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Umweltprobenbank des Bundes (German Environmental Specimen Bank)

Die Umweltprobenbank des Bundes (UPB) mit ihren Bereichen Bank für Umweltproben und Bank für Humanproben ist eine Daueraufgabe des Bundes unter der Gesamtverantwortung des Bundesumweltministeriums sowie der administrativen und fachlichen Koordinierung des Umweltbundesamtes. Es werden für die Bank für Umweltproben regelmäßig Tier- und Pflanzenproben aus repräsentativen Ökosystemen (marin, limnisch und terrestrisch) Deutschlands und darüber hinaus für die Bank für Humanproben im Rahmen einer Echtzeitanalyse Blut-, Urin-, Speichel- und Haarproben studentischer Kollektive gewonnen. Vor ihrer Einlagerung werden die Proben auf eine Vielzahl an umweltrelevanten Stoffen und Verbindungen (z.B. Schwermetalle, CKW und PAH) analysiert. Der eigentliche Wert der Umweltprobenbank besteht jedoch in der Archivierung der Proben. Sie werden chemisch veränderungsfrei (über Flüssigstickstoff) gelagert und somit können auch rückblickend Stoffe untersucht werden, die zum Zeitpunkt ihrer Einwirkung noch nicht bekannt oder analysierbar waren oder für nicht bedeutsam gehalten wurden. Alle im Betrieb der Umweltprobenbank anfallenden Daten und Informationen werden mit einem Datenbankmanagementsystem verwaltet und aufbereitet. Hierbei handelt es sich insbesondere um die biometrischen und analytischen Daten, das Schlüsselsystem der UPB, die Probenahmepläne, die Standardarbeitsanweisungen (SOP) zu Probenahme, Transport, Aufbereitung, Lagerung und Analytik und die Lagerbestandsdaten. Mit einem Geo-Informationssystem werden die Karten der Probenahmegebiete erstellt, mit denen perspektivisch eine Verknüpfung der analytischen Ergebnisse mit den biometrischen Daten sowie weiteren geoökologischen Daten (z.B. Daten der Flächennutzung, der Bodenökologie, der Klimatologie) erfolgen soll. Ausführliche Informationen und eine umfassende Datenrecherche sind unter www.umweltprobenbank.de abrufbar.

Deformationsabhängige hydraulische Materialfunktionen von Böden

Das Forschungsvorhaben dient der Untersuchung der Auswirkungen von Deformationsprozessen (Quellung/Schrumpfung, mechanische Belastung) auf die hydraulischen Materialeigenschaften von Böden (Wasserretentionsfunktion und hydraulische Leitfähigkeit). Auch die Inkonsistenzen bei der Bestimmung von Wasserretentionsfunktionen, die sich aus der üblichen Vernachlässigung von Quellung und Schrumpfung ergeben, sollen analysiert werden. Unter den 6 Deformationsfreiheitsgraden kommt der Volumenänderung der offensichtlichste Einfluss auf das Wasserretentionsverhalten zu. Auf der Grundlage von Messungen des Wasserretentionsverhaltens unterschiedlich vorverdichteter Proben unter simultaner Erfassung der Probenvolumina wird die Entwicklung parametrisierter Beschreibungsmodelle der Wasserretentionsfunktion j(h, e) in Abhängigkeit von Saugspannung h und Porenziffer e angestrebt. Dabei soll die am weitesten verbreitete Formulierung der Wasserretentionsfunktion nach van Genuchten (1980) durch die Verwendung porenzifferabhängiger Parameter js(e), jr(e), a(e), n(e) und m(e) erweitert werden. In analoger Weise werden ungesättigte hydraulische Leitfähigkeitsfunktionen unter Erfassung des Probenvolumen bestimmt und porenzifferabhängige Erweiterungen ku(h,e) des Beschreibungsmodells nach Mualem (1976a) und van Genuchten (1980) entwickelt.

Massenspektrometrische Strukturanalyse im Ostseewasser geloester organischer Schadstoffe und deren Abbauprodukte

Anreicherung geloester organischer Schadstoffe durch fluessig-fest-Adsorption, kapillargaschromatographische Trennung, massenspektrometrische Strukturanalyse.

Methoden zur Bestimmung von Spurenelementen in biologischem Material

Ausarbeitung neuer Methoden zur Bestimmung von toxischen und essentiellen Spurenelementen in biologischem Material. Besondere Schwerpunkte: Probennahme, Probenlagerung, Aliquotierung, Probenaufbereitung, voltammetrische und atomabsorptionsspektrometrische Bestimmungsmethoden, Neutronenaktivierungsanalyse. Untersuchte Matrices: Pflanzliches und tierisches Gewebe; Wasser, Abwasser, Klaerschlamm; menschliche Koerperfluessigkeiten. Untersuchungen ueber die Resorption von toxischen Spurenelementen bei Pflanzen. Diese Methoden sollen der Verbesserung und breiteren Anwendung des 'Biological Monitorings' zur Erkennung und Quantifizierung von Umwelteinfluessen dienen.

