Das Projekt "Die Bedeutung der Laptev See im biochemischen Stickstoffkreislauf des Arktischen Ozeans" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Akademie der Wissenschaften und der Literatur in Mainz durchgeführt. Ziel des Projektes ist eine quantitative Bestandsaufnahme der verschiedenen Stickstoffquellen in der Wassersäule der Laptevsee. Stabile Stickstoff- und Sauerstoffisotopen des gelösten Stickstoffs und des organischen Stickstoffs sollen zusammen mit Nährsalzkonzentrationen und der Isotopie des Wassers verwendet werden, um die Rolle des Flusseintrags an organischem und anorganischem Stickstoff im Arktischen Ozean zu untersuchen. Die Erwärmung in der Arktis verursacht derzeit eine Erhöhung der Flusswassermenge und ein verstärktes Auftauen des Permafrostes zwei Faktoren, welche zu erhöhtem Stickstoffeintrag in die arktischen Schelfgebiete beitragen. Bislang ist noch unklar, ob diese Veränderungen die Primärproduktion und die Aufnahme atmosphärischen Kohlenstoffs in der Arktis beeinträchtigen, denn unser Wissen über den arktischen Stickstoffkreislauf ist extrem begrenzt. Die im Antrag vorgeschlagene Untersuchung des arktischen Stickstoffkreislaufes mit stabilen Isotopen ist eine effiziente und kostensparende Herangehensweise, welche eine Differenzierung der Stickstoffquellen in der Laptevsee erlaubt. Dies wäre die erste Studie zur Stickstoffisotopie im Arktischen Ozean. Zusätzlich zur quantitativen Abschätzung der verschiedenen Stickstoffquellen in der Laptevsee wird in diesem Projekt erstmalig die Isotopenzusammensetzung des gelösten organischen Stickstoffs im Arktischen Ozean untersucht. Diese Untersuchungen werden die Grundlage bilden für das Verständnis des gelösten organischen Stickstoffs im Stickstoffkreislauf des Arktischen Ozeans. Zudem besteht die Chance, die potentialle Rolle des gelösten organischen Stickstoffs in der arktischen Primärproduktion zu verstehen.
Das Projekt "Vorhaben: Kipp-Punkte hydrologischer Systeme im Gaxun Nur Becken (Teilprojekt 3)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Stiftung Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung e.V. in der Helmholtz-Gemeinschaft (AWI) durchgeführt. Zentralasien ist wichtiger Lebensraum und eine riesige Quelle von Staubtransport. Q-TiP untersucht die Steuerungsfaktoren von Kipp-Punkten in hydrologischen Systemen der ariden Zone Asiens, bedingt durch Klima und andere Prozesse, in der geologischen Vergangenheit und auf die Gegenwart bzw. Zukunft projiziert. Das Vorhaben stellt zwei Fragen: (1) Was erhält in dieser ariden Zone große Seesysteme über längere Zeiträume und was bedingt Kipp-Punkte, die zu deren Verschwinden führen? (2) Was sind die Auswirkungen von Kipp-Punkten auf das Landschaftssystem, auch in Hinblick auf rezente und zukünftige Klimaveränderungen? Diese Fragen sollen auf den Zeitskalen von Glazial/Interglazial-Zyklen (letzte 2-3 Millionen Jahre) und für den letzten Glazialzyklus (letzte 120.000 Jahre) untersucht werden. Der methodische Ansatz kombiniert die Analyse von Klimaindikatoren aus vorhandenen Tiefbohrungen, geomorphologische Arbeiten und Sensitivitätsstudien mittels Klimamodellierungen. Grundlegende Hypothesen sind (a) ein regionales Wasser-Recycling über geologische Zeitskalen und (b) der Einfluss tektonischer Veränderungen, welche spezifische Kipp-Punkte erreichen können und Seesysteme dadurch zum Verschwinden bringen. Das vom AWI Potsdam und der FU Berlin gemeinsam durchzuführende AP1.2 untersucht Kipp-Punkte an Bohrkernen (bis zu 230 m Tiefe) aus dem Gaxun-Nur-Becken. Mit Hilfe von granulometrischen, palynologischen, isotopischen, geochemischen und mineralogischen Analysen sowie einer umfassenden multivariaten statistischen Auswertung, sollen diese Übergangsbereiche lokalisiert und die Umweltbedingungen zur Zeit der Ablagerung näher charakterisiert werden. Meilensteine: M1-1. Abschluss der Probennahme (bis 03/17) M1-2. Abschluss aller Laboranalysen (bis 09/18) M1-3. Validierung von Kipppunkten im Kontext von Klima und Landschaftsentwicklung (bis 09/19).
