Das Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Untersuchung der Wirksamkeit prozesstechnischer Primärmaßnahmen auf die Zerstörung, Neubildung und Umwandlung von Organohalogen-Verbindungen im Feuerbett bei der Verbrennung fester Brennstoffe bzw. Brennstoffgemische. Als prozesstechnische Primärmaßnahmen werden Brennstoff- und Verbrennungsparameter betrachtet, auf die vor bzw. während des Verbrennungsvorganges eingewirkt werden kann. Anhand der Ergebnisse des Forschungsprojektes werden hinsichtlich der Minimierung der emissionsseitigen Bildung von Organohalogen-Verbindungen die verbrennungstechnischen Randbedingungen definiert. Zur Abschätzung des Einflusses des jeweiligen Verbrennungsparameters auf die Zerstörung, Neubildung und Umwandlung von Organohalogen-Verbindungen soll der Gehalt an ausgewählten Substanzklassen in dem sich bildenden Rauchgas untersucht werden. Aus Untersuchungen an einer Großanlage ergab sich durch die Zugabe von bromhaltigen Material zum einen eine signifikante Steigerung der chlorierten Dioxine und Furane und zum anderen die Bildung von bromierten bzw. bromiert-chlorierten Dioxinen und Furanen. Da deren Bildung prinzipiell dem selben Mechanismus wie dem der chlorierten Verbindungen unterliegt, werden die bromierten bzw. bromiert-chlorierten Dioxine und Furane als Leitsubstanzen zur Abschätzung der Wirksamkeit von Primärmaßnahmen herangezogen. Daneben sollen zur Untersuchung der Bildungstendenz von Precusoren in Abhängigkeit der Verbrennungsparameter bromiert/chlorierte Phenole und Benzole untersucht werden.
Mit dem vorliegenden Antrag sollen 2 Hauptziele verfolgt werden. Einerseits wird die Teilnahme des mini-DOAS Instruments an den, für die Mitte 2016 bis Mitte 2019 geplanten HALO Missionen WISE, CAFE, EmerGe, and CoMet beantragt, und andererseits sollen die mit dem Instrument bei früheren Missionen (TACTS/ESMVal, NarVal, Cirrus, Acridicon und OMO) gemessenen Daten und jener aus in Zukunft stattfindenden HALO Missionen bzgl. dreier wissenschaftlicher Hauptziele im Detail ausgewertet, interpretiert und publiziert werden. Die 3 wissenschaftlichen Hauptziele sind: 1. die Untersuchung der Quellen und Senken und die Photochemie der NOx und NOy Verbindungen in der Troposphäre und unteren Stratosphäre (UTLS) für unterschiedliche photochemische Regime (u.a. Reinluft und durch diverse NOx Quellen verschmutzte Luft), wobei hier das mini-DOAS Instrument mit den Messungen von NO2, (und evt. HONO) zusammen mit den Messungen anderer Instrumenten (z.B. AENEAS, AIMS, ..) zum Gesamtbudget von NOy beiträgt, 2. die Bedeutung der volatiler organischer Verbindungen für die atmosphärische Oxidationskapazität in reiner und verschmutzter Luft durch Messungen von CH2O (und C2H2O2) mit dem mini-DOAS Instrument, die die Schließung des Oxidationsmechanismus VOC größer als oder gleich CH2O größer als oder gleich CO erlauben. 3. Messungen zum Budget und zur Photochemie von Brom in der UTLS, wobei hier das Instrument besonders mit seinen Messungen von BrO zum anorganischen Brombudget beiträgt, das zusammen mit den Messungen der organischen Bromverbindungen (der Universität Frankfurt) das Gesamtbudget an Brom schließt. Alle diese Untersuchungen sollen auch zur Überprüfung der Vorhersagen globaler Chemietransportmodelle (CTMs) (EMAC, CLAMS, TOMCAT/SLIMCAT, ...) dienen.
