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s/nir-spektroskopie/IR-Spektroskopie/gi

Ground-based remote sensing measurements of CO2 and CH4 using the moon as light source during the polar night

Das Projekt "Ground-based remote sensing measurements of CO2 and CH4 using the moon as light source during the polar night" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bremen, Institut für Umweltphysik durchgeführt. Throughout the last years measurement techniques have been developed to measure total columns of atmospheric CO2 and CH4 with sufficient precision using the ground-based solar absorption remote sensing spectrometry in the near-infrared spectral region. These observations are internationally organized in the Total Column Carbon Observing Network (TCCON). These observations have been initiated for the satellite validation, because they sample the atmosphere in a similar way as satellites. However, the measurements itself have been found extremely valuable to investigate the sources and sinks of the trace gases, because the interpretation of the ground-based total column data depend to a less extent on assumptions on the vertical mixing in the atmosphere compared to surface in-situ data. We perform such observations at our site in the high Arctic on Spitsbergen (79°N). However, during the polar night from October until mid-March no observations can be performed, because the sun is below the horizon. Since the seasonal cycle of CO2 is largest in the high northern latitudes the lack of total column data for the winter period limits our understanding of the carbon budget. Within this project we plan to modify the measurement and analysis technique to measure the total columns of CO2 and CH4 in the near-infrared using the moon as light source during the polar night. This will allow us to perform observations on +-3 days around full moon, and thus, obtain data throughout the polar night for about three full moon periods. This allows measuring the complete seasonal cycle of total column measurements of CO2 and CH4 in the high Arctic, which is not known so far. Finally, the whole set of data will be compared to the existing in-situ surface data at that site and both data sets, in-situ and total column, will be compared with appropriate models.

Teilvorhaben 7

Das Projekt "Teilvorhaben 7" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von LLA Instruments GmbH durchgeführt. Die Autoindustrie nutzt eine grosse Vielfalt hochwertiger Kunststoffe, deren sortenreine Trennung fuer eine werkstoffliche Wiederverwertung noch nicht geloest ist. Hinzu kommen Produkte mit einem hohen Graphitgehalt zur Schwaerzung sowie Kunststoffgemische (Blends). Ein weiteres Problem ist die Form- und Groessenvielfalt sowie das Auftreten ausserordentlich unhandlicher Teile. Durch die Entwicklung von neuer IR-spektroskopischer Messtechnik sollen sowohl die notwendige Selektivitaet fuer die Sortenvielfalt ereicht werden als auch dunkle Kunststoffe identifiziert werden. Zur Automatisierung des Sortierprozesses ist eine Zerkleinerung auf ein einheitliches Mass eine unabdingbare Forderung soll geshredderte Kunststoffteile auf schnell bewegten Transportsystemen sicher lokalisieren und identifizieren. Die IR-Sensorik wird in eine automatische Sortieranlage eingesetzt, die in Zusammenarbeit mit den Verbundpartnern entsteht. Relevante Aufgabenstellungen zur Wiederverwertung von Kunststoffen aus dem Autoschrott werden mit den Autoherstellern erarbeitet und auf der Anlage simuliert.

Qualitative und quantitative Bestimmung volatiler Bestandteile in Gesteinen, Mineralen und Fluiden der KTB-Hauptbohrung

Das Projekt "Qualitative und quantitative Bestimmung volatiler Bestandteile in Gesteinen, Mineralen und Fluiden der KTB-Hauptbohrung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Gießen, Fachbereich 08 Biologie, Chemie und Geowissenschaften, Institut für Geowissenschaften und Lithosphärenforschung durchgeführt. Zur Interpretation der im KTB-Feldlabor analysierten Gase der Bohrspuelung sind begleitende Detailuntersuchungen notwendig. Im Rahmen des Vorhabens werden die 'freien' und chemisch gebundenen Gase in Gesteinen qualitativ und quantitativ bestimmt. Ferner soll versucht werden, zwischen Fluideinschlussgenerationen in Einzelmineralen zu differenzieren. Es ist geplant, mittels 14N/15N Untersuchungen die Herkunft des Stickstoffs in Gesteinen und fluiden Phasen zu klaeren. Im Rahmendiese Vorhabens soll das Feldlabor weiterhin hinsichtlich der on-line Gasanalytik praktisch und wissenschaftlich unterstuetzt werden. Mit Hilfe aller Daten kannein Modell zum geochemischen Verhalten der Gase und zu Stoff- und Waermetransportphaenomenen in der kontinentalen Kruste erstellt werden. Methoden: Gasmassenspektrometrie, IR-Spektroskopie, Ionenchromatographie, Roentgenfluoreszenzspektroskopie.

