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Sedimentation velocity of morphologically diverse macrophytes and plastic particles

The dataset contains sedimentation velocity measurements for 22 morphologically diverse macroalgae species (n = 49), the seagrass Zostera marina (n = 3), and plastic particles of four distinct shapes (n = 16). Each sample was measured at least five times, with some measured up to seven times. Detailed morphological descriptions and images are available in the corresponding paper. Samples with a SampleID starting with "K" were collected in January 2023 from the Kiel Fjord, Germany (between Strande and Bülk light house, 54°26'57.4N 10°11'37.6E). U. gigantea was collected in June 2024 in Yerseke, Netherlands (51°30'09.0N, 4°02'39.7E). All other samples were collected in June 2024 at the same site from the Kiel Fjord as in 2023, as well as two additional locations (Schilksee, 54°25'16.3N 10°10'43.1E and Mönkeberg, 54°21'20.92N 10°10'41.97E). Sedimentation velocity measurements were conducted in plastic cylinders, allowing particles to sink 15 cm to reach their terminal sinking velocity before starting the measurements. The sinking time was recorded using a stopwatch, and sedimentation velocity was calculated by dividing the sinking distance by the elapsed time. Test with varying cylinder heights showed no significant differences in results. Macrophyte species measured: Fucus vesiculosus, Fucus serratus, Saccharina latissima, Gracilaria vermiculophylla, Ceramium virgatum, Vertebrata fucoides, Polysiphonia stricta, Spermothamnion repens, Ahnfeltia plicata, Furcellaria lumbricalis, Coccotylus truncatus, Delesseria sanguinea, Cladophora flexuosa, Cladophora sp., Rhodomela confervoides, Pyropia leucosticta, Ulva clathrata, Ulva linza, Kornmannia leptoderma, Bryopsis hypnoides, Acrosiphonia centralis, Ulva gigantea, and Zostera marina. The plastic particles include eight circular pieces of foil (disks), three table tennis balls, two plastic nets, and three rubber bands. The foil disks were cut to different diameters and some were punched with different numbers of small holes. The name of the foil circles indicates both their diameter and perforation level. For example, "Disk 40-1" had a diameter of 40 mm and was unpunched, where "1" denotes unpunched, "2" partially punched, and "3" heavily punched, "4" extremely heavily punched. The three tennis balls shared identical dimensions but had different mass densities due to the different level of replacement of air with seawater and glass beads in the tennis ball.

Brackish water rewetting of a temperate coastal peatland in NE Germany: Effects on Biogeochemistry, Microorganisms and Greenhouse gas emissions

