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Atmosphaerische Chemie

Das Projekt "Atmosphaerische Chemie" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Forschung und Technologie / Kernforschungsanlage Jülich GmbH. Es wird/wurde ausgeführt durch: Kernforschungsanlage Jülich GmbH, Institut für 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.

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

Das Projekt "Numerische Analyse und Modellierung der Blasen- und Schwarmströmung unter Pool Scrubbing Bedingungen (NAMPS)" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Karlsruher Institut für Technologie, Institut für Angewandte Thermofluidik (IATF), Lehrstuhl Innovative Reaktorsysteme.

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

Das Projekt "Waldernährungs- und Düngeversuche (DüV) (D23, D25)" wird/wurde ausgeführt durch: Bayerische Landesanstalt für Wald und Forstwirtschaft.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

Das Projekt "Luftchemische Erfassung und Interpretation der raeumlichen und zeitlichen Verteilung von Spurenstoffen" wird/wurde ausgeführt durch: Kernforschungszentrum Karlsruhe GmbH, Institut für Meteorologie und Klimaforschung.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.

Quantifizierung der Rhizodeposition unter Grünland

Das Projekt "Quantifizierung der Rhizodeposition unter Grünland" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Hohenheim, Institut für Bodenkunde und Standortslehre.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.

Bestimmung der nassen Deposition in Oesterreich

Das Projekt "Bestimmung der nassen Deposition in Oesterreich" wird/wurde ausgeführt durch: Technische Universität Wien, Institut für Analytische Chemie, Abteilung für Umweltanalytik.Bestimmung raeumlicher und zeitlicher Variation der nassen Deposition.

Schwermetalldepositionen

Bei den Schwermetallen Blei, Cadmium und Quecksilber ist ein Rückgang der atmosphärischen Einträge (Deposition) zu verzeichnen. Modellrechnungen zeigen: In Deutschland liegen die Schwermetalleinträge aus der Atmosphäre an den UBA Stationen im ländlichen Hintergrund im Jahr 2023 im Bereich von 0,14 – 0.54 kg Blei pro km², 7,4 – 16.1 g Cadmium pro km² und 3,2 – 10,2 g Quecksilber pro km². Herkunft der Schwermetalle 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. Sie werden in erheblichem Umfang ⁠ anthropogen ⁠ (durch menschliche Tätigkeiten) in die ⁠ Atmosphäre ⁠ ausgestoßen/abgegeben. In der Atmosphäre können sie weiträumig und grenzüberschreitend transportiert werden. Durch Depositionsvorgänge (Ablagerung) gelangen sie aus der Atmosphäre auch in andere Umweltmedien. 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. In Deutschland sind im Zeitraum 1990 bis 2023 grundsätzlich rückläufige Schwermetallemissionen zu beobachten. Dies zeigt sich auch in den gemessenen und modellierten Depositionsdaten. Im Rahmen des europäischen Überwachungsprogramms EMEP wird mittels atmosphärischer Chemie-Transportmodelle die gesamte Ablagerung (nasse und trockene ⁠ Deposition ⁠) ausgewählter Schwermetalle flächendeckend für die EMEP-Region (Europa und Zentralasien) berechnet. Die Daten der Modellrechnungen werden in jährlichen Berichten durch das Meteorological Synthesizing Centre - East (⁠ MSC ⁠-E) veröffentlicht. Gesamtdepositionen von Blei Die Gesamtdeposition von Blei in der EMEP Region lag 2022 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 ⁠ Deposition ⁠ 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%. Innerhalb Deutschlands traten die niedrigsten Pb-Depositionen (< 0,5 kg Pb/km²) vorwiegend im Norden und in der Mitte sowie am Alpenrand auf (siehe Karte „Modellierte Gesamtdeposition EMEP Gebiet 2022“). Gesamtdepositionen von Cadmium 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. > 60 g Cd/km²) in Westdeutschland (NRW), die niedrigsten Cd-Depositionen (z. T. < 15 g Cd/km²) vorwiegend in Teilen Nord-, Süd und Mitteldeutschlands (MV, TH, BY) auf (siehe Karte „Modellierte Gesamtdeposition EMEP Gebiet 2022“). Gesamtdepositionen von Quecksilber Die Quecksilber-Gesamtdepositionen im EMEP Gebiet lagen in 2022 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 (< 10 g Hg/km²) großräumig vorwiegend in der Mitte Süd- und Norddeutschlands (siehe Karte „Modellierte Gesamtdeposition EMEP Gebiet 2022). Messungen des Luftmessnetzes des Umweltbundesamtes Schwermetalldepositionen werden auch im Luftmessnetz des Umweltbundesamtes (⁠ UBA ⁠) bestimmt. Dabei wird die nasse ⁠ Deposition ⁠ erfasst, d. h. die mit Regen und Schnee eingetragenen Schwermetalle. Die nasse Deposition trägt ca. ¾ zur Gesamtdeposition bei. Die „EBAS“ Datenbank enthält unter anderem auch Schwermetalldepositions-Daten aller deutschen Messstationen. Die nasse Schwermetalldepositionen an sechs UBA-Luftmessstationen im Jahr 2023 sind in der Tabelle „Nasse Jahresdepositionssummen von Schwermetallen und Halbmetallen im Luftmessnetz des Umweltbundesamtes 2023“ zusammengefasst. Die nassen Depositionen von Blei (0,14 – 0.54 kg/km²), Cadmium (7,4 – 16.1 g/km²) und Quecksilber (3,2 – 10,2 g/km²) liegen meist unter den mit dem EMEP-Modell für Deutschland berechneten Gesamtdepositionen, welche zusätzlich die trockenen Depositionen beinhalten..

