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Nachweis von Schwermetall-Spurenelementen in Bodenproben und biologischen Proben mit Hilfe der Photonenaktivierungsanalyse

Bodenproben (z.B. Klaerschlamm) und biologische Proben (z.B. Algen, Pilze, Rinderleber) werden mit Hilfe intensiver, hochenergetischer Gamma-Strahlung aktiviert. Der Elementnachweis erfolgt ueber eine Identifizerung der emittierten charakteristischen Gamma-Srahlung der entstandenen radioaktiven Isotope.

Abschätzung der Vegetationsgefährdung durch Ozon in Hessen

Die Konzentrationen vieler Luftinhaltsstoffe sind aufgrund vielfältiger menschlicher Aktivitäten in den letzten Jahren beträchtlich angestiegen. Als vegetationsgefährdende Komponente gewinnt dabei Ozon in der Bundesrepublik Deutschland zunehmend an Bedeutung, während z.B. Schwefeldioxid aufgrund der erfolgreichen Emissionsminderungsmaßnahmen in den Hintergrund tritt. Bei der Erstellung von Luftreinhalteplänen/Wirkungskatastern geht es darum, die räumliche und zeitliche Variabilität der Schadgaskonzentrationen im Hinblick auf eine mögliche Beeinträchtigung der Vegetation zu bewerten. Darüber hinaus gilt es, mögliche Entwicklungen der Immissionsbelastung prospektiv zu beurteilen, um frühzeitig evtl. notwendige Gegenmaßnahmen einleiten zu können. Dies bedarf integrierender Konzepte, in denen physikalisch/chemische Messprogramme und Verfahren der Bioindikation miteinander verknüpft werden. Das gemeinsam mit dem Hessischen Landesamt für Umwelt und Geologie durchgeführte Untersuchungsprogramm gliedert sich in fünf Schritte: - In einem ersten Schritt wurden potentielle Ertragsverluste durch Ozon anhand von Dosis-Wirkung-Funktionen aus der Literatur unter Verwendung hessischer Ozon-Messdaten für verschiedene Kulturpflanzen abgeschätzt. - In einem zweiten Schritt wurde eine flussorientierte Kenngröße für die Ozon-Belastung der Vegetation unter Verwendung von Messgrößen abgeleitet, die in den Ländermessnetzen erhoben werden. - In einem dritten Schritt wurde ein Modell für die Bestimmung des Gasaustausches zwischen Vegetation und bodennaher Atmosphäre entwickelt. - In einem vierten Schritt wurden sog. kritische absorbierte Ozon-Dosen (critical loads) für standardisiert exponierte Rezeptoren abgeleitet. - In einem fünften Schritt werden die aktuell in Europa diskutierten Grenzwerte zum Schutz der Vegetation vor Ozon und die ihnen zu Grunde liegenden Dosis-Wirkung-Funktionen auf ihre Übertragbarkeit auf bzw. Relevanz für die deutschen Verhältnisse untersucht. Die Methodik zur Ableitung kritischer absorbierter Ozon-Dosen (critical loads) wird weiterentwickelt sowie die Gefährdung der Vegetation durch Ozon auf regionaler Ebene realistisch abgeschätzt.

Aufnahme und Wirkung der Transurane bei marinen Wirbellosen

Untersuchungen im Hinblick auf den Betrieb von Wiederaufbereitungsanlagen. Die Arbeiten umfassen (1) Methodenentwicklung zur Untersuchung des physikalisch-chemischen Verhaltens im Wasser, (2) Aufnahme und Abgabe in Abhaengigkeit von Umgebungsfaktoren, (3) Strahlungseffekte, (4) chemische Toxizitaet, (5) Abschaetzung der absorbierten Strahlendosis, (6) Untersuchung des physikalisch-chemischen Verhaltens im Kulturmedium und (7) Vergleiche mit Befunden aus dem Freiland.

