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Analyse der Schwermetallstoffströme aus Steinkohlefeuerungen unter besonderer Berücksichtigung des Betriebszustandes der Anlage

Das Projekt "Analyse der Schwermetallstoffströme aus Steinkohlefeuerungen unter besonderer Berücksichtigung des Betriebszustandes der Anlage" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Karlsruhe (TH), Deutsch-Französisches Institut für Umweltforschung durchgeführt. In Baden-Württemberg stellen die Großfeuerungsanlagen eine Hauptquelle für Schwermetallemissionen in die Umweltmedien Luft, Wasser und Boden dar. Die Verteilung der durch die Kohle eingebrachten Schwermetallfrachten auf die einzelnen Umweltmedien hängt stark von Betriebsparametern der Anlagen ab, so dass diese bei einer regionalen Stoffstromanalyse berücksichtigt werden sollten. Im Rahmen des hier vorgeschlagenen Projekts wird an einer Steinkohle-Trockenfeuerung die Variation der Verteilung der Schwermetalle auf die verschiedenen Emissionspfade in Abhängigkeit vom Betriebspunkt experimentell untersucht und in einem Modell abgebildet. Hierzu wird für die Schwermetalle Arsen, Cadmium, Nickel, Blei und Quecksilber die Höhe des partikelgebundenen Anteils bzw. die korngrößenabhängige Anreicherung an der Flugasche bei unterschiedlichen Kohlearten, Lastzuständen, Verbrennungstemperaturen, Sauerstoff-Gehalten im Kessel analysiert. Im Anschluss an die Modellierung der Spurenelementverteilung in Abhängigkeit vom Betriebspunkt wird eine auf die gesamte Anlage bezogene Stoffstromanalyse durchgeführt und hieraus Handlungsempfehlungen für die Steuerung von Schwermetallströmen abgeleitet. Somit wird eine optimierte Steuerung der Schwermetallströme über die Auswahl von Kohle und Betriebsparametern ermöglicht.

Teil 2

Das Projekt "Teil 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Institut für Landwirtschaftliche Betriebslehre (410), Fachgebiet Landwirtschaftliche Betriebslehre (410b) durchgeführt. Übergeordnetes Ziel des Projekts 'NawEnNat' ist es Rahmenbedingungen aufzuzeigen, unter denen die Förderung des Anbaus landwirtschaftlicher Bioenergieträger die Selbstversorgungsquote an Nahrungsmitteln nicht wesentlich verändert und die Belange des Naturschutzes nicht nachhaltig beeinträchtigt. Über die Modellierung von Szenarien mit variablem Ausbau der Bioenergie und variabler Berücksichtigung des Naturschutzes in der Agrarlandschaft werden 'Trade-offs' aber auch Synergieeffekte von Zielen der Bioenergiegewinnung und des Naturschutzes analysiert. Die Analysen beziehen sich auf Acker- und Grünlandnutzung, die Nutzung des Waldes wird nicht berücksichtigt. Für jedes Szenario werden Kennwerte zur Ökonomie und zur Emission von Treibhausgasen ermittelt und eine naturschutzfachliche Bewertung bzgl. des Schutzguts 'Arten und Biotope' erstellt. Zudem werden landesweite Flächenkulissen mit Vorbehalt bzw. Eignung 'neuer' Energiekulturen wie Miscanthus, Kurzumtriebsplantagen (KUP) aus Sicht des Naturschutzes erarbeitet. Im Rahmen des BWPLUS-Projekts 'Abschätzung der Produktionspotenziale für den Anbau von Energiepflanzen zur Reduktion der CO2-Emissionen in Baden-Württemberg und deren ökologische und ökonomische Bewertung' wird eine Folgenabschätzung hinsichtlich abiotischer Schutzgüter durchgeführt.

