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Stickstoff-Immobilisierung - Regionalisierung von Eingangsdaten der Critical-Load-Berechnung

Ziel der vorliegenden Studie ist es, für Deutschland flächendeckend Stickstoffimmobilisierungsraten für die Critical-Load-Berechnung abzuleiten. Es soll dabei geprüft werden, inwieweit die landnutzungs - spezifische Bodenübersichtskarte Deutschland 1/1.000.000 (BÜK1000N v2.3) sowohl als Karten- wie auch als Datengrundlage genutzt werden kann. Aufbauend auf dem Vorgängerprojekt (Projektnr. 76011) werden die Stickstoffimmobilisierungsraten anhand rezent gemessenen Stickstoffvorräte und dem dazugehörigen Bodenalter abgeleitet. Die Eignung der BÜK1000N als Datengrundlage wird dabei aufgrund der Datenlage zu den Stickstoffvorräten als unzureichend eingeschätzt. Die Nutzung der Daten der zweiten Bodenzustandserhebung im Wald (BZE II) wird favorisiert. An den BZE-Punkten können Stickstoffvorräte der organischen Auflage und des Mineralbodens bis zu einer Tiefe von 90 cm berechnet werden. Das Bodenalter der BZE-Punkte wird entsprechend dem Vorgehen des Vorgängerprojektes anhand der maximalen Vereisung während der letzten Eiszeit festgelegt. Die Stickstoffvorräte der BZE-Aufnahmepunkte werden den BÜK1000N-Einheiten und Corine Landnutzungsklassen zugeordnet. Es zeigt sich, dass sich die Stickstoffimmobilisierungsraten anhand der BÜK1000N-Einheiten in drei Klassen gruppieren lassen. Die höchsten Immobilisierungsraten finden sich in den organischen Böden der BÜK1000N-Einheiten 6 und 7 mit 1,37 +/- 0,29 kg ha-1 a-1, mittlere Raten in Höhe von 0,93 +/- 0.06 kg ha-1 a-1 in den BÜK1000-Einheiten 19 - 21 mit mittel- bis tiefgründige Böden vorwiegend aus Geschiebelehm oder -mergel sowie Böden im montanen und subalpinen Bereich des Alpenraums. In den übrigen BÜK1000N-Einheiten weisen die Böden Raten von 0,31 +/- 0,04 kg ha-1 a-1 auf. Innerhalb der einzelnen BÜK1000N-Einheiten zeigen sich kaum Unterschiede zwischen den Waldtypen der Corine Landnutzungsdaten, so dass empfohlen wird, die Stratifizierung der Immobilisierungsraten anhand der BÜK1000N-Einheiten vorzunehmen. Mit dem vorliegenden Regionalisierungsansatz können 98,8 % der Rezeptorflächen der Critical-Load-Berechnung abgedeckt werden. Quelle: Forschungsbericht

Entwicklung eines Verfahrens zur verbesserten Entsorgung von leichtgebundenen mineralischen Asbestfasern und Staeuben durch Einsatz biologischer Quellstoffe