The rewetting of drained peatlands is a promising measure to mitigate carbon dioxide (CO2) emissions by preventing the further mineralization of the peat soil through aeration. While freshwater rewetted peatlands can be significant methane (CH4) sources in the short-term, in coastal ecosystems the input of sulfate-rich seawater could potentially mitigate these emissions. The purpose of the data collection was to examine whether the presence of sulfate, known as an alternative electron acceptor, can cause lower CH4 production and thus, emissions by favoring the growth of sulfate-reducers, which outcompete methanogens for substrate. We therefore investigated underlying variables such as the methane-cycling microbial community along with CH4 fluxes and set them in context with CO2 fluxes along a transect in a coastal peatland before and directly after rewetting. In this way, a conclusion about the short-term greenhouse gas mitigation potential of brackish water rewetting of coastal peatlands could be drawn. This data collection consists of six data sets, with direct comparisons before and after rewetting of CO2 and CH4 fluxes (Tab. 2) and associated microbial communities (Tab. 1) being the main data. Pore water geochemistry (Tab. 1 and 3) and surface water parameters (Tab. 4) were collected simultaneously to provide potential explanatory variables. The sampling of continuous water level (Tab. 5) within wells and atmospheric weather data (air and soil temperature, relative humidity, photosynthetic photon flux density; Tab. 6) from a weather station was done in addition. Measurements started in June/July/August 2019 after field installation was finalized and were conducted on the drained coastal fen "Polder Drammendorf" on the island of Rügen in North-East Germany. On 26th November 2019, the dike was opened and channeled in order to rewet the peatland with brackish water. Before, the dike separated the peatland from the adjacent bay "Kubitzer Bodden", which is part of a brackish lagoon system connected to the Baltic Sea. Therefore, the peatland was nearly completely flooded and now resembles a shallow lagoon with high fluctuating water levels. We measured along a humidity (pre-rewetting)/water level (post-rewetting) gradient (stations 0-8) towards and across the main North-South oriented drainage ditch, including four stations on the Eastern side of the ditch (1–4), two ditch stations (0, 5) and two stations (6, 7) on the Western side of the ditch. Station 8 was chosen as an additional station farther towards the adjacent bay on the Western side, but was only accessible before rewetting. CH4 and CO2 fluxes (stations 0-7) were calculated from online gas concentrations measurements using laser-based analyzers and manual closed chambers (Livingston, G. P., & Hutchinson, G. (1995). Enclosure-based measurement of trace gas exchange: Applications and sources of error. In P.A. Matson, & R.C. Harriss (Eds.). Biogenic trace gases: Measuring emissions from soil and water (pp. 14–51). Blackwell Science Ltd., Oxford, UK). Soil cores for microbial, dissolved gas concentrations and isotopic analysis were taken using a Russian type peat corer (De Vleeschouwer, F., Chambers, F. M., & Swindles, G. T. (2010). Coring and sub-sampling of peatlands for palaeoenvironmental research. Mires and Peat, 7, 1–10) before and after rewetting. Each time, we took duplicates at stations 1-8 for this rather labor-intensive process and divided the core into four depth sections: surface, 5–20, 20–40 and 40–50 cm. Subsamples for dissolved gases and stable carbon isotope analyses were taken with tip-cut syringes with a distinct volume of 3 ml (Omnifix, Braun, Bad Arolsen, Germany) and immediately placed into NaCl-saturated vials (20 ml, Agilent Technologies, 5182-0837, Santa Clara, USA) leaving no headspace and closed gas-tight using rubber stoppers and metal crimpers (both: diameter 20 mm, Glasgerätebau Ochs, Bovenden, Germany). Absolute abundances of specific functional target genes, including methane- and sulfate-cycling microorganisms, were measured with quantitative PCR (qPCR) after DNA was extracted (GeneMATRIX Soil DNA Purification Kit, Roboklon, Berlin, Germany) and quantified (Qubit 2.0 Fluorometer, ThermoFisher Scientific, Darmstadt, Germany). Surface and pore water parameters were measured in parallel to the gas measurements and soil coring for microbial analyses. Most surface water variables (pH, specific conductivity, salinity, nutrients, oxygen, sulfate and chloride concentrations, DOC/DIC) were measured in-situ using a multiparameter digital water quality meter or taken to the laboratory as water samples for further analysis. Likewise, pore water/soil variables (pH, specific conductivity, nutrients, metals, sulfate and chloride concentrations, CNS) were either measured in-situ or taken to the laboratory as soil samples. While surface water analysis was only conducted in the drainage ditch before rewetting, it was done along the entire transect after rewetting. In contrast, pore water/soil analysis was mostly conducted before rewetting and only repeated occasionally after rewetting where possible.

Absolute abundances of methane- and sulfate-cycling microorganisms, pore water gas concentrations and stable carbon isotopes (Table 1)

Soil cores for microbial, dissolved gas concentrations and isotopic analysis were taken using a Russian type peat corer (De Vleeschouwer et al. 2010) before and after rewetting. Each time, we took duplicates at stations 1-8 for this rather labor-intensive process and divided the core into four depth sections: surface, 5–20, 20–40 and 40–50 cm. Subsamples for dissolved gases and stable carbon isotope analyses were taken with tip-cut syringes with a distinct volume of 3 ml (Omnifix, Braun, Bad Arolsen, Germany) and immediately placed into NaCl-saturated vials (20 ml, Agilent Technologies, 5182-0837, Santa Clara, USA) leaving no headspace and closed gas-tight using rubber stoppers and metal crimpers (both: diameter 20 mm, Glasgerätebau Ochs, Bovenden, Germany).

