Die Auswirkungen von flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) auf die Luftqualität und damit auf die Gesundheit der Menschen auf lokaler oder regionaler Skala sind direkt offenkundig durch die schädlichen Effekte auf die Lebenswelt. Noch bedeutender ist die kritische Rolle, die VOC in chemischen Prozessen der Atmosphäre einnehmen. Die Bildung vieler sekundärer organischer Schadstoffe in der Atmosphäre wie Ozon, Peroxide, Aldehyde, Peroxyacetylnitrate und sekundäre organische Aerosole hängt entscheidend von der Verfügbarkeit der VOC und ihrer Vorläufersubstanzen ab. Wir planen die Messung von Isotopenverhältnissen und Konzentrationen spezifischer VOC in der Abluft großer Ballungszentren (MPC) in Europa und Asien durch Einsatz des Luftprobensammlers MIRAH auf den HALO-Missionen EMeRGe-EU und EMeRGe-Asia. Die Luftproben werden im Labor mittels Gaschromatographie-Verbrennungs-Isotopen-Massenspektrometrie analysiert. Isotopenverhältnisse in VOC sind wertvolle Indikatoren zur Untersuchung von Reaktionen, die derzeitigen Messverfahren nicht direkt zugänglich sind. Transport- und Mischungsprozesse in der Atmosphäre können damit visualisiert werden, wertvolle Information über dominante Prozesse, an denen VOC beteiligt sind, gewonnen werden. Bereits in den letzten HALO-Missionen, TACTS/ESMVal und den beiden OMO-Missionen, konnten wir zeigen, dass die beantragte Messmethode ein sensitives Werkzeug ist, z.B. für Quellstudien von VOC, zur Ableitung von Transportwegen und deren Einfluss auf die Verteilung der VOC, zur Abschätzung des Mischungsgrads, der Unterscheidung zwischen dynamischen und chemischen Prozessen, als auch zur Untersuchung atmosphärischer Umwandlung und Verweilzeit spezifischer VOC. Die Wertstellung dieser Ergebnisse wird sogar noch gesteigert durch den Vergleich mit Ergebnissen aus 3-dimensionalen Chemie-Transport-Modellen. Die folgenden geplanten wissenschaftlichen Zielsetzungen betten sich in die übergreifenden Ziele von EMeRGe-EU and EMeRGe-ASIA: (1) Messung der Zusammensetzung der in Europa und Asien entspringenden Schadstofffahnen und Bestimmung des Beitrags bestimmter VOC an der Zusammensetzung der Atmosphäre; (2) Bestimmung der weitreichenden Luftverschmutzung sowie deren Einfluss auf die Verteilung bestimmter VOC; (3) Identifizierung möglicher Unterschiede im Transport und der Umwandlung von VOC, die mit besonderen einzigartigen Charakteristiken europäischer und asiatischer MPCs verbunden sind; (4) Identifizierung von Oxidations- und Zwischenprodukten des VOC-Abbaus; (5) Informationsgewinnung über Oxidationswege durch Messung von Vorläufer- und Oxidationsprodukten; (6) Altersbestimmung von Luftmassen in unterschiedlichen Stadien der Schadstofffahnen; (7) Gegenüberstellung photochemischer Prozessierung gegen Transport und Mischung; (8) Verbindung der Informationen aus Isotopenverhältnissen mit bestimmten regionalen meteorologischen Daten; (9) Bereitstellung der Messdaten für Chemietransportmodelle.
