Als ultrafeine Partikel werden Teilchen mit Durchmessern kleiner als 100 nm bezeichnet. Die ultrafeinen Partikel entstehen in Verbrennungsprozessen, die unter Sauerstoffmangel stattfinden. Hierbei sind u.a. der Straßenverkehr mit seinen unzähligen instationären Verbrennungen, Industrieprozesse und Hausbrand zu nennen. Partikel dieses Größenbereichs können sehr spezielle chemische oder physikalische Wechselbeziehungen mit der Umgebung eingehen. Man beobachtet bei ultrafeinen Partikeln vorwiegend Diffusion, wogegen sich größere Teilchen eher durch Anlagerung bzw. Sedimentation auszeichnen (Limbach, 2005). In der Europäischen Union gilt seit Januar 2005 ein Grenzwert für Feinstaub, d.h. für Partikel kleiner als 10ìm (PM10), vorgeschrieben. Für ultrafeine Partikel gibt es in Europa bisher keine eigenen Grenzwerte. In einem bis dahin einmaligen Projekt wurde die Entwicklung der Belastung mit ultrafeinen Partikeln in Erfurt über zehn Jahre quantitativ bestimmt. Dabei wurde ein deutlicher Anstieg festgestellt (Krug, 2005). Die Korngrößen des Ultrafeinstaubs können das menschliche Respirationssystem erreichen. Man spricht daher vom inhalierbaren Anteil des Feinstaubs. Partikel kleiner als 100 nm werden als noch gefährlicher eingestuft, da sie lungengängig sind. Wegen ihrer geringen Größe können einzelne ultrafeine Partikel ein Lungenepithel durchqueren. Ein Weitertransport zu Leber, Knochenmark oder Herz ist möglich. Die Ultrafeinpartikel können sich in der Lunge bis zu mehreren Monaten ablagern bzw. verbleiben (WHO,1997). Es sind einige Verfahren entwickelt worden, um die PAK-Belastung auf Menschen zu erfassen und ihre Auswirkungen zu beschreiben. Dabei wurde Benzo(a)Pyren oft als Indikator für die Präsenz von karzinogenen PAK in der Umwelt genutzt. Verbreitet ist zum Beispiel die Bestimmung von PAK in Blut oder Urin und die Untersuchung der Auswirkungen von PAK auf den Metabolismus in Organen wie Niere und Leber (Larsen, 1995). Die Exposition durch NPAK erfolgt hauptsächlich über die Luft. Es gibt bislang wenige Studien, welche die Langzeitwirkung der inhalativen Aufnahme untersuchen. Darüber hinaus gelten auch die Metaboliten der NPAK als kanzerogen (Uhl, 2007). Laut WHO gibt es erheblichen Forschungsbedarf hinsichtlich der Exposition der Menschen und der Wirkungen von NPAK auf die menschliche Gesundheit (IPCS 2003). Obwohl die NPAK nur einen Bruchteil (1 bis 10Prozent) der PAK ausmachen (Nielsen, 1984), ist spezielle Aufmerksamkeit wegen ihrer hohen biologischen Aktivität notwendig. Zahlreiche NPAK wirkten in Tierversuchen deutlich mutagen und kanzerogen (Fiedler et.al, 1990). Über ihr Verhalten und ihre Anreicherung in Boden und Staub ist bis jetzt noch sehr wenig bekannt. Ebenso wenig wie über deren Metabolismus und Akkumulation in biologischem Gewebe (Fiedler et al., 1991, Fieder und Mücke 1990). (...)
