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Korrosionsempfindliche Dosimetermaterialien zur Überwachung der Umweltbedingungen an Kulturgütern

Die einzelnen Belastungsfaktoren von Kulturgütern können durch apparativ aufwendige und kostenintensive Einzelmessungen mit Hilfe der modernen Analytik genau bestimmt werden. Mit den sogenannten Glassensoren wurde am Fraunhofer-Institut für Silicatforschung (ISC) eine elegante und zerstörungsfreie Methode entwickelt, die ohne aufwendige Messungen der einzelnen Parameter die auftretenden Gesamtbelastungen über einen längeren Zeitraum hinweg registrieren kann. Die Verwendung von sensibilisierten Glasflächen als Dosimetermaterial wurde für den bisherigen Anwendungsbereich ausgeschöpft. Ziel dieses Vorhabens ist es, neue korrosionsempfindliche Materialien und Komponenten herzustellen und für den prinzipiellen Einsatz zur Überwachung der Umweltbedingungen an Kulturgütern zu prüfen. Zum einen sollen Granulate der bisherigen Glasmaterialien mit unterschiedlicher Körnung in eine NIR-transparente Trägermatrix aus SiO2-Aerogel eingebracht werden. Zum anderen bietet sich die Modifizierung der inneren Oberfläche von SiO2-Aerogelen an, die dann selbst als detektionsaktive Medien fungieren können. Ein weiterer Syntheseweg soll so gewählt werden, dass Aerogel- oder Xerogelschichten ohne überkritische Trocknung auf Glas als Trägermaterial hergestellt werden. In jedem Fall muss der korrosive Einfluss bestimmter Umweltfaktoren (Feuchte, Temperatur, Schadgase) in einem Expositionsprogramm in Klimakammern, zunächst durch Variation einzelner Parameter und schließlich durch deren Kombination systematisch charakterisiert werden. Nach Abschluss dieser Labortestphase können - bei Projektende - Expositionsprogramme in Museen verwirklicht werden.

Klimakammer (Phytotron)

Die beantragte Klimakammer wird im Rahmen des vom MWFK Brandenburg seit 2009 geförderten Verbund-Forschungsvorhabens BIOBRA und zukünftiger Forschungsvorhaben eingesetzt. In BIOBRA arbeitet eine interdisziplinäre Forschergruppe von grundlagenorientierten Nachwuchswissenschaftlern/lnnen des MPI für Kolloid- und Grenzflächenforschung in Potsdam (Prof. Dr. M. Antonietti) und angewandten Wissenschaftlern/Innen der FH Eberswalde (Prof. Dr. Murach) zusammen. Durch die Verschneidung der innovativen Forschungsbereiche der hydrothermalen Karbonisierung (HTC-Forschung des Prof. Antonietti 2008 ausgezeichnet mit dem 'ERC Advanced Grant' der EU) und der Agrarholzproduktion (BMBF-Verbund-Forschungsvorhaben DENDROM des Prof. Murach 2007 in die BMBF-Hightechstrategie aufgenommen) soll der Einsatz der durch hydrothermale Karbonisierung aus Abfallstoffen gewonnenen 'Biokohle' zur Bodenverbesserung (Nährstoff- und Wasserspeicherung) degradierter Standorte und zur C-Sequestrierung am Beispiel der Agrarholzproduktion (Anbau schnellwachsender Baumarten im Kurzumtrieb) untersucht werden.Durch dieses Projekt wird die Agrarholzforschung der FH Eberswalde um einen experimentellen Ansatz erweitert, mit dem sie einen Beitrag zu den neuen, internationalen Forschungsschwerpunkten 'Biochar' / 'Black Carbon' / 'Terra Preta' leisten kann.Die Klimakammer soll Schnelltests zur Optimierung der verschiedenen Biokohlen als Bodenzusatzstoff für Pappel- und Weidenstecklingen unter standardisierten Umweltbedingungen ermöglichen.

