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s/quantitative-bestimmung/Quantitative Bestimmung/gi

Analytische Erfassung von wasserlöslichen synthetischen Polymeren in Fluss- und Abwasser

Synthetische Polymere als Umweltkontaminanten in der Hydrosphäre haben in den letzten Jahren eine sehr starke wissenschaftliche Aufmerksamkeit erfahren. Hierbei wurde aber nahezu ausschließlich die Kontamination durch Plastikpartikel im Makro- bis Mikro-Maßstab berücksichtigt. Ebenfalls in großem Maßstab produzierte und in vielfältigen Produkten eingesetzte gelöste Polymere sind bislang aber völlig unbeachtet geblieben. Ein direkter Transfer bislang erarbeiteter analytischer Verfahren zur Umwelterfassung von Plastikpartikel auf die wassergelösten Polymere ist nicht möglich. Daher soll dieses Projektvorhaben in einem ersten Schritt ein geeignetes analytisches Verfahren basierend auf Pyrolyse-Methoden erarbeiten, das die quantitative Bestimmung von gelösten Polymeren in Abwasser- und Flusswasserproben ermöglicht. Hierbei sind sowohl die chemischen Eigenschaften der Polymere als auch die niedrigen Konzentrationsniveau in Umweltproben eine Herausforderung. Das entwickelte Analyseverfahren soll dann in einem zweiten Projektabschnitt auf Proben aus Kläranlagenzu- und -abläufen sowie aus zugehörigen Vorflutern angewendet werden, um so erste quantitative Daten zum Umweltvorkommen und somit zur Umweltrelevanz dieser Substanzklasse zu erhalten.

Vorkommen polycyclischer Aromaten in Regen-, Sickerwasser und Weizenproben

Das Vorkommen der polycyclischen Aromaten in der Umgebung des Menschen und in der Nahrung wurde zum Anlass genommen, eine orientierende Bilanzierung dieser Substanzen aufgrund quantitativer Bestimmungen aufzustellen. Ziel der Arbeit ist es, einen Analysengang zu entwickeln, der eine weitgehende quantitative Erfassung der polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffe in fast allen Medien gestattet. Die im Zeitraum von 20.3.1971 bis 14.10.1971 in Giessen gefallenen Niederschlaege wurden als Regenwasser gesammelt und der Gehalt an BP und BFA bestimmt. Jede Probe enthielt BP und BFA. Die hoechsten Werte fanden sich in den Monaten Maerz und Oktober mit 0,24 Myg bzw. 0,3 Myg BP/l und 2,9 Myg bzw. 3,1 Myg BFA/l. Die niedrigsten Werte (September) betragen 0,01 BP/l und 0,3 Myg BFA/l. Bei Bezug auf den Jahresdurchschnitt der Regenmenge von 619,2 l/qm ergibt sich eine auf das Jahr bezogene Kontamination mit 0,968 mg BP/qm und 10,836 mg BFA/qm. Der Gehalt des Regenwassers an BFA betraegt das 10-fache des BPs. Aehnliche Korrelationen fuer BP und BFA lassen sich auch fuer Sickerwasserproben, die von verschiedenen Boeden in einer Tiefe von 3-4 m gewonnen wurden, feststellen. In 1 l Sickerwasser finden sich 0,01-0,03 Myg BP und 0,08-0,6 Myg BFA. Diese Befunde weisen auf die grosse Diffusion der polycyclischen Aromaten in tiefe Bodenschichten, so dass die Kontamination des Trinkwassers ihre Erklaerung findet.

Vertikale Verteilung von Wolkenkondensationskernen in marinen und kontinentalen Luftmassen in Europa und ihre Verbindung zur Wolkentropfenanzahlkonzentration in warmen Wolken

