Die Max Prüss ist auf dem Rhein und seinen schiffbaren Nebengewässern sowie auf der Weser und den westdeutschen Kanälen im Einsatz. Sie ist Teil der staatlichen Gewässerüberwachung in Nordrhein-Westfalen und sorgt auf den Bundeswasserstrassen bereits durch ihre Präsenz dafür, dass die Gewässerbenutzer sich regelgerecht verhalten. Sie verfügt über eine kontinuierlich registrierende Messstation für die Messgrößen Wassertemperatur, pH-Wert, elektrische Leitfähigkeit, Sauerstoffgehalt und Trübung und ist labormäßig für einfache physikalische, chemische und biologische Untersuchungen an Bord ausgerüstet. Für spezielle Messungen können zeitweise auch zusätzliche Geräte auf dem Schiff eingesetzt werden. Dennoch ist es nicht zweckdienlich, alle erforderlichen Wasser-, Schwebstoff und Sedimentuntersuchungen direkt an Bord vorzunehmen. Daher erfolgt vom Schiff aus die fachgerechte Probenahme und Probenvorbereitung für die späteren Laboruntersuchungen. Einfache Untersuchungen, insbesondere wenn Veränderungen beim Probentransport zu befürchten sind, werden jedoch sofort an Bord durchgeführt. Die Aufgaben der Max Prüss Die unterschiedlichen Aufgaben der MAX PRÜSS lassen sich in drei Gruppen aufteilen: Kontroll- und Ermittlungsfahrten Probenahmefahrten Messfahrten Nachfolgend werden konkrete Aufgabenstellungen beispielhaft näher erläutert werden. Regelmäßige physikalische und chemische Untersuchungen des Rheins Im Rahmen des nordrhein-westfälischen Gewässergüteüberwachungssystems (GÜS) werden im 4-Wochen-Rhythmus im Rhein bzw. an den Mündungen der großen Nebengewässer Proben entnommen. Die aus diesen Proben gewonnenen physikalischen und chemischen Daten geben Aufschluss über mittel- und langfristige Veränderungen der Wasserbeschaffenheit. Sie werden u. a. im Fachinformationssystem ELWAS-WEB veröffentlicht. Untersuchung der westdeutschen Schifffahrtskanäle in Nordrhein-Westfalen Seit 1966 wird die Wasserqualität der westdeutschen Kanäle mit Hilfe der MAX PRÜSS untersucht. Nachdem anfänglich die Untersuchung der chemisch-physikalischen Messgrössen im Vordergrund stand, wird seit 1984 routinemässig auch der biologische Gewässerzustand beurteilt und der Schwermetallgehalt der Sedimente bestimmt. Dazu befährt das Schiff im Sommerhalbjahr den Rhein-Herne-Kanal, den Datteln-Hamm-Kanal, den Wesel-Datteln-Kanal, den Dortmund-Ems-Kanal, den Mittellandkanal und den Osnabrücker Zufahrtskanal. Die Ergebnisse der Kanalfahrten werden im Gewässergütebericht des LANUV veröffentlicht und der Bundeswasserstraßenverwaltung zur Verfügung gestellt. Wärmemessungen Um festzustellen, wie sich die Wärmeeinleitungen auf die Gewässer auswirken und um Basiswerte für die thermische Charakteristik der Gewässer zu erhalten, werden Quer- und Längsprofilmessungen mit dem Laborschiff durchgeführt. Dabei wird nicht nur die Wassertemperatur in unterschiedlichen Tiefen gemessen, sondern gleichzeitig werden auch die wichtigsten Klimadaten wie Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit und Windgeschwindigkeit erfasst. Gemessen wird vor allem zu Zeiten niedriger Abflüsse bzw. erhöhter Wassertemperaturen. Probenahme von Rheinsedimenten Seit 1978 untersucht