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Versuche zur Ermittlung und zum Verhalten von Bioindikatoren in mit Schadstoffen kontaminierter Luft

Die Raumluft ist haeufig mit toxischen Stoffen (besonders chlorierte Kohlenwasserstoffe wie PCP, Lindan sowie mit Formaldehyd) angereichert. Die ueblichen Analysen sind kompliziert, kostspielig und nicht lebensbezogen. Mit Pflanzen, Samen und pflanzlichem Plasma koennte der Nachweis verbessert werden, so dass ihn auch der Laie anwenden kann (was wegen der ubiquitaeren Verbreitung der Schadstoffe noetig waere).

Ermittlung von Fliessgeschwindigkeiten und Transportzeiten in Fliessgewaessern der WSV

Zweck und Ziel: Die Kenntnis der Fliessgeschwindigkeiten und insbesondere der Transportzeiten chemischer Substanzen in den Gewaessern ist von fundamentaler Bedeutung fuer die Einleitung von Schutzmassnahmen bei gefaehrlichen Gewaesserverunreinigungen. Die Untersuchungen sollen Daten hierzu liefern und Methoden fuer einfache Vorhersagen von Fliesszeiten ergeben. Ausfuehrung: Auswertung von Abflussmessungen, hydraulischen Untersuchungen (Auswertung von Wasserspiegellagenberechnungen) und Tracer-Messungen fuer die Bundeswasserstrassen. Ergebnisse: Zunaechst wurden fuer den freifliessenden Rhein Fliesszeiten aus Fluegelmessungen ermittelt. Als zweiter Schritt folgte eine Auswertung von Wasserspiegellagenberechnungen fuer die gesamte deutsche Rheinstrecke. Die Ergebnisse liegen vor als Arbeitspapiere in Listen, Graphiken und als PC-Programm.

Bilanz der Verteilung und Umwandlung von Umweltchemikalien in Tieren, Pflanzen und Mikroorganismen

Versuche mit perfundierter Rattenleber und mikrosomalen Systemen von verschiedenen Wirbeltierspezies an Perchlorbutadien zum Vergleich mit Ganztierversuchen. Fortsetzung der Untersuchungen ueber den Einfluss von Umweltchemikalien (Trichloraethylen, chlorierte Aniline und Phenole, Tribunil, Toxaphenkomponenten u.a.) auf Enzymaktivitaeten des Auges, Untersuchung der Membranpermeabilitaet der Linsenkapsel. Fortsetzung von Versuchen mit P-Cl-Anilin und 3,4-Dichloranilin und Bodenmikroorganismen. Umwandlung von Tribunil durch Bodenmikroorganismen. Vergleichende Untersuchung der Umwandlung von Aldrin, Endo- und Exodieldrin durch Bodenmikroorganismen zur Aufstellung von Struktur-Abbaubarkeitsbeziehungen.

Auswaschung von Stickstoff- und Phosphorspezies aus landwirtschaftlich genutzten Boeden bezogen auf die Anbauintensitaet und unter besonderer Beruecksichtigung des bevorzugten und Makroporentransports

Neben mineralischen Stickstoff- und Phosphorverbindungen werden zeitweilig auch bedeutsame Mengen an organisch und kolloidal gebundenen Stickstoff- und Phosphorverbindungen in Dränage-, Grund- und Oberflächenwässer transportiert. Verantwortlich hierfür sind Makroporentransportprozesse. Die Auswaschung organischer Verbindungen durch Makroporentransport kann bisher unter Feldbedingungen mit konventionellen Probenahmetechniken nicht direkt gemessen werden. Ziel des im Rahmen einer Kooperation mit der Dan Kook University (Republic of Korea) beantragten Projektes ist die Ermittlung der gesamten N- und P-Auswaschung (Matrix- und Makroporentransport; mineralisch, organisch und kolloidal gebunden) aus landwirtschaftlich genutzten Böden bei unterschiedlichen Nutzungssystemen (Ackerland, Gründland), unterschiedlicher Nutzungsintensität (ohne Düngung, mit langjähriger organischer Düngung und hohen P- und -Gehalten in der Krume, langjährige Mineraldüngung) und Bodenbearbeitung (ohne, konventionelle und konservierende Bodenbearbeitung) als ein Kriterium zur Bewertung der Nachhaltigkeit unterschiedlicher Produktionsverfahren. Es werden neue Probenehmer verwendet, die sowohl die quantitative Messung des Matrix- und des Makroporentransportes unter Feldbedingungen erlauben.