Teil 1

Das Projekt "Teil 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Wasserbau durchgeführt. In einer Machbarkeitsstudie soll die Möglichkeit untersucht werden, ob CKW-Fahnen unter Einsatz von Eisenkolloiden, die in den Untergrund eingebracht werden, saniert werden können. Durch die wiederholte Injektion von relativ geringen Eisenmengen könnte so eine im Vergleich zu reaktiven Eisenwänden - kostengünstige Sicherung von CKW-Altlasten, die sich einer konventionellen Sanierung entziehen, erreicht werden. Die hier skizzierte Technik soll im Hinblick auf die praktische Anwendbarkeit bei konkreten Feldfällen überprüft werden. Die grundsätzliche Funktion dieser Maßnahme konnte in Vorversuchen nachgewiesen werden. Um eine praktikable Reichweite der Injektion zu erreichen, was in den Vorversuchen nicht gelang, sollen deshalb hier die relevanten Randbedingungen in 2D-Versuchen und 3D-Versuchen in VEGAS optimiert werden. Dazu werden neuartige Eisenkolloide von Forschungszentrum Karlsruhe entwickelt und in klein- und mittelskaligen Versuchen in VEGAS auf Ihre hydraulische und chemische Eignung überprüft.

Teil 2

Das Projekt "Teil 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Karlsruhe GmbH in der Helmholtz-Gemeinschaft, Institut für Technische Chemie durchgeführt. Es soll ein neues in-situ-Sanierungsverfahren für CKW-kontaminierte Aquifere auf der Basis von nanoskaligen, oberflächenmodifizierten Fe(0)-Kolloiden und einer darauf abgestimmten lnjektionstechnik entwickelt werden. Im Vergleich zu herkömmlichen Pump&Treat-Maßnahmen oder Reaktiven Wänden ist bei einer Partikelinjektion ein erheblich geringerer finanzieller Aufwand zu erwarten. FZK-Arbeitsgebiet: Optimierung der Synthese der Eisenkolloide hinsichtlich der Suspensionsstabilität und der Oberflächenmodifizierung mit biologisch abbaubaren Tensiden. Charakterisierung der Kinetik und des Wirkungsgrades der CKW-Reduktion. Durchführung von Säulenversuchen zur Charakterisierung des Partikeltransports im Sediment, insbesondere hinsichtlich Partikeltransport und Depositionsrate. VEGAS-Arbeitsgebiet: Entwicklung eines Verfahrens zum gleichmäßigen Verteilung der Kolloide im Grundwasserleiter. Die optimierten Eisenkolloide in Kombination mit einem geeigneten lnjektionsverfahren sowie die Kenntnisse über die Deposition und Mobilisierung der Partikel im Aquifer sollen die definierte Basis zur Durchführung von Sanierungen im Pilotmaßstab an geeigneten Feldstandorten liefern.

Auswirkungen des Extremhochwassers 1999 auf die Uferröhrichte des Bodensees

Das Projekt "Auswirkungen des Extremhochwassers 1999 auf die Uferröhrichte des Bodensees" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Institut für Landschafts- und Pflanzenökologie, Fachgebiet Pflanzenökologie und Ökotoxikologie (320b) durchgeführt. Das Extremhochwasser vom Mai/Juni 1999 war das dritthöchste seit Beginn der regelmäßigen Pegelregistrierung am Bodensee im Jahre 1816/17. Dadurch, dass es im Vergleich zu allen anderen bisherigen Hochwässern sehr früh eintrat, wurden die Seeuferröhrichte zu Beginn ihrer Wachstumsphase betroffen und zeigten im Sommer 1999 besonders am westlichen Bodensee starke Vitalitätsverluste. Teilweise ist die 1999er Halmgeneration ganz ausgeblieben. Das Gesamtvorhaben gliedert sich in zwei Teile (A und B), die sich ergänzen und eng aufeinander abgestimmt sind. Ziel des Projektes ist die Erfassung der Schädigung der Uferröhrichte am baden-württembergischen Ufer unmittelbar nach dem Hochwasserereignis und die Dokumentation ihrer Regeneration in den Folgejahren anhand ausgewählter Testflächen (Teil A) sowie die Flächenerfassung der unterschiedlichen Schädigungsgrade auf der Basis von Luftbildern und deren Bilanzierung im Vergleich Beständen vor dem Hochwasser mit Hilfe eines Geographischen lnformationssystems (GIS) (Teil B). Über die Dokumentation der Regeneration der Uferröhrichte und die Erfassung der Stressoren soll ein Modell zur Schilfregeneration erstellt werden, das mit Hilfe des GIS flächenscharfe Prognosen über die zukünftige Bestandesentwicklung ermöglichen soll. Dieses kann in der Wasserwirtschafts- und Naturschutzverwaltung als Grundlage für die gezielte und kosteneffiziente Planung und Durchführung von Röhrichtschutz- und Renaturierungsmaßnahmen eingesetzt werden, aber auch zur Abschätzung der Auswirkungen zukünftiger Extremereignisse dienen. Weitere Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich in der Dokumentation, z.B. in Bezug zu den Erfordernissen der FFH- und der Wasserrahmenrichtlinie der EU.

