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Found 19 results.

Charakterisierung der mit Natriumpyrophosphat löslichen, schwer abbaubaren organischen Bodensubstanz mittels FT-IR

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 Kohlenstoffumsatz-Modellen (z.B. Roth 23.6) dienen und die im Modell berechneten Pools um einen qualitativen Term ergänzen

Mineralisierung und Stabilisierung organischer Bodensubstanz

Projektziel ist die Ermittlung der Umsetzungsdynamik sowie der Mineralisierung- und Stabilisierungsprozesse organischer Bodensubstanz unterschiedlicher Stabilität unter unterschiedlichen landwirtschaftlichen Bearbeitungsmaßnahmen. Trotz unseres bereits umfangreichen Wissensstandes über die Kohlenstoffdynamik im Boden, treten in aktuellen Kohlenstoff-Bilanzierungen immer wieder Unsicherheiten bezüglich der Größe und des Umsatzes von unterschiedlich stabilen Kohlenstoff-Pools im Boden auf. Zur Erstellung und Validierung von Kohlenstoff-Modellen liegen allgemein nur wenige sichere Daten vor. Relativ wenig bekannt sind im Besonderen die Mechanismen und Transferraten von Kohlenstoff-Fraktionen zwischen labilen Pools mit raschem Umsatz und stabileren Pools mit bis zu mehreren Jahrzehnten andauernden Umsätzen. Für die Evaluierung bzw. Verbesserung von bestehenden Kohlenstoffmodellen sind diese Pool-Größen und deren Umsetzungsraten allerdings von entscheidender Bedeutung. Der 14C-Freiland-Langzeitversuch, der bereits 1967 in Fuchsenbigl in Niederöstereich nahe Wien errichtet und seitdem konsequent geführt wurde, bietet die in Österreich einmalige Chance, den Umsatz und die Bilanz des 1967 ausgebrachtem, markiertem Dünger-Kohlenstoff unter unterschiedlichen Fruchtfolgesystemen (Schwarzbrache, Sommerweizen, Fruchtfolge) über eine Periode von 35 Jahren zu untersuchen. Aufgrund dieser ausgesprochen langen Versuchsdauer sollte es möglich sein, tiefergehende Erkenntnisse über die Kohlenstoffdynamik, im Besonderen über Kohlenstoff-Pools mit langsameren Umsetzungsraten, zu gewinnen. Ziel dieses Projektes ist daher, die Größe, Struktur und Umsetzungsdynamik von unterschiedlichen Kohlenstoffpools mittels Partikelgrößen-Fraktionierung an ausgewählten Bodenproben zweier Langzeitversuche mit unterschiedlicher Bewirtschaftung zu ermitteln. Diese Ergebnisse sollen mit chemischen, isotopischen und spektroskopischen Analysen des Gesamtbodens (ohne Fraktionierung) in Einklang gebracht werden. Im besonderen erscheint es wichtig, die Rolle des Bodenhumus im Kohlenstoff-Stabilisierungsprozess besser abschätzen zu können. Abschließend werden die über die ganze Versuchsdauer erhobenen Daten verwendet, um die Kohlenstoff-Bilanzierung der untersuchten Freilandversuche unter unterschiedlichen Bewirtschaftungsmaßnahmen zu erstellen. Schlussendlich sollen diese Daten in die Validierung und Verbesserung bestehender Kohlenstoffmodelle einfließen.

Ermittlung von Treibhausgas-Emissionen in der kommunalen Abwasserbehandlung und Ableitung möglicher Reduktionsmaßnahmen

Hintergrund: Kommunale Kläranlagen (KA) emittieren in den verschiedenen Verfahrensstufen Treibhausgase (THG). Die im Rahmen der UNFCCC-Klimaschutzberichterstattung (KB) zu erfassenden Gase sind CH4 und N2O. Neue regionale Untersuchungen (NRW) zeigen, dass diese Emissionen bei KA höher sind, als bisher angenommen. Es werden aber auch Schwachpunkte der Methodik durch die neuen Untersuchungen aufgezeigt. Ziel: Stärkung und Absicherung von Methodik und Ausbau der Datenbasis für die Umsetzung in der Emissionsberichterstattung zur Qualitätsverbesserung des Inventares. Reduktion der Emissionen durch abzuleitende Maßnahmen. Methodenvalidierung: Open-Path-FTIR-Spektroskopie hat den Vorteil, über eine spezifische Messstrecke gemittelte Ergebnisse zu ermitteln. Andere Verfahren messen nur punktuell und sind nicht an allen Verfahrensstufen anwendbar. Durch praktisch durchzuführende Messungen ist Methode mit weiteren zu wählende Alternativmethoden und Literaturdaten zu vergleichen (Plausibilität/Validität). Ausbau der Datenbasis: Repräsentative und Vergleichbare Messungen von CH4, N2O und NH3. Anhand der Messergebnisse sind Emissionsfaktoren für KA abzuleiten und mit vorhandenen Untersuchungen bzw. Veröffentlichungen zu vergleichen. Reduktionsmaßnahmen: Aufführung und Bewertung von Maßnahmen zur Reduktion der THG, sowie Abschätzung der Auswirkungen auf die zu berichtenden Emissionen bis zum Jahr 2050. Betrachtung von technischen und Managementmaßnahmen (z.B. Betriebsführung der Anlage). Gesamtbilanzielle Betrachtung hinsichtlich der tatsächlichen Verringerung der Treibhausgase (z.B. auch Emissionen aus Energiemehrverbrauch, Umbau/Produktion von Anlagenteilen). Es ist eine Priorisierung der abgeleiteten Maßnahmen anhand der Parameter Durchführbarkeit (zeitlicher Aufwand, Kosten, etc.) und Reduktion der THG-Emissionen vorzunehmen. Offene Forschungsfragen sollen bezüglich der Maßnahmen, aber auch der Messmethodik, abgeleitet und benannt werden.