Zusammenstellung von Gummiadditiven und messanalytische Bestimmung prioritärer Stoffe in Verbraucherprodukten

Chemische Kopplung polymerer Werkstoffe mit funktionalisiertem PTFE-Mikropulver bzw. mit modifiziertem Polyethylen zur Verbesserung der tribologischen Eigenschaften

Das Ziel des geplanten Verbundforschungsvorhabens besteht in der Entwicklung neuartiger Werkstoffe für tribologische Anwendungen auf Basis von elastomeren, thermoplastischen und duromeren Grundwerkstoffen mit chemisch gekoppelten Polytetrafluorethylen-Mikropulvern (PTFE) bzw. inkorporiertem PE. Aus dem gesamten Spektrum der technischen Polymere werden repräsentative Vertreter aus den drei Kunststoffgruppen ausgewählt und für tribologische Einsatzgebiete entsprechend modifiziert. Carbonsäurefunktionalisierte PTFE-Mikropulver als Basismaterialien entstehen durch Strahlenmodifizierung von PTFE in Gegenwart von Sauerstoff. Die Synthese der speziell für die Kopplung mit anderen Polymersystemen modifizierten PTFE-Mikropulver bildet somit den Ausgangspunkt für die ingenieurtechnischen Arbeiten. Die Modifizierung von PA-66 durch chemische Kopplung mit maleinsäureanhydridgepfropftem Polyethylen (PE) mit der anschließenden selektiven Vernetzung des PE ist ein weiteres Arbeitsziel für vergleichende Untersuchungen zu den chemisch gekoppelten PTFE-Polyamidmaterialien. PTFE und PE zeichnen sich durch niedrige adhäsive Haftung bzw. Reibungszahl aus. PE besitzt zwar eine geringe Wärmeformstabilität, liegt aber preislich weit unterhalb von PTFE-Werkstoffen. Nach der Herstellung der neuen Werkstoffsysteme werden diese hinsichtlich der mechanischen und tribologischen Eigenschaften charakterisiert. Analog zu den Ergebnissen aus vorangegangenen Untersuchungen zur Herstellung und Charakterisierung von PTFE-Polyamid-6-Materialien am IPF und LKT wird durch die chemische Kopplung von PTFE bzw. PE mit den Matrixpolymeren anstelle der bisherigen physikalisch gebundenen Einlagerung die Verbesserung der tribologischen Eigenschaften und vor allem eine Erniedrigung der Reibungszahl und die Erhöhung der Verschleißfestigkeit angestrebt. Die chemisch gekoppelten PTFE bzw. PE-Werkstoffsysteme besitzen den Vorteil, dass die für die Verbesserung der tribologischen Eigenschaften verantwortlichen Zusatzstoffe nicht mehr aus der Matrix heraus gerieben werden können. Es sind somit die werkstoff- und verfahrenstechnischen Grundlagen für völlig neuartige Tribowerkstoffe zu entwickeln.Über die Untersuchung der Verarbeitungsbedingungen und eine erste Optimierung der tribologischen und Werkstoffeigenschaften werden grundlegende Erkenntnisse zu den Zusammenhängen zwischen den Strukturbildungs- und Struktur-Eigenschaftsbeziehungen erarbeitet. Der Ausgangspunkt für die Forschungsarbeiten in diesem Verbundprojekt sind die bisher erfolgreich durchgeführten Arbeiten zu einer chemischen Kopplung zwischen PTFE und PA-6 am IPF. Für die Elastomerkopplung werden die PTFE-PA-Produkte mit olefinischen Doppelbindungen modifiziert, die in der Mischungsherstellung bzw. während der Vulkanisation unter chemischer Kopplung mit dem Matrixelastomer reagieren. usw.

