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Erosion von Bentonit unter In-situ Bedingungen durch Einwirkung natürlicher Wässer in geologischen Tiefenlagern, Teilprojekt C

Schwerpunktprogramm (SPP) 1685: Ecosystem nutrition: forest strategies for limited phosphorus resources; Ökosystemernährung: Forststrategien zum Umgang mit limitierten Phosphor-Ressourcen, Nanopartikel und Kolloide als Vektoren von P-Verlusten und -Umverteilungen/Verlagerungen im Zuge der Entwicklung von Waldökosystemen

Hintergrund: Obwohl Nanopartikel und Kolloide (NPC) als Vektoren für P-Verluste und P-Neuverteilungen in Waldsystemen fungieren, fehlen grundsätzlichen Erkenntnisse über den Zusammenhang zwischen steuernden Umweltfaktoren und dem Schicksal, Transport und der zusammensetzung von NPC und ihrer P-Beladung. Wir postulieren, dass hydrologisch bedingte NPC-Verluste und -umverteilungen eine dreifache Gefahr für das langfristige biogeochemische Recycling von P in Waldökosystemen und damit die Ökosystemernährung darstellen. Projektziel: Aufklärung der Bedeutung und Steuerung von NPC-Verlusten und -umverteilungen für die langfristige Effizienz des P-Recycling in Waldökosystemen. Projekt-Hypothesen: Mobile Kolloide in Waldökosystemen entstammen hauptsächlich dem organischen Oberboden (alle WPs), (ii) Laterale Flüsse vom kolloidalen P während Starkregenereignissen begrenzen langfristig die maximale P-Wiederverwertungseffizienz von Waldökosystemen (WP1), (iii) P ist überwiegend mit organischen Kolloiden assoziiert und größtenteils bioverfügbar, was eine weitere Limitierung der P-Wiederverwertung im Wald darstellt (WP2), (iv) Die Kolloidverlagerung in Wäldern führt zu P-reichen und P-armen Stellen (laterale Umverteilung) bzw. zu einem P-Transfer aus oberflächennahen organischen Horizonten zum mineralischen Unterboden und damit zu einer P-Festlegung in diesem Horizont (WP3), und (v) Abnehmende atmosphärische Einträge von organischen Säuren und Kalkung erhöhen den pH Wert und reduzieren das austauschbare bzw. gelöste Al3+ im Waldoberboden, was die Mobilisierung bzw. den Verlust von kolloidalem P fördert (WP4). Methodik: Wir werden die Konzentration und Zusammensetzung von Kolloiden in den Wasserproben i) aus den Streulysimetern, ii) aus dem lateralen Fluss in Bodeneinschnitte (trenches) und iii) aus den Oberläufen von Bächen an den Versuchsstandorten in Bad Brückenau, Conventwald, Vessertal und Mitterfels bestimmen. Die Kolloide werden mittels Feld Fluss Fraktionierung fraktioniert bzw. isoliert und in Kombination mit ICP-MS, TOC und TN Analyse, sowie TEM gekoppelt mit Energiedispersiver Röntgenspektroskopie charakterisiert. Aufgaben/Arbeitspakete: WP1: Entnahme von Wasserproben aus dem lateralen Fluss in Bodeneinschnitten (trenches) (mit Puhlmann/Weiler und Julich/Feger). Entsprechend unserer Hypothese sollte die Gesamtmenge von NPCs aus präferenziellen Fließwegen, dem lateralen Fluss und den Oberläufen der freigesetzten Menge aus der organischen Bodenoberschicht gleich sein. WP2: Untersuchung der Bioverfügbarkeit der NPC aus dem 'interflow' und den Oberläufen durch Inkubationsexperimente mit Enzymen um Phosphatester und Inositol-Phosphate nachzuweisen (mit Kaiser/Hagedorn/Niklaus). (Text gekürzt)

EnEff:Wärme: Integration einer großen Solarthermie-Anlage und weiterer Effizienztechnologien in das bestehende Fernwärmesystem in der Stadt Kempen sowie Betriebsoptimierung des Gesamtsystems durch intelligente selbstlernende Regelungsverfahren, Teilvorhaben: Entwicklung und Evaluierung

Systeme de permeation dans les bacteries du sol: analyse biochimique et genetique (FRA)

Les bacteries du sol peuvent degrader, en plus des produits naturels, des substances xenobiotiques. Les systemes de permeation de ces substances a l'interieur des cellules jouent un role fondamental dans les vitesses de degradation. Des methodes de clonage genetique speciales pour ces bacteries du sol ont ete mises au point et sont appliquees a l'etude du transport du myo-inositol chez un Pseudomonas du sol. (FRA)

Kantonales Beobachtungsnetz Kt. Aargau: Ueberwachung der Vegetation

Langfristige Ueberwachung der Vegetation an den Probenahmestellen des kantonalen Bodenbeobachtungsnetzes mit Hilfe der merozoenologischen Methode und mit dem Ziel, Zusammenhaenge zwischen Veraenderungen von Bodenparametern einerseits und der Vegetation andererseits aufzudecken. Untersuchungszeitraum: 20 bis 30 Jahre.