Trendanalyse der Schwermetallgehalte für die Böden der Region Stuttgart im Hinblick auf ein Konzept 'nachhaltige Bodennutzung'

Das Projekt "Trendanalyse der Schwermetallgehalte für die Böden der Region Stuttgart im Hinblick auf ein Konzept 'nachhaltige Bodennutzung'" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Geographie durchgeführt. Die Untersuchung verfolgt im ersten Arbeitsschritt das Ziel einer Konzentration vorhandener Daten zum Zustand der Böden hinsichtlich ihrer Schwermetallgehalte in einem geographischen Informationssystem (GIS). Darauf aufbauend sollen vorhandene Daten zu den Schwermetalleinträgen in die Böden im GIS gesammelt werden. Aus dieser Datenerhebung soll eine Trendanalyse unter der Annahme gleichbleibender Bedingungen erarbeitet werden, die Aussagen über die zukünftig zu erwartenden SM-Gehalte erlaubt. An ausgewählten Standorten sollen die Punktinformationen aus den Datensammlungen mittels eigener Felderhebungen überprüft und flächenhaft verdichtet werden, um eine Optimierung der durch die Datensammlung gewonnenen Trendanalyse zu erreichen. Aus der Aufnahme von Ist-Zustand und der Trendanalyse ergibt sich die Basis für die Erarbeitung eines Konzepts für die nachhaltige Nutzung der Ressource Boden in der Region Stuttgart hinsichtlich des Umgangs mit SM-Einträgen.

Stoffstromanalysen für kleine und mittlere Flussgebiete als Grundlage für die Planung und Umsetzung von Gewässerschutzmaßnahmen II

Das Projekt "Stoffstromanalysen für kleine und mittlere Flussgebiete als Grundlage für die Planung und Umsetzung von Gewässerschutzmaßnahmen II" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Karlsruhe, Institut für Siedlungswasserwirtschaft durchgeführt. Die EU-Wasserrahmenrichtlinie stellt der Wasserwirtschaft u.a. die Aufgabe, die Stoffeintrage in die Gewässer zu quantifizieren und in erforderlichem Umfang zu vermindern, um einen guten Zustand der Gewässer zu erreichen oder zu sichern. Vor diesem Hintergrund ist es erforderlich, auf einer maßnahmenrelevanten Maßstabsebene Instrumentarien zur Quantifizierung der Stoffeinträge zu entwickeln und für die Praxis bereitzustellen. Ein Beitrag zur Lösung dieser Aufgabe soll mit dem beantragten Vorhaben geleistet werden. Am Beispiel eines intensiv landwirtschaftlich genutzten Einzugsgebietes sollen auf Grundlage existierender und weiterentwickelter Modellansätze relevante Eintragspfade identifiziert und belastungsmindernde Maßnahmen abgeleitet werden. Zur Datenaufbereitung und Analyse sowie zur Visualisierung der Ergebnisse (Ist-Zustand, Szenarien) wird ein Geografisches Informationssystem eingesetzt. Die wissenschaftliche Innovation ist in der Tatsache zu sehen, dass der zu erreichende Maßnahmenbezug eine hohe Auflösung (Fläche/Pfad) der Einzelansatze erfordert und dennoch ein transparentes, in der Praxis anwendbares Gesamtmodell entstehen muss. Die bisher verfügbaren Ansätze zeichnen sich entweder durch hohe Detailliertheit und mangelnde Übertragbarkeit/Anwendbarkeit aus oder sie sind allgemein anwendbar, liefern jedoch nur Orientierungswerte. Das beantragte Vorhaben baut auf einem gleichnamigen Vorprojekt auf, in dem die erforderliche Datenbasis erarbeitet wurde und die bestehenden Defizite sowie mögliche Lösungsansätze quantitativ dargelegt werden konnten.

