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Schwerpunktprogramm (SPP) 2248: Polymer-basierte Batterien; Priority Program (SPP) 2248: Polymer-based batteries, Entwicklung neuer redoxaktiver Polymere auf Basis von Benzimidazol, Benzoxazol und Benzothiazol - ein kombinierter theoretischer und experimenteller Screening-Ansatz

Batterien auf Polymerbasis haben in den letzten Jahren aufgrund ihrer interessanten Eigenschaften großes Forschungsinteresse auf sich gezogen. Zu ihren Vorzügen zählen ihr geringes Gewicht, die Möglichkeit, auf kritische Metalle zu verzichten, die Nutzung verfügbarer Elemente und ihre bessere Nachhaltigkeit bei Herstellung und Wiederverwertung. In den vergangenen Jahren wurden verschiedene redoxaktive Polymere untersucht, was zu vielen Strukturmotiven führte, die als potenzielle Elektrodenmaterialien identifiziert wurden. Derzeit sind allerdings nur begrenzt verschiedene Anodenmaterialien verfügbar. In diesem Zusammenhang werden in diesem Gemeinschaftsprojekt der FSU Jena und der JLU Giessen neue redoxaktive Polymere entwickelt, die auf drei Strukturmotiven basieren: Benzimidazole, Benzoxazole und Benzothiazole, die alle pyridyl-substituiert sind. Die resultierenden (elektrochemischen) Eigenschaften können durch die Substituenten und das Heteroatom im Fünfring (-NH-, NR-, -O-, -S-) eingestellt werden. Ein kombinierter theoretischer (JLU) und experimenteller (FSU) Screening-Ansatz wird verwendet, um die vielversprechendsten aktiven Materialien zu identifizieren. Zunächst werden geeignete Redox-Einheiten durch Berechnung und theoretisches Screening verschiedener Modellverbindungen mittels DFT untersucht. Darüber hinaus werden Redox-Einheiten mit vielversprechenden Eigenschaften synthetisiert und ihre elektrochemischen Eigenschaften untersucht. Basierend auf diesem ersten Screening werden geeignete Einheiten für die Integration in Polymere ausgewählt. Der zweite Schritt des Projekts ist die Modellierung der Polymere sowie ihre Synthese und die Untersuchung ihrer elektrochemischen Eigenschaften. Die Polymermaterialien mit den besten Eigenschaften werden für die Herstellung von Elektroden verwendet werden. Diese Elektroden werden in (Halb) Zelltests getestet.

A comprehensive 22-year global GNSS climate data record from 5085 stations

Abstract. This work presents a comprehensive global GNSS climate data record derived from 5085 stations, spanning a 22-year time period 2000–2021. Generated through the GPAC-Repro campaign, the dataset utilises state-of-the-art processing methodologies and precise products from the International GNSS Service (IGS) Repro-3 initiative. The dataset includes high-quality hourly estimates of Zenith Total Delay (ZTD) and Precipitable Water Vapour (PWV), offering improved accuracy and spatiotemporal coverage. A rigorous data screening and quality assessment framework was implemented, including formal error detection, offset identification, and extensive cross-validation with ERA5 reanalysis dataset, radiosonde profiles, and Very Long Baseline Interferometry (VLBI) measurements. Collectively, these efforts ensured the consistency, accuracy, and homogeneity of the dataset. The insights provided by the dataset address critical data gaps in global climate observing systems and provide a robust foundation for advancing climate research and applications.

Screening von Rapsgenotypen auf Resistenz gegenüber der Verticilliumwelke

10 neue Rapsgenotypen wurden auf ihre Resistenzeigenschaften gegenüber Verticillium dahliae geprüft. Als Vergleichssorten standen die Genotypen Express (gering anfällig) und Accord bzw. Falcon (hoch anfällig) zur Verfügung. Die Resistenzprüfung erfolgte nach Zeise als Wurzelinokulation mit verschiedenen Isolaten und 3maliger Bonitur der inokulierten Pflanzen.

Screeningrechnung Luftschadstoffe im Land Brandenburg

Es wurde flächendeckend für das Land Brandenburg mit einem Screeningverfahren an stark befahrenen Straßen mit Randbebauung die Luftschadstoffbelastung berechnet. Untersucht werden die Jahre 2008/2010 und 2015. Eine flächendeckende Berechnung der Luftschadstoffvorbelastung wurde hierfür ebenfalls durchgeführt. Die Ergebnisse sind in einem Bericht im pdf-Format verfügbar.