Leitende Polymermembranen zur selektiven Trennung und Foulingreduktion; Einfluss des Oberflächenpotentials von leitfähigen Polymermembranen (ZETA-Membran) auf das Fouling- und Trennverhalten in der Wasseraufbereitung

Problemstellung: Membranfiltrationsverfahren erlebten in der Aufbereitungstechnik von Wässern in den vergangenen 20 Jahren einen starken Zuwachs. Trotz des steigenden Einsatzes bleibt ein Problemfeld kommerzieller Membranen die Anhaftung und die Adsorption deckschichtbildender Substanzen (sogenanntes Fouling). Das Fouling wird im Niederdruckbereich (Mikro- bzw. Ultrafiltation) vornehmlich durch Partikeln und Kolloide (kolloidales Fouling), sowie organische Makromoleküle (organisches Fouling) und Mikroorganismen (Biofouling) verursacht. Bei Hochdruckfiltrationsverfahren wie der Nanofiltration kommt es vornehmlich zur Adsorption gelöster organischer Substanzen sowie zu Biofouling. Maßnahmen zur Fouling Kontrolle reichen von der Vorbehandlung von Wässern, über die hydrodynamische Optimierung der Strömung im Membranmodul bis zur physico-chemischen Anpassung der Oberflächeneigenschaften der eingesetzten Materialien (größtenteils Polymere). Im letzteren Handlungsfeld möchte vorliegendes Forschungsvorhaben offene Fragestellungen zu Wirkzusammenhängen zwischen Ladungseigenschaften der Membranoberfläche, den resultierenden Fouling und Rückhalteverhalten aufklären. Vorgehensweise: Mittels ionengestützter Beschichtung, Plasma Immersions Ionenimplantation und Beschichtung (PBII&D) genannt, wird die Oberflächenleitfähigkeit herkömmlicher Polymermembranen gezielt erhöht. Entsprechend behandelte Membranen werden in verschiedenen wässrigen Lösungen durch definiertes Anlegen eines elektrischen Potentials (- 1,5 V bis 1,5 V) auf das resultierende Fouling- und Rückhalteverhalten hin untersucht. Die Versuchsergebnisse werden mit bekannten Transportmodellen (elektrokinetische Modelle) verglichen und ggf. werden Modellanpassungen durchgeführt. Diese Erkenntnisse werden dazu genutzt, ein Modell zu erstellen, das zur Simulation des Trennverhaltens bei verschiedenen Betriebsbedingungen genutzt werden kann. Ein besseres, umfassendes Verständnis der Wechselwirkungen zwischen Oberflächenladung der Membran (Zetapotential) und resultierendem Fouling- bzw. Rückhalteverhalten könnte zur gezielten 'potentialgesteuerten Funktionalisierung' von Membranoberflächen eingesetzt werden.

Bebauungsplaene Kleinblittersdorf/Rilchingen-Hanweiler - Sole-Thermalbad 3 Änderung

Bebauungspläne und Umringe der Gemeinde Kleinblittersdorf Ortsteil Rilchingen-Hanweiler (Saarland):Bebauungsplan "Sole-Thermalbad 3 Änderung" der Gemeinde Kleinblittersdorf, Ortsteil Rilchingen-Hanweiler

Sonderforschungsbereich (SFB) 1076: Forschungsverbund zum Verständnis der Verknüpfungen zwischen der oberirdischen und unterirdischen Biogeosphäre

