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Korrosionsempfindliche Dosimetermaterialien zur Überwachung der Umweltbedingungen an Kulturgütern

Die einzelnen Belastungsfaktoren von Kulturgütern können durch apparativ aufwendige und kostenintensive Einzelmessungen mit Hilfe der modernen Analytik genau bestimmt werden. Mit den sogenannten Glassensoren wurde am Fraunhofer-Institut für Silicatforschung (ISC) eine elegante und zerstörungsfreie Methode entwickelt, die ohne aufwendige Messungen der einzelnen Parameter die auftretenden Gesamtbelastungen über einen längeren Zeitraum hinweg registrieren kann. Die Verwendung von sensibilisierten Glasflächen als Dosimetermaterial wurde für den bisherigen Anwendungsbereich ausgeschöpft. Ziel dieses Vorhabens ist es, neue korrosionsempfindliche Materialien und Komponenten herzustellen und für den prinzipiellen Einsatz zur Überwachung der Umweltbedingungen an Kulturgütern zu prüfen. Zum einen sollen Granulate der bisherigen Glasmaterialien mit unterschiedlicher Körnung in eine NIR-transparente Trägermatrix aus SiO2-Aerogel eingebracht werden. Zum anderen bietet sich die Modifizierung der inneren Oberfläche von SiO2-Aerogelen an, die dann selbst als detektionsaktive Medien fungieren können. Ein weiterer Syntheseweg soll so gewählt werden, dass Aerogel- oder Xerogelschichten ohne überkritische Trocknung auf Glas als Trägermaterial hergestellt werden. In jedem Fall muss der korrosive Einfluss bestimmter Umweltfaktoren (Feuchte, Temperatur, Schadgase) in einem Expositionsprogramm in Klimakammern, zunächst durch Variation einzelner Parameter und schließlich durch deren Kombination systematisch charakterisiert werden. Nach Abschluss dieser Labortestphase können - bei Projektende - Expositionsprogramme in Museen verwirklicht werden.

Pore-water pH, H2S, Cl-, SO42-, SiO2, NO2-, PO43-, NH4+, NO3-, major and trace element data from MUC cores taken during RV HEINCKE cruises HE575 and HE595 in the Helgoland Mud Area, German Bight

This dataset includes downcore measurements of pH values, H2S, Cl-, SO42-, SiO2, NO2-, PO43-, NH4+, NO3-, As, Ba, Ca, Cu, Fe, K, Li, Mg, Mn, Mo, P, Si and Sr concentrations for sediment cores retrieved using multi-corer sampling during RV Heincke expeditions HE575 and HE595 in 2021 and 2022, respectively. The samples were collected in the framework of the Project APOC (Anthropogenic impacts on particulate organic carbon cycling in the North Sea). All measurements were performed in the laboratories of the Alfred Wegener Institute (AWI) in Bremerhaven, Germany, except pH values, which were determined onboard the research vessel.

Physical and chemical parameters of sediment core SAC05 from Sacrower See (NE Germany) provide a robust reconstruction of climate change and human impact since 13,000 cal. BP

The 11.8 m-long composite sediment record from the hardwater lake of Sacrower See, located near the city of Potsdam (north-eastern Germany), has been characterised by a range of analytical techniques. These include magnetic susceptibility, chemical parameters (XRF core scanning, CNS analysis, biogenic silica) and stable isotopes (13C, 15N). The chronology covers the entire Holocene and the concluding Lateglacial (Alleröd, Younger Dryas) and is based on age-depth modelling using radiocarbon dates refined by the onset of the local varve chronology in 1870 CE (Lüder et al., 2006) and by the Laacher See Tephra, an isochrone dated to 13,000 cal. BP. It offers a detailed environmental reconstruction providing insights into depositional processes influenced by both natural climatic variations and human activities (Enters et al., 2009; Kirilova et al., 2009). The Lateglacial and Early Holocene are distinguished by the stabilisation of natural landscapes characterised by the presence of pine-birch (Alleröd) and mixed oak forests (Early Holocene). This development was interrupted by the climatic deterioration of the Younger Dryas, which resulted in a destabilisation of vegetation and increased natural soil erosion. It is evident that, for the first time around 5500 cal. BP, anthropogenic forest clearing became a factor, which subsequently led to increasing cultural soil erosion further accelerating during the Bronze Age (3600-3200 cal. BP), the Early Iron Age (2800-2600 cal. BP) and the Middle Ages (900-600 cal. BP). In the course of industrialisation since the 19th century, human impact underwent a transition from the destabilisation of soils to the phenomenon of eutrophication. This transition resulted in the occurrence of hypolimnetic anoxia, accompanied by the formation of carbonaceous varves.