Das Projekt "Projekt PMinter - Durchführung von Staubanalysen in Maribor und Vrbanski Plato sowie Messung von gasförmiger Salpetersäure und partikulärem Nitrat in der Atmosphäre (PMinter-Slo)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Wien, Institut für chemische Technologien und Analytik (E164) durchgeführt. Chemische Charakterisierung und Quellenanalyse von PM10-Feinstaub an zwei slowenischen Messstellen im Rahmen des Interreg IV A Slowenien - Österreich Projektes PMinter. Die Konzentrationen der Kohlenstoffspezies EC und OC, von Anhydrozuckern (Holzrauchtracer), von löslichen Ionen und sekundärem organischen Aerosol (HULIS), sowie das Isotopenverhältnis C12/C14 sollen zur Unterscheidung der zwei Haupt-Emissionsquellen Verkehr und Holzrauch herangezogen werden. Diese Analysen dienen auch der Kalibration eines On-line Gerätes zur Messung von Black Carbon (Ruß). Zusätzlich wird an einer Messstelle die Verteilung von gasförmiger Salpetersäure und partikulärem Nitrat in der Atmosphäre gemessen.
Das Projekt "Kartierung von Tc-99, I-129 und I-127 im Oberflächenwasser der Nordsee" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie durchgeführt. Im Vorhaben wurde durch mehr als 60 Messpunkte eine Kartierung der gesamten Nordsee, des Englischen Kanals und Teile der Irischen See vorgenommen. Neben I-129, I-127 und Tc-99 wurden H-3, Sr-90, Cs-137, Am-241, Pu-238 und Pu-239,240 erfasst. Im Ergebnis zeigte sich ein kontinuierlicher Anstieg der I-129-Gehalte, mit derzeitigen I-129/I-127 Isotopenverhältnissen von 10-8 - 10-6, die weit über dem pränuklearen Isotopenverhältnis von 10-12 liegen. Tc-99 zeigt die Herkunft von I-129 an. Der Kanal, die Küstenregion Belgiens, der Niederlande, Deutschlands und Dänemarks wird hauptsächlich von La Hague, die zentrale Nordsee von Sellafield beeinflusst. Bedingt durch reduzierte Emissionen aus La Hague und Sellafield nimmt die Belastung durch Tc 99, Sr-90 und Cs-137 ab, letztere liegen meist nur unwesentlich über dem Bereich des globalen Fallouts.
Das Projekt "Globales Klima und CO2: Die Rolle der Ozeanzirkulation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Institut für Meteorologie durchgeführt. Objective: To enhance our understanding of the role of ocean circulation changes in controlling the equilibrium concentration of carbon dioxide in the atmosphere. General information: The data from Cambridge and gif-sur-yvette will constitute an unique data base to compare with the simulations provided by the Hamburg ocean GCM. The modelling project planned by the MPI consists of the following activities: 1) computation of the mean ocean circulation for the various climatic epochs (18000 b.p., last glacial to interglacial transition, 125000 b.p.) using reconstructed or assumed boundary values as input data. 2) sensitivity studies to determine the sensitivity of computed ocean circulation states on boundary values (e.g. extent of sea ice, wind forcing, air temperature, fresh water influx from glacier) and on parametrization of physical processes (e.g. deep water formation). 3) repeat of the studies (1) and (2) with the ocean carbon cycle model to estimate earlier CO2 levels in the atmosphere and ocean, 13c/12c ratios,.....(the m.p.i. model is based on a 7 component carbon chemistry plus phytoplancton, detritus, nutrient and oxygen). 4) theoretical and numerical model studies of the interactions between ice sheets, ocean, atmosphere and the carbon cycle to ascertain the inherent stability or instability of the coupled system on a 10 3 to 10 5 time scale. These studies will include milankovitch and stochastic forcing. The goal is to test various published hypothesis and possibly gain new insights into the causes of climate variability on these time scales.
Das Projekt "Die Rolle von Stickstoff aus Eintraegen in Fichtenoekosystemen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bayreuth, Bayreuther Institut für Terrestrische Ökosystemforschung, Lehrstuhl für Pflanzenökologie durchgeführt. Objective: To generate information in order to elucidate the interference between air pollution and key physiological processes in forest trees. General information: the proposed research will investigate the role of atmospheric nitrogen input in causing forest decline in spruce. It is hypothesized that excess nitrogen uptake stimulates growth which under conditions of limited cation supply will lead to a nutrient imbalance with the known symptoms of needle yellowing. The role of nitrogen is manifold: (1) it will be taken up by above-ground parts and act on growth, (2) nitrate will cause cation leaching in the soil profile with the effect of acidification and its effects on roots, (3) ammonium appears to be taken up preferentially by roots of spruce, leaving nitrate in the soil which promotes leaching, (4) nitrification of ammonium will release protons, thus accelarating the acidification process. The proposed study will investigate the different fluxes of n in a forest ecosystem using 15n as tracer and using fertilization with nitrogen and sugar in order to perturb the nitrogen balance. The work is supplemented by glasshouse studies on aerial and root uptake processes and by fertilization experiments in the field. The natural 15n/14n and 13c/12c ratios will be measured in different compartments in order to get insight in the natural fate of ammonium and nitrate. All studies will be supplemented by investigations of the cation, carbon and water cycling of the ecosystem. It therefore contributes to the ecosystems studies on forest decline. It is expected that the proposed study will clarify the impact of ammonium and nitrate in forest ecosystem and make recommendations about possible acceptable immision loads.