Im Rahmen des BMVI-Expertennetzwerks engagiert sich die BAW gemeinsam mit weiteren Ressortforschungseinrichtungen und Fachbehörden des BMVI, um fach- und verkehrsträgerübergreifende Lösungen für die drängenden Verkehrsfragen der Zukunft aufzuzeigen (www.bmvi-expertennetzwerk.de). Ein Fokusgebiet ist dabei der Küstenbereich mit seinen Seehafenzufahrten, denn infolge des zunehmenden Welthandels hat der Seehandel in der heutigen Zeit der Globalisierung eine größere Bedeutung als je zuvor. Internationale Seehäfen, wie zum Beispiel der Hamburger Hafen, bilden im Seehandel wichtige Knotenpunkte. Der Hamburger Hafen ist mit einem Seegüterumschlag von 137 Millionen Tonnen pro Jahr der größte Seehafen Deutschlands. Von hier werden Güter in die ganze Welt verschifft bzw. auf der Schiene, Straße und Wasserstraße nach ganz Deutschland und Europa weitertransportiert. Durch den Klimawandel werden sich für den Betrieb und die Unterhaltung von Seehäfen und Seehafenzufahrten äußere Einflüsse, wie zum Beispiel der Meeresspiegel, ändern. Für strategische und langfristige Investitionsentscheidungen hinsichtlich der Hafeninfrastruktur entstehen dadurch wichtige Fragen. Wie werden sich Meeresspiegelanstieg und andere klimawandelbedingte Änderungen auf die Seehäfen auswirken? Kann die Sicherheit und Leichtigkeit des Schiffsverkehrs sowie die Erreichbarkeit der Häfen in Zukunft gewährleistet werden? Welche Anpassungsmaßnahmen sind gegebenenfalls notwendig und nachhaltig? Mit diesen und anderen Fragen befasst sich die BAW am Standort Hamburg im Rahmen des Expertennetzwerkes. Mithilfe eines hochaufgelösten dreidimensionalen numerischen Modells der Deutschen Bucht werden komplexe Prozesse wie die Tidedynamik sowie der Transport von Salz, Wärme und Sedimenten für heutige und mögliche zukünftige Verhältnisse simuliert. Das Modellgebiet umfasst die gesamte deutsche Nordseeküste und die Ästuare von Ems, Jade-Weser und Elbe. Das Expertennetzwerk ist auch im Hinblick auf die Novellierung des Gesetzes zur Umweltverträglichkeitsprüfung bedeutend. Im Rahmen der Umweltverträglichkeitsprüfung müssen künftig sowohl die Anfälligkeit des geplanten Vorhabens gegenüber den Folgen des Klimawandels als auch die Auswirkungen des Vorhabens auf das Klima auf Basis wissenschaftlicher Erkenntnisse gerichtsfest untersucht werden. Dies kann nur in behördenübergreifender Zusammenarbeit geleistet werden. Wie dringend der Forschungsbedarf für die Seeschifffahrt ist, zeigt die Situation am Hamburger Hafen. Die Zufahrt zum Hamburger Hafen erfolgt entlang des Elbeästuars. Da die Flutstromgeschwindigkeiten in vielen Bereichen des Elbeästuars höher als die Ebbestromgeschwindigkeiten sind, ist der stromaufgerichtete Sedimenttransport im Mittel größer als der stromabgerichtete Sedimenttransport. Es wird mehr Sediment aus der Nordsee in das Elbästuar eingetragen als ausgetragen. (Text gekürzt)
Es wird die Anschaffung einer LC-Triplequadrupol-Anlage beantragt, um Mikroschadstoffe auch in geringen, aber toxikologisch und ökotoxikologisch relevanten Konzentrationen (ng/l bis pg/l) quantifizieren zu können. Eine am Institut vorhandene HPLC mit Diodenarray-Detektor verfügt lediglich über eine Empfindlichkeit im Mikro g/l Bereich. Diese Anlage wurde bislang in verschiedenen Projekten zum Umweltverhalten von Pestiziden eingesetzt. Der aktuelle Stand der Forschung zeigt, dass Pestizide sich stärker in der Umwelt verbreiten als angenommen und bereits in verschiedensten Umwelt-, Lebensmittel- und Humanproben nachgewiesen werden. Pestizide werden in immer geringeren Mengen eingesetzt, jedoch besteht noch Forschungsbedarf zu ihrem Umweltverhalten und dem ihrer Transformationsprodukte. Daher werden besondere Anforderungen an die Analytik in diesem Forschungsbereich gestellt. Eine LC-Triplequadrupol-Anlage würde die zurzeit laufenden Projekte zu Transformationsprozessen von Pestiziden (BMBF) und zur Eintragsreduzierung von Pestiziden durch Retentionsteiche (Kooperationsvertrag BASF) signifikant unterstützen. Weiterhin ermöglicht dieses Gerät die Ausweitung auf andere Mikroschadstoffe wie Biozide, Human- und Tierarzneimittel und andere Matrices als Wasser (z.B. Boden und Sediment). Darüber hinaus können durch niedrigere Kosten bei Analysen am eigenen Institut im Vergleich zu Fremdanalysen bei gleichem Budget eine deutlich höhere Anzahl an Proben untersucht werden. Dies würde die Qualität der Ergebnisse entscheidend verbessern. Das beantragte Gerät ist bei der Einwerbung von weiteren Einzel- und Verbundvorhaben (DFG, WTSH, BMBF, Water JPI) von zentraler Bedeutung, um signifikante Erkenntnisse zu Prozessen von Mikroschadstoffen in der Umwelt zu gewinnen.