Elementkarte der Digitalen Lithogeochemischen Karte von Bayern 1:25.000 (dLGK25) - Siliziumdioxid (P90)

Die Elementkarte stellt die räumliche Verteilung der klassifizierten Gehalte des 90. Perzentils von Siliziumdioxid (in Gew.-%) innerhalb der 184 geochemischen Gesteinseinheiten in Bayern dar. In die Auswertung gehen dabei nur die Daten der ersten (von maximal drei) Lithologien einer geochemischen Gesteinseinheit ein. Für Informationen im Hinblick auf die Auswertung der Daten sowie auf die kartenmäßige Darstellung wird auf die Metadaten der digitalen Lithogeochemischen Karte 1:25 000 von Bayern (dLGK25) verwiesen.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1158: Antarctic Research with Comparable Investigations in Arctic Sea Ice Areas; Bereich Infrastruktur - Antarktisforschung mit vergleichenden Untersuchungen in arktischen Eisgebieten, Investigation of mechanism driving glacial/interglacial variability in stratification/mixing and biological productivity of the Pacific Southern Ocean and potential implications on air-sea CO2-exchange: synthesis of climate and ocean biogeochemical modeling with paleoceanographic reconstructions

Atmospheric CO2 concentrations present a repetitive pattern of gradual decline and rapid increase during the last climate cycles, closely related to temperature and sea level change. During the Last Glacial Maximum (LGM; 23-19 kyr BP), when sea level was ca. 120 m below present, the ocean must have stored additionally about 750 Gt carbon. There is consensus that the Southern Ocean represents a key area governing past and present CO2 change. The latter is not only of high scientific but also of socio-economic and political concern since the Southern Ocean provides the potential for an efficient sink of anthropogenic carbon. However, the sensitivity of this carbon sink to climate-change induced reorganizations in wind patterns, ocean circulation, stratification, sea ice extent and biological production remains under debate. Models were not yet able to reproduce the necessary mechanisms involved, potentially due to a lack of the dynamic representation/resolution of atmospheric and oceanic circulation as well as missing carbon cycling. Data on past Southern Ocean hydrography and productivity are mainly from the Atlantic sector, thus do not adequately document conditions in the Pacific sector. This sector is not only the largest part of the Southern Ocean, but it also represents the main drainage area of the marine-based West Antarctic Ice Sheet (WAIS). In the proposed study we aim to generate paleo-data sets with a newly established proxy method from sediment core transects across the Pacific Southern Ocean. This will enhance the baselines for the understanding and modeling of the Southern Ocean's role in carbon cyling, i.e. ocean/atmosphere CO2 exchange and carbon sequestration. It will also allow insight into the response of the WAIS to past warmer than present conditions. Paired isotope measurements (oxygen, silicon) will be made on purified diatoms and radiolarians to describe glacial/interglacial contrasts in physical and nutrient properties at surface and subsurface water depth. This will be used to test (i) the impact of yet unconsidered dust-borne micronutrient deposition on the glacial South Pacific on shifts of primary productivity, Si-uptake rates and carbon export, (ii) the 'silicic-acid leakage' hypothesis (SALH) and (iii) the formation and extent of surface water stratification. Diatom and radiolarian oxygen isotopes will provide information on the timing of surface ocean salinity anomalies resulting from WAIS melt water. Climate model simulations using a complex coupled atmosphere ocean general circulation model (AOGCM) in combination with a sophisticated ocean biogeochemical model including Si-isotopes will be used for comparison with the paleo records. The analysis will cover spatial as well as temporal variability patterns of Southern Ocean hydrography, nutrient cycling and air-sea CO2-exchange. With the help of the climate model we aim to better separate and statistically analyse the individual impacts of ocean circulation and bio