Das Projekt "Entwicklung eines Verfahrens zur verbesserten Entsorgung von leichtgebundenen mineralischen Asbestfasern und Staeuben durch Einsatz biologischer Quellstoffe" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Gesamthochschule Duisburg, Institut für Umwelttechnologie und Umweltanalytik durchgeführt. 1996 konnte das vom BMWi ueber die AiF gefoerderte Forschungsvorhaben 'Verfahren zur verbesserten Entsorgung von leichtgebundenen mineralischen Asbestfasern und Staeuben durch Einsatz biologischer Quellstoffe' erfolgreich abgeschlossen werden. Entsprechend der Zielsetzung wurde ein Verfahren zur Reduzierung der Faserfreisetzung ueber eine zuverlaessige Immobilisierung der Fasern in einer elastischen Matrix entwickelt. Das Verfahren stellt eine Erweiterung der klassischen Nasssanierung dar. Der Unterschied besteht in dem verwendeten Penetrationsmittel, das 'airless' auf das Objekt aufgetragen wird. Anstatt reinen Wassers finden waessrige biologische Quellstoffloesungen Verwendung. Je nach Anwendungsfall eignen sich Quellstoffe auf der Basis von Gelatine, Pektin, Carrageen oder Staerke mit chemischen Zuschlagstoffen. Die Quellstoffloesungen dringen in die poroesen Schichten ein und polymerisieren zu einem Gel, in dem die Fasern eingebunden werden. Abhaengig von der Rezeptur koennen unterschiedliche charakteristische Eigenschaften der Loesungen genutzt werden. So kann die Rezeptur im Hinblick auf eine Oberflaechenversiegelung oder auf maximale Eindringtiefe, thermische Reversibilitaet oder Bestaendigkeit gegenueber aeusseren Einfluessen ausgelegt werden. Die zu ca. 90 Gew.-Prozent aus Wasser bestehenden Quellstoffloesungen sind gegenueber Mensch, Umwelt und Werkstoffen unbedenklich. Die Entsorgungsmoeglichkeiten der einzelnen Fraktionen sowie die Moeglichkeit der Wiederverwendung der Werkzeuge etc. werden nicht eingeschraenkt. Im Rahmen des Forschungsvorhabens konnte gezeigt werden, dass durch die Verwendung biologischer Quellstoffe die Fasern direkt an der Sanierungsstelle in die Gelmatrix eingebunden werden. Die Penetrationszeiten liegen bei ca. 1 - 2 min/cm und die Zeiten bis zur Fixierung der Fasern in dem sich ausbildenden Gel unter 15 min. Die Faserfreisetzung so behandelter Mineralfaserverbunde wird bei der Abtragung um z.T. ueber 90 Prozent (Partikelanzahl) reduziert. Bei der vorzusehenden hydraulischen Verfestigung dieses Verbundes mit Zement entstehen Faserbetonbloecke, die der in den Asbestrichtlinien festgelegten Mindestfestigkeit im Hinblick auf die Ablagerungsfaehigkeit genuegen. Das entwickelte Verfahren ist einfach anzuwenden und benoetigt nur geringe Investitionen. Dazu zaehlen Faecherstrahlduesen fuer die ohnehin notwendigen Airless-Spritzgeraete und ein beheizbarer, isolierter Vorlagebehaelter. Bei groesseren Vorhaben ist der Einsatz eines Durchlauferhitzers vorteilhaft. Die Kosten fuer Quellstoffe, Energie und Zusatzchemikalien belaufen sich auf ca. 1 DM pro kg Spritzasbest. Derzeit laufen die Planungen fuer eine Kraftwerkssanierung, bei der das neu entwickelte Verfahren mit eingesetzt werden soll.