Die Critical Zone (CZ) ist die poröse Haut der Erde, wo Luft, Wasser und Gestein sich überschneiden und mit dem Leben interagieren. Sie wird Critical Zone genannt, weil wir Menschen in ihr leben und von ihren Ressourcen abhängig sind, von sauberem Wasser bis hin zur Nahrungsmittelproduktion und Klimaregulierung. Die CZ erstreckt sich von der Vegetation durch den Boden bis zum verwitterten Gestein und zum Grundwasser in Hunderten von Metern Tiefe und ist durch Flüssigkeitsströmung und Stofftransport miteinander verbunden. Umweltverschmutzung, Landnutzung und Klimawandel verändern zunehmend die oberirdischen Lebensräume der CZ, aber wir verstehen die Folgen für die tiefe Biosphäre nicht. Das Hauptziel des SFB AquaDiva ist unser Verständnis zu erweitern, wie Wasser (Aqua) oberirdische und unterirdische Lebensräume verbindet, und wie lokale Geologie und Oberflächenbedingungen die funktionelle Diversität (Diva) der unterirdischen Lebensräume bestimmen. In der ersten Förderperiode haben wir das "Hainich Critical Zone Exploratory" (CZE) eingerichtet, das zwei Grundwasserstockwerke entlang eines ~6 km langen Hangtransekts in abwechselndem Kalk- und Mergelgestein umfasst. Oberflächen- und Grundwassereigenschaften wurden mittels Geochemie, Isotopenmessungen und einer Reihe von "Omics"-Ansätzen zur Katalogisierung des unterirdischen Lebens, einschließlich Bakterien, Archaeen, Pilze, Viren und Grundwasserfauna, analysiert. Genomische Informationen wurden mit aktiven Proteinen (Proteom), Stoffwechselprodukten (Metabolom, Gase) und gezielten Untersuchungen von Kolloiden und gelöster organischer Substanz (DOM) verknüpft. Alle methodischen Ansätze identifizierten übereinstimmend sechs verschiedene Grundwasserzonen. Während der zweiten Förderperiode zielte unsere Forschung darauf ab, die Mechanismen aufzuklären, wie sich diese Zonen entwickelt haben, indem wir Isotopenanalysen und Modelle einsetzten, um den Kohlenstoff- und Stickstoffkreislauf mit mikrobiellen Gemeinschaften zu verknüpfen. Darüber hinaus richteten wir das „Saale-Elster-Sandsteinplatte Observatory“ (SESO) in saurem Sandsteingestein mit ähnlicher Landnutzung als geologischen Kontraststandort ein. In der dritten Förderperiode werden wir unsere Beobachtungen generalisieren und die riesige Menge an Informationen synthetisieren, um (1) biotische und chemische "Fingerabdrücke" spezifisch für Oberflächeneigenschaften zu erstellen und zu zeigen, wie diese Oberflächensignale transportiert und transformiert werden auf ihrem Weg zum Grundwasser, und (2) zu untersuchen, wie sich zeitliche Variationen der Oberflächeneinträge auswirken. Der Vergleich der kontrastierenden Geologie ermöglicht es uns, unsere Konzepte zu verallgemeinern und Vorhersagen über die Reaktion der tiefen Biosphäre auf Szenarien des Klimawandels und die Folgen für die Wasserressourcen zu entwickeln. Schließlich werden wir die massiven Infrastrukturinvestitionen und Datensätze als Plattformen für die internationale CZ-Forschung sichern.

KlimPro: Entwicklung eines umweltfreundlichen Verfahrens zur Herstellung von Soda, Teilprojekt 2: Verfahrensgrundlagen, Prozessentwicklung und Modellierung

Einfluß von Kolloiden und Partikeln auf den medienübergreifenden Transport von Schadstoffen im Untergrund

Partikel in den Größen von wenigen Mikrometern bis in den makromolekularen Bereich kommen in allen natürlichen (Grund-)Wässern vor. Durch ihre Beweglichkeit können sie die Mobilität solcher partikelgebundener Substanzen entscheidend erhöhen, die in wässrigen Lösungen sonst schwer- oder unlöslich sind (v.a. Schwermetalle und PAK). Da Partikel und Kolloide sensibel auf Milieuveränderungen reagieren, untersucht diese Arbeit die Auswirkungen, die die Entnahme von Wasserproben aus dem Aquifer und der anschließende Umgang mit den Proben auf den Partikelinhalt hat. Ziel ist die Entwicklung eines praxistaun aber noch relativ schonenden Verfahrens, das anschließend an Grundwässern aus verschiedensten Lithologien erprobt werden soll. Vor allem im Hinblick auf Schadstoffmobilitäten ist es nötig, zukünftige Partikelbewegungen unter geänderten Rahmenbedingungen einschätzen glichezu können. Dafür sollen Faktoren, die Partikelvorkommen und -bewegung im Untergrund steuern, identifiziert werden. Dies soll zukünftig eine Simulation der Partikelbewegung im Untergrund ermöglichen.

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