Reflexions-Infrarotspektroskopie im nahen (NIRS) und mittleren Infrarotbereich (MIRS) weist ein hohes Potential zur Bestimmung bodenchemischer und -biologischer Charakteristika auf, aber hinsichtlich der Vorhersagegenauigkeit und des Verständnisses der zugrundeliegenden Beziehungen herrscht noch Forschungsbedarf. Projektziele sind: (i) Die Genauigkeit von NIRS und MIRS, den Gehalt an organischem C und N und die Zusammensetzung der organischen Bodensubstanz vorherzusagen, soll optimiert werden. Hierbei wird die Population nach Bodentyp, Textur und mineralogischer Zusammensetzung klassifiziert. Teilproben werden chemisch oder thermisch oxidiert und ein modifiziertes PLS-Verfahren, ein genetischer Algorithmus, wird getestet. (ii) Allgemeine Beziehungen zwischen den Mengen an labilem, intermediärem und passivem C und N (zu erhalten aus Inkubationsexperimenten und Na2S2O8-Behandlungen) und den bedeutsamen Wellenlängen der NIRS- und MIRS-Kreuzvalidierungen sollen aus Spektren, die vor und nach den Inkubationen aufgenommen wurden, abgeleitet werden. (iii) Es soll die Vorhersagegüte von Bodenkonstituenten mittels NIRS und MIRS für offene Populationen ermittelt werden.
Die Geschwindigkeit der Streuzersetzung ist abhängig vom Nährstoffgehalt des Bodens und den klimatischen Bedingungen am Standort. Bei einem Temperaturanstieg infolge des weltweiten Klimawandels wird vermutlich auch die Streuzersetzung in terrestrischen Ökosystemen zunehmen. Dies hätte weitreichende Konsequenzen für den Humusgehalt der Böden und den Nährstoffkreislauf im Ökosystem. Bei einem Anstieg der Abbauraten können Kohlenstoff-Senken in Kohlenstoff-Quellen umgewandelt werden. Außerdem sind eine Erhöhung der pflanzenverfügbaren Nährstoffgehalte im Boden und in der Folge eine gesteigerte Primärproduktion im Ökosystem möglich. Auf Grund des hohen Forschungsbedarfs zur dargestellten Thematik hat das Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung in Leipzig im Rahmen des EU-Projektes ALTERNET II (Network of excellence) ein Forschungsprojekt mit dem Titel 'Multi-site-experiment II: Variation of litter decomposition across an European gradient' beantragt, welches auch genehmigt wurde. An diesem internationalen Forschungsprojekt nehmen 21 Wissenschaftler aus 13 europäischen Staaten teil. Untersucht werden Wald- und Graslandökosysteme. Das Umweltbundesamt in Wien und der Antragsteller dieser wissenschaftlichen Tätigkeit wurden als österreichische Vertreter eingeladen, an diesem europaweiten Forschungsprojekt teilzunehmen. Das Umweltbundesamt in Wien wird ein Waldökosystem und die HBLFA Raumberg-Gumpenstein ein Graslandökosystem in Bezug auf den Streuabbau untersuchen. Mit diesem internationalen Forschungsprojekt sollen an 21 verschiedenen Standorten in Europa folgende umweltrelevante Fragen beantwortet werden: - Wie verändert sich die Geschwindigkeit der Streuzersetzung in Wald- und Grünlandökosystemen entlang eines Klimagradienten? - Wie verändert sich die Geschwindigkeit der Streuzersetzung in Wald- und Grünlandökosystemen bei erhöhter Temperatur und besserem Ressourcenangebot (Kohlenstoff, Stickstoff) für die Bodenorganismen? usw.