Organisch-geochemische Charakterisierung von Grubenverfuellungen einer jungsteinzeitlichen Siedlung in Murr, Landkreis Freising/Bayern (Linienbandkeramik, Stichbandkeramik, Muenchshoefener Kultur)

Das Projekt "Organisch-geochemische Charakterisierung von Grubenverfuellungen einer jungsteinzeitlichen Siedlung in Murr, Landkreis Freising/Bayern (Linienbandkeramik, Stichbandkeramik, Muenchshoefener Kultur)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Wissenschaftszentrum Weihenstephan für Ernährung, Landnutzung und Umwelt, Department für Ökologie, Lehrstuhl für Bodenkunde durchgeführt. Ziel dieser Untersuchungen ist ein Beitrag zur Aufklaerung der Funktion jungsteinzeitlicher Gruben und eines Grabens. Am Beispiel der Siedlung Murr im Landkreis Freising soll ein Vergleich zwischen der Zusammensetzung der kohlenstoffreichen Gruben- und Grabenverfuellungen mit den umgebenden natuerlichen Bodenmaterialien erfolgen. Mit Hilfe moderner Analyseverfahren der Geochemie und Bodenkunde soll die chemische Zusammensetzung der Verfuellungen bestimmt und auf spezifische Markersubstanzen hin untersucht werden. Besonders aussichtsreich erscheinen die Analyse der organischen Komponenten mittels 13C- und 15N-NMR-Spektroskopie, die neuentwickelte Thermochemolyse und die Bestimmung von Markersubstanzen mittels GC-MS. Die Untersuchung solcher Grubenverfuellungen innerhalb archaeologischer Funde mit diesen Methoden ist vielversprechend, wurde bisher aber kaum zur Aufklaerung ihrer Funktion benutzt. Die entsprechenden Techniken sollen dabei den Beduerfnissen archaeologischer Fragestellungen angepasst werden.

Beruehrungslose automatische Sortierung unbehandelter Kunststoffabfaelle

Das Projekt "Beruehrungslose automatische Sortierung unbehandelter Kunststoffabfaelle" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Karlsruhe, Institut für Theoretische Elektrotechnik und Messtechnik durchgeführt. Das Vorhaben behandelt die beruehrungslose Trennung unterschiedlicher Kunststoffmaterialen (PE, PP PU usw.) aus unkontrollierten, unmarkierten, unzerkleinerten Abfaellen bis zur praktischen Realisierung. Eine Moeglichkeit zur Materialerkennung stellt die IR-Spektroskopie im Wellenlaengenbereich von 1...1000 Mikrometer dar. Insbesondere sind Absorptions- bzw. Reflexionsspektren im Bereich von 2,5...10 Mikrometer charakteristisch fuer einzelne Molekuele in Kunststoffen ('finger print'), wodurch eine qualitative wie quantitative Aussage ueber die Zusammensetzung der einzelnen Kunststoffe moeglich ist. Besondere Schwierigkeiten bereiten hierbei hohe Geschwindigkeitsanforderung (Sortierung in Echtzeit), sowie die Anwesenheit von Verunreinigungen (z.B. Farbstoffe, Beschichtungen, Verschmutzungen), die zu Stoerungen der Spektren fuehren. Zur effizienten Klassifikation der verrauschten, gestoerten Spektren sollen schnelle, leistungsfaehige Mustererkennungsalgorithmen auf Grundlage der Fuzzy-Set-Theorie und der Neuronale-Netzwerk-Theorie entwickelt werden. Anhand der Materialklassenzugehoerigkeit kann dann die automatische Werkstofftrennung durch pneumatische Steuerung erfolgen. Die aeussere Form des Abfalls (Becher, Folie, Flasche, usw.) spielt bei diesem Sortierverfahren keine Rolle. Ziel ist eine praxisgerechte, kostenguenstige Realisierung des Sortierverfahrens in automatische Sortieranlagen.