Charakterisierung der mit Natriumpyrophosphat löslichen organischen Bodensusbstanz mittels FT-IR

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.

Microplastic in snow from European and Arctic sites

We analysed microplastic and fibers in snow samples from ice floes in the Fram Strait (2016/17) and from Spitsbergen, Helgoland, Bremen, Bavaria and the Swiss Alps (2018) to assess the role of atmospheric transport of microplastic to the North. Identification of particles was carried out without pre-treatment of samples. MPs were identified by Fourier-Transform Infrared Imaging in 20 of 21 samples. The MP concentration of Arctic was significantly lower (0-14.4 × 103 N L-1) than European snow (0.19-154 × 103 N L-1) but still substantial. Polymer composition varied strongly, but varnish, rubber, polyethylene and polyamide dominated overall. Most particles were in the smallest size range with no saturation, implying that there are yet smaller particles beyond the current detection limit of 11 µm. All samples contained fibers but the proportion of microplastic fibers is uncertain as fibers could not be analysed with the current methodology.

Der Einfluss einer instationaeren Betriebsweise auf die Produktselektivitaet bei der Direktoxidation von Propylen zu Propylenoxid soll durch Experiment und Modellbildung untersucht werden.

Propylenoxid ist von grosser wirtschaftlicher Bedeutung. Bei den gegenwaertig eingesetzten Herstellungsverfahren fallen allerdings erhebliche Mengen an Neben- und Koppelprodukten an. Eine interessante Alternative waere die direkte Oxidation von Propylen mit Sauerstoff, die bisher jedoch noch nicht mit zufriedenstellender Ausbeute gefahren werden kann. In Zusammenarbeit mit BAYER und der Universitaet Amsterdam soll die Reaktion instationaer gefuehrt werden, indem die Eingangskonzentrationen der Edukte periodisch moduliert werden. Eine solche Betriebsweise hat bei verschiedenen Reaktionen zu erheblichen Steigerungen der Ausbeute gefuehrt. Zur experimentellen Untersuchung wird eine Anlage im Labormassstab aufgebaut. Edukt- und Produktgasstrom werden mit Gaschromatographie und FTIR-Spektroskopie analysiert. Die Modulationsfunktion soll zur Untersuchung der Systemantwort systematisch variiert werden.

FP4-ENV 2C, Integriertes rechnergestuetztes Auswertungssystem fuer Fernerkundungssysteme (ICAROS)