Priority program (SPP) 1897: Calm, Smooth and Smart - Novel Approaches for Influencing Vibrations by Means of Deliberately Introduced Dissipation, Granulare Mischungen mit maßgeschneiderten Dämpfungseigenschaften

Lärm und unkontrollierte Vibrationen sind in vielen industriellen und geotechnischen Anwendungen problematisch. Akustische Wellen auf Straßen und Schiene, oder verursacht durch Erdbeben, pflanzen sich durch die typischerweise granularen Strukturen im Boden, in Beton, oder in Asphalt mit einer ganz eigenen Charakteristik fort, wobei das Material die Geschwindigkeit, die Dämpfung und den Frequenzbereich der transmittierten Wellen beeinflusst. In unserem innovativen Projekt wollen wir granulare Materialien in 'granulare Dämpfer' verwandeln indem wir sowohl Teilcheneigenschaften als auch die Mischungszusammensetzung der weichen bzw. steifen Teilchen einer granularen Mischung in weiten Bereichen variieren. Das Ziel ist, effektive Materialeigenschaften wie Dämpfung oder Dispersion zu optimieren, und Frequenzfilterung durch Bandlücken optimal auszunutzen. Um dieses Ziel zu erreichen werden wir das Projekt von zwei Seiten aufrollen: Einerseits werden wir physikalische Experimente durchführen in denen wir Materialien mit unterschiedlichsten dämpfenden und elastischen Eigenschaften in allen Mischverhältnissen kombinieren. Andererseits werden wir dazu komplementär auch direkte Teilchen-Simulationen (DEM) durchführen um die mikromechanischen Mechanismen abzubilden und die effektiven Eigenschaften der Mischung quantitativ zu modellieren und zu verstehen. Nach sorgfältigster Analyse werden sowohl die experimentellen als auch die numerischen Daten dazu verwendet um ein stochastisches makroskopisches Modell weiterzuentwickeln das den Transport von Energie zwischen verschiedenen Frequenzbändern mit einer Master-Gleichung beschreibt. Dies kann schlussendlich dazu verwendet werden um in vielen Anwendungen neue, bessere Materialeigenschaften zu erzielen. Vorarbeiten: In den letzten Jahren habe wir bereits Wellenausbreitung und Dämpfung in granularen Mischungen von weichen und harten Teilchen unter verschiedenen hydrostatischen Kompressionsdrücken untersucht. Bisher konzentrierten wir uns auf mono-disperse Glas-Gummi Mischungen um das Zusammenspiel von Komposition und Spannungszustand zu verstehen. Ein überraschendes Ergebnis ist dabei, dass wir leichtere Packungen mit 15-20% Gummi herstellen konnten die bessere elastische und viel bessere Dämpfungseigenschaften hatten. Arbeitsplan: Zuerst wollen wir den kombinierten Einfluss von verschieden großen weichen und harten Teilchen in Mischungen untersuchen. Nach sorgfältiger Analyse im Frequenz-Raum werden wir die komplexe Wechselwirkung zwischen Teilchen- und System-Eigenschaften, sowie zwischen Energie-Absorption und -Propagation benutzen um ein stochastisches Model reduzierter Ordnung zu formulieren, das die Fortpflanzung von Wellen für alle Frequenzen in Raum und Zeit vorhersagen kann. Innovativ ist, dass wir nicht nur die niedrigeren Eigenfrequenzen modellieren, sondern alle Frequenzen, da insbesondere die hohen Frequenzen am wichtigsten für die Dämpfungseigenschaften in der Anwendung sind.