Biologischer Zustand des Seebodens des Bodensees

Ueberwachung und Ermittlung des zeitlichen Verlaufs der Veraenderungen des biologischen Seebodenzustandes als Indikation fuer die Belastung mit organischem Material. Biologische Anlayse des Makro-Zoobenthos besonders der Tubificiden, sowie begleitende physikalische und einfache chemische Anlayse der Sedimente.

Technologielösungen für hocheffiziente zero-emission H2-Motoren für KWK-Anwendungen, Teilvorhaben: Herstellung von gemischten Metalloxiden auf Hydrotalcitbasis für die selektive katalytische Reduktion von NOx durch H2

Die selektive katalytische Reduktion von NOx mittels H2 (H2-SCR) hat in jüngster Zeit immer mehr Aufmerksamkeit für die NOx-Entfernung auf sich gezogen. Für die H2-SCR wurden bisher zahlreiche Katalysatoren hauptsächlich auf Basis von platinbeschichteten Metalloxiden entwickelt, die auch bei Temperaturen unter 150 °C eine hohe Aktivität zeigen, jedoch auch eine hohe Selektivität für die Bildung von umweltschädlichem Lachgas (N2O). Die literaturbekannten Mischmetalloxide (Pt/Mg(Ni)Al-Oxide) sind aktive Katalysatoren für die Reduktion von NOx während der H2-SCR, mit einer Light-off-Temperatur von 160 °C und einer N2-Selektivität größer als 50%. Aus diesem Grund sollen neuartige, hoch redoxaktive Mischmetalloxid-Katalysatoren auf der Basis von Mn(Fe)Ce-Mg-Al-Oxiden mit gleichbleibender, geringer Beladung an Edelmetallen (kleiner als 0,5 Gew.-% Pd) und Übergangsmetalloxiden (kleiner als 1 Gew.-% V oder W) zum Finetuning der erforderlichen Aktivität, Selektivität und Stabilität entwickelt werden. Die breite Palette an Methoden zur Herstellung und physikalisch-chemischen Charakterisierung von Mischmetalloxiden ermöglicht die Beschreibung ihrer strukturellen, texturellen und Redox-Eigenschaften sowie die Bestimmung der aktiven Spezies, die an der H2-SCR beteiligt und für sie wesentlich sind. Das Teilprojekt sieht redoxaktive Katalysatormaterialien vor, die in Kombination mit einer Promotorbeschichtung des Projektpartners Forschungszentrum Jülich (IEK-1) bei der gewünschten Betriebstemperatur von ca. 120 °C einen hohen NOx-Umsatz aufweisen. Die Bildung von Lachgas sollte so weit wie möglich verhindert werden. Im nächsten Arbeitsschritt wird ein Wissenstransfer stattfinden, damit der Projektpartner Ibu-Tec das Verfahren zur Katalysatorpulversynthese im industriellen Maßstab umsetzen und damit ausreichende Mengen des Katalysators für die Herstellung der ersten Prototyp-Katalysatoren durch den Projektpartner INTERKAT zur Verfügung stellen kann.

Entwicklung eines emissionsfreien Vakuumtrenn-Ultraschall/Plasma-Aufschlussverfahrens zur Erschließung ungenutzter Potentiale von Fermentationsresten zur zusätzlichen Biogaserzeugung aus Biogasanlagen, Teilvorhaben: Konzeption und Entwicklung der Kombination der Aufschlussverfahren

Von der Probenahme holzartiger Schüttgüter bis zum Analysenergebnis - Bewertung und Optimierung der Analyseverfahren, Teilvorhaben 1: Koordination, Methoden, Praxisversuche, Statistik, Schulungen

Transformation und Stabilisierung organischer Substanz durch Bodenarthropoden: Mikrobielle Aktivitäten und Funktion der alkalischen Abschnitte im Darm humusfressender Käfer- und Dipterenlarven