Seawater carbonate chemistry and mass fluxes and elemental composition of particulate export in KOSMOS mesocosm experiments (2010-2014)

Diatoms account for up to 40% of marine primary production and require silicic acid to grow and build their opal shell. On the physiological and ecological level, diatoms are thought to be resistant to, or even benefit from, ocean acidification. Yet, global-scale responses and implications for biogeochemical cycles in the future ocean remain largely unknown. Here we conducted five in situ mesocosm experiments with natural plankton communities in different biomes and find that ocean acidification increases the elemental ratio of silicon (Si) to nitrogen (N) of sinking biogenic matter by 17 ± 6 per cent under pCO2 conditions projected for the year 2100. This shift in Si:N seems to be caused by slower chemical dissolution of silica at decreasing seawater pH. We test this finding with global sediment trap data, which confirm a widespread influence of pH on Si:N in the oceanic water column. Earth system model simulations show that a future pH-driven decrease in silica dissolution of sinking material reduces the availability of silicic acid in the surface ocean, triggering a global decline of diatoms by 13–26 per cent due to ocean acidification by the year 2200. This outcome contrasts sharply with the conclusions of previous experimental studies, thereby illustrating how our current understanding of biological impacts of ocean change can be considerably altered at the global scale through unexpected feedback mechanisms in the Earth system.

Mesocosm experiment on the influence of heatwave on plankton

In the context of global change, marine organisms are subjected not only to gradual changes in abiotic parameters, but also to an increasing number of extreme events, such as heatwaves. However, we still know little about the influence of heatwaves on the structure of marine communities, and experimental studies are needed to test the impact of heatwaves alone, and in combination with other environmental drivers. Here, we conducted a mesocosm experiment and applied an integrated multiple driver design to assess the potential impact of heatwaves under ambient and future environmental conditions on natural coastal plankton communities. To represent future environmental conditions, temperature and pH were manipulated based on the Representative Concentration Pathway 8.5 proposed by the IPCC for 2100, and dissolved N:P ratios were increased to simulate the conditions expected in European coastal zones. Throughout the experiment, we measured abiotic conditions as well as the abundance of bacterioplankton, phytoplankton, and microzooplankton.

Entwicklung eines Methanoxidationskatalysators auf Basis von biogenem Silica für die Entfernung von Methan im Abgas von Biogas-BHKW, Teilvorhaben: Entwicklung keramischer Katalysatorträger

Das Projekt hat die Entwicklung und Untersuchung eines hinreichend aktiven sowie langzeitstabilen Katalysators zur Oxidation von Methan im Abgas von Biogas-BHKW zum Ziel. Die Basis dafür bildet pulverförmiges biogenes Silica, welches aus der energetischen Verwertung von biogenen Rest- und Abfallstoffen gewonnen wird. Zusammen mit den aktiven Komponenten wird dies einerseits als Washcoat auf a-Aluminiumoxid Hohlkugeln aufgebracht. Andererseits werden Hohlkugeln aus dem pulverförmigen Katalysator gefertigt. Im Projektverlauf wird diese Entwicklung ausgehend vom Labormaßstab nach Upscaling auch unter realen Bedingungen abgebildet. Die Untersuchungen sollen unter Realgasbedingungen durchgeführt werden. Deswegen erfolgt ein Upscaling auf Realgasuntersuchungen und es soll dabei unter Verwendung einer mobilen Katalysatortestapparatur mit Realabgas und nachfolgend direkt im BHKW-Abgasstrang der Nachweis der Praxistauglichkeit geführt werden.

