in Gebieten mit Kohlestromerzeugung, befinden (siehe Karten zu Blei, Cadmium, Kupfer, Nickel, Arsen und Antimon).</p><p>Ergebnisse: Stickstoff</p><p>Bei Stickstoff ist gegenüber der ersten Beprobung für Deutschland im Jahr 2005 im Mittel kein Rückgang der Belastung festzustellen, aber es traten etwas abweichende räumliche Muster auf. Aufgrund der wesentlich niederen Probenanzahl wurden im MM2020 in einigen Gebieten erwartbare höhere Werte (wie z.B. im Allgäu) nicht erfasst (siehe Karte zu Stickstoff).</p><p>Ergebnisse: Mikroplastik</p><p>Da Messungen von Mikroplastik in Moosen bisher noch nicht durchgeführt wurden, wurden Verfahren zur qualitativen (chemischen Zusammensetzung und Form von Mikroplastik in Moosproben) als auch zur quantitativen (Menge an Mikroplastik in Moosproben) Analyse getestet. Die Analysen zeigen, dass sich Moose als Bioindikator zum Nachweis der atmosphärischen ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/d?tag=Deposition#alphabar">Deposition</a>⁠ von Mikroplastik eignen. In allen untersuchten Moosproben sind Polymere, insbesondere Polyethylen (PE) und Polyethylenterephthalat (PET), nachgewiesen worden.</p><p>Ergebnisse: Persistente organische Schadstoffe (POPs)</p><p>Die Analysen für POPs bestätigen das Konzentrationsniveau aus dem MM2015 und dass sich Moose als Bioindikator zum Nachweis der atmosphärischen ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/d?tag=Deposition#alphabar">Deposition</a>⁠ von POPs eignen. Erste zeitliche Verläufe zeichnen sich ab, können aber aufgrund der punktuellen Ausrichtung und der geringen Anzahl an Vergleichsstandorten aus dem MM2015 nicht verallgemeinert werden. Eine erste Beschreibung der räumlichen Konzentrationsgradienten konnte im MM2020 durchgeführt werden, ebenso wie eine erste Abschätzung von Belastungen verschiedener Nutzungsstrukturen. Per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen (⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=PFAS#alphabar">PFAS</a>⁠) wurden nur vereinzelt in wenigen Proben quantifiziert. Dies bestätigt die Ergebnisse aus der Pilotmessungen im MM2015, wo nur in einer Moosprobe PFAS über der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/b?tag=Bestimmungsgrenze#alphabar">Bestimmungsgrenze</a>⁠ gefunden wurden.</p>

Messstelle 1413 I Ludwigshafen am Rhein, Rheingönheim (Messstellen-Nr: 2379133600)

Die Messstelle 1413 I Ludwigshafen am Rhein, Rheingönheim in Rheinland-Pfalz dient der Überwachung von Grundwasserstände. Zeitreihen abiotische Parameter werden derzeit nicht gemessen.

Ertüchtigung der deutschen PV-Industrie zur effektiven Umsetzung der Ökodesign-Verordnung und des Energielabels der EU, Teilvorhaben: Recycling-Solarglas

Mit diesem Teilprojekt soll die Glasmanufaktur Brandenburg sich auf die kommende Einstufung gemäß der Ökodesign-Richtlinie vorbereiten, welche den produktrelevanten CO2-Ausstoß und die Verwendung umweltschädlicher Materialien bewertet. Das Solarglas ist für Herstellung von Solarmodulen ein wichtiger Bestandteil, somit hat das Glas einen erheblichen Anteil bei der Bewertung gemäß der Ökodesign-Richtlinie. Folglich sind die Ziele im Projekt für die Aspekte Energieverbrauch, Recycling und Vermeidung von umweltschädlichen Materialien in der Glasproduktion in den entsprechenden Arbeitspaketen aufgegriffen. Die Energieeinsparung und die Wiederverwertbarkeit sollen mit der Verwendung von Sekundärrohstoffen aus dem Recycling und der Dickenreduzierung erreicht werden. Die Vermeidung umweltschädlicher Materialien betrifft die Gemengekomponente Antimon, welche reduziert oder ersetzt werden soll, ohne die Produkteigenschaften zu verlieren. Diese Arbeiten werden durch die Ertragsverbesserungen bei geringerer Degradation flankiert.