Biologischer Abbau von Schlichtemitteln

Das Projekt "Biologischer Abbau von Schlichtemitteln" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Arbeitsbereich Biotechnologie II - Biotransformation und -Sensorik durchgeführt. Schlichtemittel koennen mit 50-80 Prozent zur CSB- Belastung des Abwassers in der Textilindustrie beitragen. Ein wichtiges Schlichtemittel ist Polyvinylalkohol (PVA), welches bei der Entschlichtung ins Abwasser gelangt. In vielen Klaeranlagen wird PVA nicht abgebaut, obwohl adaptierte Mikroorganismen in der Lage sind, PVA zu veratmen. Durch die diskontinuierliche Betriebsweise in den Textilbetrieben gelangen Schlichtemittel chargenweise ins Abwasser. Der Belebtschlamm in der Klaeranlage kann sich nicht an Polyvinylalkohol adaptieren, da die Verweilzeit dafuer zu kurz ist. Eine Adaptation tritt erst nach ca. einem Monat ein. Untersuchungen mit Modellklaeranlagen zeigten, dass die Abbaufaehigkeit des adaptierten Belebtschlammes auch nach einer Unterbrechung der PVA-Zufuhr von 8 Tagen fast vollstaendig erhalten blieb. Nach einer Unterbrechung der PVA-Zufuhr von 32 Tagen ging die Abbaufaehigkeit der adaptierten Mikroorganismen verloren. Der Abbau von Polyvinylalkohol wurde optimiert, indem eine Mischkultur, welche aus ca. 8 Bakterien bestand und stabil war, isoliert wurde. Ausserdem wurde das PVA-verwertende Bakterium Sphingomonas sp. SDG isoliert, welches auf Polyvinylalkohol als alleiniger Kohlenstoff- und Energiequelle waechst. Die optimalen Zuechtungsbedingungen fuer den adaptierten Belebtschlamm, die isolierte Mischkultur und Sphingomonas sp. SDG wurden erforscht. Durch die Zugabe von konservierten Mikroorganismen, die an PVA adaptiert waren, wurde der Abbau von Polyvinylalkohol in Abwasser und synthetischen Mineralmedien verbessert. Der mikrobielle Abbau von Polyvinylalkohol wurde durch eine Immobilisierung der Mikroorganismen auf Aktivkohle optimiert. Durch die Immobilisierung blieb die Abbaurate der Mischkultur in einem kontinuierlich betriebenen Wirbelschichtreaktor nach einer Unterbrechung der PVA-Zufuhr von 28 Tagen fast konstant erhalten. Durch die Immobilisierung von Sphingomonas sp. SDG wurde die Abbaurate im Vergleich zum adaptierten Belebtschlamm um das ca. 56-fache gesteigert.

Herkunft und Bindungsformen von Schwermetallen in Böden sowie deren Fixierung unter besonderer Berücksichtigung von Chelatbildnern

Das Projekt "Herkunft und Bindungsformen von Schwermetallen in Böden sowie deren Fixierung unter besonderer Berücksichtigung von Chelatbildnern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Lehrstuhl und Institut für Mineralogie und Lagerstättenlehre durchgeführt. In dem gut voruntersuchten Raum Stolberg (Rheinland) soll die Umverteilung der Elemente Cd und TI zwischen den Kompartimenten Gestein, Boden, Grundwasser, Oberflächenwasser sowie anthropogener Bildungen (z.B. Bergbauhalden) untersucht werden. In stark kontaminierten Arealen soll überprüft werden, ob Chelatbildner (z.B. Polyphenole) zur Immobilisierung der Schwermetalle eingesetzt werden können.

Rueckgewinnung von Zink aus zinkhaltigen Rueckstaenden der Feuerverzinkungsindustrie

Das Projekt "Rueckgewinnung von Zink aus zinkhaltigen Rueckstaenden der Feuerverzinkungsindustrie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Systemtechnik und Innovationsforschung durchgeführt. Aufgabenstellung: Es soll eine grosstechnische Umsetzung eines Verfahrens zur weitergehenden Rueckgewinnung von Zink aus zinkhaltigen Abfaellen der Feuerverzinkungsindustrie erfolgen. Hierbei handelt es sich um feste (Schlacken, Aschen, Spritzzink, Filterstaeube) und fluessige Abfaelle (Altfluxe, zinkhaltige Abbeizen). Die Aufarbeitung der Abfaelle zu reinem Zinkchlorid oder zu Zink-Ammonium-Chlorid-Mischungen bei der Th. Goldschmidt Industriechemikalien GmbH fuehrt wegen der Entfernung der in den Abfaellen enthaltenen Begleitstoffe (vor allem Eisen, Mangan, organische Verbindungen) zu Abfallschlaemmen, in denen diese Stoerstoffe aufkonzentriert sind. In der fluessigen Phase dieser Schlaemme sind aber noch groessere Mengen der Wertstoffe Zink- und teilweise Ammoniumchlorid enthalten. Vor der Deponierung wird das loesliche Zinkchlorid durch Zugabe von Kalk als Hydroxid gebunden. Die schwer filtrierbaren Abfallschlaemme werden anschliessend mit einem Trommelfilter entwaessert und deponiert. Das Zink geht somit als Wertstoff verloren. Das Abfallschlammaufkommen belaeuft sich auf rund 6000 t/a. Ergebnisse: Im Rahmen des Projekts wurde ein Verfahren entwickelt, mit dem die loeslichen Zinksalze weitestgehend aus den Abfallschlaemmen zurueckgewonnen werden, indem der Schlamm in einer speziell entwickelten Filterpresse gewaschen und die Wertstoffe Zinkchlorid und Ammoniumchlorid in der Waschfluessigkeit aufkonzentriert werden. Dieses Konzentrat kann in die Produktion zurueckgefuehrt werden. Die im Schlamm verbleibenden geringen Zinkreste werden in der Filterpresse durch Zugabe einer Sodaloesung immobilisiert. Die Stofffluesse der Verfahren, die bei der Th. Goldschmidt Industriechemikalien GmbH zu zinkhaltigen Abfallschlaemmen fuehren, wurden bilanziert. Hierbei erfolgte auch eine Beschreibung der Herkunft, Zusammensetzung der als Sekundaerrohstoffe eingesetzten zinkhaltigen Abfaelle aus der Feuerverzinkungsindustrie. Die bestehende Trommelfilteranlage zur Behandlung der Abfallschlaemme wurde hinsichtlich des Stoffdurchsatzes analysiert. Die erhobenen Daten dienen als Vergleichsmassstab fuer das Abfallvermeidungspotential der neuen Schlammbehandlung mit der Membranfilterpresse.

