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Quantifizierung der Rhizodeposition unter Grünland

Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens sollen die Mengen der Wurzelexsudate in einem im Labor modellierten Grünlandökosystem quantifiziert werden. Die Untersuchungen sollen genaue Kenntnis über die Teilkomponenten der Rhizodeposition und der Bodenatmung erbringen. Zur präzisen Quantifizierung der Teilkomponenten der Rhizodeposition wird die Translokation von14C-Assimilaten in den Boden von einem für Grünlandökosystem typischen Vertreter - Lolium perenne - verfolgt. Dabei werden drei aus der Literatur bekannte Methoden mit eigenen Modifikationen und einer selbst entwickelten Methode verglichen. Diese Methoden stützen sich auf die Prinzipien: der Isotopenverdünnung, der Markierung verschiedener Pools in parallelen Varianten, der kurzfristigen Inhibierung der Mikroorganismenaktivität und der zeitlichen Trennung von Prozessen mit verschiedenen Geschwindigkeiten. Die anderen Kapitel der Habilitationsschrift werden folgenden Teilprozessen der Transformation der niedermolekularen organischen Substanzen im Boden anhand der Ergebnisse früherer Untersuchungen des Antragsstellers gewidmet: 1) den Geschwindigkeiten des mikrobiellen Abbaus der niedermolekularen organischen Substanzen 2) ihrer Verwertung durch die Bodenmikroorganismen 3) Dynamik des Einbaus in die Humusfraktionen und Rezyklierung der Humusfraktionen durch die niedermolekularen organischen Substanzen 4) Aufnahme von niedermolekularen organischen Substanzen durch die Pflanzen (kurz) 5) ihre Migration im Boden (kurz) Ein spezielles Kapitel wird der Transformation der Aminosäuren - den wichtigsten N-haltigen organischen Substanzen im boden - gewidmet. Die experimentellen Ergebnisse werden in der Habilitation zu einem Gesamtkonzept der Transformation der niedermolekularen organischen Substanzen im Boden zusammengefasst.