Im Rahmen des Projektvorhabens entwickeln die Projektpartner einen innovativen, mechanischen Sortierprozess für Kunststoffe aus Elektroaltgeräten. Als Zielkunststoffe werden die Polymere ABS, PS und PC/ABS definiert, welche durch spektroskopische und elektrostatische Verfahren von Fremdpolymeren separiert werden. Der Prozess beginnt mit einer manuellen Demontage der EAG und endet mit einer Regranulierung, welche Rezyklate erzeugt, die qualitativ mit Kunststoff-Neuware zu vergleichen sind. Des Weiteren werden im Prozess bromiert flammschutzhaltige Kunststoffe durch eine Dichtetrennung ausgeschleust, wodurch die Rezyklate die Grenzwerte der REACH Direktive einhalten werden. Die Wirtschaftlichkeit dieses Prozesses wird außerdem im Rahmen des Projektes begleitend evaluiert und optimiert, sodass einer dem Projekt folgenden industriellen Umsetzung möglichst geringe Hürden im Wege stehen.
Im Rahmen des Projektvorhabens entwickeln die Projektpartner einen innovativen, mechanischen Sortierprozess für Kunststoffe aus Elektroaltgeräten. Als Zielkunststoffe werden die Polymere ABS, PS und PC/ABS definiert, welche durch spektroskopische und elektrostatische Verfahren von Fremdpolymeren separiert werden. Der Prozess beginnt mit einer manuellen Demontage der EAG und endet mit einer Regranulierung, welche Rezyklate erzeugt, die qualitativ mit Kunststoff-Neuware zu vergleichen sind. Des Weiteren werden im Prozess bromiert flammschutzhaltige Kunststoffe durch eine Dichtetrennung ausgeschleust, wodurch die Rezyklate die Grenzwerte der REACH Direktive einhalten werden. Die Wirtschaftlichkeit dieses Prozesses wird außerdem im Rahmen des Projektes begleitend evaluiert und optimiert, sodass einer dem Projekt folgenden industriellen Umsetzung möglichst geringe Hürden im Wege stehen.
Zusammensetzung und Menge der organischen Bodensubstanz (OBS) werden durch die Landnutzungsform beeinflußt. Die OBS läßt sich nach ihrer Abbaubarkeit und nach ihrer Löslichkeit in verschiedene Pools einteilen. So kann die wasserlösliche organische Bodensubstanz (DOM) als Maßzahl für die abbaubare OBS herangezogen werden. Mit Natriumpyrophosphat-Lösung als Extraktionsmittel läßt sich ein weit größerer Anteil der OBS erfassen, da der stabilisierende Bindungsfaktor zwischen OBS und Bodenmineralen entfernt wird. Extrahiert man zuerst mit Wasser und anschließend mit Natriumpyrophosphat-Lösung, erhält man im letzten Schritt den schwer abbaubaren OBS-Anteil. Über die funktionelle Zusammensetzung der organischen Substanz dieser Pools und deren Abhängigkeit von Landnutzungsformen ist relativ wenig bekannt. Ziel der geplanten Untersuchung ist es, den Pool der löslichen abbaubaren und schwer abbaubaren OBS zu quantifizieren und deren funktionelle Zusammensetzung mittels FT-IR Spektroskopie zu erfassen. Die so gewonnenen Daten sollen der Validierung von Soil Organic Matter Turnover modellen (z.B. Roth 23.6) dienen und die im Modell berechneten Pools um einen qualitativen Term ergänzen. In Zusammenarbeit mit anderen Arbeitsgruppen sollen im DFG-Schwerpunktprogramm 1090: ;Böden als Quelle und Senke für CO2 die Pools der löslichen abbaubaren und schwer schwer löslichen, schwer abbaubaren organischen Bodensubstanz (OBS) quantifiziert, die funktionelle Zusammensetzung dieser Pools mittels FT-IR Spektroskopie erfasst und Abbaubarkeit der erhaltenen Extrakte überprüft werden, um Mechanismen, die zur Stabilisierung der OBS führen, aufzuklären.