Elektrochemische Valorisierung furanreicher Prozessströme aus dem hydrothermalen Aufschluss landwirtschaftlicher Reststoffe

Das Ziel des Verbundvorhabens ELEVATOR besteht in der Etablierung eines effizienten, gekoppelten elektrochemischen Prozesses für die Herstellung von biobasierter Furandicarbonsäure (FDCA) und biobasiertem Dimethylfuran (DMF) aus 5-Hydroxymethylfuran (HMF), das aus landwirtschaftlichen Reststoffen gewonnen wird. Der hochinnovative Charakter von ELEVATOR liegt dabei insbesondere in a) der kombinierten Nutzung der anodischen und kathodischen Halbzellreaktion (Oxidation und Reduktion) zur parallelen Synthese hochwertiger Produkte in einer einzigen elektrochemischen Zelle ('200% Zelle') und b) in der Verwendung eines industriell relevanten Eduktstroms aus dem hydrothermalen Aufschluss von lignozellulosehaltiger Biomasse. Der biogene Rohstoff wird dabei nicht aufwendig vorgereinigt. Der elektrochemische Prozess wird im Vorhaben bis TRL 4 entwickelt und zur Herstellung von Mustermengen der Produkte betrieben. Hierzu wird auch ein Verfahren zur Aufreinigung der Produkte FDCA und DMF etabliert. Das Ziel des Teilvorhabens 'Grundlagenuntersuchungen zur Elektrosynthese und zum Downstream Processing' von Fraunhofer IGB besteht in der grundlegenden Entwicklung der elektrochemischen Halbzellreaktionen, nämlich der Oxidation von DMF zu FDCA und der Reduktion von HMF zu DMF. Dabei sollen Materialien identifiziert werden, die eine effiziente und selektive Umsetzung von HMF erlauben und gleichzeitig ungewollte Nebenreaktionen minimieren. Die Halbzellreaktionen werden in einer elektrochemischen Zelle integriert und im Labor zu einem Gesamtprozess entwickelt, der für mindestens 100 h stabil betrieben werden kann und hohe Produktausbeuten ermöglicht. Weiterhin wird von Fraunhofer IGB in ELEVATOR ein Verfahren zur Abtrennung und Aufreinigung der Produkte FDCA und DMF etabliert. Dabei wird FDCA bis zu einer Qualität aufgereinigt, die die Verwendung des Produktes in der Herstellung von Polymeren erlaubt.