Das Projekt "Teilprojekt G" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Strahlenschutz, Analytik & Entsorgung Roßendorf e.V. durchgeführt. Im Fokus des Arbeitspakets 2.3 stehen Untersuchungen zur Freisetzung von Radium an der Grenzfläche Gestein-Wasser. 226Ra und 228Ra sind für die Ingestion von Trinkwasser als expositionsrelevante Nuklide zu berücksichtigen. Außerdem werden sie zur Untersuchung von Transport- und Austauschprozessen im Ozean herangezogen. In hochsalinen Fluiden aus der Nutzung tiefer geothermischer Quellen sind 226Ra, 228Ra und 224Ra mit Aktivitätskonzentrationen von einigen 10 Bq l-1 beobachtet worden. Die Freisetzung von Radium aus dem Gestein in die flüssige Phase erfolgt sowohl durch chemische als auch physikalische (Alpharückstoß) Prozesse. Um den Einfluss des Alpharückstoßes zu quantifizieren und von den chemischen Vorgängen zu unterscheiden, werden hier geeignete Laborexperimente durchgeführt. Dabei werden das Grenzflächensystem Aquifergestein-Fluid durch geeignete Bohrkerne aus Porenspeichern, realen hydrothermalen Tiefenwässern sowie Modellwässern abgebildet und im Experiment verschiedene apparative und chemische Parameter variiert. Der physikalischen, mineralogischen, chemischen und radiochemischen Charakterisierung der Bohrkerne folgen Experimente unter Variation von Druck, Temperatur und chemischer Zusammensetzung der wässrigen Lösungen in Anlehnung an verschiedene Typen von Gesteins-, Grund- bzw. Tiefenwasser-Systemen. Nach definierten Verweilzeiten werden in den Lösungen 226Ra, 224Ra, 223Ra, 228Ra und 222Rn sowie die Elementzusammensetzung analysiert.
Das Projekt "Teilprojekt 6" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Duisburg-Essen, Fachbereich Chemie, Biofilm Centre, Umweltmikrobiologie und Biotechnologie (UMB) - Arbeitsgebiet Aquatische Mikrobiologie durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Erhöhung der Wasserverfügbarkeit durch modulare Aufbereitung und Überwachung bei der Abwasserwiederverwendung. Ziel des Teilvorhabens der UDE ist die Entwicklung von Monitoring-Verfahren, die dazu dienen die Wasserqualität bzgl. Wiederverkeimung- und Biofilmaufwuchspotential sowie das Funktionieren von Wasseraufbereitungsprozessen zu überwachen Im AP2b wird im ersten Entwicklungsschritt das Reverse Isotope Labelling mit Modellsubstanzen wie z.B. Toluol oder Naphthalin durchgeführt, die sehr genau quantifizierbar sind. Dazu werden Abbauversuche mit 13C-Carbonatpuffer und Bakterienkulturen durchgeführt. Über die Zeit werden dann regelmäßig Wasserproben genommen und die CO2-Entwicklung, Abnahme des Substrats, und die Zunahme der Zellzahlen gemessen. Zur Etablierung der Methode für AOC-Messung werden Wasserproben aus verschiedenen Stufen einer Wasseraufbereitungsanlage genommen, die je nach Aufbereitungsschritt unterschiedliche Mengen von DOC und AOC enthalten. Aliquote von 50 ml werden direkt in sterile, mit Luft gefüllte Serumflaschen überführt, in denen ein Carbonatpulver oder eine Lösung mit einem definierten 13C/12C Isotopenverhältnis vorgelegt wurde. Von jedem Gefäß werden in regelmäßigen Zeitpunkten Proben genommen und CO2-Entwicklungskurven aufgenommen. Um das Reverse Isotope Labelling mit anderen Methoden zu vergleichen, werden Aliquote mit den etablierten Zellwachstumsmethoden untersucht und die Ergebnisse verglichen. Die Methode wird an der Pilotanlage getestet um die Funktion der Anlage zu überwachen (AP§). Dazu werden in monatlichen Abständen Proben von allen Reinigungsstufen der Anlage gewonnen und untersucht. Die Werte werden den Partnern als Qualitätsparameter des produzierten Wassers und der einzelnen Reinigungsstufen zur Verfügung gestellt. Die Ergebnisse der AOC-Messung werden mit Biofilmwachstumsexperimenten verglichen um das Biofilmwachstumspotential bei definierten AOC-Gehalten und Wasserflüssen zu bestimmen.