Quantifying uncertainty: a practical comparison of Bayesian and frequentist meta-analytic frameworks applied to lead exposure and children’s IQ

Background Uncertainty quantification is central to evidence synthesis for risk assessment and policy-making. Frequentist meta-analysis - currently predominant in epidemiology - quantifies uncertainty through confidence intervals, while Bayesian meta-analysis provides posterior distributions. We performed frequentist and Bayesian meta-analyses to compare uncertainty quantification and applicability for risk assessment using lead exposure and children’s IQ as a case study. Methods We systematically searched PubMed and Scopus for epidemiological studies on blood lead level (BLL) and IQ score in children. After screening, risk of bias (RoB) in the identified studies was assessed and regression coefficients were harmonised to the scale. In both meta-analyses, we included the same effect estimates, assumed a multilevel structure and used random-effects models. The Bayesian meta-analysis employed a hierarchical model with weakly-informative priors. Sensitivity analyses examined robustness to RoB and prior specification. r2 and I2 were estimated as measures of between-study heterogeneity. Results Twelve studies were included in the meta-analysis. The frequentist model yielded a pooled estimate of -2.45 (95% confidence interval: -3.82 to -1.08) IQ points per unit increase in log e-transformed BLL (µg/dL) and a 95% predictive interval of -6.53 to 1.53. The Bayesian model yielded a mean pooled estimate of -2.28 (95% credible interval: -3.54 to -1.04) and a 95% predictive interval of -6.28 to 1.69. Between-study heterogeneity was substantial (frequentist: r2 = 3.32, I2 = 85.0%; Bayesian: posterior median r2 = 3.26, I2 = 84.7%). The Bayesian approach provided a full posterior distribution for heterogeneity, directly quantifying uncertainty from between-study variation. Sensitivity analyses showed both meta-analyses were robust to RoB, and Bayesian estimates were insensitive to tested priors. Depending on the specified prior configuration, the Bayesian model was less sensitive to studies reporting substantial uncertainty, resulting in a lower pooled effect compared to the frequentist model. This regularisation is particularly valuable in small meta-analyses, where frequentist heterogeneity estimates can be unstable. Conclusions We provide updated pooled estimates for the effect of lead on children’s IQ. The Bayesian framework provides posterior distributions, enabling direct probability statements, e.g. about exceeding risk thresholds, and comparative assessments between pollutants. These features are particularly valuable for risk assessment and policy-making.

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.

Bienenschaeden und Rueckstaende in Bienenprodukten durch Pflanzenschutzmassnahmen im Obstbau

Es werden die Auswirkungen von Pflanzenschutz-Massnahmen waehrend der Obstbluete auf Bienen, Bienenbrut und Bienenprodukte in einem mehrjaehrigen Screening untersucht. Schwerpunkte bilden dabei der Einsatz von Fenoxycarb ('Insect Growth Regulator') und Streptomycin (Feuerbrand).

Eine holistische Beurteilung der Akkumulation und Translokation von Eisen, Zink und Selen von der Wurzel über den Spross zum Korn in Mais bei Wassermangel