das LANUV nach einem besonderen Messprogramm an etwa 20 Probenahmestellen zwischen Bad Honnef und Kleve-Bimmen Rheinsedimentproben auf Schwermetalle und eine Vielzahl weiterer organischer Spurenstoffe. Die gewonnenen Daten geben einen guten Aufschluss über Belastungsschwerpunkte. Ermittlung von Abwasserfahnen Abwasser durchmischt sich nicht unmittelbar an der Einleitungsstelle mit dem Wasser des Gewässers. Es bilden sich bis zum Erreichen der Volldurchmischung Abwasserfahnen, die am Niederrhein bis zu einer Länge von 70 Kilometern nachweisbar sind. Die Durchmischung im Querprofil des Gewässers ist abhängig von den Strömungsverhältnissen, von der Art der Stoffe in der Einleitung und von der Wasserführung des Gewässers. Mit Hilfe der MAX PRÜSS untersucht das LANUV die Ausbildung solcher Abwasserfahnen bei unterschiedlichen hydrologischen Verhältnissen. Querprofilmessungen In größeren Gewässern ist die Wasserbeschaffenheit am rechten und linken Ufer, in Flussmitte und in den verschiedenen Wassertiefen nicht gleich. Um daher zu wissen, welche Aussagekraft die Messungen an einer festen Probenahmestelle haben, müssen mehrfach Wasserproben im gesamten Flussquerschnitt genommen und untersucht werden. Nur aufgrund solcher Querprofilmessungen sind seriöse Berechnungen der transportierten Schadstofffrachten möglich. Längsprofilmessungen Um genauere Aussagen über die Veränderungen der Wasserqualität auf der Fließstrecke des Rheins machen zu können, ist es nötig, synchron zur "fließenden Welle" zu messen. Auch hier leistet die MAX PRÜSS wesentliche Hilfe. Solche Messungen werden auch im Rahmen des Deutschen Untersuchungsprogramms Rhein gemeinsam mit den übrigen Bundesländern am Rhein beim koordinierten Einsatz der Messschiffe auf der deutschen Rheinstrecke durchgeführt. Besonders zu erwähnen ist in diesem Rahmen die Fahrt von Rotterdam bis Basel, die 1995 mit der MAX PRÜSS im Auftrag der Internationalen Kommission zum Schutz des Rheins (IKSR) durchgeführt wurde.
Das Projekt "Teilprojekt HUMUS: Die organische Bodensubstanz und ihre Wasser- und Stoffbindung in anthropogen beeinflußten Böden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Technischen Umweltschutz durchgeführt. Das Projekt HUMUS hat zum Ziel, die Wasserbindung der organischen Bodensubstanz urbaner Böden zu charakterisieren. Im Zentrum stehen Geleigenschaften und der Nachweis eines Glasüberganges in der organischen Bodensubstanz. Die meisten Untersuchungen erfolgen mit Hilfe der Differential Scanning Kalorimetrie (DSC). Sie werden durch dielektrische Messungen und 1H-NMR-Relaxation (TP GEO) sowie kinetische Untersuchungen zur DOC-Freisetzung und Quellung ergänzt. Die Feldexperimente und Mikrokosmen der Forschergruppe dienen zur Verknüpfung der Wasserbindung der organischen Bodensubstanz mit Faktoren des Wasserhaushaltes (TP BODEN), Mikroorganismen und ihren Biofilmen (TP MIKRO), der Bodenmesofauna (TP FAUNA) sowie unterschiedlichen Elektrolytbedingungen. In der zweiten Projektphase werden Auswirkungen der urban beeinflußten Humuseigenschaften auf die kleinräumige Variabilität und auf den Wasser- und Stofftransport der urbanen Standorte untersucht werden.