Die Grundlage fuer Entscheidungsfindungen im atmosphaerischen Umweltschutz sind Informationen aus Messungen und Erkenntnisse aus Modellierungen von komplexen atmosphaerischen Prozessen. Die Anforderungen an diese Informationen sind je nach dem Geltungsbereich unterschiedlich: praezise und qualitaetsgepruefte Daten auf lokaler Ebene sowie repraesentative und vergleichbare Daten auf regionaler und internationaler Ebene. Daraufhin werden Messnetze konzipiert und Messstationen lokalisiert. Haeufig wurden jedoch Messorte empirisch und ohne Kenntnis der regionalen Erfordernisse oder Luftbelastungen ausgewaehlt. Die numerischen Modelle wurden oft eingesetzt, ohne die Bedingungen ihrer Gueltigkeit oder Validierung ausreichend zu kennen. Diese Probleme koennen durch Nutzung der Informationen aus Satellitenmessungen teilweise geloest werden. Satellitenbeobachtungen integrieren ueber raeumliche Ausdehnungen und geben andererseits Aufschluesse ueber Gebiete, die aus verschiedenen objektiven Gruenden nicht mit einem Messnetz erfasst werden koennen. Neuere Untersuchungen zur Bestimmung der optischen Dicke von Aerosolen aus multispektralen Satellitenbildern (Landsat, SPOT, ERS-1, NOAA) geben nicht nur Daten ueber die Ausbreitungsbedingungen in den unteren Atmosphaerenschichten, sondern auch Hinweise auf die chemische Zusammensetzung der fuer Truebungen verantwortlichen Teilchen. Das Projekt hat sich zum Ziel gesetzt, diese Zusammenhaenge in einem ausgewaehlten Untersuchungsgebiet - der Region von Brescia in Norditalien - naeher zu untersuchen und darauf aufbauend ein rechnergestuetztes Auswertungssystem mit entsprechender Software zur Demonstration zur Verfuegung zu stellen. Dieses System soll die Integration sowohl von Daten aus vorhandenen Messnetzen als auch von zusaetzlich erhobenen Daten mittels mobiler Fernerkundungsmesssysteme sowie von Ergebnissen aus Chemie-Transport-Modellen und Satellitenbeobachtungen ermoeglichen und daraus neue, kostenguenstige Informationen fuer den Endnutzer - die Stadtwerke der Region Brescia - bereitstellen. Dazu werden die notwendigen Software-Module entwickelt. In einer komplexen Messkampagne ueber 2 Wochen in der Region Brescia werden die fuer ein angepasstes Chemie-Transport-Modell notwendigen Eingangs- und Evaluierungsdaten gewonnen. Dazu werden die Messnetze der Region Brescia und mobile Fernerkundungssysteme eingesetzt. Die Nutzung von Satellitenbildern wird in einer methodologischen Studie vorhandener Bilder des Untersuchungsgebietes vorbereitet. Dabei werden spezifische Fragen der Interpretation dieser Bilder herausgearbeitet und ebenfalls als Anforderungen an das Konzept dieser Messkampagne formuliert. Mit dem Chemie-Transport-Modell wird die fuer die Satellitenbildauswertung relevante, regionale Verteilung von Luftschadstoffen berechnet und mit den Satellitendaten evaluiert. Im Ergebnis der Messkampagne werden die Software-Module des Auswertungssystems modifiziert und den Stadtwerken der Region Brescia zur ...

Schwerpunktprogramm (SPP) 1315: Biogeochemische Grenzflächen in Böden; Biogeochemical Interfaces in Soil, Einfluss von mikrobiellen Produkten auf die Strukturchemie und die Chemodynamik von kovalent immobilisierten Rückständen von Xenobiotika assoziiert an bodenbürtigen Organo/Ton Komplexen

In der Pedosphere stellen Humin/Ton-Assoziate ein wichtiges Kompartiment im Hinblick auf die Immobilisierung und Umweltstabilität von Xenobiotika einschließlich ihrer Metabolite dar. Dieses Projekt soll weiterführende Erkenntnisse zu den Wechselwirkungen in diesen Systemen erbringen, wobei ein spezieller Augenmerk auf die orts/raumaufgelösten und die struktur-chemischen Aspekte der Humin/Ton-Assoziate liegen soll, da für diese Parameter ein wesentlicher Beitrag zu den Sorptions- und Bindungsverhältnissen immobilisierter Xenobiotika einschließlich ihrer reaktiven Metabolite erwartet wird. Im Rahmen dieses Projektes soll das biogeochemische und umweltdynamische Verhalten von MCPA und Nonylphenol einschließlich ihrer Metabolite im Hinblick auf die Bildung, die Freisetzung und die Biodegradation von kovalent immobilisierten Rückständen in natürlichen und modelhaften Humin/Ton-Assoziaten untersucht werden. Dazu sollen 13C- und 14C-markierte Verbindungen synthetisiert und zwei ausgesuchten Böden (orthic Luvisol und Cambisol) sowie künstlich hergestellten Humin/Ton-Assoziaten zugesetzt werden. Die natürlichen und synthetischen Assoziate sollen durch FTIR, NMR, spektrophotometrische und mikroskopische Methoden charakterisiert werden. Die gebildeten kovalent immobilisierten xeniobiotischen Rückstände sollen parallel durch invasive und nicht-invasive analytische Methoden qualitativ und quantitativ erfasst werden. Eine Zuordnung der immobilisierten Verbindungen zu verschiedenen Fraktionen innerhalb der Assoziate soll durch sequentielle Extraktionen und Anreicherungsverfahren und nachfolgende Chemolyse sowie GPC und radioanalytische Verfahren erreicht werden. Dabei sollen durch diese invasive Methoden retrospektiv Hinweise auf die Einbindungsmechanismen erhalten werden. Nicht-invasive Methoden (hier im Besonderen NMR-Spektroskopie) erlauben dagegen eine Erfassung der Bindungsverhältnisse in situ. Desweiteren sollen die Freisetzung und die Abbauprozesse der immobilisierten Rückstände sowie der bakterielle Beitrag und der Einfluss von biologischen oberflächenaktiven Stoffen (z.B. Rhamnolipiden) auf diese Prozesse an den experimentellen Ansätzen untersucht werden.

