Ziel der Studie war, die vorgeschlagenen Moeglichkeiten zur Bestimmung der Quellen polyzyklischer Aromaten zu ueberpruefen. Diskutiert werden: die Mengenverhaeltnisse von Benzo(a)pyren zu Benzo(ghi)perylen und zu Coronen, das Vorkommen einzelner Verbindungen, die Profile schwefelhaltiger Di- und Polyzyklen, die vollstaendigen Profile, die Intensitaeten homologer Polyzyklenserien. Das Ergebnis ist, dass keine dieser Ueberlegungen zur Herkunftsbestimmung polyzyklischer Aromaten nuetzlich ist. Es wird erwogen, ob manche Vorschlaege einfach durch die unzureichende Analytik veranlasst wurden. In diesem Zusammenhang werden wichtige Analysenverfahren und damit erhaltene Ergebnisse diskutiert. Fuer Zimmeroefen mit Leistungen bis zu 9 kW wird folgende Abschaetzung gegeben: Die gesamten Polyzyklenemissionen von Gasofen, Oelofen und Kohleofen verhalten sich naeherungsweise wie 0,001:1:100. Bei solchen Verhaeltnissen wird schon die Unterscheidung zwischen den Beitraegen von Feuerungen schwierig, da bei einem geringen Anteil von Kohleheizungen deren Emissionen ueberwiegen. Mit der Hochaufloesungs-Niedervolt-Massenspektrometrie wurden bisher in verschiedenartigen Umweltproben stets sehr viele Verbindungstypen nachgewiesen. Diese Vielfalt und damit die analytische Problematik werden durch neuartige graphische Profile veranschaulicht. Wegen der Schwierigkeiten der exakten Strukturbestimmung von Polyzyklen in Umweltproben wird erneut die Frage gestellt, ob es sinnvoll ist, am Grundsatz der Analyse einzelner Verbindungen festzuhalten.
Erfassung, Bewertung und Verminderung geruchsbelaestigender Emissionen. Spezifische Probenahme- und Anreicherungsverfahren- gaschromatographisch-Massenspektrometrische bzw. spezifische Identifikation (N-S-spez. Detektoren) der Geruchstraeger. Ermittlung von 'Leitsubstanzen' anhand verschiedener Systeme zur Korrelation von sensorischen und phys.-chemischen Messdaten. Verfahren zur Verminderung unter analytischer Kontrolle - Entwicklung von 'einfachen' Testverfahren zur Kontrolle.
Wir schlagen vor, den von uns entwickelten Gaschromatographen GhOST-MS (Gas chromatograph for the Observation of tracers - coupled with a mass spectrometer) während der HALO Kampagne WISE einzusetzen um eine breite Palette von Tracern mit unterschiedlichen Lebenszeiten (von fast unendlich wie SF6 bis wenige Wochen, wie CHBr3) in der unteren und untersten Stratosphäre zu messen. Diese Messungen sollen gemeinsam mit den aus den Kampagnen TACTS, SALSA und POLSTRACC vorhandenen Beobachtungen ausgewertet werden. Bei der Auswertung wollen wir uns auf zwei Hauptaspekte konzentrieren. Dies sind die Ableitung von Transit-Zeit Verteilungen (Altersspektren) und die Bestimmung des Halogenbudgets der unteren Stratosphäre, insbesondre des Brombudgets. Die Auswertungen sollen für die verschiedenen Jahreszeiten der Kampagnen und auch im Hinblick auf unterschiedliche meteorologische Situation durchgeführt werden. Zur Ableitung der Altersspektren soll eine neue Methode entwickelt werden, die es erlaubt auch sogenannte bimodale Altersspektren abzuleiten, was eine bessere Beschreibung der Transportzeitverteilung der unteren und untersten Stratosphäre ermöglichen wird. Hierzu ist eine enge Zusammenarbeit mit dem Forschungszentrum Jülich und den Arbeiten zum CLaMS Modell geplant. Als Grundlage für die Methode zur Ableitung der Altersspektren soll der von Ehhalt et al. (2007) veröffentliche Ansatz verwendet werden. Beim Halogenbudget sollen unsere Messungen vor allem verwendet werden um abzuleiten, wieviel anorganisches Brom und Chlor aus kurzlebigen organischen Quellgasen in der unteren Stratosphäre vorhanden ist und dort zum Ozonabbau beitragen kann. Diese Daten sollen mit quasi-simultanen Messungen anorganischer Halogen-Komponenten der Universität Heidelberg kombiniert werden um insbesondre ein komplettes Brombudget der untersten Stratosphäre aufzustellen.