CLOUD-16: Untersuchung von Aerosolnukleation, Aerosolwachstum und Wolkenaktivierung an der CLOUD-Kammer am CERN zur Erforschung des Einflusses auf das Klima, Teilprojekt 1: Massenspektrometrie und CLOUD-Koordination

Validierung des phytotoxischen Ozonflusses in Nadeln und Blätter als Voraussetzung einer realitätsnahen, integrierten Risikobewertung für die Ökosystemleistungen von Wäldern, Weiterentwicklung der Risikobewertung naturnaher terrestrischer Ökosysteme in Deutschland

Eine realitätsnahe Bewertung der Risiken für die Vegetation durch bodennahes Ozon kann nur erfolgen, indem man den Ozonfluss in die Pflanze bewertet. Dafür wurde in Arbeitsgruppen der Genfer Luftreinhaltekonvention (CLRTAP) die Methode zur Berechnung der Phytotoxischen OzonDosis (POD) entwickelt. Einige wichtige Datengrundlagen zur Anwendung des POD-Modells bei Wäldern sind noch unsicher. Das Projekt soll bestehende Wissenslücken schließen bzw. verringern. In Klimakammer-Experimenten bzw. Freiland-Messungen werden die bisher genutzten Dosis-Wirkungsfunktionen sowie ausgewählte Eingabeparameter für die Modellierung des Ozonflusses überprüft. Darüber hinaus werden Wechselwirkungen von Faktoren des globalen Wandels (Klimaveränderungen, erhöhte CO2-Konzentrationen in der Atmosphäre) mit der Ozonbelastung untersucht.

Zwanzig20 - HYPOS - Invest-Vorhaben: Strategische Investition 'Klimakammer und Hohlprobenprüfstand'

Untersuchungen zur Wechselwirkung zwischen Wasserversorgung und erhöhten CO2-Konzentrationen bei Wintergerste: Genotypenvergleich unter verschiedenen experimentellen Expositionssystemen

Ziel des vorliegenden Kooperationsprojektes ist es, zu ermitteln, ob und inwieweit die Ergebnisse aus unterschiedlichen experimentellen Ansätzen zur Anpassung von Kulturpflanzen an den Klimawandel (CO2-Konzentration, Trockenheit) vergleichbar sind bzw. ob Ergebnisse aus Modellexperimenten im Labor auf die Feldsituation übertragbar sind. Durch das Projekt sollen: a) wechselseitig vorhandene Versuchsinfrastrukturen optimal genutzt werden, b) die beiden Ansätze der jeweiligen Arbeitsgruppen dadurch stärker vernetzt werden und c) die Basis für eventuell weitergehende Kooperation bis hin zu gemeinsamen Forschungsanträgen geschaffen werden. Ein aus bisherigen CO2-Versuchen in Braunschweig ausgesuchtes Kollektiv von neun Gerstesorten wird 2014 nach Martonvasar versandt und dort im vorhandenen Phytotron im Zeitraum zwischen November 2014 und März 2015 den gleichen atmosphärischen CO2 Konzentrationen wie in den Braunschweiger Feldversuchen (400 und 700 ppm) ausgesetzt. Parallel dazu findet während der Vegetationsperiode 2014 ein weiterer Wintergersteversuch in Braunschweig mit einer CO2-Anreicherung in sog. Open Top Kammern im Feld statt. In Martonvasar werden die neun Gerstesorten gleichzeitig kurzzeitigen Trockenstressbedingungen als einem weiteren Element des zukünftigen Klimawandels ausgesetzt, da eine CO2-Anreicherung durch ihre Wirkung auf die Transpiration möglicherweise Trockenstresseffekte beeinflussen kann. An beiden Standorten werden neben Ertragserhebungen insbesondere Messungen von Wasserhaushaltsgrößen (Gaswechsel, stabile 13C-Isotopensignatur) durchgeführt. Die Arbeiten liefern grundlegende Erkenntnisse zu der Frage, ob genetische Variation bei Wintergerste in der Anpassung an Elemente des Klimawandels (erhöhte CO2-Konzentration, Trockenheit) vorhanden ist und inwieweit Trockenstress die Reaktionen der Pflanzen auf erhöhte CO2-Konzentrationen beeinflusst.