Sonderforschungsbereich (SFB) 1253: Catchments as Reactors: Schadstoffumsatz auf der Landschaftsskala (CAMPOS); Catchments as Reactors: Metabolism of Pollutants on the Landscape Scale (CAMPOS), Sonderforschungsbereich (SFB) 1253: Catchments as Reactors: Schadstoffumsatz auf der Landschaftsskala (CAMPOS)

Das Verhalten anthropogener Schadstoffe im Landschaftsmaßstab stellt eine der größten Herausforderungen heutiger Umweltwissenschaften dar. Forschungsergebnisse der letzten zehn Jahre haben wiederholt gezeigt, dass Umsatzraten von Schadstoffen, die im Labor ermittelt wurden, im Widerspruch zu Feldbeobachtungen stehen. Dies weist darauf hin, dass wir die relevanten Prozesse, die den Schadstoffumsatz in der Natur bestimmen, nur unvollständig verstehen. Entsprechend sind wir nicht in der Lage, zukünftige Entwicklungen der Wasser- und Bodenqualität in Folge des Klima- und Landnutzungswandels zuverlässig vorherzusagen. Der SFB CAMPOS beruht auf der Hypothese, dass auf der Feldskala Prozesse maßgeblich sind, die in Laborexperimenten nur schwer zu erfassen sind. Viele Schadstoffe, die unter Laborbedingungen vergleichsweise schnell abgebaut werden, zeigen eine unerwartete Langlebigkeit im Feld; sie werden in Böden und Grundwasserleitern über lange Zeiträume gespeichert und können noch Jahre, nachdem der anthropogene Eintrag aufgehört hat, nachgewiesen werden. Während wichtige, aber langsame Prozesse in Laborstudien möglicherweise übersehen werden, erschwert die ausgeprägte hydrologische und biogeochemische Dynamik die Interpretation konventioneller Beobachtungskampagnen im Feld. CAMPOS zielt darauf ab, reaktive Landschaftselemente zu identifizieren und ihre Prozessdynamik mit ausführlichen Feldstudien zu biogeochemischen Umsätzen von Schadstoffen in einer beispiellosen Auflösung zu quantifizieren. Derartige Studien sind erst durch den enormen Fortschritt in der Analytik und Messtechnik der letzten Jahre (z.B. substanzspezifische Isotopen- und Enantiomeranalytik, 'non-target screening', Bioanalytik, insitu Sensoren, molekularbiologische Techniken inklusive omics) ermöglicht worden, die bislang noch nicht in gezielten Felduntersuchungen kombiniert wurden. Jedes im SFB vorgesehene Projekt vereinigt Expertise aus unterschiedlichen Disziplinen, die notwendig sind, um den Verbleib von Schadstoffen in der Natur zu verstehen. Die untersuchten Landschaftselemente umfassen Fließgewässer, den Übergang zwischen Gerinnen und dem Untergrund, Transekten im Grundwasser sowie verschiedene Bodenkompartimente. Ein neuer stochastischer Modellieransatz ermöglicht es, den reaktiven Stofftransport im Landschaftsmaßstab prozessbasiert zu modellieren und die damit verbundene Unsicherheit zu quantifizieren. Unser neuartiger multidisziplinärer Ansatz quantifiziert das langfristige Verhalten anthropogener Schadstoffe in der Umwelt, indem Einzugsgebiete als biogeochemische Reaktoren betrachtet werde. CAMPOS trägt somit zum Fortschritt der Umweltwissenschaften bei und schafft die Grundlage für realistischere Projektionen der zukünftigen Boden- und Wasserqualität unter den Bedingungen des Klima- und Landnutzungswandels.

Bedeutung des Kationenaustausches beim Kolloid-assoziierten Transport organischer Kationen an Tonen

Das Potential für den kolloidgetragenen Transport (Co Transport) von Schadstoffen im Grundwasser durch natürliche und künstliche Kolloide ist seit den 80er Jahren bis zum heutigen Tag Gegenstand der Forschung. Insbesondere das Potential für den Co-Transport von unpolaren, hydrophoben Stoffen an natürlichen und künstlichen organischen aber auch anorganischen Kolloiden ist experimentell gut erfasst. Organische Schadstoffe treten in der aquatischen Umwelt allerdings häufig als ionare Spezies auf. Gerade bei geringen Anteilen organischen Kohlenstoffs im Grundwasserleiter ist ihr Sorptions- und damit auch ihr Umwelt- und Transportverhalten dann nicht durch die hydrophobe Sorption sondern durch Ionenaustausch geprägt. Prognosen zur Schadstoffausbreitung können dann sowohl zur Unter- als auch Überschätzung ihrer Mobilität führen. Trotz des hohen Adsorptionspotentials organischer Kationen an Tonen durch Ionenaustausch und einer z.T. der hydrophoben Sorption ähnlichen Sorptionshysterese wurde der Kationenaustausch als Sorptionsmechanismus für den Co-Transport bisher nicht systematisch untersucht. Es existieren keine grundlegenden Arbeiten zur Bedeutung des Kationenaustausches im Co-Transport organischer ionarer Spezies an Ton-Kolloiden. Ziel dieses Vorhabens ist die Bedeutung des Co-Transportes organischer Kationen an Ton-Kolloiden mit experimentellen Labormethoden systematisch zu erfassen und zu bewerten. Dafür sollen Batch und Säulen Experimente mit ein- und zweiwertigen organischen Kationen als Sorbent und Tonmineralen (Illite, Kaolinite und Montmorillonit) der Größenfraktionen 200, 500 und 1000 nm unter verschiedenen, definierten Bedingungen (pH, Ionenstärke, Valenz organischer Kationen und Verweilzeiten) in/mit silikatischer Matrix durchgeführt werden. Das Verständnis der komplexen Zusammenhänge des Co-Transports bildet einen Grundstein zur Abschätzung des Umweltpotentials organischer Schadstoffe in Gegenwart von Tonmineralen. Darüber hinaus schafft das Vorhaben die methodisch analytische Grundlagen für spätere experimentelle Laborexperimente an komplexen Materialien und in Geländeversuchen.