Das Projekt "Entwicklung eines innovativen biotechnologischen Verfahrens zur Produktion hochwertiger Kohlenhydrate aus nachwachsenden Rohstoffen durch erstmaligen Einsatz des ext" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Arbeitsbereich Technische Mikrobiologie durchgeführt. Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Aufgrund seines breiten Substratspektrums nimmt das thermoalkaliphile Bakterium Anaerobranca gottschalkii (vormals bogoriae) eine Sonderstellung unter allen extremophilen Mikroorganismen ein und verfügt über eine Fülle von biotechnologisch interessanten Enzymen. Ziel des Projekts war es, durch den Einsatz von Biokatalysatoren aus diesem Mikroorganismus nachwachsende Rohstoffe wie Stärke bzw. Amylopectin und Amylose zu hochwertigen Kohlenhydraten (Cyclodextrine, verzweigte Dextrine und Oligosaccharide) umzusetzen. Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden: Das Genom des thermoalkaliphilen Bakteriums Anaerobranca gottschalkii wurde zunächst partiell sequenziert. Ziel des Teilprojekts war es, unter geringstem möglichem Aufwand und innerhalb kürzester Zeit alle oder möglichst viele Gene des Kohlenhydratstoffwechsels zu identifizieren. Die partielle Genomanalyse erfolgte über eine so genannte shotgun-Seqenzierung. Dabei wurde die genomische DNA mechanisch geschert, kloniert und an den Fragmentenden sequenziert. In 14.865 Sequenzierungsansätzen wurden 11.634 brauchbare Sequenzen mit einer Rohsequenz von 11,97 Mbp generiert. Die produzierten Sequenzfragmente wurden in einer Datenbank zusammengefasst und assembliert. Anschließend erfolgte die bioinformatische Auswertung über eine automatisch vorgenommene und manuell nachbearbeitete Annotation. Sequenzlücken in biotechnologisch relevanten Genen wurden durch Primerwalking geschlossen. Den Projektteilnehmern wurden Passwortgeschützte Zugangsrechte auf den die Sequenzinformationen enthaltenen Server eingerichtet. Mit Hilfe dieser Sequenzinformation wurden Gene ausgewählter Kohlenhydrat-metabolisierender Gene kloniert und exprimiert und die rekombinanten Enzyme gereinigt. Die Substrat- und Produktspektren dieser Enzyme wurden mittels HPLC, High performance anion exchange chromatography (HPAEC), Dünnschichtchromatographie (DC) und size exclusion chromatography (SEC) charakterisiert. Um die Thermostabilität der CGTase zu erhöhen, wurden über Errorprone PCR Mutationen in das die CGTase kodierende Gen eingeführt und die mutierten Gene anschließend über DNA-shuffling neu rekombiniert. Die Genbank erhaltener, mutierter CGTase-Varianten wurde auf erhöhte Thermostabilität gescreent. Zur Abschätzung der Thermostabilität wurde die Schmelztemperatur verschiedener Mutanten mittels differential scanning calorimetry (DSC) bestimmt. Des Weiteren wurde ein System zur Tat-abhängigen heterologen, sekretorischen Expression etabliert. Dies geschah über die Herstellung von Fusionsgenen aus biotechnologisch interessanten Genen von A. gottschalkii und verschiedenen Signalsequenzen.
Das Projekt "Wasserkalorimetrie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesamt für Metrologie und Akkreditierung durchgeführt. Die weitgehend direkte und hochpraezise Bestimmung der Wasserenergiedosis mittels des kalorimetrischen Prinzips in Wasser ist in den letzten Jahren realisierbar geworden. Das Verfahren besteht in der Messung der lokalen Temperaturerhoehung, welche im Wasser durch die absorbierte Strahlung bewirkt wird. Das EAM beabsichtigt diese Methode einerseits durch Aufbau von eigenen Primaernormalen fuer Wasserenergiedosis selber nutzen und dabei gleichzeitig auch Beitraege zur Vervollkommnung der Verfahren leisten. Diese Arbeiten erfolgen im engen Kontakt mit anderen Nationalen Metrologieinstituten. Diese Aktivitaeten sollen auch zur weiteren Abstimmung von deren metrologischen Basen beitragen. Sie erfordern die Entwicklung spezieller Kalorimeter und die detaillierte Analyse sowie die Erweiterung der Messverfahren fuer Anwendungsfaelle, die fuer die Weitergabe des Gray wichtig sind.