ZIELSETZUNG Das Ziel des Arbeitsbereiches ist es durch Erforschung des Wirkungskreises Schadstoffemissionen und Immissionen sowie alternativer Kraftstoffe und Antriebe Grundlagen zur nachhaltigen Verbesserung der Lebensqualität zu erarbeiten. Die wichtigsten Forschungsgebiete sind die Messung und Simulation der Schadstoffemissionen von Kraftfahrzeugen, deren Ausbreitung und die dabei auftretenden luft-chemischen Reaktionen. SPEZIALGEBIETE - Messung und Simulation von Emissionen und Energieverbrauch des Verkehrs: - Prüfstandsmessungen und Simulation von Einzelfahrzeugen, Motoren und Aggregate (PKW und Nutzfahrzeuge) - Vergleichende Studien zu alternativen Antriebsarten und Kraftstoffen - Untersuchungen zu Eigenschaften und Anforderungen an Biodiesel - Emissions-Modellrechnungen für lokale, regionale und globale Problemstellungen - Strömungssimulation und Thermodynamik: - atmosphärische Strömungen in der Mikro und Mesoskala - technische Strömungen in Maschinen, Anlagen und Gebäuden - Turbulenzbetrachtungen in mikroskaligen Gebieten - Schadstoffausbreitung: - bei komplexen Verbauungen (Mikroskala) - einfaches und komplexes Gelände (Mesoskala) - Luftchemie - Messung von atmosphärischen Spurenstoffen: - Monitoring - 'Open-path remote sensing' Technologie Tunnellüftung - Lüftungsauslegung - Brandfall - Umweltverträglichkeitsuntersuchungen
Die Forderungen nach einem nachhaltigen Phosphor (P) Management werden seit Jahren dringlicher, vorangetrieben insbesondere durch die Erkenntnis, dass einerseits versorgungsseitig eine große Importabhängigkeit besteht, und andererseits die beträchtliche Ineffizienz in der Nutzung dieses essentiellen Elements aufgezeigt wurde. Die größtenteils gute Datenlage zu P in Österreich ermöglichte es, diesen Stoff und seine Stoffflüsse in hohem Detail nachzuverfolgen und ungenützte Potentiale wie beispielweise in Klärschlamm und Tiermehl auf nationaler Ebene zu quantifizieren (Egle et al., 2014; Zoboli et al., 2016a, b). Zur Ausschöpfung des P-Potentials des Abwassers wurde eine Reihe von Verfahren entwickelt, die P aus Abwasser, Klärschlamm oder Klärschlammasche rückgewinnen können. Begleitet wurden diese Entwicklungen durch Studien über die technologische, ökonomische und ökologische Bewertung dieser Verfahren, die deren Leistungsfähigkeit in Bezug auf ein effizientes P-Recycling, deren Kosten und deren technische Entwicklung aufzeigten (Egle et al., 2014). Die vorhandenen Potentiale und Möglichkeiten zur P-Rückgewinnung sind daher bekannt, gleichzeitig hat sich jedoch gezeigt, dass eine P-Rückgewinnung derzeit wirtschaftlich nicht selbsttragend ist und die rechtlichen Rahmenbedingungen, sowie Anreize für ein effizientes Recycling, erst geschaffen werden müssen. Dementsprechend wurden vom BMLFUW für den Bundes-Abfallwirtschaftsplan (BAWP) 2017 (BMLFUW, 2017) die Strategien zur zukünftigen Klärschlammbewirtschaftung und die Vorgaben für eine P-Rückgewinnung ausgearbeitet, und in Entwurf-Fassung bereits bekannt gegeben. Hiernach soll konkret die landwirtschaftliche Ausbringung von Klärschlamm von Kläranlagen größer als 20.000 EW60 verboten und gleichzeitig eine verpflichtende P-Rückgewinnung auf jenen Kläranlagen eingeführt werden. Projektziele - Aus diesem Forschungsbedarf wurden für dieses Projekt folgende Ziele abgeleitet: - Bewertung der ökonomischen und ökologischen Effizienz von Szenarien der Phosphorrückgewinnung aus Klärschlamm unter Einbeziehung der regionalen Strukturen des Klärschlammaufkommens, durch Darstellung von volkswirtschaftlichen Kosten und Investitionskosten, der zu schaffenden Strukturen, sowie von Umweltauswirkungen (Erhöhung des Treibhausgaspotentials, der Schwermetallbelastung der Landwirtschaft, ...) - Darstellung möglicher Folgen und Widersprüche von gesetzlichen Vorgaben für die Erreichung der Ziele für P-Recycling und allenfalls für andere Bereiche der Abwasser- und Abfallwirtschaft - Ableitung von geeigneten Ansätzen für die Festlegung von Steuerungselementen für ein optimiertes Phosphormanagement in Österreich. (Text gekürzt)
| Origin | Count |
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