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Found 156 results.

Untersuchung der Photochemie von Sauerstoffspezies in der Mesopausenregion

Atomarer Sauerstoff (O) ist eine der Hauptkomponenten der Mesopausenregion der terrestrischen Atmosphäre. Er spielt für die Energiebilanz der Mesopausenregion eine entscheidende Rolle, da er aufgrund seiner langen Lebensdauer chemische potentielle Energie über große Distanzen transportieren kann und indirekt an der Strahlungskühlung dieser Höhenregion beteiligt ist. Darüber hinaus steht er in direktem Zusammenhang mit Ozon, was wiederum für die diabatische solare Heizung von großer Bedeutung ist. Die Zahl der O Messungen in der Mesopausenregion ist ziemlich begrenzt, insbesondere was Zeitserien über Zeiträume von mehr als einigen Jahren betrifft. Die üblicherweise verwendeten Methoden zur Messung von O in der Mesopausenregion basieren auf Airglow-Emissionen der Spezies O, O2 und OH und erfordern die Kenntnis zahlreicher chemischer Ratenkonstanten. Bisherige Studien zeigen klare Hinweise darauf, dass die existierenden Modelle zur Beschreibung der O2 A-Banden-Emission, der grünen Sauerstofflinie und der OH* Meinel-Emissionen nicht konsistent sind, und O Konzentrationsprofile liefern, die sich signifikant unterscheiden. Im Rahmen dieses Projektes soll die Konsistenz der existierenden photochemischen Modelle für die drei genannten Airglow-Emissionen untersucht werden und unter Verwendung von simultanen Satellitenmessunen aller drei Emissionen, sowie dedizierter Modellrechnungen die Übereinstimmung der Modelle verbessert werden. Bei den Messungen handelt es sich um Nightglow Messungen des SCIAMACHY (Scanning Imaging Absorption spectroMeter for Atmospheric CHArtographY) Instruments, das von 2002 - 2012 auf dem Umweltforschungssatelliten Envisat operierte. SCIAMACHY bietet aufgrund seines breiten Spektralbereichs die einmalige Möglichkeit alle für dieses Projekt relevanten Airglow Emissionen gleichzeitig und spektral aufgelöst zu messen. Die geplanten Modellrechnungen sollen mit einer etablierten Suite an photochemischen und globalen Modellen durchgeführt werden. Mittels eines Inversionsverfahrens sollen photochemische Modellparameter derart optimiert werden, dass die Differenzen zwischen Modellergebnissen und SCIAMACHY Messungen für alle relevanten Emissionen simultan minimiert werden. Darüber hinaus soll im Rahmen des Projekts die räumliche und zeitliche Variabilität von O in der Mesopausenregion charakterisiert werden, insbesondere hinsichtlich solarere Einflüsse und möglicher Langzeittrends über den Zeitraum von 2002 - 2012. Es ist außerdem geplant, die existierende - und bekannte Weise unzureichendem - klimatologischen Modelle (z.B. MSIS) von O in der Mesopausenregion zu verbessern. Die Antragsteller sind anerkannte Experten auf Ihren jeweiligen Hauptarbeitsgebieten und besitzen langjährige Erfahrung im Bereich der Satellitenfernerkundung mittels Airglow-Emissionen, beziehungsweise der atmosphärischen Modellierung.

Spaltung von Wasser in H2 und O2 mittels Sonnenenergie und Photokatalysatoren

Untersuchung von photoelektrochemischen Systemen am Beispiel von n-TiO2-Halbleiterelektroden. Zusammenhang zwischen photophysikalischen, elektrochemischen und halbleiterphysikalischen Daten von unterschiedlich hergestellten polikristallinen TiO2-Schichten. Vergleich thermisch oxidierter, anodisch oxidierter und vakuum-aufgedampfter Halbleiter. Messung ihrer Stabilitaet und der Photoeffizienz. Untersuchung von Farbstoffen hinsichtlich Stabilitaet gegenueber Angriff von H- und OH-Radikalen, die bei der photokatalytischen H2O-Spaltung entstehen. Untersuchung von Methylenblau, Thionin, Acridinorange, Rhuteniumpyridil, Prophyrine etc. TiO2-Suspensionen als Photokatalysator fuer O2-Entwicklung aus sauren und Ce4+-haltigen waessrigen Systemen. Farbstoffsensibilisierung an Halbleiterelektroden: Farbstoffe im Elektrolyten oder adsorbiert an der Halbleiteroberflaeche.