Oekologische Bewertung von Umweltchemikalien aufgrund biophysikalischer und biochemischer Membraneigenschaften von immobilisierten pflanzlichen Zellsystemen

Das Projekt "Oekologische Bewertung von Umweltchemikalien aufgrund biophysikalischer und biochemischer Membraneigenschaften von immobilisierten pflanzlichen Zellsystemen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Institut für Botanik und Mikrobiologie durchgeführt. Das Ziel ist es , Verfahren fuer den Nachweis von oekotoxikologischen Substanzen und ihre Wirkung auf den Stofftransport und den Wasserhaushalt in Pflanzen zu entwickeln. Es ist somit mit dem Ziel, das beim Neuantrag 1980 formuliert wurde, identisch.

Datenerhebung für die Anwendung und Überprüfung von Modellen zur Stickstoffdynamik in Waldökosystemen und empfindlichen waldfreien Ökosystemen unter Berücksichtigung biologischer Prozesse und Indikatoren

Das Projekt "Datenerhebung für die Anwendung und Überprüfung von Modellen zur Stickstoffdynamik in Waldökosystemen und empfindlichen waldfreien Ökosystemen unter Berücksichtigung biologischer Prozesse und Indikatoren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Karlsruhe GmbH in der Helmholtz-Gemeinschaft, Institut für Meteorologie und Klimaforschung durchgeführt. A) Derzeit werden Methoden zur dynamischen Modellierung des Stickstoffhaushaltes in Ökosystemen entwickelt. Es ist bereits jetzt abzusehen, dass die in einem geplanten Projekt (Beginn November 01) erhobenen Daten zum Einfluss von N auf den Humusstatus von Waldböden nicht ausreichen (z.B. hinsichtlich der N-Dynamik und Stofffreisetzungen im Mineralboden, räumliche Repräsentativität). Entsprechend den Ergebnissen der Critical Load Konferenz von Kopenhagen (1999) und den Empfehlungen der 17.Task Force on International Cooperative Programm (ICP) Mapping spielen biologische Indikatoren und Prozesse eine zunehmende Rolle bei der Bewertung von Wirkungen von Luftschadstoffen. B) Der Arbeitsplan der Arbeitsgruppe Wirkungen (WGE) sieht die Anwendung dynamischer Modelle für den Stickstoffhaushalt und die Wirkung eutrophierenden Stickstoffs im europäischen Maßstab vor. Dazu hat das National Focal Center (NFC) Deutschland einen nationalen Beitrag zu leisten. Auf der 17. Tagung der Task Force on ICP Mapping wurde dringender Bedarf zur Durchführung eines internationalen Workshops zu Stickstoff konstatiert. C) Ziel des Vorhabens ist die Erhebung von bodenchemischen Parametern in Abhängigkeit von Geologie/Pedologie sowie atmosphärischen Belastungen (vor allem Stickstoff) und Auswirkungen auf Biozönosen bzw. biologische Prozesse an ausgewählten Standorten sowie Auswertung bereits vorhandener Datenbestände zur Anwendung und Validierung dynamischer Modelle. Der Wissensstand hinsichtlich a) der Auswirkungen atmosphärischer Depositionen von N (und anderen Luftschadstoffen) auf bestimmte Aspekte der Erhaltung der Biodiversität sowie b) der Weiterentwicklung empirischer Critical Loads soll synoptisch erfasst werden. Für einen internationalen Stickstoffworkshop im Herbst 2002, der diesbezüglich den Wissensstand und den Forschungsbedarf reflektiert, sollen sowohl fachlich inhaltliche Beiträge in englischer Sprache als auch organisatorische Beiträge geleistet werden.

