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Forschergruppe (FOR) 1525: INUIT - Ice Nuclei research UnIT, Kompositionsanalyse von Eisresiduen mittels der Kombination von Aerosol-Massenspektrometrie mit einem virtuellem Gegenstromimpaktor

Dieser Fortsetzungsantrag eines bestehenden Forschungsprojekts innerhalb der Forschergruppe INUIT (Ice Nuclei Research UnIT) hat zum Ziel, die physikalischen und chemischen Eigenschaften von atmosphärischen Eiskeimen (ice nucleating particles, INP) und Eispartikelresiduen (ice particle residuals, IPR) zu untersuchen. Es werden hauptsächlich zwei Messtechniken eingesetzt: virtueller Gegenstromimpaktor und Laserablationsmassenspektrometrie. Eiskeime (INP) aus atmosphärischem Aerosol werden erst in einem Eiskeimzähler aktiviert, so dass sich Eiskristalle bilden, die dann mit einem bepumpten Gegenstromimpaktor aufgrund ihrer Größe extrahiert und verdunstet werden können. Die freigesetzten INP können wiederum mit dem Massenspektrometer oder anderen Messtechniken untersucht werden. Dieses Experiment wird während einer Feldmesskampagne in der Nähe der Quellen von potentiell guten Eiskeimen (Mineralstaub, Biopartikel, anthropogene Partikel) durchgeführt. Ein geeigneter Kampagnenort hierfür ist die Mittelmeerregion, z.B. Südspanien. Die Eispartikelresiduen werden direkt aus unterkühlten Mischphasenwolken gesammelt. Hierzu wird ein spezieller Eis-Gegenstromimpaktor eingesetzt, der nur Eiskristalle sammelt und von den unterkühlten Wolkentröpfchen trennt. Nach der Sammlung wird das Eis der Eiskristalle verdunstet, so dass die Eisresidualpartikel freigesetzt werden und mittels des Laser- Ablationsmassenspektrometers analysiert werden können. Dieses Experiment wird auf einer Bergstation (Jungfraujoch) durchgeführt. Die Kombination aus Eiskeimzähler, bepumptem Gegenstromimpaktor und Massenspektrometer wird auch unter Laborbedingen zur Bestimmung der Eiskeimfähigkeit von internen und externen Partikelmischungen (z.B. biologisch/mineralisch) betrieben. Das Laserablationsmassenspektrometer in seiner Eigenschaft als Einzelpartikel-Analysegerät wird ebenfalls dazu eingesetzt, um den Mischungszustand der erzeugten Mischpartikel zu charakterisieren.

Entwicklung eines Schnellauslaugungsverfahrens zur Beurteilung von industriellen Nebenprodukten und Recycling-Baustoffen für den Einsatz im Straßenbau

Das Auslaugverfahren nach DEV S4 soll durch ein Schnellauslaugverfahren ergänzt werden, mit dem industrielle Nebenprodukte und RC-Baustoffe in ca. 30 Minuten in vergleichbarer Weise eluiert werden können wie nach dem Normverfahren. Das Verfahren soll so weit optimiert werden, dass es zur Eingangskontrolle bei der Anlieferung von Baustoffen zugelassen werden kann. Es sollen verschiedene Ultraschallsysteme erprobt und die Randbedingungen des Verfahrens so variiert werden, dass die Ergebnisse weitgehend denen aus dem modifizierten S4-Verfahren gleichen. Das Verfahren wird an auseinandergesiebten und nach vorgegebener Sieblinie zusammengesetzten Rückstellproben sowie an weiteren praxisrelevanten Baustoffen erprobt. Durch Vergleich mit laufenden praxisgerechten Feldversuchen an RC-Baustoffen können die für Routineanalysen wichtigen Parameter ermittelt werden. Eine Schnelluntersuchung einschließlich der Analyseverfahren soll modellhaft vorgeschlagen werden.

Untersuchungen zur Ausbreitung von Haldenlösungen der Kalirückstandshalden am Beispiel der Halde Sollstedt, Thüringen