CLOUD-16: Untersuchung von Aerosolnukleation, Aerosolwachstum und Wolkenaktivierung an der CLOUD-Kammer am CERN zur Erforschung des Einflusses auf das Klima, Teilprojekt 3: Eisbildung und Wolkenmikrophysik bei CERN-CLOUD-Kampagnen

Ziel des CLOUD-Experiments am CERN ist die Untersuchung der Bildung und des initialen Wachstums von Partikeln (Aerosolen) in der Atmosphäre, um ein verbessertes Verständnis des Strahlungsantriebs durch Aerosole zu erreichen. Das Teilprojekt beteiligt sich mit Messungen zur Wolkenmikrophysik an der CLOUD Kammer. Diese beinhalten Messungen des Wasserdampfpartialdrucks sowie der eisbildenden Aerosolpartikel. Der Wasserdampfpartialdruck wird mit einem vom KIT eigens für die CERN-CLOUD-Kammer entwickelten in situ TDL (Tuneable Diode Laser) Spektrometer gemessen. Neu hinzu kommt ein mobiles Gerät namens INKA (Ice Nucleating Particle Counter of the Karlsruhe Institute of Technology) zur Messung eisbildender Aerosolpartikel (INPs = Ice Nucleating Particles) bei kontrollierten Temperaturen und Eisübersättigungen. Im Rahmen des Projekts wird INKA auch mit den INP-Geräten FINCH und SPIN der Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt und des Leibniz-Instituts für Troposphärenforschung (TROPOS) in Leipzig verglichen. Derartige Vergleichsmessungen sind eine wichtige Grundlage für die Weiterentwicklung und Anwendung dieser neuen Messgeräte in der Atmosphären-, Wolken- und Klimaforschung. Die Ergebnisse tragen dazu bei, Wettervorhersagen und Klimaprognosen weiter zu verbessen.

CLOUD-16: Untersuchung von Aerosolnukleation, Aerosolwachstum und Wolkenaktivierung an der CLOUD-Kammer am CERN zur Erforschung des Einflusses auf das Klima, Teilprojekt 2: Eisnukleation und Wolkentropfenaktivierung von SOA-Partikeln

Energieoptimierte Trocknungsprozesse in der keramischen Industrie - Integrierter Umweltschutz in der Keramikindustrie, Teilvorhaben 1: Grundlagen der effektiven Trocknung

Keimlingsentwicklung und -etablierung von Graslandarten bei verschiedener Bewirtschaftung

Moeglichkeiten und Bedingungen fuer eine Erhoehung der Artenvielfalt im Grasland sollen in einem mehrjaehrigen Feldversuch und begleitenden Untersuchungen unter kontrollierten Bedingungen geprueft werden. In einem Freilandversuch wird die Bedeutung von Art (Schnitt oder Beweidung) fuer die Etablierungschancen eingebrachter Diasporen untersucht. Struktur, Mikroklima und Konkurrenzkraft der Grasnarbe werden parallel erfasst. In jeweils zwei Jahren werden ueber den verschieden bewirtschafteten Grasnarben frischgereifte Diasporen von acht Graslandarten in Kleinparzellen ausgestreut und ueber zwei Jahre Aufgang, Entwicklung und Mortalitaet der Keimlinge verfolgt. In Klimakammer- und Gewaechshausversuchen sollen Keimung und Keimlingsentwicklung in Abhaengigkeit von Wasser-, Licht- und Naehrstoffangebot sowie von abgestufter Konkurrenz in simulierten Grasnarben geprueft und dadurch arttypische Muster in bezug auf geeignete Etablierungsbedingungen erkannt werden. Von den Ergebnissen der Untersuchungen wird insgesamt erwartet, dass sie die Bedeutung der Graslandbewirtschaftung fuer die Narbenstruktur und das Etablierungsverhalten aufzeigen und somit geeignet sind, praxisrelevante Hinweise fuer eine erfolgreiche Nutzung mit dem Ziel einer erhoehten botanischen Diversita et zu geben.

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