Bioverfuegbarkeit gebundener Triazin - Rueckstaende in Boden

Das Projekt "Bioverfuegbarkeit gebundener Triazin - Rueckstaende in Boden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Fachbereich 01 Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät, Lehrstuhl Biologie V - Umweltanalytik durchgeführt. Triazin Herbizide bilden in Boden zT betraechtliche Mengen gebundener Rueckstaende, deren Bioverfuegbarkeit im Vergleich zum freien Wirkstoff reduziert ist. Im Projekt soll die Bioverfuegbarkeit 14C-markierter Simazinrueckstaende in toto bzw nach Fraktionierung in bindende Huminfraktionen in verschiedenen Pflanzenspezies sowie in Pflanzenzellkulturen untersucht werden. Ausserdem wird untersucht, inwieweit die Rueckstaende durch die Rhizosphaerenaktivitaet und durch sie gebildetes loesliches organisches Material remobilisiert bzw wieder bioverfuegbar wird.

Nasschemische Behandlung und Heisshydratation von Muellverbrennungschlacken zur Immobilisierung von Schadstoffen und Verbesserung der Baustoffeigenschaften

Das Projekt "Nasschemische Behandlung und Heisshydratation von Muellverbrennungschlacken zur Immobilisierung von Schadstoffen und Verbesserung der Baustoffeigenschaften" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Fakultät für Bauingenieurwesen und Vermessungswesen, Institut für Wasserwesen, Lehrstuhl und Prüfamt für Wassergüte- und Abfallwirtschaft durchgeführt. Nasschemische Behandlung und Heisshydratation von Muellverbrennungsschlacken zur Immobilisierung von Schadstoffen und Verbesserung der Baustoffeigenschaften. In zwei bayerischen Hausmuellverbrennungsanlagen (HMVA) erfolgte zunaechst die trockene Beprobung von insgesamt 10 Mg heisser Schlacken, die nach dem Abkuehlen maschinell in die Korngruppen 0/5, 5/10, 10/15, 15/25 und 25/40 mm gesiebt wurden, womit gleichzeitig eine Grobentschrottung verbunden war. Die einzelnen Kornfraktionen wurden in Kunststoffbehaeltern unter Stickstoffgas abgefuellt und verschlossen. In einer weiteren bayerischen Hausmuellverbrennungsanlage wurden zusaetzlich trockene und feuchte Schlacken fuer weitere Untersuchungen beprobt. Die trockenen Schlacken - einzelne Kornfraktionen sowie die aus den Kornfraktionen zusammengesetzten Gesamtgemische - wurden in Laborversuchen einerseits mit Wasser sowie unter gleichzeitiger Zugabe von gasfoermigem Kohlendioxid beziehungsweise Phosphorsaeure (nasschemische Behandlung) und andererseits mit Wasserdampf beziehungsweise kochendem Wasser im Autoklav (Heisshydratation) behandelt. Die unbehandelten und die behandelten Schlacken wurden umfangreich hinsichtlich ihrer umwelt- und bautechnischen Eigenschaften geprueft. Durch eine Schlackewaesche mit Wasser bei Raumtemperatur im labor- und halbtechnischen Massstab wurden leichtloesliche Salze sowie Feinanteile entfernt. Bei Temperaturen von 900 Grad Celsius und hoeher war diese Behandlung besonders effektiv. Die Zugabe von gasfoermigem Kohlendioxid beziehungsweise Phosphorsaeure fuehrte bei den Laborversuchen zur