Karte der oberflächennahen Rohstoffe der Bundesrepublik Deutschland 1:200.000 (KOR200) - CC 7126 Nürnberg

Die Karte oberflächennaher Rohstoffe 1:200.000 (KOR 200) ist ein Kartenwerk, das gemeinsam von der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe und den Staatlichen Geologischen Diensten der Länder (SGD) im Auftrag des Bundesministers für Wirtschaft und Arbeit auf Beschluss der Länderwirtschafts­minister vom 22. Juni 1984 erarbeitet wird. Das Kartenwerk folgt dem Blattschnitt der topographischen Übersichtskarte 1:200.000 (TÜK 200) und besteht aus 55 Kartenblättern mit jeweils einem Erläuterungsheft. Es erfolgt eine Bestandsaufnahme, Beschreibung, Darstellung und Dokumentation der Vorkommen und Lagerstätten von mineralischen Rohstoffe, die üblicherweise im Tagebau bzw. an oder nahe der Erdoberfläche gewonnen werden. Im Besonderen sind dies Industrieminerale, Steine und Erden, Torfe, Braunkohle, Ölschiefer und Solen. Die Darstellung der oberflächennahen Rohstoffe und die zusätzlichen schriftlichen Informationen sind für die Erarbeitung überregionaler, bundesweiter Planungsunterlagen, die die Nutzung oberflächennaher mineralischer Rohstoffe berühren, unentbehrlich. Auf der Karte sind neben den umgrenzten, je nach Rohstoff farblich unterschiedlich dargestellten Lagerstätten- bzw. Rohstoffflächen "Abbaustellen" (=Betriebe) bzw. "Schwerpunkte mehrerer Abbaustellen" mit je einem Symbol dargestellt. Die Eintragungen in der Karte werden ergänzt durch Texterläuterungen. Die Erläuterungsbände haben üblicherweise einen Umfang von 40 - 80 Seiten und sind derzeit nur in der gedruckten Ausgabe der Karte verfügbar. Der Text ist gegliedert in: - Einführung - Beschreibung der Lagerstätten und Vorkommen nutzbarer Gesteine - Rohstoffwirtschaftliche Bewertung der Lagerstätten und Vorkommen oberflächennaher Rohstoffe im Blattgebiet - Verwertungsmöglichkeiten der im Blattgebiet vorkommenden nutzbaren Gesteine - Schriftenverzeichnis - Anhang (u. a. mit Generallegende und Blattübersicht) Die KOR 200 stellt somit die Rohstoffpotentiale in Deutschland in bundesweit vergleichbarer Weise dar und liefert eine Grundlage für künftige Such- und Erkundungsarbeiten sowie einen Beitrag zur Sicherung der Rohstoffversorgung.

Natural ocean alkalinization through erosion of glacial till and weathering at the seafloor: solid phase data from AL543

Climate change-driven deglaciation and erosion in high-latitude regions enhance the flux of terrigenous material to the coastal ocean. Newly exposed land surfaces left behind by retreating glaciers are covered by glacial till, which is rich in fine-grained minerals. Many of these minerals are undersaturated in seawater and thus prone to dissolution (i.e., seafloor weathering). Consequently, intensified erosion and mineral weathering may act as an additional CO₂ sink while supplying alkalinity to coastal waters. To evaluate this hypothesis, we carried out a sediment geochemical study in the southwestern Baltic Sea, where coastal erosion of glacial till is the dominant source of terrigenous material to offshore depocenters. We analyzed glacial till from coastal cliffs, sediments, and pore waters for major element composition using inductively coupled plasma optical emission spectroscopy and an elemental analyzer. Water samples were further analyzed for dissolved redox species and dissolved silica by photometry and ion chromatography. These data were then used to quantify mineral dissolution and precipitation processes and to assess their net effect on inorganic carbon cycling.

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