Das Projekt "Verbesserung der Qualitaet von Biogas mit dem Ziel der Erhoehung seines Heizwertes auf Heizgasstandard" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Landeshauptstadt Stuttgart, Tiefbauamt durchgeführt. Objective: To construct a plant for the purification of biogas produced in a sewage treatment plant and to upgrade its calorific value. A projected 10 000 m3 of biogas will be processed daily. General Information: The biogas, which contains a high percentage of CO2, has a calorific value of 7.45 Kwh/m3. In addition, for final use H2S should be eliminated from the biogas. In order to reach the prescribed calorific value of 11.2 Kwh/m3 it may be necessary to add some hydrocarbons such as propane. The CO2 and H2S are removed in a regenerative alcanolamin process (MEA) for which the required steam of the MEA-lye is obtained from the sludge incineration plant. The condensate is conveyed back to the boiler on the sludge incineration plant. For purification the sewage gas has to go through the following process: - removal of CO2 and H2S by means of regenerative alcanolamine scrubbing; - drying, compression and absorption on activated aluminium oxide; - analysis of the CO2 content and dew point of the purified gas; - odorization with a pungent substance added by metering pump; - conditioning of the purified gas with LPG, to comply with the prescribed calorific value for fuel gas. Achievements: Experimental operation of the plant carried out from 5/9 to 11/9/1985 with the agreement of the Public Works Department and the City Gas Company was successfully completed. During this period approx. 40000 m3 purified sewage gas of natural gas quality were fed into the city's mains gas supply. The plant was thus deemed to be accepted and was transferred to the authority of the Public Works Department on 12/9/1985. Output Data of the plant were the following: Crude gas approx. 606 Nm3/h CO2 approx. 36 - 38 per cent vol. H2S approx. 270 - 320 mg/Nm3 N2 + 02 approx. 0.6 - 1.8 per cent vol. t approx. 20 deg. C. Purified gas max. 369 Nm3/h min. 128 Nm3/h. From commissioning in September 1985 until the end of 1988 3.8 million m3 of purified gas have been produced. This is equivalent to 3.7 million litres or 3.2 million kg of heating oil. The guaranteed performance of the plant is exceeded and the consumption of operating materials falls below the stated values. Despite increased output the guaranteed composition of purified gas is below the required levels. Operating costs of the main sewage plant are slightly reduced by sewage gas processing.
Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Gewässerkunde durchgeführt. Inhaltlich ist TransRisk in die drei wissenschaftliche Arbeitspakete Risikocharakterisierung, Risikomanagement und Risikokommunikation unterteilt. Das Arbeitspaket Risikocharakterisierung setzt sich aus einem multidisziplinären Projektteam von Umweltchemikern, Mikrobiologen sowie Öko- und Humantoxikologen zusammen. Ziel ist es die Belastung des Wassers mit anthropogenen Spurenstoffen und Krankheitserregern zu erfassen und zu bewerten. Das Risiko von chemischen und mikrobiologischen Belastungen für Mensch um Umwelt wird in der Modellregion Donauried bei Ulm untersucht, wobei die Zu- und Abläufe von Kläranlagen, Oberflächen- sowie Grundwässer und Trinkwässer analysiert werden. Im Arbeitspaket Risikomanagement stehen neue Reinigungsverfahren und Verfahrenskombinationen zur Entfernung ökotoxikologisch relevanter Spurenstoffe im Vordergrund. Wichtig ist, dass die prozessbedingte Bildung von Transformationsprodukten vermieden bzw. minimiert wird. Die technischen Ansätze beinhalten Kombinationen mit