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

Das Projekt "Charakterisierung der mit Natriumpyrophosphat löslichen, schwer abbaubaren organischen Bodensubstanz mittels FT-IR" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Zentrum für Agrarlandschafts- und Landnutzungsforschung.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

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

Das Projekt "Ermittlung von Treibhausgas-Emissionen in der kommunalen Abwasserbehandlung und Ableitung möglicher Reduktionsmaßnahmen" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz (BMUV) , Umweltbundesamt (UBA). Es wird/wurde ausgeführt durch: Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), Abteilung 8 Zerstörungsfreie Prüfung, Fachbereich 8.1 Sensorik, mess- und prüftechnische Verfahren.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

Das Projekt "Charakterisierung der mit Natriumpyrophosphat löslichen organischen Bodensusbstanz mittels FT-IR" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e.V., Institut für Bodenlandschaftsforschung.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.

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

Das Projekt "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" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: RWTH Aachen University, Institut für Umweltforschung, Biologie V, Lehrstuhl für Umweltbiologie und -chemodynamik.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)

Das Projekt "Global Earth Observation and Monitoring (GEOMON)" wird/wurde gefördert durch: Kommission der Europäischen Gemeinschaften Brüssel. Es wird/wurde ausgeführt durch: Commissariat a l'Energie Atomique.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.

Concerted optical and mass spectroscopic investigations on a molecular level of the heterogeneous chemical reactions important in the depletion of polar stratospheric ozone

Das Projekt "Concerted optical and mass spectroscopic investigations on a molecular level of the heterogeneous chemical reactions important in the depletion of polar stratospheric ozone" wird/wurde gefördert durch: Kommission der Europäischen Gemeinschaften Brüssel. Es wird/wurde ausgeführt durch: Technische Universität München, Institut für Physikalische und Theoretische Chemie.The contractors will measure the rate constants for the heterogeneous chlorine activation by polar stratospheric cloud aerosols to obtain quantitative insights into the reaction dynamics and information about the structure and properties of the reactive intermediates involved. The techniques used to study the reactions and to monitor the reactants and products are Fourier Transform Ion Cyclotron Resonance mass spectroscopy (FTIR - far-infrared, visible and ultraviolet). Two state-of-the-art instruments are available in Garching, a Spectrospin CMS 47 X FT-ICR and a Bunker IFS 120 HR FT-IR. In Dublin there is a blank far-infrared spectrometer. The FT-ICR technique is a mature method that is used to obtain the mass spectra, at very high resolution of ions stored in the ICR trapping cell. Many masses can be determined at one time. The unambiguous identification of the stoichiometry of these ions is routinely possible. The ability to perform collision-induced dissociation experiments allows the identification of stable substructures (daughter ions). The rate constants of gas-phase chemical reactions under single collision conditions are obtained by time-resolved product detection and consecutive modelling to pseudo first order kinetics. The FTIR method lacks the high sensitivity of the mass spectroscopy, but does give direct information about the structural properties of the reactive intermediates and products, which can not be obtained by mass spectroscopy alone. Two types of experiments will be done to mimic the stratospheric reactions. Large clusters will be formed in a miniature flow reactor using a pulsed expansion of a mixture containing water and a suitable reactant which will coat the walls of the reactor. Subsequently, a carrier gas with suitable reactive species will flow through the reactor and the reactions taking place on the surface will be monitored. This will occur, a) by sampling the effluent gases through an orifice into the FT-ICR and measuring their mass spectrum, and b) by trapping the product in solid matrices, and measuring their optical spectra. The advantage is that in step a) the products or intermediates are identified by their masses. This then facilitates in step b) performed under identical experimental conditions in assigning the observed spectra.