Atmosphärische Partikel enthalten innerhalb ihrer organischen Fraktion einen bedeutenden Anteil sogenannter 'huminähnlicher' Verbindungen (humic like substances, HULIS). Zur chemischen Zusammensetzung dieser Fraktion ist nur relativ wenig bekannt. Trenntechniken wie Umkehrphasenchromatographie oder Kapillarelektrophorese erlauben keine umfassende Trennung dieser komplex zusammengesetzten Fraktion, weshalb im vorliegenden Projekt die Anwendung einer 2-dimensionalen Trennung nach Polarität (Umkehrphasenchromatographie) und molekularer Größe (Größenausschlusschromatographie) vorgeschlagen wird. Die Kopplung der beiden Dimensionen soll offline geschehen und die erhaltenen Fraktionen gesammelt werden, um davon den Gesamtkohlenstoffgehalt (total organic carbon, TOC), die UV-VIS Absorption, sowie die Elementarzusammensetzung einzelner charakteristischer Substanzen mittels Flugzeitmassenspektrometrie zu bestimmen. Proben von verschieden geprägten Sammelorten (europäischer Hintergrund, asiatische Megacity, ländlich mit starkem Biomasseverbrennungseinfluss) sollen analysiert werden, um anschliessend Muster im zweidimensionalen Raum Polarität vs. Größe finden und vergleichen zu können. Weiterhin sollen die Ergebnisse der offline Charakterisierung mit (außerhalb des Projektes) gewonnenen Daten eines online-Aerosolmassenspektrometers verglichen werden. Die Ergebnisse sollen ein besseres Verständnis zu Konzentration, Zusammensetzung und möglichen Quellen der wichtigen HULIS-Fraktion atmosphärischer Partikel ermöglichen.
In den Gewächshäusern und Gärten botanischer Anlagen werden Pflanzen aus aller Welt gehegt und gepflegt. Die Einrichtungen sind Orte der Umweltbildung und der Forschung zur biologischen Vielfalt. Als lebendige Archive tragen sie wesentlich dazu bei, Artenvielfalt und genetische Vielfalt zu erhalten. In Berlin gibt es gleich drei solcher Anlagen: den Botanischen Garten und das Botanische Museum der Freien Universität Berlin, den Botanischen Volkspark Blankenfelde-Pankow und das Späth-Arboretum der Humboldt-Universität. Das Späth-Arboretum ist auch am Projekt „Urbanität und Vielfalt“ beteiligt, in dem seltene Wildpflanzen vermehrt und wieder in Berlin ausgepflanzt werden. Die Einrichtung im Süden Berlins gehört mit rund 20.000 Pflanzenarten, fast vier Millionen getrockneter Herbarbelege, einer DNA-Bank und einer Saatgutbank für Wildpflanzen zu den weltweit wichtigsten Sammlungs- und Forschungsstätten für Pflanzen, Pilze und Algen. Auf dem 43 Hektar großen Gelände finden sich 15 Gewächshäuser, eine pflanzengeografische Anlage, die die Pflanzenwelten verschiedener Erdteile nachbildet, und ein Arboretum. Eine Botanikschule unterstützt – als Kooperationseinrichtung der Senatsverwaltung für Bildung, Jugend und Familie –Berlins Schulen bei den Themen Botanik, Umweltbildung und nachhaltige Entwicklung. Die Schule bildet Lehrkräfte, Erzieherinnen und Erzieher weiter, entwickelt Unterrichtsmaterialien und bietet Schulklassen die Möglichkeit, anschaulich vor Ort zu lernen. Der Botanische Garten Berlin bildet dabei eine Schnittstelle zwischen Wissenschaft und Gesellschaft: Die Forschung, die hier in Zusammenarbeit mit Institutionen weltweit geleistet wird, liefert Wissensgrundlagen, um die Biosphäre zu schützen und nachhaltig zu nutzen. Eins dieser internationalen Projekte ist „World Flora Online“, das 2020 erstmals alle 350.000 Landpflanzenarten der Welt in einer Online-Datenbank dokumentiert hat – ein Meilenstein der globalen Biodiversitätsforschung. Das Botanische Museum wird derzeit neu konzipiert. 2023 soll es Besucherinnen und Besuchern wieder offenstehen. Botanischer Garten und Botanisches Museum Berlin Die heute denkmalgeschützte Anlage in Pankow entstand 1949 als städtischer Schulgarten auf einem ehemaligen Rieselfeld am Stadtrand. Ihre Gestaltung orientiert sich am Raster dieser Rieselfelder. Nahe des Eingangs liegen, eingefasst von vielen Stauden, Schaugewächshäuser und ein Arboretum seltener Baumarten aus Asien und Osteuropa. Die anschließenden Parzellen spiegeln die eiszeitlich geprägte Kulturlandschaft mit Äckern und Alleen wider. Die weitgehend naturbelassene Niederung um den Zingerteich bildet ein Tor zur offenen Landschaft. Auf zwei Rieselfeldparzellen werden neue Formen