'Mit Hilfe der Kopplung von HPLC bzw. GC an eine ICP-MS können Fluide (Boden-, Grund-, Meer- Prozesswässer, Fluid Inclusions in Mineralen, Gase aus Schmelzen, vulkanische, atmosphärische und Biogase) auf ihre Inhaltsstoffe untersucht werden. Dabei können schwer-, mittel-, und leichtflüchtige organische und anorganische Komponenten analysiert werden. Der besondere Vorteil liegt in der chromatographischen Trennung in die jeweiligen Spezies und Komplexe umweltrelevanter Elemente gekoppelt mit einer hochsensitiven massenspektrometrischen Detektion. Die Verwendung des induktiv gekoppelten Plasmas vor der Massenspektrometrie ist dabei aussagefähiger für flüchtige organische Verbindungen als die Verwendung einer einfachen GC-MS, weil nicht 'zufällige Bruchstücke nach Massenzahlen identifiziert werden, sondern einzelne Elemente. Für die Identifizierung komplexer wässriger Spezies, z.B. As-S, As-U, U-P-Verbindungen etc., besticht die ICP-MS als Mulitelementmethode, da gleichzeitig eine Vielzahl von Elementen gemessen werden kann, deren Massenverhältnisse Aufschluss über ihren Anteil an der jeweiligen Spezies geben. Damit kann in begrenztem Umfang auch Strukturaufklärung unbekannter Spezies betrieben werden. Monitoring verschiedener Isotope eines Elements ermöglicht darüber hinaus die Interpretation von Fraktionierungsprozessen in den Proben.'
Bevölkerungsreiche Ballungszentren stellen konzentrierte Quellen für anthropogene Emissionen dar. Das Ziel der HALO-Mission EMeRGe ist die Untersuchung der Transportwege und der Umwandlungsprozesse der gas- und partikelförmigen Emissionen in den Abluftfahnen solcher Ballungszentren in der freien und oberen Troposphäre. Dieses Teilprojekt legt den Schwerpunkt auf die chemische Charakterisierung der Partikelphase mittels Aerosolmassenspektrometrie sowie auf die Untersuchung der Wolkenaktivierungseigenschaften der Partikel. Mit einem Compact Time-of-Flight Aerosol Mass Spectrometer (C-ToF-AMS) und einem Single Particle Soot Photometer (SP2) kann die chemische Zusammensetzung und die photochemische Prozessierung der Aerosolpartikel nahezu vollständig erfasst werden. Mikrophysikalische Partikeleigenschaften wie Größenverteilung und Anzahlkonzentrationen in verschiedenen Größenbereichen tragen zur Charakterisierung der Partikel bei. Die größenselektierten Messungen der Wolkenaktivierungseigenschaften der Partikel werden im Zusammenhang mit der beobachteten Änderung der chemischen Zusammensetzung (Oxidation) betrachtet, so dass der Einfluss der Emissionen auf die Wolkenbildung untersucht werden kann. Weiterhin wird untersucht, ob die Emissionen bis in die obere Troposphäre oder sogar in die Tropische Übergangschicht (Tropical Transition Layer, TTL) gelangen können, wodurch sie für den weiteren Transport in die untere Stratosphäre zur Verfügung stünden.
Der Gang des durch atmosphärische Kernwaffentests erzeugten radioaktiven Kohlenstoffs 14C durch die Biosphäre und organische Bodenbestandteile bis hin zur refraktären Fraktion soll durch Beschleuniger-Massenspektrometrie-Messungen (AMS) verfolgt werden. Die geringen benötigten Probenmengen des AMS-Meßverfahrens (0,1 bis 1 mg Kohlenstoff) erlauben eine detaillierte Aufgliederung des Bodenmaterials in signifikante physikalische und chemische Fraktionen, wodurch die Dynamik der Stabilisierungsprozesse natürlicher organischer Substanzen in Böden sichtbar gemacht werden kann. Archivproben von landwirtschaftlichen Versuchsstandorten liefern Proben aus den letzten 50 Jahren, wodurch die Stabilisierungsprozesse mit unterschiedlichen Zeitkonstanten und geeigneter Zeitauflösung erfaßt werden können. Zudem wird hierdurch auch der Einfluß der Bodenvariabilität geklärt. Die Beprobung und Probenaufbereitung für AMS soll in enger Zusammenarbeit mit anderen am Schwerpunktprogramm beteiligten Forschergruppen geplant und durchgeführt werden.