signifikanten Verringerung der Schwermetalle im Eluat. Infolge zu geringer Kohlendioxid- bzw. Phosphorsaeurekonzentrationen in den Behandlungsfluessigkeiten konnten bei den halbtechnischen Versuchen bestimmte Schwermetalle (hier Kupfer, Blei und Zink) in der Schlacke nicht auslaugfest fixiert werden. Bei einer ausreichenden Kohlendioxidmenge mit anschliessender Kurzzeitalterung waeren jedoch die Auslaugkriterien erfuellbar. Nach Einwirkung von kochendem Wasser waren die Gehalte leicht loeslicher Salze in den Eluaten wesentlich niedriger als in den Eluaten der Trockenschlacken. Hingegen erfolgte gerade dadurch eine Aktivierung der Schwermetalle Kupfer, Blei und Zink. Nach orientierenden Versuchen stellt die Begasung einer Schlacke in einem Nassentschlacker mit Kohlendioxid aus dem Reingas einer HMVA einen erfolgversprechenden Weg fuer die grosstechnische kuenstliche Alterung einer Schlacke dar. Sowohl durch die nasschemische Behandlung als auch durch die Heisshydratation der Schlacken ergaben sich deutliche Verbesserungen des Frostwiderstandes und der Raumbestaendigkeit, wobei die sonstigen bautechnischen Eigenschaften dieser Schlacken die Anforderungen der Regelwerke erfuellten. Eine Schlackewaesche mit Wasser bzw. mit in Wasser geloestem Kohlendioxid stellen somit einfache und kostenguenstige Behandlungsverfahren von Schlacken dar.

POD Immobilisierung - Immobilisierung von bio-katalytisch wirksamen Peroxidasen an textilen Trägermaterialien

Das Projekt "POD Immobilisierung - Immobilisierung von bio-katalytisch wirksamen Peroxidasen an textilen Trägermaterialien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Gießen, Institut für Lebensmittelchemie und Lebensmittelbiotechnologie durchgeführt. Das Hauptziel des Teilvorhabens, Peroxidasen aus Pilzen, die entweder aus Submers Kulturen von Basisdiomyceten selbst isoliert oder von den Partnern ASA und AB Enzymes (assoziierter Partner) zur Verfügung gestellt werden, nach der Immobilisierung an geeigneten Trägertextilien bzgl. ihrer Enzymaktivitäten zu untersuchen. Zur biochemischen Charakterisierung der immobilisierten Peroxidasen (Km, kcat) dienen dabei neben allgemeinen Peroxidase-Modellsubstraten wie ABTS insbesondere Bixin und beta-Carotin. Ein besonderes Augenmerk liegt daneben auf der Bereitstellung des erforderlichen Cofaktors H2O2 in geeigneter Konzentration. Darüber hinaus werden die immobilisierten Peroxidasen im wiederholten oder dauerhaften Einsatz zur Bleichung von Molke erprobt. Die Bleichung der Molke wird mittels CIELab-System quantitativ erfasst. Zur biochemischen Charakterisierung der freien und textil-geträgerten Peroxidasen dienen photometrische und elektrophoretische Untersuchungen. Wichtige Parameter sind die Erfassung der (Rest)aktivität der Peroxidasen nach der Immobilisierung, die Detektion eines eventuellen Übergangs des Enzyms in die Lebensmittelmatrix Molke, sowie die Einstellung einer optimalen Konzentration des Cofaktors H2O2.

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