HC-Rohemissionen beim Kaltstart, in der Warmlaufphase sowie bei Last- und Drehzahl-sprüngen

Das Projekt "HC-Rohemissionen beim Kaltstart, in der Warmlaufphase sowie bei Last- und Drehzahl-sprüngen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Karlsruhe (TH), Institut für Kolbenmaschinen durchgeführt. Die unvollständige Verbrennung von Kohlenwasserstoffen in Ottomotoren, vor allem beim Kaltstart, in der Warmlaufphase und bei Last- und Drehzahlsprüngen, führt neben höherem Kraftstoffverbrauch auch zum Ausstoß von Kohlenwasserstoffen verschiedener Art. Zur toxischen Wirkung einiger Kohlenwasserstoffe auf den menschlichen Organismus werden vor allem die emittierten Alkene für die Entstehung von Ozon und für die Smogbildung verantwortlich gemacht. Durch zahlreiche Untersuchungen wurden mehrere Ursachen für das Auftreten unverbrannter Kohlenwasserstoffe bei ottomotorischer Verbrennung erkannt: Flame-Quenching in Spalten, an Wänden und im wandentfernten Bereich; Absorption und Desorption von Kraftstoff im Öl; flüssiger Kraftstoff im Brennraum bei kaltem oder instationärem Motorbetriebszuständen, wie z.B. Beschleunigungsvorgängen. In diesem Forschungsvorhaben sollen die Bildungsmechanismen unverbrannter Kohlenwasserstoffe in der Kaltstart und Warmlaufphase, sowie im instationären Motorbetrieb untersucht werden. Dabei sollen qualitative Aussagen über die Einflüsse verschiedener Verbrennungsparameter auf die HC-Emissionen, wie z.B. Ladungsbewegung und Flammenausbreitung, in diesen Betriebszuständen gemacht werden. Dies geschieht mit Hilfe modernster Messtechniken, wie der zyklusaufgelösten Messung unverbrannter Kohlenwasserstoffe mittels eines schnellen Flammen Ionisations Detektors, der Lichtleit-Messtechnik zur Erfassung der Flammenausbreitung, sowie das Verfahren Particle Tracking Velocimetry zur Beschreibung der Gasbewegung.

Analyse der Landschaftszerschneidung belastungsempfindlicher Räume in Baden-Württemberg