Bei akuten Umweltschadensfällen in Nordrhein-Westfalen steht das Landesamt für Natur, Umwelt und Klima (LANUK) rund um die Uhr für Sondereinsätze bereit. „Jeder Einsatz dient dem Schutz von Mensch und Natur – wir sind zur Stelle, wenn es darauf ankommt“, betont LANUK-Präsidentin Elke Reichert. Auch in Fällen von Umweltkriminalität werde das Landesamt für Natur, Umwelt und Klima immer häufiger zu einem wichtigen Glied in der Kette der Beweisführung. Mit speziell ausgerüsteten Umweltmesswagen, dem sogenannten Sondereinsatz, werden Ermittlungsbehörden und Einsatzkräfte mit wissenschaftlicher Expertise und modernster Messtechnik direkt vor Ort unterstützt. Diese Expertise hat in Nordrhein-Westfalen einen hohen Stellenwert und bietet eine wichtige Schnittstelle zwischen Umwelt- und Ermittlungsbehörden Die Einrichtung der Vernetzungsstelle Umweltkriminalität im Januar 2024 und die Schulungen, die für die Polizei angeboten werden, haben die fachlichen und analytischen Möglichkeiten des LANUK bei den Einsatzkräften bekannter gemacht. Die Zahl der Einsätze hat als Folge im Jahr 2024 einen historischen Höchstwert von 57 Einsätzen verzeichnet. Das Einsatzspektrum reicht von illegalen Lagerungen und Einleitungen von Chemikalien oder Abfällen bis zu Bränden, Stofffreisetzungen und komplexen Unfällen, bei denen es um den Schutz von Mensch und Umwelt geht. Aktuell war der Sondereinsatz beispielsweise bei mehreren illegalen Boden- und Abfallablagerungen im Kreis Heinsberg und in Erkelenz gefragt. Auch an Untersuchungen zu illegalen Drogenlaboren oder Einleitungen in Gewässer wird der Sondereinsatz immer wieder beteiligt. Durch die interdisziplinäre Kompetenz des LANUK erhalten die Ermittlungsbehörden fachliche Grundlagen für die Beantwortung komplexer Fragestellungen und für daraus folgende Konsequenzen. „Nachhaltiger Umweltschutz ist eine Frage der Wachsamkeit“, erklärte die Präsidentin des LANUK, Elke Reichert. Bei Ereignissen, die Umweltschäden oder Gefahren für Menschen bedeuten können, müsse schnell gehandelt werden. Das könne nur gelingen, wenn die Fachleute und Behörden ohne Umwege eine sichere Einschätzung der Gefährdungslage für gemeinsames weiteres Handeln erhielten. „Oft ist das LANUK die erste Fachinstanz, die mit konkreten Analysen entscheidende Erkenntnisse und damit auch Hinweise für Ermittlungsbehörden liefert.“ Sie unterstreicht: „Für die Ermittlungsarbeit ist es elementar, schnell Klarheit zu schaffen. Mit der mobilen Labortechnik im Sondereinsatz können wir direkt vor Ort gefährliche Substanzen identifizieren und so die Behörden dabei unterstützen, die richtigen Maßnahmen zu ergreifen.“ Elke Reichert macht deutlich: „Unser Ziel ist es, jeden Einsatzort so zu verlassen, dass Menschen und Umwelt bestmöglich geschützt sind“. Die Einsätze beginnen meist mit einem Anruf bei der rund um die Uhr besetzten Nachrichtenbereitschaftszentrale des LANUK. Dort koordinieren die Mitarbeitenden des LANUK alles Weitere – egal, ob die lokale Feuerwehr, die Bezirksregierungen, Kommunen oder Polizei Unterstützung benötigen. Rund ein Drittel der Einsätze wird von Feuerwehren angefordert, ein weiteres Drittel von den Bezirksregierungen, die übrigen von Polizei und anderen Behörden. Die