urbaner Landwirtschaft praktiziert, die Umweltbildung und nachhaltige Entwicklung fördern: Die eine ist einer der vier Standorte des Bauerngartens. Hobbygärtnerinnen und -gärtner können auf kreisförmigen Beeten unter Anleitung Gemüse ziehen – zertifiziert mit dem Bioland- und dem europäischen Bio-Siegel. Auf der zweiten Parzelle macht ein Weltacker anschaulich, wieviel Anbaufläche heute nötig ist, um einen Menschen zu versorgen. Botanischer Volkspark Blankenfelde-Pankow Das Arboretum wurde 1879 als Schau- und Versuchsgarten der privaten Baumschule Ludwig Späth eröffnet. Ab 1961 entwickelte die Humboldt-Universität die Anlage zum botanischen Garten weiter, der heute rund 4.000 Arten beherbergt. Neben einer großen Sammlung an Gehölzen finden sich ein Steingarten, ein Teich mit Mooranlage, ein Gewächshaus und eine systematische Abteilung, in der die Pflanzen nach ihrer natürlichen Verwandtschaft sortiert sind. Forschungsschwerpunkte sind die Vielfalt und Evolution der Pflanzen mit Schwerpunkten auf Farnpflanzen und „Schmarotzerpflanzen“, also Arten, die ihren Wasser- und Nährstoffbedarf decken, indem sie Wurzeln oder Sprosse anderer Pflanzen anzapfen. Späth-Arboretum der Humboldt-Universität zu Berlin Besuchen Sie Berlins botanische Anlagen! Lernen Sie im Botanischen Garten und Botanischen Museum Berlin aktuelle Bürgerwissenschaftsprojekte kennen, helfen Sie beim Entziffern alter Herbaretiketten oder nehmen Sie eins der vielen weiteren Angebote wahr!
Die Grundwasser-Messstelle mit Messstellen-ID 32449203 wird vom Landesamt für Umwelt Brandenburg betrieben, in Zuständigkeit des Standorts LfU Potsdam_N. Sie befindet sich in Kremmen, Klein Asien (Klein Asien). Die Messstation gehört zum Beschaffenheitsmessnetz. Die Messstellenart ist Beobachtungsrohr. Nummer des Bohrloches: Hy Krem 133/69. Der Grundwasserleiter wird beschrieben als: GWLK 1 (weitgehend unbedeckt). Der Zustand des Grundwassers wird beschrieben als: frei. Der zugehörige Grundwasserkörper ist: DEGB_DEBB_HAV_RH_1. Der Messzyklus ist 4 x monatlich. Die Anlage wurde im Jahr 1969 erbaut. Ein Schichtverzeichnis liegt vor. Das Höhenprofil in diesem System ist: Messpunkthöhe: 37.11 m Geländehöhe: 36.50 m Filteroberkante: 29.5 m Filterunterkante: 27.5 m Sohle (letzte Einmessung): 27.12 m Sohle bei Ausbau: 26.5 m Die Messstelle wurde im Höhensystem NHN92 eingemessen.
Arsen-kontaminiertes Grundwasser stellt eine große Gefahr für zig Millionen von Menschen dar, insbesondere in Süd- und Südost-Asien, durch seine Verwendung als Trinkwasser und für die Bewässerung von Reisfeldern. Das Hauptziel dieses Projekts ist es gemeinsam mit Wissenschaftlern der Stanford University die Menge an giftigem Arsen in den beiden wichtigsten Expositionsquellen, Wasser und Reis, zu reduzieren und zu bestimmen wie i) Arsen effizient mit Wasserfiltern aus dem Trinkwasser entfernt und ii) die Arsenaufnahme durch Reis während der Nasskultivierung reduziert werden kann. Im ersten Teilprojekt planen wir in Vietnam zu untersuchen, unter welchen Bedingungen Wasserfilter Arsen effizient entfernen, wie lange die Filter verwendet werden können und ob gesundheits-schädigende Konzentrationen von Nitrate in den Filtern gebildet werden. Wir werden einen visuell sichtbaren Indikator in den Filtern entwickeln, der es der breiten Bevölkerung erlaubt, ohne analytische Verfahren oder besonderen Bildungsstand zu bestimmen, wann die Effizienz des Filters aufgrund der Sättigung mit Arsen verschwindet und das Filtermaterial ersetzt werden muss. Darüber hinaus werden wir untersuchen, wie das Arsen-verschmutzte Filtermaterial ohne weitere Risiken entsorgt werden kann. Im zweiten Teilprojekt werden wir untersuchen, ob die Stimulation von nitrat-reduzierenden, eisenoxidierenden Bakterien in Reisfeldböden die Arsenaufnahme in Reis reduziert durch die Bindung von Arsen an die gebildeten Minerale. Wir werden bestimmen, wie die Zugabe definierter Mengen an Nitrat helfen kann, gleichzeitig die Arsenaufnahme in den Reis und die Emission des Treibhausgases N2O zu minimieren. Dieses Projekt wird für die Bevölkerung in Arsen-betroffenen Ländern praktische Lösungen bieten, um mögliche Schädigungen durch Arsen und Nitrat zu reduzieren und ihre Gesundheit und Lebenssituation zu verbessern.