Das Projekt "Analyse der Landschaftszerschneidung belastungsempfindlicher Räume in Baden-Württemberg" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Landschaftsplanung und Ökologie durchgeführt. Über die Verschneidung verschiedenster Karten des Landschaftsrahmenprogrammes Baden-Württemberg (IÖR/ILPÖ 1999) mit der Karte der Unzerschnittenen Räume Baden-Württembergs (Jaeger et al. 2001) wurde eine Gefährdungsabschätzung für zerschneidungsempfindliche Räume durchgeführt. Inhaltlich umfaßt die Untersuchung die Themenkomplexe Landnutzung und Landschaftsbild, Schutzgebiete und Vorrangflächen sowie Biotope und Erholungsflächen. Zur Ermittlung des Gefährdungspotenzials wurden entsprechend der Art der vorliegenden Daten unterschiedliche Methoden angewendet. So wurde, neben einer rein Verbal-argumentativen Methode, vor allem die Teilraummethode verwendet, die schon bei Jaeger et al. (2001) beschrieben wird. Für die Untersuchung kleinerer Teilflächen (z.B. Biotope) wurde diese Methode weiterentwickelt (Rastermethode). Insgesamt konnten 33 Konfliktkartcn erstellt werden, aus denen die Gefährdung, bzw. Beeinträchtigung der Flächen durch die Zerschneidungswirkung von Straßen, Schienen und Siedlungen abgelesen werden kann. Die wichtigsten Ergebnisse werden hier zusammengefaßt: Bemerkenswert ist das Ergebnis der Untersuchung der Landschaftsbildeinheiten. Die Karte zeigt, dass bereits ein Großteil der Einheiten eine effektive Maschenweite unter 25 km2 aufweist. Die Ermittlung der effektiven Maschenweite der einzelnen Hauptnutzungseinheiten ergab, dass das intensiv genutzte Grünland bereits stärker fragmentiert ist als die Ackerflächen. Die Konfliktkarte der Landschaftsschutzgebiete zeigt deutlich, dass ein Großteil der wichtigen Erholungsflächen, bereits stark durch die Landschaftszerschneidung und ihre negativen Folgen beeinträchtigt sind. Die Konfliktermittlung der Biotope zeigt eine deutliche Beeinflussung durch die Zerschneidung. In allen Fällen wird eine mittlere Gefährdung hauptsächlich durch den Einfluß der effektiven Maschenweite hervorgerufen. Der Anteil liegt meist sogar über 40%, häufig noch darüber. Meist halten sich die Anteile stark gefährdeter Biotopflächen und gering gefährdeter die Waage, mit einem Anteil von jeweils ca. 20%. Ausnahmen sind die Dunen- und Sandrasen, bei denen 36% der Flächen stark gefährdet sind, ebenso sind die Gehölzflächen zu 30 % stark gefährdet. Eine positive Ausnahme bilden die Hochmoore, von denen ca. 39% nur gering gefährdet sind. Die PLENUM-projektgebiete weißen einen klaren Vorteil gegenüber ihrem Umland auf. Die effektive Maschenweite innerhalb der Gebiete beträgt 19,14 km2, auf den umgebenden Flächen dagegen beträgt sie nur 9,58 km2. Innerhalb der Gebiete schwankt der Wert sehr stark, von 4,43 km2 im Gebiet Leintal mit Seitentälern bis zu 61 km2 im Gebiet Nordschwarzwald. Ähnliche Unterschiede treten bei den Bezugsräumen des Zielartenkonzeptes auf. Hier liegen die Extremwerte bei 0,43 km2 in der Neckaraue und 35,15 km2 im Bezugsraum Schwarzwald. Die Werte der 16 verbleibenden Räume liegen in einer Spanne zwischen 3,8 km2 (Raum Bodensee) und 17,18 km2 (Raum Adelegg).

Migration und Bioverfügbarkeit von Radiocäsium in Böden Süddeutschlands

Das Projekt "Migration und Bioverfügbarkeit von Radiocäsium in Böden Süddeutschlands" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Ravensburg-Weingarten, Technik - Wirtschaft - Sozialwesen, Fakultät Technologie und Management durchgeführt. Im Jahr 2003 hat die Aktivitätskonzentration von Radiocäsium (137Cs) im Schwarzwild aus Oberschwaben Werte von bis zu 9000 Bq/kg Frischmasse erreicht. Dieser Anstieg wird dem Verzehr von Hirschtrüffeln (Elaphomyces granulatus fr.) zugeschrieben. Es ist noch immer eine offene Frage warum 17 Jahre nach dem Chernobyl-Unfall so starke Akkumulationen von Radiocäsium in naturbelassenen Böden möglich sind. Das Forschungsprojekt soll einen Beitrag zur Lösung dieser Frage leisten. Dazu soll das Radiocäsium-Abfang-Potential (RIP: Radicaesium Interception Potential), das Information über die Konzentration der selektiven Bindungsplätze (FES: Frayed Edge Sites) für das Cäsium Ion im Boden liefert, an ausgewählten Wald- und Moorstandorten Oberschwabens untersucht werden. Die Mehrzahl der Böden der halb-natürlichen Umwelt (Wälder und Moore) der Nordhalbkugel sind sauer, reich an organischem Material und/oder podzoliert, d.h. es sind Böden mit kleinen RIP Werten und geringer Kalium Konzentration. In solchen Böden findet ein Wettbewerb zwischen den Pflanzenwurzeln und den selektiven Bindungsplätzen um das verfügbare Radiocäsium statt, der zugunsten der Wurzelaufnahme ausgeht und damit zum Biorecycling des 137Cs führt. Von den zu untersuchenden Standorten sind Zeitreihen der Cs Aktivitätskonzentrationen in Böden, Pflanzen, Pilzen, Rehwild, Schwarzwild und Fichtenholz vorhanden, sodass sie als ,,Szenarium für die Evaluierung radioökologischer Modelle von internationalem Interesse sind. Die Kenntnis der RIP Werte dieser Standorte würde die Qualität der Datensätze für die Modellierung wesentlich erhöhen.

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