Einsatzgründe variieren: „Bei vielen Einsätzen ist zu Beginn nicht klar, ob es sich um einen Unfall, ein natürliches Phänomen oder einen Fall von Umweltkriminalität handelt“ berichtete LANUK-Präsidentin Elke Reichert. Immer wieder gäbe es Fälle, bei denen durch Ermittlungen im Nachgang auch Umweltkriminalität als Ursache festgestellt werde. Der Sondereinsatz umfasst ein Kernteam aus sechs Fachleuten, zwei Frauen und vier Männern, ergänzt durch 18 weitere Mitarbeitende aus unterschiedlichen naturwissenschaftlichen und technischen Fachbereichen des LANUK. Die beiden LKW des Sondereinsatzes verfügen jeweils über eine eigenständige Stromversorgung. In die Sondereinsatzfahrzeuge installierte und mitgeführte Messtechnik ermöglicht spezialisierte Untersuchungen direkt am Einsatzort. Dazu gehört ein mobiles Massenspektrometer (GC-MS), mit dem mehr als 1000 flüchtige organische und anorganische Stoffe gemessen werden können. An Bord des großen Messwagens steht ebenfalls ein mobiles Rasterelektronen-Mikroskop mit Röntgensonde zur Verfügung. Damit können Proben mehr als 100.000fach vergrößert werden. Form, Größe und elementare Bestandteile von Proben, z. B. von Asbest, können damit sichtbar gemacht werden. Zur Bestimmung zahlreicher Stoffe befindet sich weitere mobile Messtechnik an Bord. Als „Umweltfeuerwehr des Landes Nordrhein-Westfalen“ verfügen beide Fahrzeuge über eine Sondersignalanlage (Blaulicht). Die Vernetzung mit der Zentralstelle für Umweltkriminalität bei der Staatsanwaltschaft Dortmund, den verschiedenen Dienststellen der Kriminalpolizei und dem Landeskriminalamt hat sich als sehr wirksam erwiesen. Die systematische Zusammenarbeit sorgt dafür, dass Schadensfälle am Ort des Geschehens fachlich bewertet werden können – ob Freisetzung von Chemikalien, illegaler Entsorgung von Abfällen oder der Ausbreitung unbekannter Substanzen. Präsidentin Reichert bringt es auf den Punkt: „Wir setzen auf vernetztes Wissen, engagierte Teams und den Anspruch, aus jedem Einsatz zu lernen. Umweltschäden sind oft unsichtbar, aber die Folgen können gravierend sein. Es ist unsere Aufgabe, unser Fachwissen, unsere Möglichkeiten des Messens und Bewertens zu nutzen und damit die Behörden in NRW in der Umsetzung von Maßnahmen zu stärken – für mehr Sicherheit und nachhaltigen Schutz“. zurück
Zur Anreicherung und Isolierung von polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffen (= PAH) wurde ein PAH-spezifisches Anreicherungsverfahren entwickelt. In mehreren Proben (Weichbraunkohle, Garsdorf; Matt- und Glanzbraunkohle, Bogovina und Banovici) wurde der Gehalt an Fluoranthen, Pyren, Benzofluoranthene, Benzo(e)pyren, Benzo(a)pyren, Perylen, Benzi(ghi)perylen u.a. bestimmt. Die Identitaet dieser Verbindungen wurde mit der GC-MS-Kombination bestaetigt. Die gaschromatographisch bestimmten Gehalte lagen z.B. fuer Benzo(a)pyren zwischen 0.07 und 0.20 mg/kg Kohle. In erheblich hoeheren Konzentrationen wurden 6 weitere Verbindungen isoliert, deren UV- und Massenspektren auf substituierte PAH hindeuten. Ebenso werden Torfproben aus Hoch- und Niedermooren auf ihren Gehalt an PAH untersucht und der Versuch unternommen, zwischen dem PAH-Gehalt einer Torfschicht und ihrem Alter Korrelationen herzustellen.