Radioökologielabor

Radioökologielabor Leitstelle für Arzneimittel und deren Ausgangsstoffe sowie Bedarfsgegenstände Im Radioökologielabor des BfS wird die radioaktive Kontamination in Lebensmitteln und Umweltmedien gemessen. Die Beschäftigten führen Felduntersuchungen und Laborexperimente durch und entwickeln radiochemische Methoden zur schnellen Bestimmung von Alpha- und Betastrahlern in Lebensmitteln und Umweltmedien. Das Radioökologielabor ist Leitstelle für Arzneimittel und deren Ausgangsstoffe sowie Bedarfsgegenstände Mitglied des internationalen Labornetzwerks ALMERA (Analytical Laboratories for the Measurement of Environmental Radioactivity). Das Radioökologielabor des Bundesamtes für Strahlenschutz ( BfS ) misst die radioaktive Kontamination hauptsächlich in Lebensmitteln und Umweltmedien, führt Felduntersuchungen und Laborexperimente durch und entwickelt radiochemische Methoden insbesondere zur schnellen Bestimmung von Alpha- und Betastrahlern in Lebensmitteln und Umweltmedien. Die wissenschaftlichen Untersuchungen und Messungen sind die Grundlage, um die für den Transport und die Anreicherung radioaktiver Stoffe in der Umwelt maßgeblichen Prozesse zu verstehen und durch radioökologische Modelle zu beschreiben. Sie tragen ferner dazu bei, Empfehlungen zum Schutz der Bevölkerung auszusprechen, wenn große Mengen radioaktiver Stoffe in die Umwelt freigesetzt werden. Ziel von Felduntersuchungen, Laborexperimenten und der Methodenentwicklung ist die radioaktive Kontamination von Umweltmedien sowie Lebensmitteln zu erfassen, die für den Transport und die Anreicherung radioaktiver Stoffe in der Umwelt verantwortlichen Prozesse zu verstehen und durch radioökologische Modelle zu beschreiben, die Entwicklung oder Optimierung radiochemischer Verfahren zur Bestimmung von Alpha- und Betastrahlern in Lebensmitteln und Umweltmedien, die Entwicklung von Schnellmethoden zum Einsatz im Notfallschutz oder in Fällen der Nuklearspezifischen Gefahrenabwehr, die Festschreibung der Verfahren in Analysevorschriften und Messanleitungen. Messungen: Grundlage für Empfehlungen zum Schutz der Bevölkerung Werden, etwa nach einem Kernkraftwerksunfall, große Mengen radioaktiver Stoffe in die Umwelt freigesetzt, liegt die Hauptverantwortung für die Radioaktivitätsmessungen bei den entsprechenden Landesbehörden der betroffenen Länder. Ergänzend wird die radioaktive Kontamination von Umweltproben und Lebensmittelproben auch im Radioökologielabor des Bundesamtes für Strahlenschutz ( BfS ) gemessen. Ziel ist es, die radiologische Situation möglichst schnell zu erfassen. In der Analysewaage wird die Kalibrierung einer Pipette überprüft. Auf Grundlage der von den Ländern gemeldeten Daten und eigenen Messergebnissen können die Expertinnen und Experten des BfS politischen Entscheidungsträgern zeitnah wirksame Maßnahmen zum Schutz der Bevölkerung empfehlen. Das Radioökologielabor ist zudem Leitstelle für Arzneimittel und deren Ausgangsstoffe sowie Bedarfsgegenstände. Im Rahmen der Leitstellentätigkeit werden beispielsweise Tees, Kräuter und Gewürze stichprobenartig untersucht. Überwachung der radioaktiven Kontamination nach dem Reaktorunfall von Tschornobyl Auch mehr als 40 Jahre nach dem Reaktorunfall von Tschornobyl ( russ. : Tschernobyl) überwacht das Radioökologielabor die Entwicklung der radioaktiven Kontamination durch Messungen von Umwelt- und Lebensmittelproben. Im Blickpunkt stehen vor allem Lebensmittel aus dem Wald, wie etwa Pilze und Waldbeeren, die auch heute noch erhöhte Gehalte des Radionuklids Cäsium-137 aufweisen können. Entwicklung radiochemischer Verfahren Ein weiterer Schwerpunkt des Radioökologielabors ist die Entwicklung oder Weiterentwicklung radiochemischer Verfahren zur Bestimmung von Alpha- und Betastrahlern in Lebensmitteln und Umweltmedien. Von besonderem Interesse sind hierbei Schnellmethoden, die im Rahmen des Notfallschutzes oder in Fällen der Nuklearspezifischen Gefahrenabwehr eingesetzt werden. Ziele der Schnellmethoden Darüber hinaus unterstützt das Radioökologielabor Studierende an Hochschulen bei der Erstellung ihrer Abschlussarbeit (Bachelor, Master, PhD ). Ausstattung Instrumentarium des Radioökologielabors: Messgeräte zur Messung von Alpha-, Beta und Gamma- Strahlung Zur Vorbereitung und radiochemischen Aufbereitung der Proben stehen unter anderem Mühlen, Trockenschränke, Veraschungsöfen, Geräte zum Mikrowellenaufschluss, Kühlzentrifugen sowie Chemieabzüge zur Verfügung. Zur apparativen Ausstattung des Radioökologielabors gehören ferner Reinstgermanium-Detektoren zur Messung von Gammastrahlern sowie mehrere Messsysteme zur Bestimmung von Alpha- und Betastrahlern. Qualitätssicherung und Qualitätsmanagement Wie in allen Laboren des Bundesamtes für Strahlenschutz haben Qualitätsmanagement und Qualitätssicherung einen hohen Stellenwert. Das Radioökologielabor nimmt regelmäßig an Vergleichsmessungen (Ringversuchen und Leistungsprüfungen) teil. Zudem soll durch die angestrebte Akkreditierung nach DIN EN ISO/IEC 17025 (DAkkS) die hohe fachliche und technische Kompetenz des Radioökologielabors nachgewiesen werden. Das Radioökologielabor organisiert selbst Ringversuche nach § 161 StrlSchG (Strahlenschutzgesetz). Internationale Vernetzung Das Radioökologielabor ist Mitglied des internationalen Labornetzwerks ALMERA (Analytical Laboratories for the Measurement of Environmental Radioactivity) der IAEA und nimmt regelmäßig an ALMERA Leistungsprüfungen teil. Stand: 02.04.2026