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

Das Projekt "Pilotstudien zur Eignung der Bioindikation mit Moosen zur Erfassung der atmosphärischen Deposition persistenter organischer Schadstoffe sowie Mikroplastik" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz (BMUV) , Umweltbundesamt (UBA). Es wird/wurde ausgeführt durch: ANECO Institut für Umweltschutz GmbH & Co..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.

Messung der nassen Quecksilberdeposition unter dem Kronendach von Wäldern an drei Standorten unterschiedlicher Belastung

Das Projekt "Messung der nassen Quecksilberdeposition unter dem Kronendach von Wäldern an drei Standorten unterschiedlicher Belastung" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz (BMUV) , Umweltbundesamt (UBA). Es wird/wurde ausgeführt durch: Johann Heinrich von Thünen-Institut Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei - Institut für Waldökosysteme.Quecksilber ist ein hochgiftiger Stoff, der sich nach wie vor in Humusauflagen von Wäldern anreichert und das Potenzial besitzt auf lange Sicht Ökosystemfunktionen zu stören. Nach Inkrafttreten der UN Minamata-Konvention zu Quecksilber (Hg) erarbeiten internationale Arbeitsgruppen derzeit Monitoringkonzepte, um die Wirksamkeit der Konvention überprüfen zu können. Gefragt sind Methoden, die einerseits für die Parteien erschwinglich sind, andererseits zuverlässige Aussagen zur Erfolgskontrolle liefern und Rückschlüsse auf die Minderung nachteiliger Wirkungen auf Mensch und Umwelt zulassen. Quecksilber wird aufgrund seiner physikalischen und chemischen Eigenschaften global in der Atmosphäre verteilt und erreicht aquatische und terrestrische Ökosysteme durch Deposition. Im Wald ist die atmosphärische Deposition praktisch der einzige Eintragspfad. Innerhalb dieser Ökosysteme wird Hg anders verteilt als im Freiland, weshalb die im UBA Messnetz durchgeführten Wet-only-Messungen der nassen Deposition nicht ausreichen. Für weitere Begründungen der Notwendigkeit, die Hg-Deposition unter dem Kronendach von Wäldern zu messen, verweisen wir auf die Unterlagen zum Vorläufervorhaben (FKZ 3717 51 2560). In diesem wurde eine Methode für solche Messungen entwickelt und an einem Standort im Göttinger Wald erfolgreich getestet. In dem neuen Projekt sollen nun die Messungen entsprechend der entwickelten Methodik auf sechs Messflächen an drei Standorten in Deutschland mit unterschiedlichem Belastungsniveau (NRW, Bayern, Niedersachsen) für je ein Jahr durchgeführt werden (pro Jahr an drei Messflächen, deshalb Dauer der Messungen insgesamt 2 Jahre). Damit werden zum einen die entwickelte Methodik an anderen Standorten weiter getestet und gleichzeitig erste Depositionsraten über ein Jahr erhoben, die späteren Auswertungen und internationalen Vergleichen zur Verfügung stehen. Die Methodik soll in internationalen Gremien vorgestellt und im Monitoring-Handbuch des ICP Forest publiziert werden.

Polychlorierte Dibenzodioxine und -furane (PCDD/F) und polychlorierte Biphenyle (PCB) in der Außenluft und Deposition im ländlichen Hintergrund von Deutschland

Von Juni 2018 bis Mai 2019 wurde die Außenluft und die ⁠ Deposition ⁠ an den ⁠ UBA ⁠-Messstationen Waldhof und Schmücke auf polychlorierte Dibenzodioxine und -furane (PCDD/F) und polychlorierte Biphenyle (⁠ PCB ⁠) untersucht, um aktuelle Werte für die Hintergrundbelastung in Deutschland zu ermitteln. In diesem Papier werden die Konzentrationen und Profile der 2,3,7,8-substituierten PCDD/F-⁠ Kongenere ⁠, der Homologengruppensummen der Tetra- bis Heptachlordibenzodioxine und -furane, der 6 ⁠ Indikator ⁠-PCB (i-PCB), der 12 dioxinähnlichen PCB sowie der PCB-Homologengruppensummen diskutiert. Weiterhin werden bedeutende PCB-Kongenere aufgezeigt, deren Konzentrationen oder Depositionsraten an die der üblicherweise bestimmten i-PCB heranreichen oder diese überschreiten. Veröffentlicht in Texte | 75/2021.

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