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Schwerpunktprogramm (SPP) 527: Bereich Infrastruktur - International Ocean Discovery Program, Teilprojekt: Hydroklimatische Veränderungen in Südostafrika während des letzten Interglazials und möglicher Einfluss auf die frühe Migration moderner Menschen

Das tropische Südostafrika ist eine Region, die stark von hydroklimatischen Veränderungen im Zuge der globalen Erwärmung betroffen sein wird, wobei deren Ausprägung und sozio-ökonomische Konsequenzen allerdings noch weitestgehend unverstanden sind. In diesem Zusammenhang bietet die Untersuchung regionaler Veränderungen in Hydroklima und Vegetation während des letzten Interglazials, eines durch höhere Temperaturen als heute gekennzeichneten Zeitabschnitts, die Möglichkeit, wichtige Einblicke hinsichtlich der zukünftigen Entwicklung in der Region zu gewinnen. Darüber hinaus umfasst das letzte Interglazial auch eine wichtige Phase in der Entwicklungsgeschichte des Menschen, die Migration der ersten modernen Menschen aus Afrika hinaus. Obwohl das letzte Interglazial also einen bedeutenden Zeitabschnitt für Südostafrika darstellt, sind die Kenntnisse über die Variabilität des regionalen Hydroklimas, die zugrundeliegenden Antriebsmechanismen und die Konsequenzen für die Migration des modernen Menschen noch weitestgehend unerforscht. Im Rahmen dieses Projekts sollen marine Sedimente von der IODP Site U1477 in der Straße von Mosambik untersucht werden, um Veränderungen des Hydroklimas und der Vegetation im tropischen Südostafrika während des Zeitraums zwischen ca. 150.000 und ca. 70.000 Jahren vor heute zu rekonstruieren. Dazu werden die Verhältnisse stabiler Wasserstoff- (delta D) und Kohlenstoffisotope (delta 13C) von langkettigen n-Alkanen (n-C27 bis n-C33) in den marinen Sedimenten gemessen. Diese n-Alkane sind Bestandteile der Blattwachse von Landpflanzen und werden über den nahen Sambesi in den Ozean eingetragen. Da das delta D-Verhältnis der n-Alkane hauptsächlich dem des regionalen Niederschlags entspricht, welches wiederum von der Niederschlagsmenge abhängig ist, kann es zur Rekonstruktion hydroklimatischer Veränderungen im Einzugsgebiet des Sambesi in der Vergangenheit benutzt werden. Das delta 13C-Verhältnis wiederum erlaubt die Rekonstruktion von Veränderungen im Verhältnis von C3- (z.B. Bäume) und C4-Pflanzen (z.B. Gräser), da diese sich signifikant in ihrem delta 13C-Verhältnis unterscheiden. Darüber hinaus wird auch die Konzentration der zweifach- und dreifach ungesättigten Homologe des langkettigen Alkenons n-C37 in den Sedimenten analysiert. Diese organischen Verbindungen werden von Haptophyten, marinen Algen, gebildet und da ihr Verhältnis, auch als UK'37-Index bekannt, von der Oberflächentemperatur des Ozeans zur Zeit des Algenwachstums abhängig ist, kann es zur Rekonstruktion von Veränderungen der Oberflächentemperatur im südwestlichen Indischen Ozeans in der Vergangenheit genutzt werden. Der Vergleich dieser Datensätze mit anderen regionalen und globalen Klimaarchiven wird neue Erkenntnisse bezüglich hydroklimatischer Veränderungen in Südostafrika während des letzten Interglazials und ihrer Antriebsmechanismen als auch hinsichtlich ihres Einflusses auf die Migration der ersten modernen Menschen liefern.

Sonderforschungsbereich (SFB) 806: Unser Weg nach Europa: Kultur-Umwelt Interaktion und menschliche Mobilität im Späten Quartär, Teilprojekt E07 (D06): Schwarzer Kohlenstoff als Indikator für Mensch-Umwelt Interaktionen in den letzten 190.000 Jahren

Teilprojekt E7 hat in Phase 1 (als F3) Methoden zur Analysen von schwarzem Kohlenstoff entwickelt und, in Phase 2 (als D6), auf verschiedene geoarchäologische Archive angewendet, um Paläoumwelt- und menschliche Einflüsse auf die lokale Brandgeschichte zu rekonstruieren. Die Feuersignale korrelieren mit menschlicher Aktivität und Paläoklima . Ziel ist, die Feuersignale aus den Geoarchiven und archäologischen Fundstellen des SFB von NE-Afrika bis zum Balkan zwischen 190-15 kaBP zu vernetzen, auch durch räumliche Modellierung der Transportweiten von Brandrückständen. Wir erwarten, dass die Interaktion zwischen Feueraktivität, Paläoklima und menschlicher Mobilität sich entlang des Korridors von Afrika nach Europa verändert. Die Synthese der natürlichen und menschlichen Feuergeschichte wird helfen, die Rolle von Feuern für unseren 'Unseren' Weg nach Europa zu verstehen.

