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Aufklaerung des Verhaltens von Schadstoffen in Pedo- und Hydrosphaere

Geochemische Fixierung von Schadstoffen in Speichermineralen. Untersuchung der Bildungsbedingungen und Struktur von Erdalkalisilikaten, die als Speichermineral geeignet sein koennen: Synthese und Strukturmodell, das die Ableitung thermodynamischer Daten erlaubt. Ermittlung der Mineralneubildungen bei Verwitterung schadstoffhaltiger Rueckstaende zur Identifikation potentieller Speicherminerale fuer Schadstoffe: Zeitrafferexperimente der Verwitterung von Hochtemperatur-Muellverbrennungsschlacken und Untersuchung der Mineralneubildungen aus schwefelhaltigen Rueckstaenden. Untersuchung der Verwendung von Natriumkarbonatsodalith als technische Base zur Inertisierung.

Thermische Reinigung von Industrieabwaessern

Thermisches Reinigungsverfahren fuer salzhaltige Industrieabwaesser mit biologisch nicht abbaubaren Verunreinigungen (TOC mehr als 5000 mg/l; Abwassermenge bis 50 m3/h) abtrennen der leichtfluechtigen Verunreinigungen durch Eindampfen und Verbrennung des Rueckstandskonzentrats. Die abgetrennten Brueden werden bei hoher Temperatur oxidiert. Waermerueckgewinnung bei der Konzentratverbrennung und Kondensation der oxidierten Brueden. Das Bruedenkondensat kann als Prozesswasser mit hoher Reinheit mit TOC weniger als 10 mg/l wieder verwendet werden.

Concentrations and loadings of fatty acids 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.

Prozesswasserrecycling - innovative Prozesswasseraufbereitungsanlage

Das mittelständische Logistikunternehmen Neumann Transporte und Sandgruben GmbH & Co. KG gehört zur Neumann Gruppe GmbH mit Sitz in Burg und ist als Dienstleister in der Entsorgungs- und Recyclingwirtschaft tätig. In Reesen (Sachsen-Anhalt) gibt es eine Schlackenassaufbereitungsanlage, in der die Asche aus Müllverbrennungsanlagen einen Nassaufbereitungsprozess durchläuft. Die Schlackenassaufbereitung ist ein sehr wasserintensiver Prozess, bei dem Abwässer mit hohen Salzfrachten entstehen. Bisher werden die prozessbedingten Abwässer aufwändig aufbereitet, per Straßentransport in eine Industriekläranlage befördert und entsorgt. Für den Aufbereitungsprozess der Schlacke werden Prozessfrischwassermengen benötigt, die aktuell dem Grundwasserreservoir entnommen werden. Um den Transportaufwand für die Abwässer zu vermeiden und die Grundwasserentnahme zu minimieren, plant das Unternehmen mittels innovativer Abwasseraufbereitung (Umkehrosmose) einen nahezu geschlossenen Stoffkreislauf zu schaffen. Gleichzeitig verbessert sich damit auch die Qualität des mineralischen Rückstandes, so dass von einer besseren Verwertbarkeit auszugehen ist. Das in der Umkehrosmose entstehende Konzentrat (Permeat) soll in einer Vakuumverdampfungsanlage am Standort des Müllheizkraftwerks Rothensee behandelt werden. Gleichzeitig können Synergien am Standort der Abfallverbrennungsanlage genutzt werden, wie bspw. die Abwärme aus der Kraft-Wärme-Kopplung, das nahezu ammoniakfreien Destillats der Verdampferanlage für technische Zwecke und das Permeat der Umkehrosmose als Kühlwassernachspeisung für den Kühlturm. Die Innovation des neuen Verfahrens besteht darin, dass mittels Kombination und Weiterentwicklung bereits bestehender Recyclingverfahren erstmalig Prozesswasser aus der Schlackeaufbereitung behandelt und der Stoffkreislauf nahezu geschlossen werden kann. Insgesamt kann der Einsatz von Frischwasser nahezu vollständig ersetzt und weitgehend auf Grundwasserentnahmen verzichtet werden. Zusätzlich können Lärmemissionen, Energieverbrauch und Deponievolumen reduziert werden. Im Übrigen können mit der Umsetzung des Projekts jährlich 1.728 Tonnen CO2-Äquivalente, also etwa 86 Prozent, eingespart werden.

Kombinationswirkungen von Umweltchemikalien auf die Rueckstandsbildung bei Wildtieren

Feststellung messbarer Rueckstaende im Wildtier bei gleichzeitiger Aufnahme von Wirkstoff-Kombinationen aus der Nahrung und ihr Einfluss auf die Verteilung und Rueckstandsbildung im Tierkoerper. Die Umweltchemikalien werden allein und in Kombination im Koernerfutter verabreicht. In regelmaessigen Abstaenden werden Organ- und Depotfett- und Muskelproben entnommen. Die Rueckstaende werden gaschromatisch bestimmt. Ueber den gesamten Zeitraum wird mit geeigneten Parametern die biologische Leistungsfaehigkeit ermittelt. Feststellung moeglicher gegenseitiger Beeinflussung im Sinne von Synergismus oder Antagonismus.