On-Line Monitoring of Organic Species in the Aquatic Environment Using Infra-Red Optical Fibers

Das Projekt "On-Line Monitoring of Organic Species in the Aquatic Environment Using Infra-Red Optical Fibers" wird/wurde gefördert durch: Kommission der Europäischen Gemeinschaften Brüssel. Es wird/wurde ausgeführt durch: Ceramoptec.Newly developed mid infra-red optical fibres which transmit in the wavelength interval 2-16 mm will be used. Established commercial instrumentation involving. Fourier transform infra-red spectroscopy (FITR) and wavelength tunable laser sources will be applied in conjunction with the fibres in order to establish a core technology capable of detection at trace levels. The primary feature of this programme will be to bring on-line a powerful chemical sensing technique that is sensitive and selective to a range of chemical species (ie multi-component) in an environment (ie aqueous) that has proved hitherto difficult due to technology limitations. A successful attainment of the objectives will establish a core technology capable of subsequent development into cost-effective commercial instrumentation. It is expected to obtain an on-line continuous monitoring capability which in turn will provide real-time information concerning the presence of hazardous chemical species in the aqueous environment. Two parallel approaches will be adopted: a) a direct approach, ie in-situ, b) an indirect approach, ie vapour phase. In both developments, mid infra-red fibres will be applied as sensors and will also enable remote operation of the analytical instrumentation. The range of chemical species to which this technology is to be considered will include organohalides, eg 1,2 dichloroethane, chlorinated ethylenes, pentachlorinated phenols and hexachlorocyclohexane. In addition, pesticides, aromatic solvents, and volatile hydrocarbons are further species that could be potentially monitored by this approach.

Aerosol, polar stratospheric cloud, and chemical composition measurements in the mountain lee wave region at the arctic circle in western Scandinavia during SESAME

Das Projekt "Aerosol, polar stratospheric cloud, and chemical composition measurements in the mountain lee wave region at the arctic circle in western Scandinavia during SESAME" wird/wurde gefördert durch: Kommission der Europäischen Gemeinschaften Brüssel. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Bonn, Physikalisches Institut.The main objective of this project is to perform field measurements of chemical species and aerosols at high latitudes yielding data which help to test the present understanding on how polar stratospheric clouds and (volcanic) aerosols affect the nitrogen and chlorine partitioning. Particulate measurements will be performed by lidar, one ground-based at Andoya (69.3 degree N, 16.0 degree E) and one airborne with the aircraft stationed at Kiruna (67.9 degree N, 21.1 degree E) during SESAME. The lidar measurements will show the presence of aerosols and the vertical distribution. In the case of LEANDRE lidar the horizontal scales can be determined, while the Andoya lidar measures the temporal evolution at a fixed location. Polarization and two colour measurements will delineate the particulate shape, i.e. its physical phase, and distribution changes, which can be used to identify spherical PSCs among sulfur acid droplets. Composition measurements will be performed by two ground-based spectrometers at Kiruna. One of the instruments is a differential absorption spectrometer (DOAS) using zenith scattering, off-axis solar scattering or direct moonlight observation geometries. The other instrument is a Fourier transform spectrometer (FTIR) operated in solar occultation geometry. The primary quantities derived will be zenith column amounts of various trace gases, among them NO2, NO3, CIONO2 and HNO3, which are involved in the nitrogen partitioning scheme. In addition other gases of relevance to the ozone depletion problem are measured. They include O3, HCl, BrO, OCIO, CFC12, CH4, H2O and HDO. For some of these gases, the tropospheric and stratospheric contributions can be separated or even an altitude profile derived. The techniques used are based on measurements at several zenith angles (DOAS) or exploit the high spectral resolution (FTIR). Also, it is possible for the DOAS to detect changes in the sky colour during twilight which may be attributed to polar stratospheric clouds above the station. Prime Contractor: Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, Physikalisches Institut; Bonn; Germany.

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

Das Projekt "Der Einfluss einer instationaeren Betriebsweise auf die Produktselektivitaet bei der Direktoxidation von Propylen zu Propylenoxid soll durch Experiment und Modellbildung untersucht werden." wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Erlangen-Nürnberg, Lehrstuhl für Technische Chemie I.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.

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

Das Projekt "Unterwegs zur Definition von Reife bei kompostiertem festem Siedlungsmuell: Umwandlung organischer Stoffe in Humusstoffe" wird/wurde gefördert durch: Deutsch-Israelische Stiftung für Wissenschaftliche Forschung und Entwicklung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität zu Karlsruhe (TH), Engler-Bunte-Institut, Bereich Wasserchemie und DVGW-Forschungsstelle.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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