Das Projekt "Der Flusseintrag von Zr, Hf, Nb und Ta in den Ozean und dessen Auswirkung auf die Meerwasser-Hf-Isotopenzusammensetzung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Jacobs University Bremen gGmbH, Focus Area Health - Physics & Earth Sciences durchgeführt. Flusswasser wird allgemein als Haupteintragsquelle der Partikel-reaktiven Elemente Zr, Hf, Nb und Ta in den Ozean vermutet, trotz spärlicher Datengrundlage. Es fehlt bisher jedoch eine systematische Untersuchung zum Transport dieser Elemente von den Kontinenten in die Ozeane, ebenso wie ein fundiertes Verständnis über den Einfluss geologischer Bedingungen und Umweltbedingungen auf ihr geochemisches Verhalten. Die große black box entlang des Transportweges vom Land zum Meer sind die Ästuare, wo durch die Mischung von Süßwasser und Salzwasser der Eintrag Partikel-reaktiver Elemente in die Ozeane grundlegend modifiziert wird. Diese Studie thematisiert die Verteilung von Zr, Hf, Nb und Ta sowie die Hf-Isotopenzusammensetzung in Flüssen aus borealen und gemäßigten Klimazonen und in glazialen Schmelzwässern, unter Berücksichtigung der Assoziation mit den unterschiedlichen physikalischen Anteilen im Süßwasser, d.h. der partikulären Fracht (größer als 0.2 Mikro m), der kolloidalen Fracht (0.2 Mikro m to 1 KDa) und der echt gelösten (kleiner als 1 KDa) Fracht. Der Netto-Flusseintrag dieser Elemente ins Meer und dessen Einfluss auf die Hf-Isotopenzusammensetzung des Meerwassers sollen durch Mischungsexperimente von Fluss- und Meerwasser untersucht werden. Die komplexe Methodenarbeit umfasst Filtration und Ultrafiltration sowie Anreicherungsschritte. Die Ergebnisse dieser Studie werden unser Verständnis zum Transport von Zr, Hf, Nb, und Ta im Süßwasser und ihren Weg vom Kontinent zum Ozean bei unterschiedlichen geologischen Bedingungen und Umweltbedingungen erweitern. Die Ergebnisse zur Hf-Isotopie werden dazu beitragen, die Rolle der kontinentalen Verwitterung und der Abflussbedingungen bei der Bestimmung der Hf-Isotopenzusammensetzung im Meerwasser besser zu verstehen.
Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH - UFZ, Department Isotopenbiogeochemie durchgeführt. Das Ziel von IsoAqua ist die Entwicklung innovativer Verfahren für die Multi-Element-Isotopenanalyse (ME-IA; 13C/12C, 37Cl/35Cl, 2H/1H) chlororganischer Umweltchemikalien. Dabei ist die Etablierung einer neuartigen und kostengünstigen Routinemethode zur 37Cl/35Cl-Analyse chlororganischer Schadstoffe an Umweltproben ein wesentlicher Bestandteil. Mit einem neuen Ansatz können Isotopenstandards für CSIA von Umweltchemikalien hergestellt werden. Instrumentelle Neuerungen sind die Anwendung von Chrom- und Silizium-Analysereaktoren sowie bisher unerprobte analytischen Verfahren und Hardware. Begleitend werden innovative Aufkonzentrierungsmethoden an Umweltproben etabliert, um ME-IA für ein größeres Spektrum chlororganischer Schadstoffe (z.B. polare Substanzen) anwenden zu können. Hierbei werden chlorhaltige Substanzen in einem Hochtemperatur-Reaktor auf Silizium-basis (Si-Reaktor) zu SiCl4 umgesetzt, welches anschließend als universelles Messgas für die 37Cl/35Cl-Analyse mittels Gas Chromatographie-Isotopen Verhältnis Massenspektrometrie (GC-IRMS) genutzt wird. Die Zuverlässigkeit der Umsetzungsreaktion zu SiCl4 soll im Rahmen von IsoAqua evaluiert und mit geeigneten Methoden etabliert werden. Die Weiterentwicklung der 2H/1H-Analyse chlorierter Schadstoffe baut auf der Chrom basierten Hochtemperatur Umsetzung (GC-Cr/HTC-IRMS) auf. Die Parameter zur Anwendung der GC-Cr/HTC-IRMS-Methode wären eine stoffspezifische Extraktion, die Aufkonzentrierung, die Aufreinigung der Proben für eine vollständige Umsetzung der Analyten zu H2 und wasserfreie Probenaufgabe.
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