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.
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.
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.
Bromierte Flammschutzmittel werden weltweit in bedeutenden Mengen hergestellt und in vielen verschiedenen Produkten als Additive verwendet. Insbesondere Kunststoffbestandteile von Elektro- und Elektronikgeräten sowie Fahrzeugen, Textilien und Baumaterialien werden mit bromierten Flammschutzmitteln ausgerüstet. Während der Herstellung, der Gebrauchsphase und bei der Entsorgung dieser Produkte können Flammschutzmittel freigesetzt werden und führen zu einer Exposition von Mensch und Umwelt. Messungen in verschiedenen Umweltkompartimenten und in Biota haben gezeigt, dass einzelne Verbindungen aus der Gruppe der bromierten Flammschutzmittel ubiquitär verbreitet sind und in Biota akkumuliert werden. Bestimmte bromierte Flammschutzmittel sind persistent, bioakkumulierbar und weisen zudem chronisch toxische Eigenschaften auf (z. B. entwicklungstoxische und hormonähnliche Wirkungen). Für die bromierten Flammschutzmittel polybromierte Biphenyle, Pentabromdiphenylether, Octabromdiphenylehter und Decabromdiphenylehter bestehen in Europa und weltweit weitgehende Beschränkungen. Für den Stoffe Hexabromcyclododecan sind Regulierungsbestrebungen in der EU und im Rahmen internationaler Konventionen (Stockholm POPs Konvention, UN-ECE Protokoll über POPs) im Gange. Die Industrie steht deshalb vor der Herausforderung, geeignete Ersatzstoffe zu finden, die ein geringeres Gefährlichkeitspotential für Mensch und Umwelt aufweisen. Stoffhersteller müssen gemäss der EU-REACH-Verordnung für Stoffe, deren Produktions- oder Importmenge über 1000 t/a beträgt, bis Ende 2010 Registrierungsdossiers mit Daten über die Gefährlichkeitsmerkmale erarbeiten und bei der Europäischen Chemikalienagentur einreichen. Demnach ist zu erwarten, dass für grossvolumige Stoffe im Jahr 2011 die Daten für eine vergleichende Gefährlichkeitsbeurteilung vorliegen werden. Damit industrielle Verwender von Flammschutzmitteln (downstsream user) für die Auswahl von geeigneten Flammschutzmitteln auch das Umweltverhalten einbeziehen können, ist es zweckmässig, Gefährlichkeitsprofile nach den Standards der OECD zu erstellen, um damit einen direkten Vergleich der Umweltgefahren dieser Stoffe ermöglichen.