Reis ist eine wichtige Nahrungsquelle für Millionen von Menschen in Asien. Die Qualität des Reises wurde oft wegen der Anreicherung von giftigem Arsen, welches sich durch die Bewässerung mit kontaminiertem Wasser in den Reiskörnern ansammelt, diskutiert. In vielen Regionen ist die Verunreinigung des Wassers mit Arsen natürlichen Ursprungs. Arsen wird durch Auswaschen von arsenreichen Gebirgszügen im Grundwasser akkumuliert. Traditioneller Nassreisanbau verhindert die Versorgung des Bodens mit Sauerstoff und erzeugt reduzierende Bedingungen, unter welchen mobiles reduziertes Arsen(III) im Pflanzengewebe aufgenommen und in den Reiskörnern angesammelt werden kann. Der Nassreisanbau hat weiterhin Auswirkungen auf die Produktion von Treibhausen wie N2O. Unter anoxischen Bedingungen kann N2O durch chemische und biotische Denitrifikationsprozesse erzeugt werden. Die Anwendung von Stickstoffdünger verschiebt die Redoxbedingungen im Reisfeldboden in Richtung Denitrifikation. Die mikrobielle Denitrifikation bewirkt die Bildung von Nitrit als Zwischenprodukt und N2 oder N2O als Endprodukt der Reaktion. In Eisen-reichen, reduzierten Reisfeldböden reagiert gelöstes Eisen (II) während des Prozesses der Chemodenitrifikation mit Nitrit und produziert eine enorme Menge des Treibhausgases N2O. Bei der Chemodenitrifikation bilden sich allerdings auch Eisen(III)-minerale, welche durch ihre hochreaktive Oberflächen Arsen sorbieren und somit immobilisieren können. In früheren Studien konnte gezeigt werden, dass die Bildung von Eisen(III)-mineralen im Reisfeldboden die Anreicherung an Arsen in den Reiskörnern vermindern kann. Die Anwendung von weniger oder keinem Stickstoffdünger im Nassreisanbau würde zu einer Verschiebung der Redoxbedingungen in Richtung Eisen(III)-Reduktion führen. Die mikrobielle Eisen(III)-Reduktion löst teilweise Eisen(III)-Minerale und re-mobilisiert somit toxisches Arsen im Boden, verhindert allerdings die Bildung von N2O durch (Chemo)Denitrifikation. Im beantragte Forschungsprojekt liegt der Fokus darauf den Einsatz von Stickstoffdünger so zu optimieren, dass man minimale Mengen an klimaschädlichem N2O im Reisfeldboden produziert und zeitgleich maximal die Immobilisierung von gesundheitsschädlichem Arsen durch Eisen(III)-Mineralbildung anstrebt. In diesem Zusammenhang werden wir experimentelle Datenerfassung mit theoretischer Umweltsystemanalyse kombinieren, um von den experimentellen Bedingungen Rückschlüsse auf natürliche Systeme im großen Maßstab zu ziehen.