Entwicklung eines Leck-Warn-Systems fuer Unterwasser-Oel-Pipelines

Im Bereich der Off-Shore-Technik und der Oelfoerderung in Meeren werden flexible Unterwasser-Oel-Pipelines eingesetzt. Diese Unterwasser-Oel-Pipelines bestehen zum Teil aus Hochdruckgummischlaeuchen bis zu 600 mm Durchmesser, die in Teilstuecken bis zu 15 m Laenge aneinandergeflanscht sind. Eine wichtige Aufgabe im Umweltschutz ist die Fruehwarnung vor eintretenden Lecks an diesen Unterwasser-Oel-Pipelines aus Gummi, um Meerwasserverschmutzungen durch austretendes Oel und wirtschaftliche Verluste durch Oel- und Pipelineausfall zu verhindern. Im Rahmen dieser Problemstellung hat das Forschungsvorhaben folgende Teilaufgaben zu loesen: Entwicklung von geeigneten Lecksensoren und deren Integration in die Wandungen der Gummipipelines, Verarbeitung der Sensorenwarnsignale durch eine ebenfalls in die Pipelinestuecke integrierte elektronische Logikschaltung, drahtlose Uebertragung der Leck-Warn-Signale aus der elektronischen Logik der Pipelinestuecke an die Wasseroberflaeche zu einer Bojenstation, autonome Langzeitversorgung der Pipelineelektronik, Uebertragung der Leck-Warn-Systeme von der Bojenstation an eine Kuestenkontrollstation, rechnergesteuerte Decodierung der Warnsignale in der Kuestenstation zur Erkennung der genauen Position (Pipelinestueck) des zu erwartenden Lecks, automatische selbstaendige Ueberwachung des Systems auf Funktionssicherheit, automatische Alarmanlage bei zu erwartendem Leck oder Funktionsausfall des Systems.

FH-Kooperativ 2-2020: Funktionalisierung und Anwendung von hydrothermal karbonisiertem Lignin als Verstärkerfüllstoff in Kautschuk (FAnLiVe)

Mikrobielle Aktivität in Altgummideponien

Deponien, auf denen ausschließlich Altgummimaterialien wie z.B. Autoreifen oder Latexhandschuhe gelagert werden, neigen unter bestimmten Umständen zur Selbsterwärmung, die zum Brand führen kann. Mikrobielle Aktivität wie Zersetzung des Gummis und Methanbildung kann als Ursache nicht ausgeschlossen werden. Eine Charakterisierung der dort vorhandenen aeroben und anaeroben mikrobiellen Populationen wird vorgenommen.

Reduzierung der Emission und des Eintrags von Mikroplastikpartikeln durch Reifenabrieb

Kurzbeschreibung Ziel ist die Definition des Begriffs „Mikroplastik“ aus Reifenabrieb. Ableitung von Aussagen über „Mikroplastik“ aus Reifenabrieb aus einem Fact Sheet zum Thema Reifenabrieb und Feinstaub. In dem Feinstaub-Papier finden sich grundsätzliche Aussagen dazu, wie sich Reifenabrieb zusammensetzt (Konglomerat aus Gummi, Straßenbelag, Metallspuren etc.), dass neben dem Reifen auch Straßenbelag und Fahrstil entscheidende Faktoren sind und dass die Reifenhersteller durch abriebsärmere Mischungen bereits die Langlebigkeit der Reifen erhöht und den Abrieb gesenkt haben. Seit 2005 befasst sich auch das Tire Industry Project (TIP) unter dem Dach des Weltwirtschaftsrats für Nachhaltige Entwicklung (World Business Council for Sustainable Development – WBCSD) damit (Ergebnisse: Straßen- und Reifenpartikel grundsätzlich zu groß für Feinstaub http://www.wbcsd.org/Projects/Tire-Industry-Project/Tire-Road-Wear-Particles-TRWP;  https://www.youtube.com/watch?v=qdn8mFnxDtY) Ergebnisse Fact Sheet zum Thema Reifenabrieb und Feinstaub

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