Alkane abundance and stable isotope measurements from ELSA stack lake sediments, Eifel Volcanic Field, Germany

n-alkane peak areas from GC-FID measurements. Compound specific hydrogen and carbon isotope measurements made using GC-IRMS. Samples taken from Auel Maar, Holzmaar, and Schalkenmehrener maar lake sediment cores spanning 60,000 years. Age model information and additional proxy data from the ELSA-20 stack are found in Sirocko et al., 2021 (Nature Geoscience) and Sirocko et al., 2022 (Scientific Reports). Full methodological details are found in Zander et al., 2025 (Rapid Communications in Mass Spectrometry).

Mobilisierung und Immobilisierung von Schadstoffen in Muellverbrennungsschlacken im realistischen Massstab

Wissenschaftliche Aufklaerung des kurz- und langfristigen Verhaltens von Schadstoffen bei der offenen Verwendung von Reststoffen mit dem Ziel, das Nutzungspotential zu quantifizieren. Dazu werden organische und anorganische Schadstoffe in Muellverbrennungsschlacken charakterisiert und spezifiziert, anhand geochemischer Modellrechnungen die thermodynamischen Existenzbereiche von Schwermetallspecies in Waessern ermittelt, die wesentlichen Mobilisierungsmechanismen untersucht und diese mit kapazitiven Groessen wie Saeure- und Redoxpufferkapazitaet gekoppelt. Bisher konnte an drei MVA-Schlacken durch TG- und DTA-Untersuchungen eine Speziation des Kohlenstoffs in organisch gebundenen, karbonatischen und graphitaehnlichen (black carbon) Kohlenstoff erreicht werden. Die Identifikation organischer Bestandteile gelang nach Soxhlet-Extraktion mit einer Reihe an Loesemitteln sinkender Polaritaet und dem Einsatz von GC-MS und HPLC-Technik. Damit konnten erstmals Alkane, Fettsaeuren, Phenole und Phthalate im mg/kg-Bereich in MVA-Schlacken nachgewiesen werden. Die Ionenchromatographie eignet sich nach Elimination von SO4 hoch 2minus, Cl minus fuer die Identifikation pelarer, org. Saeuren. Am Beispiel des Kupfers konnte fuer ein Schwermetall eine Speziation durchgefuehrt werden. Dabei wurden sechs Kupferphasen (Cu(O), Cu(l)-Oxid, Cu(II)-Oxid, Cu-Legierungen und basische Kupferkarbonate) identifiziert.

Sonderforschungsbereich (SFB) 1266: TransformationsDimensionen: Mensch-Umwelt-Wechselwirkungen in prähistorischen und archaischen Gesellschaften, Teilprojekt F01: Supra-regionale Krisen: Abrupter Klimawandel und Reaktionen auf (multi-kulturelle) prähistorischer und archaischer Gesellschaften im westmediterranen Raum und in Südeuropa um 4200 vor heute

Das Projekt zielt darauf ab, die komplexen sozio-ökologischen Transformationsprozesse aus supra-regionaler und kulturübergreifender Perspektive zu entflechten und insbesondere die Rolle abrupten Klimawandels und sozio-ökologischer Krisen, die vergangene Transformationsprozesse beeinflussen, zu analysieren. Im Fokus ist dabei zunächst das sog. 4.2 ka-Event und dessen Auswirkungen im westmediterranen Raum. Zur Anwendung kommen dabei a) geologische Analysen zu quantifizierbaren Proxies an marinen Klimaarchiven, um hydroklimatischen Wandel, z. B. Niederschlag (Analysen zu dD von n-Alkanen aus Pflanzenwachsen), saisonale Veränderungen der Seeoberflächentemperatur (SST) (Uk37', planktonische Foraminiferen/ d18O) und Wandel der Hydrographie zu rekonstruieren und b) die Analyse archäologischer und paläo-ökologischer Daten.

openSenseMap: Sensor Box Bad Abbach

Sensortechnik u. Akku in einem Verteilerkasten IP65 Stromversorgung über Solarpanel -Nova SDS011 Feinstaubsensor -BME280 für Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftdruck -NodeMCU ESP8266 -Waveshare Solar Manager Mod.A -Li-Ion Akkupack 10.000mAH -12V 30W Solarmodul -Messdaten 4 min. Intervall

Reformierung von Alkanen mit Metallkatalysatoren

Entwicklung eines detaillierten, auf den molekularen Gesetzen basierenden Reaktionsmechanismus.