Kohlen sind in Indonesien als Energieträger von wachsender Bedeutung. Die Ablagerung der Kohlen erfolgte vorwiegend im Tertiär. Untersuchungen zu den Ablagerungsbedingungen im Zuge der Genese dieser Kohlen (Palaeoenvironment) und der Zusammensetzung der Wälder, aus denen die Kohlen gebildet wurden, liegen bisher nur in einem geringen Umfang vor. Mit einem im Oktober 2004 begonnenen Forschungsprojekt soll diese Lücke geschlossen werden. Im Rahmen des Projekts werden Kohlen aus dem Mahakam-Delta mit Methoden analysiert. Besonderer Wert wird auf die Bestimmung der Gehalte der Biomarker (Chemofossilien) gelegt. Diese sind besonders zur Rekonstruktion der Ablagerungsbedingungen und des Pflanzeneintrags geeignet. Mikroskopische Untersuchungen geben darüber hinaus Auskunft zur Reife (thermischen Belastung) der Kohlen im Zuge der Diagenese. Außerdem soll der Vergleich der organisch-geochemischen und mikroskopischen Daten helfen, die Eignung der verschiedenen organisch-geochemischen Parameter bei der Analyse der Kohlenfazies zu überprüfen. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen sollen als Basis für die zukünftige Bewertung der indonesischen Kohlen nach Reifegrad und Zusammensetzung genutzt werden. Um einen Beitrag zu einer möglichst umweltverträglichen Nutzung der indonesischen Kohlevorkommen zu leisten, werden zudem die Gehalte an Schwermetallen in den Kohlen bestimmt.
Ziel des Projektes ist die Untersuchung der chemischen Zusammensetzung von Abgasfahnen großer urbaner Flächenquellen (Millionenstädte) in Europa und Asien mittels eines neuartigen 2D bzw. 3D DOAS-Fernerkundungsinstruments. Die Arbeiten sind Teil der für das deutsche Forschungsflugzeug HALO geplanten EMerGe Mission, eine zusätzliche Beteiligung an der CAFE Mission wird gegenwärtig noch untersucht. Flugzeuggebundene Beobachtungen des HAIDI-Instruments ermöglichen die Messungen von Schlüsselparametern der von Flächenquellen ausgehenden Fahnen, wie z.B. der Spurengase NO2, HCHO, SO2, CHOCHO, BrO, IO, OClO, H2O, O4 und O3 sowie von optischen Eigenschaften des Aerosols. Die räumliche Auflösung der resultierenden 2D-Karten der Spurenstoffverteilungen ist besser als 100m, die Breite des Abtaststreifens etwa 10 km, so dass in kurzer Zeit eine große Fläche erfasst wird. Tomographischen Methoden ermöglicht die Rekonstruktion von 3D-Bildern, die auch die Vertikalverteilung von Spurengasen beinhalten. Somit quantifiziert HAIDI die wichtigsten Spezies zur Analyse der chemischen Zusammensetzung und Umwandlung in der Abluft von Flächenquellen. Unsere Studien zielen auf die Untersuchung topographischer und meteorologischer Einflüsse auf Ausdehnung, Verteilung und Ausbreitung derartiger Abgasfahnen. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf Emission, Umwandlung und Abbau der Schlüsselkomponente NO2. Die chemische Evolution von Spurengasen und des Aerosols, die sich auch unseren Daten zusammen mit weiteren auf HALO gemessenen Verbindungen ergibt, ermöglicht dann die Beantwortung von Fragen bezüglich der lokalen, regionalen und globalen Auswirkungen von großflächigen Emissionen. Insbesondere dienen die Bestimmungen der optischen Parameter des Aerosols, wie sie von HAIDI vorgenommen wird, auch der Quantifizierung des Einflusses solcher Fahnen auf den Strahlungshaushalt. Die genannten Ergebnisse dienen des Weiteren zur Validierung und Verbesserung von Modellen im Rahmen des EMerGe Projekts sowie zur Validierung von Satellitendaten. Damit wird erstmals ein System operationell, das mit einer Kombination von drei abbildenden Spektrometern 3D-Informationen über Spurengasverteilungen und Aerosol liefern kann. Im Rahmen des Projektes werden - basierend auf unseren Vorarbeiten - die notwendigen tomographischen Algorithmen entwickelt. Da dies der erstmalige Betrieb von HAIDI auf HALO ist muss das Instrument im Rahmen des Projektes auch zugelassen und ggf. adaptiert werden.
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