Schwermetalldepositionen

<p> <p>Bei den Schwermetallen Blei, Cadmium und Quecksilber ist ein Rückgang der atmosphärischen Einträge (Deposition) zu verzeichnen. In Deutschland liegen die Schwermetalleinträge aus der Atmosphäre an den UBA-Stationen im ländlichen Hintergrund im Jahr 2024 im Bereich von 0,19 – 0,47 kg Blei pro km², 7,9 – 14,0 g Cadmium pro km² und 3,1 – 8,1 g Quecksilber pro km².</p> </p><p>Bei den Schwermetallen Blei, Cadmium und Quecksilber ist ein Rückgang der atmosphärischen Einträge (Deposition) zu verzeichnen. In Deutschland liegen die Schwermetalleinträge aus der Atmosphäre an den UBA-Stationen im ländlichen Hintergrund im Jahr 2024 im Bereich von 0,19 – 0,47 kg Blei pro km², 7,9 – 14,0 g Cadmium pro km² und 3,1 – 8,1 g Quecksilber pro km².</p><p> Herkunft der Schwermetalle <p>Die Schwermetalle Blei (Pb), Cadmium (Cd) und Quecksilber (Hg) sind gekennzeichnet durch Toxizität und chemische Stabilität. Diese Eigenschaften führen dazu, dass sich diese Stoffe in der Umwelt anreichern, Schäden an Ökosystemen verursachen und auch schädliche Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit zeigen können.</p> <p>Sie werden in erheblichem Umfang <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/anthropogen">anthropogen</a> (durch menschliche Tätigkeiten) in die <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/atmosphaere">Atmosphäre</a> ausgestoßen/abgegeben. In der Atmosphäre können sie weiträumig und grenzüberschreitend transportiert werden. Durch Depositionsvorgänge (Ablagerung) gelangen sie aus der Atmosphäre auch in andere Umweltmedien.</p> <p>Ein erheblicher Teil der Schwermetalle gelangt aber auch durch erneute Freisetzung bereits früher deponierter Mengen in die Atmosphäre. Es finden somit eine Resuspension (Blei, Cadmium) und Reemission (Quecksilber) statt.</p> <p>In Deutschland sind im Zeitraum 1990 bis 2023 grundsätzlich rückläufige <a href="https://www.umweltbundesamt.de/daten/umweltzustand-trends/luft/luftschadstoff-emissionen-in-deutschland/schwermetall-emissionen">Schwermetall-Emissionen</a> zu beobachten. Dies zeigt sich auch in den gemessenen und modellierten Depositionsdaten.</p> <p>Im Rahmen des europäischen Überwachungsprogramms&nbsp;<a href="http://www.emep.int/">EMEP&nbsp;</a>wird mittels atmosphärischer Chemie-Transportmodelle die gesamte Ablagerung (nasse und trockene <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/deposition">Deposition</a>) ausgewählter Schwermetalle flächendeckend für die&nbsp;EMEP-Region (Europa und Zentralasien) berechnet. Die Daten der Modellrechnungen werden in jährlichen Berichten durch das Meteorological Synthesizing Centre - East (<a href="https://www.msceast.org/publications/reports">MSC-E</a>) veröffentlicht.&nbsp;</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/zingst_messung_der_schwermetalldeposition.jpg"> </a> <strong> Messung der Schwermetalldeposition an der UBA-Luftmessstation Zingst </strong> Quelle: Hans-Udo Teuerkauf / Umweltbundesamt </p><p> Gesamtdepositionen von Blei <p>Die Gesamtdeposition von Blei in der EMEP-Region lag 2023 in der Größenordnung von 0,1 bis 1 kg/km²/Jahr mit den höchsten Werten in Zentraleuropa und niedrigsten im nördlichen Teil der EMEP-Region. Saisonale Änderungen in der Depositionsrate spiegeln den Einfluss von staubgetragener <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/deposition">Deposition</a> aus Afrika und Zentralasien wider, die am stärksten auf Südeuropa auswirkt. In Zentral-sowie Südeuropa dominieren außerdem die Depositionen aus EMEP-Regionen und primären anthropogenen Quellen, insbesondere in Ländern mit bedeutenden eigenen nationalen Emissionen wie Deutschland oder Polen. In kleineren Nachbarländern hingegen tragen grenzüberschreitende Transporte maßgeblich zu den Depositionen bei. Insgesamt beläuft sich der Anteil der grenzüberschreitenden Deposition in der EMEP-Region auf über 50 %.</p> <p>Innerhalb Deutschlands traten die niedrigsten Pb-Depositionen (&lt; 0,5 kg Pb/km²) vorwiegend im Norden und in der Mitte sowie am Alpenrand auf (siehe Karte „Modellierte geographische Verteilung der Gesamtdepositionen in der EMEP-Region, 2023“).</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/2_Karte_Modellierte-Gesamtdepo-EMEP_2026-04-08.png"> </a> <strong> Karte: Modellierte geographische Verteilung der Gesamtdepositionen in der EMEP-Region, 2023 </strong> Quelle: EMEP Downloads: <ul> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/2_Karte_Modellierte-Gesamtdepo-EMEP_2026-04-08.pdf">Karte als PDF (274,27 kB)</a></li> </ul> </p><p> Gesamtdepositionen von Cadmium <p>Die Cadmium-Gesamtdepositionen in der EMEP-Region variieren im Bereich von 5 bis 60 g Cd/km². In Deutschland traten die höchsten Cd-Depositionen (z. T. &gt;&nbsp;60&nbsp;g Cd/km²) in Westdeutschland (NRW), die niedrigsten Cd-Depositionen (z.&nbsp;T. &lt;&nbsp;15&nbsp;g Cd/km²) vorwiegend in Teilen Nord-, Süd und Mitteldeutschlands (MV, TH, BY) auf (siehe Karte „Modellierte geographische Verteilung der Gesamtdepositionen in der EMEP-Region, 2023“).</p> </p><p> Gesamtdepositionen von Quecksilber <p>Die Quecksilber-Gesamtdepositionen im EMEP-Gebiet lagen in 2023 größtenteils im Bereich von bis zu 25 g Hg/km² mit einzelnen Hotspots im Osten Europas. Die höchsten Hg-Depositionen in Deutschland traten großräumig in Westdeutschland (NRW), die niedrigsten Hg-Depositionen (&lt; 10 g Hg/km²) großräumig vorwiegend in der Mitte Süd- und (siehe Karte „Modellierte geographische Verteilung der Gesamtdepositionen in der EMEP-Region, 2023“).</p> </p><p> Messungen des Luftmessnetzes des Umweltbundesamtes <p>Schwermetalldepositionen werden auch im <a href="https://www.umweltbundesamt.de/luft/luftmessnetze/ubamessnetz.htm">Luftmessnetz des Umweltbundesamtes</a> (<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/uba">UBA</a>) bestimmt. Dabei wird die nasse <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/deposition">Deposition</a> erfasst, d. h. die mit Regen und Schnee eingetragenen Schwermetalle. Die nasse Deposition trägt ca. ¾ zur Gesamtdeposition bei.</p> <p>Die <a href="https://ebas-data.nilu.no/">„EBAS“ Datenbank</a> enthält unter anderem auch Schwermetalldeposition-Daten aller deutschen Messstationen. Die nasse Schwermetalldepositionen an sechs UBA-Luftmessstationen im Jahr 2024 sind in der Tabelle „Nasse Jahresdepositionssummen von Schwermetallen und Halbmetallen im Luftmessnetz des Umweltbundesamtes 2024“&nbsp;zusammengefasst. Die nassen Depositionen von Blei (0,19 – 0,47 kg/km²), Cadmium (7,9 – 14,0 g/km²) und QuecksilDie Tabelle zeigt die nassen Jahresdepositionssummen von Schwermetallen und Halbmetallen an sechs UBA-Messstationen im Jahr 2024.ber (3,1 – 8,1 g/km²) liegen meist unter den mit dem EMEP-Modell für Deutschland berechneten Gesamtdepositionen, welche zusätzlich die trockenen Depositionen beinhalten.&nbsp;</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/3_Tab_Nasse%20Depositionen-UBA-Luftmessnetz_2026-04-08.png"> </a> <strong> Nasse Jahresdepositionssummen von Schwermetallen und Halbmetallen im Luftmessnetz des UBA 2024 </strong> Quelle: Luftmessnetz des Umweltbundesamtes Downloads: <ul> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/3_Tab_Nasse%20Depositionen-UBA-Luftmessnetz_2026-04-08.pdf">Tabelle als PDF (66,21 kB)</a></li> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/3_Tab_Nasse%20Depositionen-UBA-Luftmessnetz_2026-04-08.xlsx">Tabelle als Excel (231,50 kB)</a></li> </ul> </p><p> </p><p>Informationen für...</p>