Die streu- und humusfressende Makrofauna spielt eine wichtige Rolle beim Abbau und bei der Stabilisierung organischer Substanz im Boden. Anhand ausgewählter Modellorganismen (Käfer- und Dipterenlarven) soll untersucht werden, welche Rolle den besonderen physikochemischen Verhältnissen in den Intestinaltrakten dieser Tiere, insbesondere den extrem alkalischen Darmabschnitten, sowie der ausgeprägten Darmmikrobiota bei den Stabilisierungsprozessen zukommt. Mit chromatographischen und spektro-skopischen Methoden sollen die chemische und mikrobielle Transformation der organischen Substanz und der mikrobiellen Biomasse des Bodens verfolgt werden. Weitere Schwerpunkte liegen bei der Rolle von Humin-stoffen als Mediatoren der mikrobiellen Reduktion von Eisenverbindungen sowie beim Beitrag der mikrobiellen Produk-tion des Darms zur refraktären organischen Substanz in den Ausscheidungen der Tiere. Die Untersuchungen beinhalten den Einsatz von Mikrosensoren, die Mikroinjektion von Radiotracern und Fütterungsexperimente mit Huminstoff-Modellverbindungen.

Umwandlung industrieller Siliziumkarbid- und Siliziumnitrid-Keramikabfälle in Produkte im Hinblick auf Material- und Umweltverträglichkeit (Kreislaufwirtschaft), Teilvorhaben: Modifizierung der konditionierten Si3N4 und SiC Keramikabfälle mit präkeramischen Polymeren

Optimierte Eisen-Biokohle-Komposite zum Abbau von halogenierten Verbindungen in Umweltmedien: Synthese-Strategien und Reaktionsmechanismen

Die rasante Urbanisierung und Industrialisierung in den vergangenen Jahrzehnten hat zu einer Vielzahl von Umweltkontaminationen mit halogenierten organischen Verbindungen (HOCs) sowohl in China als auch Europa geführt. Ziel des vorgeschlagenen Projektes ist es, neue Erkenntnisse und ein vertieftes Prozessverständnis für die Synthese von biobasierten nFe(0)/Pd/C-Kompositen und deren Reaktionen mit HOCs in der Grundwasserreinigung zu gewinnen. Dies beinhaltet die Identifizierung von Synthese-optionen für Partikel mit maßgeschneiderten und verbesserten Eigenschaften mithilfe der Hydrothermalen Karbonisierung (HTC). Ein tiefgreifendes mechanistisches Verständnis der beteiligten Prozesse, d.h. Sorption, Reaktion und Transport reaktiver Spezies so-wie Katalyse sowie deren Synergien dient einer zielgerichteten Optimierung der Partikel und der Erkundung ihrer Anwendungsgebiete. Die nFe(0)/Pd/C-Komposite sollen speziell für die in-situ Grundwasserreinigung geeignet sein und verbesserte Eigenschaften insbesondere für solche Anwendungsfälle besitzen, bei denen bekannte Konzepte der in-situ-Sanierung mit Nanopartikeln (Nanoremediation) nicht greifen. Die synergistische Kombination verschiedener Wirkprinzipien erlaubt Multikatalyse-Prozesse sowie die sequentielle Behandlung von verschiedenen Kontaminanten. Zunächst werden verschiedene Optionen für die Einbettung von Metallen in oder auf die Kohlepartikel untersucht, die erhaltenen Produkte detailliert durch physikalisch-chemische Methoden charakterisiert und auf ihre Reaktivität getestet. Danach werden Reaktionen in Batch-Ansätzen für die Aufklärung der zugrundeliegenden Mechanismen, wie das Zusammenspiel von Pd, Kohleoberfläche und Fe-Spezies, der beteiligten Reaktionswege und reaktiven Spezies, durchgeführt. Weiterhin werden Optionen für Multikatalyse und sequentielle Reduktions-/Oxidationsprozesse untersucht. Abschließend werden die entwickelten Materialien und Prozesse im Labor für die Behandlung von Wasser von kontaminierten Standorten in Deutschland und China erprobt. Dieses kooperative Forschungsvorhaben von chinesischen und deutschen Partnern wird zu einem signifikanten Fortschritt in der Sanierungsforschung für industriell kontaminierte Standorte, insbesondere auch in China, führen.

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