Stroemungs- und Transportuntersuchungen in der Ostsee

Sammlung statistischer Stroemungsdaten in der westlichen Ostsee fuer Umweltfragen (Schadstoffausbreitung u.ae.)

Untersuchung der Ausbreitung von Abgasfahnen und Bestimmung ihrer Immissionsbeitraege mit der SF6-Tracermethode

Immissionskonzentrationen setzen sich stets aus den Anteilen vieler Verursacher zusammen. Industrieanlagen und Kraftwerke, Verkehr, Hausbrand und Fernverfrachtung verursachen Schadstoffkonzentrationen in der Luft, deren Messung keinen Rueckschluss auf ihre Herkunft zulaesst. Um eine solche Situation zu beurteilen und gezielte Massnahmen zur Verminderung von Luftverunreinigungen zu ermoeglichen, ist die Kenntnis der Emissions - Immissionsbeziehung fuer einzelne Emittenten notwendig. Informationen darueber koennen mit der SF6-Tracermethode erhalten werden. SF6 ist ein chemisch inertes, ungiftiges Gas, das noch in Konzentrationen bis zu 10-12 cm3/SF6/cm3 Luft mittels Gaschromatographie gemessen werden kann. Das Prinzip der Tracermethode ist es, den Abgasen waehrend der Versuchsdauer gleichmaessig eine geringe Menge dieses Gases, das in der Natur und in anderen Abgasfahnen nicht vorkommt, beizumischen. Die markierte Abgasfahne kann durch Messung des zugegebenen Gases selektiv und ohne Beeinflussung durch andere Abgasfahnen nachgewiesen werden. Die Messungen erfolgen in Windrichtung an einem Netz von Messpunktken, wo die jeweilige Konzentration des Markierungsgases ermittelt wird. Waehrend der Messung werden kontinuierliche Wetterdaten registriert, da die Ausbreitung einer Abgasfahne von den meteorologischen Bedingungen abhaengt. Die Tracermethode wird einerseits angewendet, um die Ausbreitung von Abgasfahnen bei verschiedenen Wetterlagen zu untersuchen und damit die Gueltigkeit von Ausbreitungsmodellen zu ueberpruefen. Andererseits kann mit dieser Methode der Anteil einzelner Emittenten an einer Schadstoffkonzentration im Einzugsbereich mehrerer Anlagen...

Charakterisierung von Umweltschadstoffen mit Hilfe oberflaechenanalytischer Methoden

Die Charakterisierung der Schadstoffkomponenten auf Luftaerosolen und Filterstaubproben aus Muellverbrennungsanlagen laesst Rueckschluesse auf die Prozesse bei der Entstehung, Ausbreitung und Filterung zu. Mit Hilfe oberflaechenanalytischer Methoden, insbesondere XPS und AES, werden Zusammensetzung und chemische Form von Schadstoffen bestimmt. Geplant sind ferner Untersuchungen zur katalytischen Schadstoffumwandlung an Modellaerosolen unter besonderer Beruecksichtigung der Schwermetallspezies und Untersuchungen zur Konzentrationsverteilung ueber den Teilchenquerschnitt, die Eignung oxidischer Substanzen in Aerosolen als Gassensoren soll geprueft werden. Aus bisherigen Arbeiten im Rahmen des POETA-Programms zeigt sich die besondere Bedeutung des Nachweises von Schwefelspezies sowie die Notwendigkeit grundlegender Untersuchungen zum Probenverhalten unter dem Einfluss von Roentgen- oder Elektronenbestrahlung.

Technisch/wissenschaftliche Untersuchungen zur Endlagerung radioaktiver Abfaelle

Vorbereitung von Endlagern fuer radioaktive Abfaelle. Vier Bereiche sind involviert. Nukleartechnologie, Geologie, Felduntersuchungen, Ingenieurwesen. In allen laufen F&E Projekte, deren hohe Anzahl einzelne Beschreibungen hier verunmoeglicht. Erdwissenschaftliche Projekte regionaler und lokaler Natur liefern Daten fuer Ingenieurprojekte. Die Analyse der erreichbaren Sicherheit der vorgesehenen Anlagen benoetigt Studien ueber Materialwissenschaft, Geochemie, Geologie und Hydrogeologie sowie Stofftransport in der Geo- und Biosphaere. Die Ziele sind ausgesprochen umweltbezogen, indem man sichere Lagerkonzepte und Standorte entwickeln will, welche die strengen radiologischen Schutzziele der Behoerden einhalten koennen.

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