Atmosphaerische Chemie

Untersuchungen ueber die Verteilung von Spurenstoffen in der Atmosphaere werden im Institut fuer Chemie (ICH3) durchgefuehrt. Es erfolgt die Aufklaerung der Produktions- und Abbauprozesse und Modellrechnung zur Voraussage von Auswirkungen anthropogener Stoerungen. Folgende Themen werden schwerpunktmaessig bearbeitet: a) Entwicklung von Messverfahren fuer Radikale und Messungen in der Troposphaere und Stratosphaere mit folgenden Methoden: Laserresonanzfluoreszenz (fuer OH), vergleichende Absorptionsspektroskopie auf langen optischen Wegen (fuer OH), Matrix-Isolation und Elektronenspinresonanzspektroskopie (fuer HO2, NO2, RO2). b) Messung von langlebigen Spurengasen in der Atmosphaere mit gaschromatischen Methoden (z.B. CO, CH4, H2, N2O, CFCl3, CF2Cl2, CO2). c) Erarbeitung von chemischen und physikalisch-optischen Methoden zur Messung von kurzlebigen Spurengasen wie SO2, HNO3, NH4, CH2O, NO2 und Bestimmung ihrer Depositionsrate auf natuerliche bewachsene Boeden. d) Untersuchungen zum Isotopengehalt verschiedener Spurengase zur Aufklaerung ihres atmosphaerischen Kreislaufs (z.B. D in H2 und CH4, 13C in CO, CH4). Besondere Bedeutung hat die Messung von 14C im atmosphaerischen CO, weil sie Daten zur mitteleren globalen OH-Radikalkonzentration liefert. e) Entwicklung eines ein- und zweidimensionalen Modells zur Interpretation der Radikalmessungen, zur Untersuchung von Abbauprozessen in der Troposphaere und zur Voraussage der anthropogenen Stoerung der Ozonschicht.

Industrielle Vakuumprozesse für Perowskit-Silizium Tandemsolarzellen auf TOPCon basierten Unterzellen, Teilvorhaben: Entwicklung von skalierbaren PVD-basierten Vakuumprozessen für Verbindungs- und Lochtransportschichten

Das Projekt 'VaPeroTOP' fokussiert auf die Entwicklung von industriell skalierbaren Vakuumprozessen für eine Perowskit-Silizium Tandemsolarzelle auf texturierten TOPCon basierten Silizium-Unterzellen. Das Teilvorhaben fokussiert sich auf die Antestung verschiedener Materialien sowie auf die Skalierbarkeit der eingesetzten PVD-Technologien. Es besteht das Ziel, die verfügbaren PVD-Prozesskomponenten in ihrer Funktionsweise an die benötigten Materialien anzupassen, d.h. das Design von PVD-Quellen aber auch von zugehörigen Prozesskammern zu optimieren, beispielsweise hinsichtlich der geforderten Temperaturbereiche sowie auch bezüglich Fragestellungen zur Steuerung und Überwachung der Prozesse über die Dauer einer Beschichtungskampagne. Weiterhin soll im Hinblick auf eine spätere industrielle Umsetzung die für die optimalen Materialien benötigte Verdampfungstemperatur homogen erreicht, eingestellt und gehalten werden kann, um die gewünschten Schichteigenschaften über die gesamte Beschichtungsbreite zu gewährleisten. Zudem sollen in Abhängigkeit der eingesetzten und zu evaluierenden Materialkombinationen Daten (wie z.B. Verdampfungsraten, Depositionsraten, Temperaturverläufe, Zeitverläufe, …) erhoben werden. Daraus sollen Rückschlüsse auf die technische Auslegung der prozesstechnischen Hardware getroffen und konzeptionelle Lösungen für die Aufskalierung der Prozesskomponenten entwickelt werden.