In den letzten 10 Jahren wurden in Israel 5 neue Deslinierungsanlagen in Betrieb genommen, welches in Zeiten mit geringerem Wasserbedarf zu einem Überschuss von desaliniertem Wasser führen kann. Die Speicherung dieses Wassers in den Küstenaquiferen mittels künstlicher Grundwasseranreicherung soll eine Zukunftsoption sein, muss jedoch untersucht werden. In einem Pilotversuch zur Erprobung dieser Technologie wurde von uns festgestellt, dass (i) die Freisetzung von Calcium, Magnesium und Bicarbonat durch Lösung und Ionentausch von besonderer Relevanz ist, da die Konzentration dieser Ionen im desaliniertem Wasser gering sind. Diese Prozesse können die Wasserqualität verbessern. Darüber hinaus (ii) reagiert das dem desalinierten Wasser zugegebene Chlor mit natürlichem organischen Kohlenstoff welcher in den Zielaquiferen vorhanden sein könnte und bildet dabei potentiell toxische chlorierte und bromierte Nebenprodukte. In diesem Projekt werden die hydrochemischen Prozesse bei der Infiltration des desalinierten Wassers sowie die Bildung der der Nebenprodukte untersucht. Dabei werden insbesondere die Alterationen des Aquifermaterials durch Messungen von spezifischer Oberflächen, des Elementbestandes mittels Röntgenfluoriszenz, sowie durch Elektronenmikroskopische Methoden und Energiedispersiver Röntgenspektroskopie untersucht. Für die Charakterisierung der Nebenprodukte der Chlorierung der Wässer wird die komponentenspezifische Isotopenanalytik eingesetzt. Dabei sollen sowohl Kohlenstoffisotope als auch Chlorisotope bestimmt werden. Es soll außerdem eine Methode zur Bestimmun von Bromisotopen entwickelt werden. (i) Charakterisierung von Sedimenten und ihren Veränderungen durch die hydrochemischen Reaktionen, (ii) Generierung von Isotopendaten für die Desinfektionsnebenprodukte, und hier insbesondere Chlorisotopendaten, sowie (iii) Unterstützung der reaktiven Transportmodellierungen, insbesondere in der Implementierung von Isotopenfraktionierungen.
Non-CO2 greenhouse gases (CH4, N2O, SF6, halocarbons) are responsible for 37 Prozent of the anthropogenic contribution to global warming. Some of these gases (N2O, SF6, chlorinated and brominated halocarbons) are in addition destructive to the stratospheric ozone layer. Regional emission estimates of non-CO2 greenhouse gases are currently much more uncertain than for CO2. Mostly, they are based on 'bottom-up' approaches relying on inventories of known sources and expected emission functions. The 222Rn flux map of Europe produced in the preceding project permits today a more reliable real-world assessment by the 222Rn tracer method, a so-called 'top-down' approach. In previous studies, source strength of 222Rn has been a major uncertainty. Substantial reduction of uncertainty has been achieved so far and further improvements are aimed for in the present project. Future improvements include in particular a better temporal resolution of the 222Rn flux map. Current developments within the EU-driven European Radiological Data Exchange Platform (EURDEP) open the possibility for quasi real-time updates of the European 222Rn source term. The source strength of 222Rn is a key parameter for estimating the source strength of any gas of interest, based on concentration differences observed in the atmospheric boundary layer over time in both, the gas of interest and 222Rn. There are two ways to obtain concentration differences over time. One is during pollution events at otherwise remote 'background' stations. This approach is followed in an associated project at Jungfraujoch (main applicant: Stefan Reimann, EMPA), where we will contribute the 222Rn related parameters. The other approach is to obtain concentration differences during changes in mixing layer height as observed during nocturnal inversions. This aproach will be applied to the measurement of non-CO2 greenhouse gases in the central part of Eastern Europe (Hungary). Emissions from this region just east of the Alpine Ridge are highly uncertain and can not be detected at Jungfraujoch using the first approach.