Ertüchtigung der deutschen PV-Industrie zur effektiven Umsetzung der Ökodesign-Verordnung und des Energielabels der EU

Bislang ist die Kaufentscheidung bei Solarmodulen überwiegend preisgetrieben. Bewertungskriterien wie die Recyclingfähigkeit, die CO2-Emission bei der Herstellung oder die Vermeidung umweltbedenklicher Stoffe spielen eine untergeordnete Rolle bei der Kaufentscheidung. Aus diesem Grund wird auf EU-Ebene eine Ökodesign-Verordnung mit einem dazugehörigen Energielabel für Solarmodule vorbereitet, die 2023 in Kraft treten soll. Der Kunde soll Informationen zur Nachhaltigkeit des Solarmodules erhalten. Darüber hinaus sollen Solarmodule vom Markt ferngehalten werden, die gewisse Grenzwerte überschreiten. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, nachhaltige Solarmodule, Herstellungs- und Recyclingverfahren zu entwickeln und im Produktionsmaßstab zu demonstrieren, die die geplante EU-Verordnung zum Ökodesgin und Energielabel überdurchschnittlich erfüllen. Insbesondere werden die folgenden Nachhaltigkeitsmerkmale entwickelt: (1) Recyclebarkeit und Einsatz von Sekundärrohstoffen, (2) geringer Material- und Energieverbrauch bei der Modulherstellung, (3) Vermeidung umweltbedenklichen Stoffe, (4) Reparierbarkeit des Solarmoduls, (5) Erhöhung des Jahresenergieertrages und der Modulzuverlässigkeit (Degradationsrate, Lebensdauer, Ausfall). Die Material- und Solarmodulentwicklungen werden ganzheitlich mit einer Lebenszyklusanalyse bewertet. Als Ziel gilt es, einen CO2-Fußabdruck von unter 20 g CO2eg/kWh zu erreichen und Konzepte aufzuzeigen, die den Bedarf an Blei, Antimon und Fluor im Modul bei gleichbleibenden Kosten eliminieren, das Recycling als Sekundärrohstoff ermöglichen, die Reparatur der Bypass-Dioden erlauben und eine geringe Degradation und eine hohe Lebensdauer aufweisen.

Ertüchtigung der deutschen PV-Industrie zur effektiven Umsetzung der Ökodesign-Verordnung und des Energielabels der EU, Teilvorhaben: Recycling, Vermeidung umweltschädlicher Materialien und Steigerung des Lebensdauerenergieertrags von Solarmodulen

Bislang ist die Kaufentscheidung bei Solarmodulen überwiegend preisgetrieben. Bewertungskriterien wie die Recyclingfähigkeit, die CO2-Emission bei der Herstellung oder die Vermeidung umweltbedenklicher Stoffe spielen eine untergeordnete Rolle bei der Kaufentscheidung. Aus diesem Grund wird auf EU-Ebene eine Ökodesign-Verordnung mit einem dazugehörigen Energielabel für Solarmodule vorbereitet, die 2023 in Kraft treten soll. Der Kunde soll Informationen zur Nachhaltigkeit des Solarmodules erhalten. Darüber hinaus sollen Solarmodule vom Markt ferngehalten werden, die gewisse Grenzwerte überschreiten. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, nachhaltige Solarmodule, Herstellungs- und Recyclingverfahren zu entwickeln und im Produktionsmaßstab zu demonstrieren, die die geplante EU-Verordnung zum Ökodesgin und Energielabel überdurchschnittlich erfüllen. Insbesondere werden die folgenden Nachhaltigkeitsmerkmale entwickelt: (1) Recyclebarkeit und Einsatz von Sekundärrohstoffen, (2) geringer Material- und Energieverbrauch bei der Modulherstellung, (3) Vermeidung umweltbedenklichen Stoffe, (4) Reparierbarkeit des Solarmoduls, (5) Erhöhung des Jahresenergieertrages und der Modulzuverlässigkeit (Degradationsrate, Lebensdauer, Ausfall). Die Material- und Solarmodulentwicklungen werden ganzheitlich mit einer Lebenszyklusanalyse bewertet. Als Ziel gilt es, einen CO2-Fußabdruck von unter 20 g CO2eg/kWh zu erreichen und Konzepte aufzuzeigen, die den Bedarf an Blei, Antimon und Fluor im Modul bei gleichbleibenden Kosten eliminieren, das Recycling als Sekundärrohstoff ermöglichen, die Reparatur der Bypass-Dioden erlauben und eine geringe Degradation und eine hohe Lebensdauer aufweisen.