Waldernährungs- und Düngeversuche (DüV) (D23, D25)

Beobachtung und Anpassung der 20 langfristig angelegten Waldernährungs- und -düngungsversuche in Bayern. Untersuchung von Wuchsleistung und ökosystemarer Abläufe unter Einbeziehung derzeitiger Eintragsraten aus der Atmosphäre.

Luftchemische Erfassung und Interpretation der raeumlichen und zeitlichen Verteilung von Spurenstoffen

Untersuchungen zum besseren Verstaendnis der Vorgaenge, die zur Verteilung und Entfernung von Spurenstoffen in bzw. aus der Atmosphaere beitragen (Atmosphaerische Lebensdauer, trockene Deposition): Erfassung der raeumlichen und zeitlichen Verteilung der wichtigsten Spurenstoffe mit luftchemischen Sensoren im mesoskaligen Bereich durch laengerfristige, bodennahe Messungen und kuerzere, intensive Messkampagnen. Verwendung der Messdaten als Eingangsdaten fuer Modellrechnungen, zur Verifikation von Simulationsergebnissen, sowie zur Verifikation von Fernerkundungsmessungen. Teilziele dabei sind: Bestimmung der SO2-, NOx-, O3- und Wasserdampf-Verteilungen, Abschaetzung der Depositionsraten in Gelaende mit unterschiedlicher Vegetation durch Messung und Simulation, Entwicklung schneller Messmethoden fuer atmosphaerische Spurenstoffe, Entwicklung geeigneter Voraussagemethoden.

Bestimmung der nassen Deposition in Oesterreich

Bestimmung raeumlicher und zeitlicher Variation der nassen Deposition.

Numerische Analyse und Modellierung der Blasen- und Schwarmströmung unter Pool Scrubbing Bedingungen (NAMPS)

Paleo±Dust: Quantifying uncertainty in paleo-dust deposition across archive types

Paleo±Dust is an updated compilation of bulk and <10-µm paleo-dust deposition rate with quantitative 1-σ uncertainties that are inter-comparable among archive types (lake sediment cores, marine sediment cores, polar ice cores, peat bog cores, loess samples). Paleo±Dust incorporates a total of 285 pre-industrial Holocene (pi-HOL) and 209 Last Glacial Maximum (LGM) dust flux constraints from studies published until December 2022. We also recalculate previously published dust fluxes to exclude data from the last deglaciation and thus obtain more representative constraints for the last pre-industrial interglacial and glacial end-member climate states. Metadata include all components necessary to derive dust deposition rate, including: age range, thickness, density, eolian content. We also include 1-sigma uncertainties on each of these components, and on the final bulk and <10-µm dust deposition rates. Specific notes for each site and a list of references are also included.

Pilotstudien zur Eignung der Bioindikation mit Moosen zur Erfassung der atmosphärischen Deposition persistenter organischer Schadstoffe sowie Mikroplastik

Erhebungen der Konzentrationen von Schwermetallen und Stickstoff in Moosen (Moosmonitoring) dienten in den letzten Jahrzehnten zur Abbildung großräumiger Muster der atmosphärischen Deposition, Hotspots und langfristiger Trends der Emissions- bzw. Depositionsentwicklung. Für persistente organische Schadstoffe (POPs) wurden erste Pilotstudien durchgeführt. Die wesentliche fachliche Bedeutung des Moosmonitoring liegt darin, dass es als unabhängige, empirische Erhebung die Überprüfung modellierter Depositionsraten unterstützt. In dem aktuellen Projekt werden die Pilotstudien zu POPs mit deutlich erweiterter Zahl von Untersuchungsstandorten weitergeführt. An diesen Standorten soll erstmals auch die Eignung der Moose zur Bioindikation des Eintrags von Mikroplastik untersucht werden. In Eigenleistung werden die Forschungsnehmer erneut Schwermetall- und Stickstoffkonzentrationen der dort entnommenen Moosproben ermitteln.

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