Global Earth Observation and Monitoring (GEOMON)

The overall goal of the GEOMON project is to sustain and analyze European ground-based observations of atmospheric composition, complementary with satellite measurements, in order to quantify and understand the ongoing changes. GEOMON is a first step to build a future integrated pan-European Atmospheric Observing System dealing with systematic observations of long-lived greenhouse gases, reactive gases, aerosols, and stratospheric ozone. This will lay the foundations for a European contribution to GEOSS and optimize the European strategy of environmental monitoring in the field of atmospheric composition observations. Specifically, we will unify and harmonize the main Europeans networks of surface and aircraft-based measurements of atmospheric composition parameters and integrate these measurements with those of satellites. The access to data and data-products will be coordinated at a common data centre for more efficient use. GEOMon will support data gathering at existing networks if necessary, rescue and compile existing ground-based data, and develop new methodologies to use these data for satellite validation and interpretation.. In addition, GEOMON will enable innovative ground-based measurements complementary to satellites, made by upward looking ground based remote sensing instruments Max-DOAS, FTIR, and LIDAR and by systematic measurement programmes of upper-tropospheric composition using passenger aircrafts CARIBIC and MOZAIC. These data will serve to reduce biases and random errors in satellite observations and facilitate interpretation of the columnar measurements in combination with surface data. This will result in a significant improvement in the use of existing and future satellite data. Common techniques and modelling tools will be used in order to add value to the GEOMON data observations, to facilitate their use in satellite validation and help design an optimal network. Prime Contractor: Commissariat a l'Energie Atomique (CEA); Paris; France.

Unterwegs zur Definition von Reife bei kompostiertem festem Siedlungsmuell: Umwandlung organischer Stoffe in Humusstoffe

Der Umgang mit organischen Abfaellen ist zu einem weltweiten Problem herangewachsen, nicht zuletzt deswegen, da Deponieflaechen rarer werden und die Kosten fuer eine sichere Entsorgung steigen. Die Verwendung von kompostierten organischen Abfaellen in der Landwirtschaft ist nur begrenzt moeglich, da es schwierig ist, ein gleichfoermiges, sicheres Produkt von hoher Qualitaet zu garantierten. Um dieses Ziel zu erreichen, ist grundlegende Forschung notwendig. In diesem Projekt sollen die Veraenderungen der organischen Substanzen waehrend der Kompostierung untersucht, Qualitaetsparameter fuer reifen Kompost entwickelt und die Bioverfuegbarkeit von Schwermetallen ermittelt werden. Der limitierende Faktor fuer die weitergehende Verwertung von organischen Abfaellen aus Haushalten ist die wechselnde Zusammensetzung und damit die Qualitaet. Deshalb ist es das Ziel dieses Projektes, das wissenschaftliche Verstaendnis fuer die Reaktionen bei der Kompostierung zu entwickeln, mit der Absicht, einen oder mehrere Parameter angeben zu koennen, die die Kompostqualitaet naeher definieren. Fuer die Versuche soll fester kommunaler Kompost aus verschiedenen Quellen verwendet werden. Die Probenahme erfolgt waehrend der Kompostierung. Sickerwasser, sowie Extrakte werden sowohl in Deutschland als auch in Israel bezueglich verschiedener Parameter untersucht. Huminsaeuren, Fulvinsaeuren und die Nichthuminstofffraktion sollen aus dem Kompost extrahiert und quantifiziert werden. Fuer die Analyse werden C-NMR, DRIFT und FTIR sowie Gelchromatographie und HPLC verwendet. Die Anwendung von Chromatographietechniken in Verbindung mit DOC-Messung fuer die fluessigen Extrakte wird der Grundbaustein fuer die Entwicklung neuer Parameter zur Charakterisierung der Reife der Komposte. In den Extrakten werden ausserdem Bioverfuegbarkeit von Metallen und die Toxizitaet bestimmt. Die Aktivitaet von phenoloxidierenden Enzymen, die bisher in Komposten noch nicht bestimmt wurde, soll gemessen werden, um den biologischen Abbauprozess zu beobachten. Schliesslich soll die Rolle der Huminstoffe auf die Extrahierbarkeit, den Transport und die Aufnahme von Schwermetallen durch Pflanzen ermittelt werden. Aufgrund dieser Daten wird es moeglich sein, das Risiko fuer die Verwendung von Kompost abzuschaetzen.

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