Schwerpunktprogramm (SPP) 2238: Dynamik der Erzmetallanreicherung, Teilprojekt: Antimonisotopenfraktionierung in Stibnit - Einschränkungen durch d123Sb-Werte und mikrothermometrische Infrarotdaten von Flüssigkeitseinschlüssen in Stibni "Antifrac

Antimon (Sb) ist ein "kritisches" Element. In Form von Stibnit (Sb2S3) ist Sb in verschiedenen Arten von Lagerstätten stark konzentriert: - Epithermale Erzgänge - heiße Quellvorkommen, einige Porphyr- und Molybdänvorkommen - orogenem Gold oder sed. Gold vom Carlin-Typ - hydrothermale Quarz-Stibnit-Adern, die in Sedimenten vorkommen- einige SEDEX-Typen - oder massiver metasomatische Karbonatersatz In einigen Vorkommen ist die Stibnitmineralisierung auch mit beträchtlichen Konzentrationen von Au, Hg, Ag, Sn, W oder Buntmetallen verbunden (z. B. Gumiel und Arribas 1987; Dill 1998; Peng et al. 2002; Wagner und Boyce 2003; Hagemann und Lüders 2003; Yang et al. 2006; Buchholz et al. 2007; Bortnikov et al. 2010; Voudouris et al. 2019; Pohl, 2020). Höhere durchschnittliche Sb-Konzentrationen von etwa 5 ppm werden aus Schwarzschiefer berichtet (Ketris und Yudovich 2009), und daher kann die Alteration von Schwarzschiefer eine potenzielle Quelle für Sb in hydrothermalen Quarz-Stibnit-Lagerstätten darstellen (z. B. Wagner und Boyes 2003, Sosnicka et al. 2021). Stibnitlagerstätten sind auch mit felsischen magmatischen Gesteinen verbunden. In diesem Fall ist nicht immer klar, ob die Sb-Anreicherung direkt auf magmatische Fluide oder hydrothermale Alterationsprozesse zurückzuführen ist (Krolop et al. 2018). Frühere Sb-Isotopendaten an Stibnit zeigten, dass die 123Sb/121Sb-Verhältnisse in Stibnit aus verschiedenen Vorkommen ein Mittel zur Entschlüsselung der Quelle(n) von Stibnitlagerstätten sein können (Zhai et al. 2021 und Referenzen darin). Die meisten Schlussfolgerungen über die Sb-Isotopenfraktionierung, die bisher gezogen wurden, ruhen auf beobachteten Verschiebungen einiger d123Sb-Werte innerhalb einer Lagerstätte oder eines Erzes sowie auf experimentellen Daten zu Sb(III)-Sb(V)-Redoxreaktionen (z. B. Lobo et al. 2012; Dillis et al. 2019). Der Transport von Sb(III) in hydrothermalen Fluiden bei hohen Temperaturen ist abhängig vom ph-Wert und der Sulfidkonzentration im Fluid und erfolgt in Form von HS- oder OH-Komplexen (z. B. Krupp 1988; Olsen et al. 2019), während Sb-Chlorid-Komplexe nur in stark salzhaltigen, sauren Fluiden stabil sind (z. B. Obolensky et al. 2007). Die Abhängigkeit der Sb-Isotopenfraktionierung in Stibniten, die entweder aus Solen oder aus salzarmen Flüssigkeiten bei unterschiedlichen Temperaturen ausgefällt wurden, ist jedoch bisher nicht untersucht worden. Da Stibnit eine extrem gute Transparenz im nahen IR-Licht aufweist (Lüders 2017), können Flüssigkeitseinschlüsse in Stibnit mit Hilfe der IR-Mikrothermometrie routinemäßig untersucht und Informationen über T-x der Stibnit-bildenden Flüssigkeiten gewonnen werden. Die genaue Untersuchung der Sb-Isotopensystimatik in Stibnit in ausgewählten Erzlagerstätten in Kombination mit mikrothermometrischen Daten von Stibnit-haltigen Fluideinschlüssen wird neue Erkenntnisse über die Anwendbarkeit des Sb-Isotopensystems für Fragen im Kontext mit der Erforschung von Erzlagerstätten liefern.

Extraktion von Lithium aus thermalen Solen, Teilvorhaben: Entwicklung und Erprobung einer Elektrochemischen Ionen Pumpe

Analytik zu verfluechtigenden Komponenten mit Hilfe eines Photoionisationsdetektors

Im Projekt wurde ein Analysensystem aufgebaut, das die spurenanalytische Bestimmung von Arsen, Antimon, Selen, Tellur, Wismut, Zinn, Sulfid, Ammoniak und Ethanol erlaubt. Ein Photoionisationsdetektor wurde dazu weiterentwickelt, und es wurden geeignete Probenvorbereitungstechniken erarbeitet.

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