Die Anzahl der verfügbaren Wolkenkondensationskerne (CCN) beeinflusst maßgeblich die mikrophysikalischen Wolkeneigenschaften, wie z.B. die Wolkentropfenanzahlkonzentration (CDNC) und deren Größenverteilung. CDNC und die Tropfengröße steuern sowohl die Strahlungseigenschaften als auch die Lebensdauer von Wolken. Dies wirkt sich komplex auf die Energiebilanz der Erde aus. Aktuelle Klimamodelle basieren häufig auf Annahmen über CCN Anzahlkonzentrationen und andere CCN bezogene Eigenschaften (z.B. Hygroskopizität), da für viele Regionen auf der Erde repräsentative Daten fehlen. Wenn vorhanden, handelt es sich bei diesen CCN Daten um bodengebundene Messungen, welche somit nicht - mit Ausnahme von Bergstationen - in der für Wolkenbildungsprozesse relevanten Höhe durchgeführt wurden. Für die Karibikregion wurde gezeigt, dass die bodengebundenen CCN Messungen für die gesamte marine Grenzschicht repräsentativ zu sein scheinen also auch für die Wolkenbildungsregionen. Im hier vorgeschlagenen Projekt wollen wir überprüfen, ob bodengebundene CCN Messungen auch in anderen Erdregionen repräsentativ sind für die CCN Anzahl in der Wolkenbildungsregion, und wenn ja, unter welchen Bedingungen. Dies würde die Anwendung von CCN Daten in Modellen stark vereinfachen. Dazu wird die Gültigkeit der Beobachtungen in der Karibik, in zwei gegensätzlichen Umgebungen getestet werden, einmal in einer marinen und einmal in einer kontinentalen Umgebung. Die Messkampagne zu marinen CCN soll auf den Azoren (Portugal) durchgeführt werden. Wir werden kontinuierlich verfügbare CCN Daten von der Azoren Eastern Nordatlantik (ENA) Station auf der Insel La Graciosa (auf Meereshöhe) mit Daten von der Bergstation Pico (Pico Island, 2225 m ü.d.M.) kombinieren. Ergänzend werden CCN und CDNC Messungen auf der Helikopter-Messplattform (ACTOS) durchgeführt, um die vertikale Lücke zwischen den Meeresspiegel- und Bergmessungen zu schließen. Die kontinentalen bodengebundenen CCN Messungen werden kontinuierlich an der ACTRIS Station Melpitz durchgeführt. Die vertikale CCN und CDNC Verteilung wird in Melpitz mit Hilfe eines Ballons in mehreren einwöchigen Kampagnen einmal pro Jahreszeit gemessen werden. Darüber hinaus werden wir mit Hilfe der Aerosol-Wolken-Wechselwirkungsmetrik (ACI) die in der Wolke in-situ gemessen CCN Eigenschaften (das heißt Anzahl und Hygroskopizität) mit den CDNC quantitativ verbinden. Es wird außerdem eine Sensitivitätsstudie mit einem Cloud-Parcel Model durchgeführt, welches durch die realen Messungen in der Atmosphäre angetrieben werden wird. Dies wird einen Einblick in das Übersättigungsregime von frisch gebildeten Wolken gewähren.Die CCN Daten selbst, die Erkenntnisse zu CCN Eigenschaften und ihrer vertikalen Verteilung sowie die quantitative Verbindung zwischen CCN und CDNC werden im Hinblick auf das Verständnis und die Modellierung der Wolkentropfenaktivierung sowie der mikrophysikalischen Wolkeneigenschaften von außerordentlichem Wert sein.

Einfluesse experimenteller Hiebseingriffe in Buchenbestaende auf die Hoehe, zeitliche Verteilung und Qualitaet des Abflusses - Projektstudie im Forsthydrologischen Forschungsgebiet Krofdorf

Im Krofdorfer Forst, einem ausgedehnten Waldkomplex zwischen Giessen und Marburg (Hessen), wurde im November 1971 ein experimenteller Einzugsgebietsvergleich begonnen, der in seiner Art fuer Europa einmalig sein duerfte. Anhand von vier kleinen, ueberwiegend mit aelterer Buche bestockten Wassereinzugsgebieten versucht man, die Auswirkungen von Hiebsmassnahmen auf die Hoehe, die zeitliche Verteilung und die Qualitaet des oberirdischen Abflusses zu quantifizieren. Die hierzu notwendige Eichung erstreckte sich ueber volle zehn Jahre. Danach begannen in den beiden Einzugsgebieten A(ind=1) und A(ind=2) die experimentellen Hiebsmassnahmen. In A(ind=1) wurde der Buchenaltbestand innerhalb von 5 Jahren aufgelichtet, sukzessive geraeumt und verjuengt. In A(ind=2) laesst man sich dafuer mehr Zeit, dort kommt das praxisuebliche Schirmschlagverfahren zur Anwendung. Als Nullvarianten dienen die beiden Standard-Einzugsgebiete B(ind=1) und B(ind=2); deren Bestockung wird nicht veraendert. Die Abfluesse der vier Einzugsgebiete erwiesen sich in der Eichphase (1971-1981) als sehr eng korreliert. Somit sind die Voraussetzungen fuer die Quantifizierung der Auswirkungen der experimentellen Massnahmen denkbar guenstig. Bisher erbrachten die Hiebseingriffe im A(ind=1)-Gebiet hochsignifikante Abflusszunahmen, jedoch nur geringe Aenderungen der Bachwasserqualitaet und der Stoffaustraege. Neben der interessanten Fragestellung nach den Auswirkungen der Hiebsexperimente kommt diesen stetig ueber viele Jahre hinweg durchgefuehrten Untersuchungen heute zusaetzlich hoher dokumentarischer Wert zu im Hinblick auf moegliche immissions- und depositionsbedingte Oekosystem-Veraenderungen.