Eisen (Fe), Zink (Zn) und Selen (Se) sind wichtige Mineralstoffe für den Menschen. Weltweit leiden über 1,2 Milliarden Menschen an Fe, Zn und/oder Se Unterversorgung. Mais (Zea mays L.) ist global betrachtet die meistproduzierte Getreideart. Menschen, deren Hauptnahrungsquelle Mais darstellt, gehören zu denjenigen, die am stärksten von einem dieser Mineralstoffmängel bedroht sind. Zugleich wird prognostiziert, dass die durch den Klimawandel verursachte Zunahme an Trockenheitsperioden zu einem Rückgang der Erträge sowie der Mikronährstoffgehalte in Maispflanzen führen wird. Die Züchtung von Maissorten mit einer stabileren Aufnahme von Fe, Zn und Se aus dem Boden und einer effizienten Translokation dieser Nährstoffe in essbares Gewebe bei Wasserknappheit stellt eine vielversprechende Strategie dar, die humane Mais-basierte Mikronährstoffversorgung zu sichern oder sogar zu steigern. Entsprechend ist das Hauptziel dieses Projektes physiologische, molekulare und genetische Faktoren zu identifizieren und zu verstehen, die die Fe-, Zn- und Se-Akkumulation unter Wassermangel steuern und folglich zur Züchtung von Mais mit höherem Mikronährstoffgehalten beitragen. Die synergistischen Arbeitspakete kombinieren modernste Multi-Omics-Techniken aus den Bereichen Ionomik, Genomik und Transkriptomik mit high-end Röntgen-gestützter räumlicher Elementverteilungskartierung, um die räumlich-zeitliche Dynamik der Nährstoffaufnahme und -translokation in ausgewählten, agronomisch relevanten, natürlichen Maislinien sowie in Maislinien, welche in Merkmalen, die die Nährstofflogistik potentiell beeinflussen, mutiert sind, zu verstehen. Ein Fokus liegt insbesondere auf der Rolle der exo- und endodermalen Barrieren, deren Bedeutung für die Mikronährstoffaufnahme in Mais noch nicht erforscht ist. Ein weiteres Ziel ist die Charakterisierung der raumzeitlichen Expression von Transportproteinen kodierender Gene in Wurzeln, Blättern und Blütenständen in Abhängigkeit der Fe-, Zn-, Se- und Wasserversorgung in verschiedenen Maisgenotypen und deren quantitativer Beitrag zum Zellimport und -export, dem Radialtransport und der Xylem- und Phloembeladung von Fe-, Zn- und Se. Zudem wird ein Forward-Ionomik Screening einer Mais-MAGIC-Population, die unterschiedliche Wassermangel-Toleranzen aufweist, durchgeführt. Dies wird mit einer Assoziationskartierung kombiniert, um genetische Loci und zugrundeliegende Gene zu identifizieren, die die Unterschiede in der Fe-, Zn- und Se-Akkumulation in Spross und Korn unter Gewächshaus- und Freilandbedingungen steuern. Die erzielten Ergebnisse des Projektes werden zu einem besseren Verständnis der gekoppelten und individuellen Aufnahme- und Akkumulationsprozesse von Fe, Zn und Se in Mais beitragen, und damit zur Züchtung von Maislinien, die im Kontext eines sich wandelnden Klimas dennoch hohe Gehalte an, für Mensch und Tier, essentiellen Mikronährstoffen aufweisen.

Belastung der Nahrungskette Schlachtvieh-Menschen durch anabol wirkende Substanzen

Im Institut fuer Chemie soll der Einsatz bekannter Analysenmethoden (GC/MS, Kapillarchromatographie, hochaufloes. DC, HPLC, IR, NMR, UV) und die Entwicklung spezieller Analysenverfahren: 1. genaue Auskunft ueber Art der verwendeten Anabolika, ihren Verbleib und ihre Verweilzeit in tierischen Koerpern Anabolika. 3. Stoffwechseluntersuchungen bei Anabolikagaben, um ueber dessen Kentnisse z.B. ueber ein vermehrt ausgeschiedenes Produkt den Nachweis der Anabolika fuehren zu koennen. Wirkungsaufklaerung. 4. Entwicklung einer analytischen Screeningmethode auf anabole Futtermittelzusaetze (auf 1, 2 und 3 beruhend) und ihre Praxiserprobung.

Transregio (TRR) 410: neuartige Ökosysteme in wiedervernässten Niedermoorlandschaften, Teilprojekt A07: Prozessbasierte Modellierung von Treibhausgasen und Torfakkumulation in wiedervernässten Niedermooren

Wir werden prozessbasierte Modellierung und Datenassimilation auf der Grundlage des Bodenprofilmodells COMISSION entwickeln, um die relative Bedeutung verschiedener Mechanismen für den Abbau und den Aufbau von Torf zu ermitteln. Neben der CO2-Produktion werden wir auch die Produktion und den Abbau der Treibhausgase CH4 und N2O modellieren und dabei die Verfügbarkeit von Sauerstoff und anderen terminalen Elektronenakzeptoren in verschiedenen Torfschichten berücksichtigen. Dies wird durch den Vergleich und die Integration von Modelldaten mit Daten aus dem Mesokosmenexperiment MCExp rewetted peat, Screening Sites und Core Sites erreicht.

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