Durch die Verarbeitung und Förderung von Kalisalzen sind in Thüringen große Abraum- und Rückstandshalden entstanden. Die aufgehaldeten Salze werden niederschlagsinduziert aufgelöst und gelangen in Grund- und Oberflächengewässer. Das hoch mineralisierte Infiltrationswasser breitet sich im Grundwasser als Salzfahne aus und kann in Quellen wieder zutage treten. Am Beispiel der Kalirückstandshalde Sollstedt wird die Ausbreitung der in den Untergrund eingebrachten Salzlösung untersucht. Ziel des Vorhabens ist der Erwerb von Kenntnissen über die regionalen geologischen und hydrogeologischen Verhältnisse einerseits. Andererseits im Sinne der Wasserwirtschaft, Untersuchungen der Wasserverhältnisse im Hinblick auf ihre Salinität und Wasserwegsamkeit. Im Abstromgebiet der Halde Sollstedt liegen mehrere Quellen, die stark mineralisiert sind. Die Halde Sollstedt sowie der von ihr ausgehende Salzeintrag in Oberflächen- und Grundwässer ist aufgrund der topographischen Situation und der geologischen Verhältnisse als möglicher Teilverursacher der hohen Mineralisation der Quellen einzustufen. Als weiterer möglicher Teilverursacher der Quellwasserbelastung wird eine ehemalige Hausmülldeponie, die sich im vermuteten Einzugsbereich der Quellen befindet untersucht. Geogene Ursachen, wie bisher nicht bekannte, natürliche Salzvorkommen im Untergrund sind als Weitere Ursachen der hohen Quellwassermineralisation nicht auszuschließen.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1294: Bereich Infrastruktur - Atmospheric and Earth system research with the 'High Altitude and Long Range Research Aircraft' (HALO), CIRRUS-HL – Die HALO Mission zu Zirren in hohen Breiten Umbrella Proposal HALO2020 - CIRRUS-HL

Die Mission CIRRUS-HL – Zirren in hohen Breiten nutzt das Forschungsflugzeug HALO gemeinsam mit Modellen und Satelliten, um die Nukleation, den Lebenszyklus und die Klimawirkung von Eiswolken in hohen Breiten, einer Region mit massiven anthropogenen Klimaänderungen, genauer zu bestimmen. InhaltSchnellste und massivste anthropogen verursachte Änderungen der Erdoberflächentemperatur finden in hohen Breiten statt. Hier führen Eiswolken im Winter zu einem großen positiven Strahlungsantrieb. Direkte Messungen der mikrophysikalischen Eigenschaften von Eiswolken und ihrer Variabilität sind jedoch unvollständig und Eisanzahlkonzentrationen werden in Klimamodellen nicht adäquat repräsentiert, dies schränkt die Aussagekraft von Klimamodellen in hohen Breiten deutlich ein. Die Messkampagne CIRRUS-HL, in den letzten 6 Jahren die einzige HALO Messkampagne mit in situ Wolken-Instrumentierung nutzt neuere Wolkensonden gemeinsam mit umfangreichen Spurengas-, Aerosol- und Strahlungs-Messungen um die Nukleation, den Lebenszyklus und die Klimawirkung von Eiswolken in hohen Breiten genauer zu bestimmen. Die Flugzeugmessungen werden begleitet von Messaktivitäten von Bodenstationen und Satelliten, und liefern Daten für Prozessmodelle und die Evaluierung von globalen Klimamodellen. Die CIRRUS-HL Mission ist eingebunden in einen internationalen Verbund an Messaktivitäten in der Arktis und besitzt als Alleinstellungsmerkmal einen Fokus auf Eiswolken. Von Oktober bis Dezember 2020 werden in Nordeuropa und Kanada 20 Flüge mit dem Forschungsflugzeug HALO, stationiert in Oberpfaffenhofen und Keflavik, Island, durchgeführt, um die Eigenschaften von Eiswolken genau zu vermessen, die sich in verschiedenen dynamischen Regimes wie zum Beispiel Frontensystemen oder orographisch induzierten Hebungen von Luftmassen gebildet haben. Eigenschaften von Zirren, die sich entweder unterhalb von 238 K in situ homogen oder heterogen gebildet haben, oder die ihren Ursprung in einer flüssigen oder Mischphasen-Wolke bei Temperaturen oberhalb von 238 K haben werden differenziert. Die CIRRUS-HL Mission liefert 1.) einen neuen Datensatz der mikrophysikalischen Eigenschaften von Eiswolken in hohen Breiten zur Verbesserung des Prozessverständnisses der Eisnukleation und zum Vergleich mit Satellitenbeobachtungen und Klimamodellen, 2.) neue Einblicke in den Transport von Aerosolen in hohe Breiten und ihre Prozessierung in Mischphasen- und Eiswolken und 3.) umfassende Beobachtungen von Strahlungseigenschaften von Eiswolken in hohen Breiten im Frühwinter. Der umfangreiche Datensatz zu Eiswolken dient dazu, das Verständnis der Rolle von arktischen Zirren im Klimasystem zu erhöhen.

Untersuchungen zu Pflanzenschutzmittelrueckstaenden bei Hopfen

Darstellung und Rueckstandssituation im Bereich des Hopfenbaues. Vermeidung von Pflanzenschutzmittelrueckstaenden.

Untersuchungen zum carry-over von Organochlor-Bioziden aus Futtermitteln in das Fleisch von Schlachttieren

Aufnahme kleiner Pestizidmengen aus dem Futter, Auswirkungen auf den Gesundheitszustand der Tiere, Speicherungsverhalten im Tierkoerper. Entnahme von Organ-, Depotfett- und Muskulaturproben und Feststellung der Rueckstandsgehalte mit Hilfe der Gaschromatographie. Ermittlung geeigneter Probeentnahmeorte am Schlachttierkoerper fuer die Beurteilung im Rahmen der Fleischbeschau; Einfluss der Rueckstandshoehe im Futtermittel auf Gehalte im Fleisch und Fett, Ermittlung pharmakokinetischer Verahltensweisen dieser Stoffe bei der Resorption, Deponierung und Eliminierung.