Pflanzenschutzmittelrueckstaende in der deutschen Brotgetreideernte

a) Feststellung des Gehalts an Pflanzenschutzrueckstaenden in verschiedenen Getreidearten. Untersuchung des Abbaus bzw. des Metabolismus waehrend der Lagerung und waehrend der Verarbeitung. b) Analytische Bestimmung der Pestizide in Getreide und in Mahlprodukten in Abhaengigkeit von Lagerung und Verarbeitung einschliesslich Backprozess. Feststellung von Stoffwechselprodukten. c) Mehrjaehrige, laufende Untersuchungen in Anpassung an neue Pflanzenschutzmittel und neue analytische Verfahren.

Biochemischer Abbau von Pflanzenbestandteilen und Umwandlung in die organische Substanz des Bodens

a) Pflanzeninhaltsstoffe wie Zellulose, Lignin und Protein sind Ausgangsstoffe der organischen Bodensubstanz. Die Kenntnis ihrer Umwandlung zu Huminstoffen ist eine wichtige Grundlage zur Erhaltung der Bodenfruchtbarkeit. Die Untersuchungen werden mit Pflanzenrueckstaenden, aber auch mit einzelnen Bestandteilen von Pflanzen oder Mikroorganismen durchgefuehrt. b) Synthese oder Gewinnung von Inhaltsstoffen und Pflanzen oder Mikroorganismen markiert durch die Isotope 14C, 15N oder 35S. Verfolgung des Abbaues und der Umwandlung im Boden oder durch bestimmte Mikroorganismen. Untersuchung der neugebildeten Huminstoffe hinsichtlich ihrer Isotopen-Verteilung und der weiteren Transformation und Mineralisation der markierten Bestandteile. c) Es handelt sich hierbei um langfristige Untersuchungen, die zum Teil in Zusammenarbeit mit in- und auslaendischen Forschungseinrichtungen durchgefuehrt werden.

Linking nutrient cycles, land use and biodiversity along an elevation gradient on Mt. Kilimanjaro

To understand impacts of climate and land use changes on biodiversity and accompanying ecosystem stability and services at the Mt. Kilimanjaro, detailed understanding and description of the current biotic and abiotic controls on ecosystem C and nutrient fluxes are needed. Therefore, cycles of main nutrients and typomorph elements (C, N, P, K, Ca, Mg, S, Si) will be quantitatively described on pedon and stand level scale depending on climate (altitude gradient) and land use (natural vs. agricultural ecosystems). Total and available pools of the elements will be quantified in litter and soils for 6 dominant (agro)ecosystems and related to soil greenhouse gas emissions (CO2, N2O, CH4). 13C and 15N tracers will be used at small plots for exact quantification of C and N fluxes by decomposition of plant residues (SP7), mineralization, nitrification, denitrification and incorporation into soil organic matter pools with various stability. 13C compound-specific isotope analyses in microbial biomarkers (13C-PLFA) will evaluate the changes of key biota as dependent on climate and land use. Greenhouse gas (GHG) emissions and leaching losses of nutrients from the (agro)ecosystems and the increase of the losses by conversion of natural ecosystems to agriculture will be evaluated and linked with changing vegetation diversity (SP4), vegetation biomass (SP2), decomposers community (SP7) and plant functional traits (SP5). Nutrient pools, turnover and fluxes will be linked with water cycle (SP2), CO2 and H2O vegetation exchange (SP2) allowing to describe ecosystem specific nutrient and water characteristics including the derivation of full GHG balances. Based on 60 plots screening stand level scale biogeochemical models will be tested, adapted and applied for simulation of key ecosystem processes along climate (SP1) and land use gradients.

Linear model tools for high-throughput gene expression data

Data generated from high-throughput platforms in plant-biological research are often analysed by linear model procedures. Checking model assumptions and subsequently transforming data or taking other measures to remedy violations poses a formidable task with these kinds of large datasets because of the need to automate the analysis pipeline as much as possible in order to save computing time and overall time needed for analysis. This project will develop procedures for critically inspecting and testing residuals from linear model fits. Moreover, data transformations and parametric link functions will be investigated regarding their suitability for highthroughput data. Particular emphasis will be given to transcriptome sequencing (RNAseq) using the Illumina sequencing technology and metabolite profiling. The proposed procedures will be investigated by simulation as well as by application to empirical datasets provided by our collaborators. A pipeline implementing these procedures will be developed and made available as an R-package. Computationally intensive components such as Monte Carlo simulation modules will be programmed in a low-level programming language.

Bilanz der Verteilung und Umwandlung von Umweltchemikalien in Modelll-Oekosystemen (Boden-Pflanzen, aquatische Systeme)

Das Schicksal von Umweltchemikalien in hoeheren Pflanzen wird bei verschiedenen Applikationsraten in Gewaechshaus- und Freilandversuchen untersucht. Die Metaboliten werden identifiziert und erneut appliziert bis zur Identfizierung der Endprodukte des Abbaus. Diese Versuche sollen einen Hinweis auf moegliche Rueckstaende von Umwandlungsprodukten in Nahrungsmitteln geben.

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