Die globale Verteilung von 14 CO als Indikator fuer OH-Radikale

Natuerliches 14 CO wird in der Atmosphaere hauptsaechlich durch kosmische Strahlung gebildet. Es wird dann fast ausschliesslich durch Reaktion mit OH-Radikalen zu 14 CO2 oxidiert. Die Produktionsrate ist sehr gut bekannt; Messungen der 14 CO-Verteilung lassen daher direkte Schluesse auf die entsprechende OH Verteilung zu. Zur Messung wird zunaechst das Kohlenmonoxid aus ca. 100 Kubikmeter Luft chemisch abgetrennt. Anschliessend wird der 14 C Gehalt in einer speziellen 'low level'-Zaehlapparatur mit geringem Volumen bestimmt. Bisher wurden Messungen in der Nordhemisphaere am Boden durchgefuehrt (Vols et al., 1979, 1980, 1981). Ergaenzende Messungen in der hoeheren Atmosphaere sowie der Suedhemisphaere zur besseren Absicherung der ermittelten OH-Verteilung sind in Vorbereitung.

Ökophysiologie polarer Algen: Wechselwirkungen zwischen Bakterien und Eisdiatomeen insbesondere beim Oxidationsschutz

Bei zahlreichen Stoffwechselvorgängen in Organismen kommt es zur Bildung von reduzierten Sauerstoffformen wie Wasserstoffperoxid, Superoxidanionen oder des Hydroxylradikals. Marine Eisdiatomeen bilden zusammen mit anderen Mikroorganismen im Packeis in den Salzlaugenkanälchen eine eigenständige Meereisgesellschaft. Diese Kanälchen zeichnen sich durch extreme Umweltbedingungen aus (Licht, Salinität, Temperatur, hohe Zelldichten), die eine vermehrte Bildung von aktivierten Sauerstoff Spezies begünstigen. Bei Untersuchungen zum Oxidationsschutz der Eisdiatomee Enteromoneis kufferathii MANGUIN wurde festgestellt, dass diese in Gesellschaft mit epiphytisch lebenden Bakterien vorkommen. Die Ergebnisse ergaben, dass die Bakterien maßgeblich an der Entgiftung der Oxidantien beteiligt sein können, so dass die Vermutung einer symbiotischen oder kommensalistischen Beziehung naheliegt. Es soll die Art der Bakterien/Algen-Wechselwirkung näher untersucht und der jeweilige Anteil an Oxidationsschutzsystemen (enzymatisch oder durch Schutzsubstanzen) überprüft werden, um die These vom gegenseitigen Schutz vor Sauerstoffradikalen zu überlegen. Die Bakterien werden charakterisiert und ihr Einfluss auf das Wachstum von E. Kufferathii und anderen Algen der Eislaugengesellschaft wird untersucht. Elektonenmikroskopische Aufnahmen (TEM/REM/LSM) sollen Aufschluss über die Art des Kontaktes zwischen Algen und Bakterien geben.

Entwicklung und Erprobung eines Relaxed Eddy Accumulation (REA)-Systems zur Bestimmung vertikaler Flüsse von salpetriger Säure (HONO)