Biofiltern, Aktivkohlefiltern und der Membranbioreaktor-Technologie. Darüber hinaus sollen Verfahrensparameter, wie z.B. Ozonkonzentration und Rücklaufverhältnis, unter prozesstechnischen und wirtschaftlichen Gesichtspunkten optimiert werden. Ein weiterer Ansatz ist die Entwicklung eines kostengünstigen biologischen Verfahrens zur Entfernung von Spurenstoffen mittels Eisenbakterien, dass in bestehende Kläranlagen integriert werden soll. Im Arbeitspaket Risikokommunikation liegt der Schwerpunkt auf der zielgruppengerechten Kommunikation der ermittelten Risiken. Das Wissen über anthropogene Spurenstoffe und die davon ausgehenden Risiken sollen hierzu in einer zielgruppenspezifischen Sprache übermittelt werden. So werden projektbegleitend Bildungskonzepte erarbeitet, die der Aus- und Weiterbildung von Akteuren im technischen Umweltschutz dienen. Eine weitere Ebene betrifft die Lehrenden in der Berufs- und Allgemeinbildung. Dazu ist geplant, Lehr- und Lernmaterial zu erstellen, um die Thematik bereits in die Ausbildung zu integrieren. Die Fachwelt, aber auch die Bürger sollen derart aufgeklärt werden und für die Thematik sensibilisiert werden, dass sie durch einen bewussten Umgang mit diesen Stoffen deren Eintrag vermindern bzw. sogar ganz vermeiden. Im Verbundprojekt stehen die Projektpartner in regelmäßigem Austausch mit Vertretern der lokalen Behörden, der Kläranlagenbetreiber sowie Experten aus der Wasserwirtschaft. Innerhalb dieser sog. Stakeholder-Gruppe werden potenzielle Maßnahmen zur Risikominimierung diskutiert und mit den Betroffenen sowie den Entscheidungsträgern der Region Donauried priorisiert.
Das Projekt "Teilprojekt 5" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Gewässerkunde durchgeführt. Übergeordnetes Ziel von PLASTRAT ist die Entwicklung unterschiedlicher Lösungsstrategien aus den Bereichen Technik, Green Economy und sozial-ökologischer Forschung, die zur Minderung von Plastikeinträgen in das limnische Milieu urbaner Siedlungsräume beitragen. Ziel aller Ansätze von PLASTRAT ist dabei die Ableitung von Bewertungsparametern zur Kategorisierung umweltfreundlicher Kunststoffspezies und definierter Maßnahmen zur Risikominimierung von Plastikrückständen in limnischen Systemen. Ein Schwerpunkt bildet die Analyse und Bewertung der Degradationsstufen verschiedener Kunststoffarten sowie Leaching, Adsorption und Desorption in Langzeittests in verschiedenen Abwasserbehandlungsstufen und die stoffliche Dynamik. Dies schließt ferner die Analyse der Wirkungen von unterschiedlichen Plastikspezies (in unterschiedlichen Degradationsstufen) und deren Additive auf wasserlebende Organismen limnischer Systeme und die Einschätzung des toxischen Potentials von Mikroplastik ein. Arbeitspaket 2 befasst sich mit der Degradation von Kunststoffen und dessen Auswirkungen auf das Umweltverhalten. Dazu werden verschiedene Kunststoffarten vor und nach einer künstlichen Bewitterung mittels FT-IR, Pyr-GC-MS und DSC-TGA-IR charakterisiert und physikalische und chemische Veränderungen der Polymermatrix untersucht. Die Ergebnisse werden mit der Bewitterungszeit korreliert und ein Modell zur Bestimmung des Alters/Degradationsgrades von Kunststoffen entwickelt. Mit Hilfe von Leaching-Experimenten wird das Freisetzungsverhalten von potentiellen Schadstoffen aus den Kunststoffen in die aquatische Umwelt systematisch untersucht. Durch modernste Analysetechniken wird nach bisher unbekannten Schadstoffen gesucht (non-target) und deren Struktur aufgeklärt. Bei der anschließenden Ableitung von Parametern zur Beschreibung der Migrationsprozesse werden sowohl die chemische Beschaffenheit der Polymermatrix als auch der Grad der Degradation berücksichtigt.