Climo- and chronosequences of soils and landscape evolution in the Etna region (Sicily)

Das Projekt "Climo- and chronosequences of soils and landscape evolution in the Etna region (Sicily)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Zürich, Geographisches Institut durchgeführt. The soil state factors climate and time are of growing interest in respect to landscape and consequently soil evolution. Climate change can have significant impact on the global biogeochemical cycle by altering the type and rate of soil processes and the resulting soil properties. Direct and dramatic ecological responses to this impending warming are expected. Climatic warming is thought to increase soil temperature and to change many critical factors in plant productivity, phenology and succession. A main unknown parametre is the reactivity of soils and the rate of reactions. - Consequently, a soil sequence along an elevational gradient ranging from subtropical to subalpine climate zones in the Etna region (Sicily, southern Italy) are investigated in respect of organic C, kaolinite and crystalline to non-crystalline Al- and Fe-phases. Special emphasis is given to the stabilization of soil organic carbon (SOC) and its interaction with the inorganic phases. Furthermore, a weathering sequence with soils developing on volcanic, trachy-basaltic parent materials with ages ranging from 100 - 115000 years in the Etna region serve as the basis to analyse and calculate the accumulation and stabilisation mechanisms of soil organic matter (SOM), the transformation of pedogenic Fe and Al, the formation and transformation of clay minerals, the weathering indices and, by means of mass-balance calculations, net losses of the main elements.

Messungen und Modellierung von Ozon und aktiven Spezies von Fruehjahr bis Herbst - SAMMOA

Das Projekt "Messungen und Modellierung von Ozon und aktiven Spezies von Fruehjahr bis Herbst - SAMMOA" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Chemie und Dynamik der Geosphäre durchgeführt. Objective: Problems to be solved: There are still discrepancies between model prediction and observations of the year- round stratospheric ozone decline in mid and high latitudes. In summer, current models still severely overestimate ozone in the polar regions, and this appears as a major deficiency in our ability to model the complete ozone seasonal cycle. The springtime mid-latitude ozone depletion has not been satisfactorily modelled in a quantitative manner. This proposal hence aims at improving our understanding and modelling of ozone loss processes throughout spring and summer, in the northern mid and high latitudes. Scientific objectives and approach: The main scientific objective is to acquire a quantitative understanding of: (i) the mid-latitude ozone depletion accompanying the breakdown of the wintertime polar vortex, especially over Europe, and ii) the Arctic summer ozone deficit and its linkage to midlatitudes. The project relies on using an integrated approach combining ground-based and balloon-borne measurements, global satellite observations, as well as advanced chemical/dynamical modelling and data assimilation. Measurements of ozone, inert gases, or species actively involved in ozone chemistry, are made at three different stations in the Arctic throughout spring and summer. Observational techniques comprise ground-based lidar and infrared spectroscopic measurements, and light-weight balloon-borne instrumentation. Satellite observations complement these local, ground-based and in-situ measurements by allowing to characterise the global, evolving three-dimensional ozone distribution. The satellite data are globally integrated into a transport model through data assimilation. State-of-the-art numerical models are used to investigate the interaction of chemistry and mixing in the spring and summer stratosphere. These models are used to diagnose the ozone loss mechanisms and the overall transport of trace species in spring and summer. Correlative studies of the abundance of various trace species, either modelled or measured, allow to disentangle the effect of mixing from chemical sources and sinks. Expected impacts: The information to be provided by the field campaigns and model studies during SAMMOA will improve the quantification of ozone loss in the stratosphere, a key science priority in support of the Montreal protocol. This project will particularly impact on understanding of ozone depletion in spring and summer, when it is most harmful. It is indeed in the summertime, that human exposure to UV radiation is largest in middle latitudes. Modelling improvements shall result in better assessment and prediction of the ozone trend and recovery in support of regulatory protocols. Prime Contractor: Norwegian Institute for Air Research; Kjeller.