Organische Schwefelkomponenten sind abundant in marinen Sedimenten. Diese Verbindungen werden v.a. durch die abiotische Reaktion anorganischer Schwefelverbindungen mit Biomolekülen gebildet. Wegen seiner Bedeutung für globale Stoffkreisläufe, für die Nutzung von Erdöllagerstätten und für die Erhaltung des Paleorecords, gibt es eine Vielzahl von Studien zum Thema. Sehr wenig Aufmerksamkeit wurde allerdings wasserlöslichen Komponenten geschenkt, die beim Prozess der Sulfurisierung entstehen und als gelöster organischer Schwefel (DOS) in die Meere gelangen können. Anhand der wenigen verfügbaren Informationen ist Schwefel vermutlich das dritthäufigste Heteroelement im gelösten organischen Material (DOM) der Meere, nach Sauerstoff und Stickstoff. Einige Schwefelverbindungen, insbesondere Thiole, sind für die Verbreitung von Schadstoffen aber auch essenzieller Spurenstoffe verantwortlich. Wichtige klimarelevante Schwefelverbindungen entstehen aus DOS. Daher spielt der marine DOS-Kreislauf eine Rolle für die Meere und Atmosphäre. Trotz seiner Bedeutung sind die Quellen marinen DOS, seine Umsetzung im Meer und Funktion für Meeresbewohner unbestimmt. Auch ist die molekulare Zusammensetzung von DOS unbekannt. In diesem Projekt werden wir Pionierarbeit in einem neuen Forschungsfeld der marinen Biogeochemie leisten. Wir wollen grundlegende Fragen bzgl. der Bildung und Verteilung von nicht-flüchtigem DOS im Meer beantworten. Unsere wichtigsten Hypothesen:* Bildung von DOS:(1) Sulfatreduzierende Sedimente sind wesentlich für die Bildung von DOS.(2) Reduzierte Schwefelverbindungen (v.a. Thiole) dominieren in Zonen der DOS-Entstehung.(3) DOS wird v.a. über abiotische Sulfurisierung in der Frühdiagenese gebildet.* Transport und Schicksal von DOS im Ozean:(4) DOS wird von sulfat-reduzierenden intertidalen Grundwässern an das Meer abgeben.(5) In der Wassersäule oxidiert DOS schnell (z.B. zu Sulfonsäuren).(6) DOS aus intertidalen Sedimenten ist in oxidierter Form auf den Kontintentalschelfen stabil.Neben dem wissenschaftlichen Ziel der Beantwortung dieser Hypothesen, wird das Projekt drei Promovierenden (eine in Deutschland und zwei in Brasilien) die außergewöhnliche Gelegenheit bieten, ihre Doktorarbeiten im Rahmen eines internationalen Projektes durchzuführen. Wir werden die Stärken beider Partner in Feld- und Laborstudien und Elementar-, Isotopen- und molekularen Analysen kombinieren. Wir werden unterschiedliche Regionen im deutschen Wattenmeer und in brasilianischen Mangroven (Rio de Janeiro and Amazonien) beproben, sowie die benachbarten Schelfmeere. Sulfurisierungsexperimente werden die Feldstudien ergänzen. Zur quantitativen Bestimmung und molekularen Charakterisierung von DOS werden wir neue Ansätze anwenden, die von den beiden Arbeitsgruppen entwickelt wurden. Dabei kommen u.a. ultrahochauflösende Massenspektrometrie (FT-ICR-MS), und andere massenspektrometrischen und chromatographischen Methoden zu Anwendung.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 846 |
| Europa | 33 |
| Kommune | 1 |
| Land | 47 |
| Weitere | 14 |
| Wissenschaft | 409 |
| Zivilgesellschaft | 14 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 835 |
| Hochwertiger Datensatz | 1 |
| Repositorium | 1 |
| Text | 10 |
| unbekannt | 24 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 24 |
| Offen | 837 |
| Unbekannt | 10 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 786 |
| Englisch | 162 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Archiv | 1 |
| Bild | 2 |
| Dokument | 6 |
| Keine | 610 |
| Unbekannt | 2 |
| Webdienst | 1 |
| Webseite | 253 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 592 |
| Lebewesen und Lebensräume | 717 |
| Luft | 549 |
| Mensch und Umwelt | 871 |
| Wasser | 591 |
| Weitere | 864 |