Concentrations and loadings of alkanes in surface sediments of Helgoland Mud Area in the North Sea

Surface sediment were extracted 4 times by ultrasonication with dichloromethane: methanol (9:1, v/v) for 15 min for FAs and alkanes. For quantification of FAs and alkanes, known amounts of 19-methylarachidic acid and squalane were added as internal standards prior to extraction. Supernatants from each extraction were obtained by centrifugation and combined. The total lipid extracts were concentrated and evaporated under a nitrogen stream. The total lipid extracts were saponified for 2 h at 80 °C with 1 mL of KOH (0.1 M) in methanol: H2O (9:1, v/v). After saponification, the neutral fractions were liquid-liquid extracted with n-hexane and alkanes were eluted from the neutral fractions by silica gel column chromatography with n-hexane. The remaining KOH solution was acidified to pH 1, from which FA were liquid-liquid extracted into dichloromethane. The extracted and dried FAs were converted to methyl ester derivatives (FAMEs) in methanol: HCl (95:5, v/v) at 60 °C for 12 h. After methylation, the FAME fraction was further purified by silica gel column chromatography using dichloromethane: hexane (2:1, v/v) to remove residual polar compounds. FAMEs and alkanes were analyzed on a 7890A gas chromatograph (GC) equipped with a DB-5MS fused silica capillary column (60 m, 250 µm, 0.25 µm) and a flame ionization detector (FID). Peak areas were determined by integrating the respective peaks and concentrations were calculated against the internal standards. FAME contents were subsequently corrected for the derivative methyl carbon to determine FA contents. FAs and alkanes were normalized to OC content.

Concentrations and loadings of fatty acids in surface sediments of Helgoland Mud Area in the North Sea

Surface sediment were extracted 4 times by ultrasonication with dichloromethane: methanol (9:1, v/v) for 15 min for FAs and alkanes. For quantification of FAs and alkanes, known amounts of 19-methylarachidic acid and squalane were added as internal standards prior to extraction. Supernatants from each extraction were obtained by centrifugation and combined. The total lipid extracts were concentrated and evaporated under a nitrogen stream. The total lipid extracts were saponified for 2 h at 80 °C with 1 mL of KOH (0.1 M) in methanol: H2O (9:1, v/v). After saponification, the neutral fractions were liquid-liquid extracted with n-hexane and alkanes were eluted from the neutral fractions by silica gel column chromatography with n-hexane. The remaining KOH solution was acidified to pH 1, from which FA were liquid-liquid extracted into dichloromethane. The extracted and dried FAs were converted to methyl ester derivatives (FAMEs) in methanol: HCl (95:5, v/v) at 60 °C for 12 h. After methylation, the FAME fraction was further purified by silica gel column chromatography using dichloromethane: hexane (2:1, v/v) to remove residual polar compounds. FAMEs and alkanes were analyzed on a 7890A gas chromatograph (GC) equipped with a DB-5MS fused silica capillary column (60 m, 250 µm, 0.25 µm) and a flame ionization detector (FID). Peak areas were determined by integrating the respective peaks and concentrations were calculated against the internal standards. FAME contents were subsequently corrected for the derivative methyl carbon to determine FA contents. FAs and alkanes were normalized to OC content.

Geochemical properties in surface sediments of the Helgoland Mud Area and surrounding sandy areas taken during HEINCKE cruise HE595 in the North Sea

In March 2022, 56 surface sediments were collected from the Helgoland Mud Area and surrounding sandy areas in the North Sea. These surface sediments were analyzed for grain size, organic carbon (OC) content, total nitrogen content (TN), stable carbon isotope of OC, and abundances of source-specific alkanes and fatty acids, in aim to determine and quantify composition and sources of OC, to understand the degradation and sequestration of marine and terrestrial OC in sediments, and to estimate the burial fluxes and burial efficiencies of marine and terrestrial OC in the Helgoland Mud Area. Detailed dataset interpretation can be found in Wei et al. (2024, in preparation).

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