Grundwasserdaten Management als Teil eines IWRM Projektes

Das Department of Natural Resources and Environment (DONRE) der Provinz Lam Dong in Südvietnam ist für die qualitative und quantitative Überwachung des Grund- und Oberflächenwassers verantwortlich. Dies beinhaltet auch die Identifikation von Gebieten in denen sich die Wasserqualität aufgrund von anthropogenen Einflüssen durch Überdüngung, Industrie oder Deponien zunehmend verschlechtert. Da das DONRE regelmäßige Mess- und Probennahmekampagnen durchführt, haben sich schnell große Datenmengen angesammelt. Um die Verwaltung und Bearbeitung dieser Daten effizienter zu gestalten, wurde ribeka beauftragt das Ressourcen Management System GW-Base® bei DONRE einzurichten. Schulungen zum Datenmanagement, die Datenauswertung und -bereitstellung wurden zu Beginn des Projekts von ribeka vor Ort durchgeführt. Der Software Support für das laufende Projekt wird von ribeka in Deutschland geleistet. Das Projekt wird in enger Kooperation mit der Ruhr Universität Bochum durchgeführt und vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) finanziell unterstützt.

Soil water controls on nitrogen oxide fluxes and N2O production and consumption along a rainfall gradient of tropical forests

Characterisation of antibiotic and antioxidant molecules in soil organic matter

The general objective of the research is to improve our understanding of organic matter stabilisation in soil. In addition to well established mechanisms of soil organic matter stabilisation such as bonding to minerals or inclusion in aggregates, the applicants recently have disclosed significant and varying antibiotic/antioxidative properties, which could confer inherent chemical stability. However, the molecular fundamentals of these properties are currently unknown. Therefore, specific objectives are: -Quantify antibiotic/antioxidant capacity of soil organic matter in a number of soils from experimental work in the UK and Germany.-Molecular characterisation and quantification of potential antibiotic and/or antioxidant molecules in those soils.-Assess the extent to which the molecules in (2) can account for the measured capacities in (1).-Assess the extent to which the molecules in (2) have been derived from lignin, tannin and/or other plant constituents.-Investigate which enzymatic reactions are affected by the effective molecules identified in (2) to (4).

Modellierung von Transferpfaden

Fuer das Verhalten organischer Schadstoffe im System Boden-Pflanze-Luft wurde ein auf einem Massenbilanzmodell basierendes Transfermodell entwickelt und fuer verschiedene Chemikalien (PCDD/F, Pestizide u.a.) verifiziert. Das Modell hat Eingang in die europaeische Risikorichtlinie, die multimediale Modellierung und die Expositionsanalyse von Altlasten gefunden. Insbesondere konnten die Beitraege von Wurzelaufnahme und atmosphaerischer Deposition zur Kontamination von Pflanzen als Funktion der Stoffeigenschaften geklaert werden. QSAR-Beziehungen zwischen der chemischen Struktur und der oekotoxischer Wirkung von chemischen Substanzen unterschiedlicher Strukturklassen auf Gefaesspflanzen konnten durch multivariate Methoden, u.a. Fuzzy-Clustering, ermittelt werden.

Dreidimensionale Analyse der Porenraumgeometrie strukturierter Böden in Bezug auf die Verteilung von Wasser und Luft mit Hilfe der hochauflösenden myCT

Die Prozesse der Wasser- und Stoffbewegung sowie des Gasaustausches in Böden werdenmaßgeblich durch das an die Bodenstruktur gebundene Porensystem gesteuert. Die Funktionalität des Porensystems beruht hierbei sowohl auf den Anteilen unterschiedlicher Porengrößen als auch auf der Geometrie des Porenraumes. Während die Porengrößenverteilung mit bodenphysikalischen Standardmethoden unter der Annahme von Kapillarität quantifizierbar ist, lassen sich die realen Porenformen in ihrer räumlichen Anordnung (u.a. Kontinuität, Bottlenecks, Konnektivität, Tortuosität) nur durch optische Verfahren erschließen. Die präferentiellen Fließwege der Makro- und Grobporen (größer als 50 mym) wurden bereits in zahlreichen Studien in 2D und 3D analysiert. Für die mittleren Porengrößen (0,2 - 50 mym) mit hoher ökologischer Wirksamkeit in ungesättigten Böden liegen jedoch kaum morphologische Informationen vor. In diesem Projekt sollen die Verfahren der Kunstharzeinbettung und der Mikrofokus- Computertomographie (myCT) für eine qualitative und quantitative räumliche Analyse des Porensystems in verbesserter hoher Auflösung (bis zu 1 mym) eingesetzt werden. Die Darstellung der mittleren Porengrößen wird mit der neuesten hochauflösenden Technik der myCT bei gleichzeitiger Differenzierung von Matrix, Wasser und Luft realisiert. Die zu analysierenden Geometrieparameter unterschiedlicher Porengrößen werden mit den Funktionen der Wasser- und Luftleitfähigkeit korreliert. Die Darstellung der Wasserverteilung in realen Poren bei unterschiedlichem Entwässerungsgrad ermöglicht zudem eine Überprüfung der Kapillartheorie, die als allgemeine Grundlage für Wasserverteilung und Wasserfluss vorausgesetzt wird.