Das Projekt "Mitverbrennung von Brennstoff (BRAM) aus Muell in einer Versuchsstaubfeuerung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Energietechnik durchgeführt. Rohbraunkohle wurde teilweise durch Reststoff BRAM (aus Muell) bis zu einem kalorischen Anteil von 10 Prozent substituiert und das Verbrennungs- und Emissionsverhalten untersucht.
Das Projekt "Teilprojekt 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von SEBA Hydrometrie GmbH & Co. KG durchgeführt. Bisherige Konzepte zur Bestimmung des Phosphatgehalts in Gewässern oder Abwässern nutzen eine standardisierte kolorimetrische bzw. nasschemische Methode. Unter Zugabe von Molybdat (meist Ammoniummolybdat) und anschließender Umsetzung des hierbei gebildeten Phosphomolybdatkomplexes bildet sich durch starke Reduktionsmittel wie Ascorbinsäure oder Hydrazin eine blaue Lösung (810 nm, 'Molybdänblau'), deren Farbintensität sich je nach Konzentration des vorhandenen, in Lösung befindlichen Phosphats intensiviert. Dieser Nachweis besitzt jedoch den gravierenden Nachteil, dass die jeweiligen notwendigen Reagenzien mitgeführt und zum richtigen Zeitpunkt im richtigen Maße zugegeben werden müssen, um überhaupt eine korrekte Bestimmung zu ermöglichen. Die im Zuge dieser Arbeit entwickelte Methode ermöglicht es erstmalig in einem kompakten Sensorsystem komplett auf externe Zugabe von Reagenzien zu verzichten. Stattdessen werden alle notwendigen Substanzen mithilfe elektrochemischer Methoden bereitgestellt. Der Fokus des Projekts liegt auf der Entwicklung eines hochsensitiven, selektiven und Reagenzien freien elektrochemischen Sensors, zur Quantifizierung des vorzüglich in Abwässern vorhandenen Phosphats. Dabei soll eine wesentlich geringere Baugröße von circa 15-20 cm (inklusive Elektronik und Auswertelogik) gegenüber den wesentlich größeren kommerziell verfügbaren, nasschemischen Detektionssystemen erreicht werden. Als zweites großes Ziel, neben der Entwicklung des Phosphatsensors, ist die Entwicklung einer Multiparametersonde in der der zu entwickelnde Sensor mit eingebunden werden soll. Im Rahmen der Sonden-Entwicklung ist es geplant ein 'SMART-Sensor' Konzept umzusetzen. So ist es geplant, diese Sonde zusätzlich mit weiteren Sensoren wie zum Beispiel Temperaturfühler, pH-Meter oder auch Leitfähigkeitssensor flexibel auszurüsten. Die autark arbeitende Sonde soll alle Messwerte automatisch übermitteln.
Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Energie- und Klimaforschung (IEK), IEK-6: Nukleare Entsorgung und Reaktorsicherheit durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist es einen Beitrag zur sicheren Endlagerung von hochradioaktivem Abfall zu leisten. Ein auf atomarer Skala basierendes Prozessverständnis der Wechselwirkung von Actiniden und Spaltprodukten mit endlagerrelevanten Mineralen bzw. Mineraloberflächen soll erarbeitet werden. Schwerpunktmäßig wird dabei untersucht, in wie weit vierwertige Actinide und zweiwertiges Radium durch Mischkristallbildung ihr Mobilitätsverhalten verändern. Durch die Verknüpfung der experimentell gewonnenen Daten mit atomistischen Modellrechnungen sollen dann thermodynamische Modelle entwickelt, mit denen das Verhalten dieser Radionukliden für sehr lange Zeiträume vorhergesagt werden kann. Synthese unterschiedlichster Mischkristallsysteme mit vierwertigen Actiniden und zweiwertigem Radium werden durchgeführt. Die Verbindungen werden analytisch, strukturell und spektroskopisch charakterisiert. Zudem erfolgen kalorimetrische Messungen. Alle Daten dienen zur nachfolgenden thermodynamischen und geochemischen Modellierung.
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