Adaption und Standardisierung eines empfindlichen und einfach durchzufuehrenden Verfahrens (Daphnientest DIN 38 412) zum Nachweis von toxischen Rueckstaenden in landwirtschaftlicher Produktion

Alle Produkte, die mit den modifizierten Daphnientest ueberprueft werden sollen, muessen vorher auf etwaige daphnientoxische Inhaltsstoffe getestet werden. Weiters sollen 30-50 der am Markt gaengigen Insektizide nach DIN 38 412 in Bezug auf ihre Daphnientoxizitaet untersucht werden. Aus diesen Ergebnissen koennen als 'Nebeneffekt' Richtlinien fuer den Einsatz von Insektiziden in Gewaessernaehe erarbeitet werden. Versuchspflanzen sollen sowohl unter Glashausbdingungen als auch unter Freilandbedingungen laut Herstellervorschrift mit den vorher getesteten Insektiziden behandelt werden. Aufbauend auf den Ergebnissen der oben beschriebenen Vorversuche werden beginnend nach 5-7 Tagen jeden zweiten Tag behandelte Pflanzenteile auf Daphnientoxizitaet ueberprueft. Vorversuche mit einigen Insektiziden haben gezeigt, dass aufgebrachte Spritzmittel problemlos wieder in Loesung gebracht werden koennen und in geringen Spuren daphnientoxische Wirkung aufweisen. Weiters sollen verschiedene 'Verstaerkereffekte' getestet werden, um nach der Behandlung moeglichst lange Rueckstaende nachweisen zu koennen. Nach Ende der praktischen Versuche sollen praxisgerechte Richtlinien zur Durchfuehrung dieses Verfahren ausgearbeitet werden.

Mitverbrennung von Abfällen und Biomasse in Kraftwerken / Verwendung von Reststoffen (Flugaschen) aus der Mitverbrennung

Prüfung der technischen und wirtschaftlichen Möglichkeiten zur Mitverbrennung eines breiten Spektrums von Abfällen und biogenen Materialien als Ersatzbrennstoffe in kalorischen Kraftvwerken. Klärung von Fragestellungen betreffend Handling und Aufbereitung von Ersatzbrennstoffen, Korrosionsrisiken, Emissionen udgl. Untersuchung der Auswirkungen der Mitverbrennung auf die Eigenschaften von Karftwerksreststoffen (insbesondere von Flugaschen) und auf die Verwertungseignung.

Concentrations and loadings of alkanes in surface sediments of Helgoland Mud Area in the North Sea

Surface sediment were extracted 4 times by ultrasonication with dichloromethane: methanol (9:1, v/v) for 15 min for FAs and alkanes. For quantification of FAs and alkanes, known amounts of 19-methylarachidic acid and squalane were added as internal standards prior to extraction. Supernatants from each extraction were obtained by centrifugation and combined. The total lipid extracts were concentrated and evaporated under a nitrogen stream. The total lipid extracts were saponified for 2 h at 80 °C with 1 mL of KOH (0.1 M) in methanol: H2O (9:1, v/v). After saponification, the neutral fractions were liquid-liquid extracted with n-hexane and alkanes were eluted from the neutral fractions by silica gel column chromatography with n-hexane. The remaining KOH solution was acidified to pH 1, from which FA were liquid-liquid extracted into dichloromethane. The extracted and dried FAs were converted to methyl ester derivatives (FAMEs) in methanol: HCl (95:5, v/v) at 60 °C for 12 h. After methylation, the FAME fraction was further purified by silica gel column chromatography using dichloromethane: hexane (2:1, v/v) to remove residual polar compounds. FAMEs and alkanes were analyzed on a 7890A gas chromatograph (GC) equipped with a DB-5MS fused silica capillary column (60 m, 250 µm, 0.25 µm) and a flame ionization detector (FID). Peak areas were determined by integrating the respective peaks and concentrations were calculated against the internal standards. FAME contents were subsequently corrected for the derivative methyl carbon to determine FA contents. FAs and alkanes were normalized to OC content.

Butterfly weight data from lower mountain range regions in southwest Germany

The dataset contains mean masses of butterfly species and different noctuid moth size classes collected between end of May and beginning of September 2020 using different Malaise traps in three low mountain range regions in Germany: Hunsrueck (National Park Hunsrueck-Hochwald), Spessart (Rhine-Main-Observatory) and Steigerwald. The butterflies were stored in alcohol after their capture and were weighed with a precision scale (0.001 g) after shaking them briefly to remove residual alcohol. Part of the specimen collected was used for DNA-metabarcoding. The other part was deposited in the specimen collection of the Environmental Campus Birkenfeld (Trier University of Applied Sciences).

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