Moosmonitoring 1995/96, Untersuchungen der Schwermetallgehalte in Moosen, Daten

In der Bundesrepublik Deutschland wurden von 1990 bis 2005 in fünfjährigem Abstand sowie in den Jahren 2015/16 und 2020/21 Untersuchungen zur Bestimmung der Inhaltsstoffe von Moosen durchgeführt. Schwerpunkt war die Analyse von Schwermetallen, ab 2005/06 auch von Sticksoff. Seit 2015/16 wurde das Stoffspektrum auf persistente organische Stoffe (POP) und Mikroplastik ausgeweitet. Dieses „Moosmonitoring“ ist der deutsche Beitrag zum europäischen Moosmonitoringprogramm, welches durch das „Internationale Kooperativprogramm zur Wirkung von Luftverunreinigungen auf die natürliche Vegetation und auf landwirtschaftliche Kulturpflanzen“ („International Cooperative Programme on Effects of Air Pollution on Natural Vegetation and Crops“, kurz: ICP Vegetation) der Genfer Luftreinhaltekonvention (Convention on Long-range Transboundary Air Pollution, CLRTAP) koordiniert wird. Mit der Durchführung der einzelnen Probenahmekampagnen sowie der Auswertung der Untersuchungsergebnisse wurden durch das Umweltbundesamt (UBA) wechselnde Institutionen beauftragt, so die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) mit dem Moosmonitoring 1995/96. Die Ergebnisse der nachfolgenden Monitoringjahre hat das Umweltbundesamt veröffentlicht. Sie sind abrufbar unter https://www.umweltbundesamt.de/daten/luft/bioindikation-von-luftverunreinigungen. Das Moos-Monitoring 1995/96 ist mit 1026 Standorten neben dem Moos-Monitoring 2000 das mit der größten Probenahmedichte und mit 40 analysierten Elementen das mit dem größten Untersuchungsspektrum. Obwohl die in den Jahren 1998 und 1999 fertiggestellten Forschungsberichte (Siewers & Herpin, 1998; Siewers, Herpin & Straßburg, 1999) eine Auswertung (Kurzbeschreibung, statistische Maßzahlen, Verteilungskarten) aller 40 analysierten Elemente enthalten, wurden bislang nur die Daten von 12 der analysierten Elemente veröffentlicht. Darüber hinaus wurden im Jahr 2007 die im Ergebnis der Analytik vorliegenden Rohdaten aus den Laboratorien einer Neubewertung unterzogen. Daraus resultiert eine Reihe von Fehlerkorrekturen, das auswertbare Elementspektrum konnte auf 42 Elemente erweitert werden. Auch die Ergebnisse dieser Neubewertung sind bislang unveröffentlicht. Die ergänzende Bearbeitung der Daten mit modernen Verfahren bringt eine zusätzliche Aufwertung dieser. Die Downloads enthalten die fehlerbereinigten Originaldaten im xlsx- bzw. csv-Format. Ergänzt werden die Downloads durch einen kurzen Abriss zur Probenahme, zur Probenaufbereitung und zur Analytik.

Synthese von biobasierten Acrylnitril als Monomer für Carbonfasern auf Multipurpose-Demonstrationsanlagen, Teilvorhaben: LCA von biobasierten Acrylnitril

Nachweis des Auftretens von CH3-P in Oberflaechenwasser

Ziel der Pugwash-Commission ist eine Methodenentwicklung zur spurenanalytischen Erfassung von chemischen Kampfstoffen in Oberflaechenwaessern auf Phosphat-Basis. Die TNO-Laboratorien in Holland haben einen Vorschlag fuer eine solche Methode ausgearbeitet, die nun in einem internationalen Ringversuch ausgetestet wird (A. Verweij und H.L. Boter). Hierbei handelt es sich um eine GC-Methode, die nach entsprechender Derivatisierung und umfangreicher Aufreinigung die Bestimmung von CH3-P-enthaltenden Verbindungen im Oberflaechenwasser ermoeglicht.

Platinbestimmung von Membran- Elektroden- Einheiten aus Brennstoffzellen

Die genaue Kenntnis der Platingehalte von Membranen aus Brennstoffzellen ist für einen Aufbereitungsprozess und vor allem zur genauen Berechnung der Wertschöpfung von großer Bedeutung. Auf Grund der chemischen Zusammensetzung, vor allem durch erhöhte Fluorfrachten, wird die genaue Analytik, aber auch die Aufbereitung, erschwert. Im Mittelpunkt dieses Forschungsprojektes stand deshalb die Prüfung von Probenahme, Probenaufbereitung und Analytik hinsichtlich ihrer Eignung bei der Bestimmung von Platingehalten der Membran- Elektroden Einheiten. Es konnte dabei gezeigt werden, dass die größten Probleme erwartungsgemäß bei der Probenvorbereitung und -aufbereitung auftreten. Bei der anschließenden vergleichenden Analytik lagen die Messwerte sehr eng beieinander, so dass keinem der Verfahren hier der Vorrang gegeben werden kann. Auf Grund der gewonnenen Erkenntnisse in der Probenaufbereitung konnten abschließend auch einige Vorschläge für einen Aufbereitungsprozess zusammengestellt werden.

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