Während der letzten Jahre wurde Salpetrige Säure (HONO) als eine Hauptquelle von OH-Radikalen in der unteren Atmosphäre erkannt. Da das OH Radikal für den Abbau der meisten Schadstoffe und die Bildung von Photooxidantien, wie z.B. Ozone, verantwortlich ist, sind die Identifizierung und die Quantifizierung von atmosphärischen HONO-Quellen von großer Bedeutung. Basierend auf Laborstudien wurden hauptsächlich bodennahe HONO-Quellen vorgeschlagen, um die unerwartet hohen HONO-Tageskonzentrationen in der unteren Atmosphäre zu erklären. Daraus resultierende vertikale Flussmessungen von HONO über atmosphärischen Oberflächen werden jedoch nur selten durchgeführt. Zudem wird hierbei auf Grund fehlender schneller und empfindlicher HONO-Messgeräte meist nur die aerodynamische Gradientenmethode eingesetzt, die mit großen Unsicherheiten behaftet ist. Daher soll im Rahmen des hier beantragten Projektes ein REA (Relaxed Eddy Accumulation) System, zur Quantifizierung vertikaler Flüsse salpetriger Säure (HONO) entwickelt und erprobt werden. Es soll ein Zweikanal-Messgerät aufgebaut werden, das auf dem LOPAP (Long Path Absorption Photometer)-Messprinzip basiert und das mit einem mikrometeorologischen Einlasssystem gekoppelt wird. Hierbei werden zwei schnelle Magnetventile mit Hilfe eines Ultraschallanemometers gesteuert und somit die beiden Kanäle für jeweils auf- und absteigende Luftmassen beprobt. Zusätzlich werden in einem dritten Kanal chemische Interferenzen bestimmt und zur Korrektur der Messsignale verwendet. Parallel zum Aufbau der Hardware soll für die Steuerung der Ventile und die Datenerfassung der meteorologischen Daten eine passende Software entwickelt werden. Das Gerät wird zunächst an der BUW auf seine technische Funktionalität getestet und optimiert. Zum Ende des Projektes sollen dann mit Hilfe des Messgerätes und begleitenden anderen Spurengasmessungen Tagesquellen von HONO über einem landwirtschaftlich genutzten Feld in Grignon (Frankreich) identifiziert und quantifiziert werden. Die gewonnenen Daten sollen mit Ergebnissen aus HONO-Gradientenmessungen verglichen werden, die im Rahmen eines früheren DFG-Projekts des Antragstellers am selben Messort gewonnen wurden.

Abbau von organischen Verunreinigungen durch eine Kombination von physikalisch-chemischen und biologischen Verfahren

Das Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Qualitaet von Abwaessern, die schwer- oder nicht -abbaubare oder toxische Verbindungen enthalten, mit einem physikalisch-chemischen Verfahren soweit zu verbessern, dass die Abwaesser anschliessend mit einem biologischen Verfahren gereinigt werden koennen. Es werden sowohl photochemische als auch elektrochemische Verfahren getestet, bei denen Hydroxylradikale die organischen Verbindungen oxidieren. Die Nutzung von Sonnenlicht, die hauptsaechlich in Entwicklungslaendern Anwendung finden koennte, ist eine Richtung der Forschung, der spezielles Interesse gewidmet wird.

ISCO3: Eintrag von Ozon in Grundwasser über gaspermeable Membranen zur in-situ Sanierung von BTEX Schadensfällen (Deutsch-Israelische Wassertechnologie-Kooperation)

Elimination von Arzneimitteln und organischen Spurenstoffen: Entwicklung von Konzeptionen und innovativen, kostengünstigen Reinigungsverfahren, Einzelauftrag 8: Ertüchtigung kommunaler Kläranlagen durch den Einsatz von Verfahren mit UV-Behandlung (Mikrolight) - Ergänzungsarbeiten in Phase 2b