Study of reactions between dry rocks and heat exchange fluids

Das Projekt "Study of reactions between dry rocks and heat exchange fluids" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Karlsruhe, Mineralogisches Institut durchgeführt. Objective: To study the reaction between water and rock in order to obtain a better understanding of reactions that happen in a hot dry rock system. General information: reactions between rocks and heat exchange fluid change both the structure and chemical composition of the heated source rocks. Since the surfaces are of foremost interest, the investigations will be mainly concerned with these. The reaction mechanisms will be determined on the basis of measured reaction rates and reaction products. Major and trace elements will be measured in solution as well as surface structures and secondary minerals. Hdo will be used to study the possible replacement of metal cations by h3o+. Solids and liquids will be analysed with sims and mass spectrometry. See also contracts 0001/b, 0079/b, 0002/d, 0057/uk and 0010/f. Advancement: this contract started on 1.10.86 as a continuation of contract 0002/D. Achievements: The aim of the work has been to get closer understanding of water rock interaction at the conditions of hot dry rock energy exploitation by studying its initial reaction. Investigations have been carried out to prove the idea that during the initial phase of the reaction between feldspars and aqueous fluids an exchange between alkali and alkaline earth cations with hydronium ions takes place building a hydronium feldspar at the very outer layers of the mineral. The compositions of the reaction fluids were measured by atomic absorption spectrometry (AAS) and the investigations on the solid samples were carried out by infrared (IR) spectrometry, X-ray diffractometry (XRD), X-ray Guinier camera and secondary ion mass spectrometry (SIMS). Investigations on thin cleaved fragments with the IR method did not show any change of the absorption bands compared to the starting material. XRD investigations on powdered samples gave some evidence for the existence of (D3O) AlSi3O8 by the splitting of the (201) reflection. However these results were not unambiguous. They could not be substanciated with the X-ray Guinier method. SIMS investigations gave a clear direct indication for the incorporation of deuterium in feldspar along with simultaneous depletion of both potassium and aluminium. This result indicates an exchange reaction of deuterium oxide (D3O) for potassium and a disintegration reaction of the (Al, Si)O4 network to occur simultaneously.

Teilprojekt 3

Das Projekt "Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Wacker Lehrstuhl für Makromolekulare Chemie durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die stoffliche Nutzung von CO2 durch eine neue Synthese von Acrylsäure bzw. Natriumacrylat. Bei einem Massenanteil von 61 Prozent im Zielmolekül könnten bei einem Marktvolumen von ca. 4 Millionen Tonnen bei einer erfolgreichen Einführung dieser Technologie bedeutende Mengen an CO2 stofflich genutzt werden. Da Ethylen auch auf Basis von Bioethanol hergestellt werden kann, ist so die vollständige Umstellung der Acrylsäuresynthese auf regenerative Rohstoffe möglich. Das vorliegende Arbeitspaket untersucht, ob bei Verwendung neuer alternativer Liganden, z. B. einfacher s-Donatoren (Amine, hochsubstituierte Phosphane etc.), der Katalysezyklus vervollständigt werden kann. Dabei sollen neben stöchiometrischen Mengen an alkylierenden Agentien auch Säuren zur Ringöffnung eingesetzt werden. Wesentliches Kriterium dieses Arbeitspakets ist die Verfolgung der Reaktion mittels in-situ-Methoden online ATR-IR-Spektroskopie, kombiniert mit NMR-Spektroskopie und ESI Massenspektrometrie zur Produktquantifizierung. Daher sollen monoanionische Liganden (N--O, P--O etc.) insbesondere in Verbindung mit Fe(Ru)(II) und Rh, Ir(I) untersucht werden. Durch die zusätzlichen ionischen Wechselwirkungen erhöht sich die Metall/Ligand-Stabilität und die oxidative Addition. Die reduktive Eliminierung in den Redoxpaaren Rh(Ir)(I) / Rh(Ir)(III) wird erleichtert. Zudem werden dinucleare Komplexe auf ihre Eignung zur Kupplung von CO2 mit Olefinen untersucht.

Teilprojekt 1

Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von IRPC Infrared - Process Control GmbH durchgeführt. Das Verbundprojekt verfolgt gemäß der Richtlinie des BMEL über die Förderung von Innovationen in der Agrartechnik zur Steigerung der Ressourceneffizienz das Ziel, kostengünstige, miniaturisierte stationäre und mobile Sensoren sowie die dazugehörige Mess- und Regeltechnik als auch eine Dateninfrastruktur zu entwickeln, um ein flächendeckendes Güllemanagement realisieren zu können. Die entwickelten Sensoren nutzen hierzu Spektroskopie im aussagekräftigen mittelinfraroten (MIR) Bereich und das Prinzip der abschwächenden Totalreflexion aus. Insgesamt kann durch das Vorhaben der gezielte Einsatz der natürlichen Ressource Gülle verbessert sowie eine Überdüngung vermieden werden und es wird eine nachhaltige Agrarwirtschaft erreicht. Durch die online Analyse und die geschaffene Dateninfrastruktur werden die z.B. durch anstehende Änderungen in der Düngeverordnung zukünftig steigenden Anforderungen an die Landwirte erleichtert und die Förderbereiche 'Technik und umweltgerechte Landbewirtschaftung' und 'Verbesserungen der Rahmenbedingungen für Innovationen' abgedeckt.

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