Forschergruppe (FOR) 5501: Ein sozial-ökologischer Systemansatz zur Wiederherstellung von Ökosystemen in ländlichen Regionen Afrikas, Teilprojekt: Auswirkungen der Wiederherstellung von Ökosystemen auf Ernährungssicherheit und Lebensunterhaltsstrategien im westlichen Rwanda

In vielen Teilen Subsahara-Afrikas bedrohen Entwaldung und Verschlechterung der natürlichen Umwelt die Lebensgrundlage und die Einkommensoptionen der ländlichen Bevölkerung. Ländliche Existenzen sind oft eng mit der natürlichen Umwelt verflochten, z.B. durch landwirtschaftliche Produktion oder die Extraktion von Materialien und Lebensmitteln. Arme Haushalte, denen die Mittel fehlen, um in ihre Böden und andere natürliche Ressourcen zu investieren, können in eine Abwärtsspirale von Ressourcendegradation und Armut geraten. Vor diesem Hintergrund kann die Wiederherstellung des Ökosystems zu einer Verbesserung der Lebensgrundlagen und des Wohlergehens beitragen, doch die Verbindungen sind komplex und die Auswirkungen können je nach Art und Intensität der Restaurierung variieren. Positive Auswirkungen von Wäldern auf die Ernährung wurden auf der Grundlage von Satellitendaten und Haushaltskonsumdaten festgestellt, aber die genauen Mechanismen und Wirkungspfade bleiben weitgehend eine Blackbox. Dieses Teilprojekt zielt darauf ab, die Auswirkungen der Wiederherstellung von Ökosystemen auf das Wohlergehen der Haushalte, die Ernährungssicherheit und die Ernährung zu untersuchen. Dabei sollen folgende Aspekte im Detail analysiert werden: (1) die Auswirkungen der Wiederherstellung von Ökosystemen auf der Ebene der landwirtschaftlichen Betriebe und der Landschaft auf die landwirtschaftlichen Erträge, das Haushaltseinkommen und die Ernährungssicherheit, (2) der Zusammenhang zwischen verschiedenen Arten und Intensitäten der Wiederherstellung von Ökosystemen, den Lebensunterhaltsstrategien und dem Wohlbefinden der Haushalte sowie (3) die Auswirkungen der Landschaftsrestaurierung auf die Ernährung und deren zugrunde liegenden Mechanismen. Die Analysen basieren auf primären Erhebungsdaten einer stratifizierten Zufallsstichprobe von 600 Haushalten in vier Distrikten rund um den Gishwati-Mukura-Nationalpark. Die Erhebung wird in enger Zusammenarbeit mit SP6 durchgeführt und wird detaillierte Informationen über Restaurierungsaktivitäten (einschließlich Baumpflanzungen, Agroforstwirtschaft und Aktivitäten in Hausgärten), landwirtschaftliche Produktion sowie Haushaltsausgaben und Lebensmittelkonsum sammeln. Das Teilprojekt wird quantitative Analysen und ökonometrische Techniken einsetzen, um die Forschungsziele zu erreichen. Wir erwarten, dass die Wiederherstellung von Landschaften, und insbesondere die älteren und diverseren Restaurierungsflächen, mit vielfältigeren Lebensunterhaltsstrategien und verbesserten Wohlfahrtsergebnissen verbunden sind. Wir erwarten auch, dass die Landschaftsrestaurierung über verschiedene Wirkungspfade zu positiven Ernährungsergebnissen führt. In unserer Analyse berücksichtigen wir explizit den Landschaftskontext, teilweise unter Verwendung von Daten aus SP2, und erwarten starke Synergieeffekte zwischen Wiederherstellungsaktivitäten auf der Mikro- und Landschaftsebene und dem Wohlergehen der Haushalte.

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