Ziele der Untersuchungen dieses Projektes sind die Ermittlung der Leistungsfähigkeit zur Spurenstoff- und Keimreduktion sowie Untersuchungen zur Reduktion der Toxizität von Abläufen kommunaler Kläranlagen unter Anwendung folgender Verfahren: - Ozonung (O3) + ultraviolette (UV-) Bestrahlung Zugabe von Wasserstoffperoxid (H2O2) + UV-Bestrahlung - Ozonung + Zugabe von Wasserstoffperoxid Alle hier betrachteten Verfahren erzielen eine starke oxidative Wirkung durch die Generierung von OH-Radikalen und werden weitergehende Oxidationsverfahren bzw. advanced oxidation processess (AOPs) genannt. Eine UV-Bestrahlung, wie sie im Ablauf kommunaler Kläranlagen zur Desinfektion eingesetzt wird, ist allein nicht geeignet, Spurenstoffe in nennenswertem Maße zu eliminieren (PEREIRA et al. 2007; CANONICA et al. 2008). Bei einer UV-Bestrahlung in Kombination mit einer Ozonung oder der Zugabe von Wasserstoffperoxid entstehen, wie auch bei der Kombination einer Ozonung und der Zugabe von Wasserstoffperoxid, hochreaktive Hydroxylradikale, die mit den meisten organischen Wasserinhaltsstoffen unspezifisch reagieren und deren Oxidation bewirken (ANDREOZZI et al. 1999). Somit können theoretisch fast alle organischen Substanzen eliminiert werden. Demgegenüber können durch den alleinigen Einsatz von Ozon vor allem elektronenreiche Stoffe eliminiert werden. Zwar entstehen durch eine Ozonung auch Hydroxylradikale, deren Anteil ist aber in der Regel zu gering, um ozonrefraktäre Stoffe zu eliminieren (GOTTSCHALK et al. 2010). Durch eine Kombination von Ozon mit z. B. Wasserstoffperoxid kann die Bildung von Hydroxylradikalen gezielt gesteigert werden, um Stoffe weitergehend eliminieren zu können. Für die genannten Verfahren wird die Praxistauglichkeit für eine Anwendung im Ablauf kommunaler Kläranlagen anhand von Versuchen mit einer Pilotanlage untersucht. Für die Spurenstoffelimination relevante Auslegungsparameter wie UV-Dosis und Ozon- bzw. H2O2- Dosiermengen werden in Abhängigkeit der Zusammensetzung zweier verschiedener Abwässer ermittelt. Es werden mechanisch-biologisch gereinigte Abwässer der halbtechnischen Kläranlage (HTK) Neuss des Landesamtes für Natur, Umwelt und Verbraucherschutzes NRW und der Kläranlage (KA) Neuss-Süd verwendet, die sich hinsichtlich ihrer organischen Belastung und ihrer Transmission unterscheiden. Die in den Versuchen verwendeten Dosiermengen wurden auf Basis von Laborversuchen (Phase 1 des Projektes) sowie anhand von Literaturdaten festgelegt. Auf diese Weise kann die für die Verfahren benötigte Energie ermittelt werden. Weiterhin wurde eine wirtschaftliche Betrachtung durchgeführt, um die Kosten der hier betrachteten Verfahren bei der Anwendung auf kommunalen Kläranlagen abschätzen zu können. Die Eliminationswirkung für hygienisch relevante Bakterien und Viren wurde untersucht, um eine zusätzliche Desinfektionswirkung der verschiedenen AOPs zu beurteilen. (Text gekürzt)

Integrierte Elektro-TBT-Entgiftung von Baggergut im Pilotmaßstab

Das Ziel des beantragten Projektes ist es, ein völlig neuartiges, elektrochemisches Behandlungssystem zur TBT-Entgiftung von Baggergut durch seine Erprobung in einer dreijährigen Pilotphase an die Schwelle zur Marktreife zu bringen. Im Großmaßstab angewandt, soll dieses Verfahren einen kostengünstigen Beitrag zur Erhaltung natürlicher Lebensräume bei gleichzeitiger Bewirtschaftung von Küstengebieten liefern. Die Elektro-TBT-Entgiftung von Baggergut hebt sich durch seine einfache und äußerst kostengünstige Funktionsweise deutlich von den bisher bekannten technischen Lösungsansätzen, der Wäsche oder Klassierung sowie einer thermischen Nachreinigung ab. Der Prozess besteht darin, dass das Baggergut polarisierte Elektroden überströmt, an deren Oberflächen nascierender Wasserstoff (an den Kathoden) bzw. OH-Radikale (an den Anoden) entstehen, die das TBT, aber auch andere organische Schadstoffe (z. B. AOX) reduktiv bzw. durch Substitution zerstören. In Vorversuchen wurden Abreicherungen bis auf 6 mg Zinn/kg erzielt. Im Rahmen dieses Projektes soll eine Pilotanlage mit einem Anlagenvolumen von 160 m durch den Antragsteller und Entwickler (Technische Universität Hamburg-Harburg) in modularer Containerbauweise erstellt und im Dauerversuch durch zwei Anwender (Hafenämter von Bremerhaven und Hamburg) erprobt werden. Innerhalb der Projektlaufzeit soll diese Anlage hinsichtlich Prozessführung, Materialfragen, Konstruktion und Kosten optimiert werden. Angestrebt wird der erwartbare Preis von 15 ECU pro Tonne behandeltes Baggergut. Um dieses Ziel zu erreichen, soll die Anlage leicht in den Hafenbetrieb integrierbar sein, z. B. durch Montage auf einem schwimmendem Untersatz. Damit eine spätere Anwendbarkeit garantiert ist, werden die Entwicklungsarbeiten in enger Zusammenarbeit mit den beteiligten Behörden erfolgen.

KMU-innovativ22: Entwicklung katalytischer Schwimmkörper für den kombinierten Einsatz mit Ölsperren zum Abbau von Mineralölbelastungen auf Wasseroberflächen, Teilprojekt 1

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