Natürliches organisches Material (NOM) ist die Triebfeder für viele biogeochemische Prozesse in Böden und Grundwässern. Diese herausragende Rolle resultiert nicht nur aus dessen Eigenschaft als Elektronendonor sondern insbesondere auch durch die Fähigkeit Elektronen aufzunehmen und zu speichern (Redoxpuffer) sowie Redoxprozesse zwischen anderen redoxsensitiven Spezies zu vermitteln und zu beschleunigen (Mediator). Obwohl NOM in Böden und Grundwässern zu einem erheblichen Teil in sorbierter Form vorliegt, wurde der Einfluss von Redoxzustand und Redoxeigenschaften auf die Sorption von NOM bisher nicht detailliert untersucht und umgekehrt auch nicht der Einfluss von Sorption auf dessen Redoxzustand. Wir postulieren, dass die Redoxeigenschaften von adsorbiertem NOM sich signifikannt unterscheiden von gelöstem NOM aufgrund von Fraktionierungsvorgängen und Konformationsänderungen. Die vorgeschlagenen Forschungsarbeiten zielen darauf ab, diese Prozesse im Detail zu untersuchen um somit eine Grundlage zu schaffen für ein mechanistisches Verständnis wie Sorptionsprozesse die biogeochemischen Funktionen in natürlichen wässrigen Systemen steuern. Da Sorption die mobilen und immobilen Fraktionen von NOM in diesen Systemen bestimmt, sind die Resultate auch relevant für die Beurteilung der Rolle von NOM für Transport und Transformation von Schadstoffen und mikrobiellen Atmungsprozessen. Im Rahmen dieses Forschungsprojekts möchten wir konkret folgende Kernfragen bearbeiten:- Wie verändert Sorption an natürliche Oberflächen per se (d.h. ohne Elektronentransfer mit dem Sorbens) die Redoxeigenschaften von NOM (Elektronenakzeptor/-donor Kapazität, EH-Werte und -Verteilung, Elektronenmediator-Eigenschaften) - Wie beeinflusst der Redoxzustand von NOM dessen Sorptionsverhalten? - Wie beeinflusst Elektronentransfer zwischen Sorbens und NOM dessen Redoxeigenschaften? - Welchen Einfluss haben Materialeigenschaften von NOM (Herkunft, Aromatizität, Säure/Base Eigenschaften etc.) auf Sorptions- und Redoxprozesse? Hierzu werden wir im Labor mit Hilfe von Batchversuchen unter umweltrelevanten Bedingungen systematisch den Einfluss von Sorptionsprozessen an unterschiedliche natürliche Oberflächen auf die Redoxeigenschaften verschiedenartiger NOM-Proben und Chinon-Modellverbindungen untersuchen und dabei neuartige und sensitive elektrochemische Methoden anwenden. Da NOM-Überzüge auf Mineralien praktisch in allen natürlichen Systemen vorhanden sind erwarten wir uns von den Forschungsergebnissen einen wesentlichen Erkenntnisgewinn im Hinblick auf ein quantitatives Verständnis von Redoxprozessen in natürlichen heterogenen Systemen. Die Resultate sollen somit die Grundlage bilden für eine Weiterentwicklung quantitativer Modelle zur Beschreibung biogeochemischer Prozesse an der Mineral-Wasser Grenzfläche unter natürlichen Bedingungen.
Delivering sustainable food production in the face of climate change requires a revolution in breeding crops that deliver high and sustainable yield under fluctuating disadvantageous environmental conditions. The ancestral wild germplasm of modern crops contains allelic variants that can achieve this goal, yet modern crops are becoming increasingly depleted in biodiversity. The two key obstacles to successful exploitation of wild germplasm are finding the wild-derived alleles needed and testing them in the field. The BARLEY-NAM project will use wild barley (Hordeum vulgare ssp. spontaneum) as a model and apply novel genomic and breeding tools to improve agronomic performance of elite barley under abiotic and biotic stresses. For this, we will apply the nested association mapping (NAM) approach using the first cereal NAM population, HEB-25. HEB-25 comprises 1,420 BC1S3 lines, sub-divided into 25 families, originating from crosses of the elite barley cultivar Barke with 25 different wild barley donors. The HEB-25 lines will first be assessed for allele content at 21,643 genes (every known high-confidence barley gene), employing state-of-the-art exome capture and next generation sequencing. Second, all HEB lines will be cultivated in field trials in Germany, Scotland and Israel to assess agronomic performance under nitrogen deficiency, drought and pathogen attack. Yield components and nutrient content will be scored, as well as resistance against the major barley diseases leaf rust, yellow rust and net blotch. In addition, agronomic performance will be modelled by non-invasive remote sensing technology to establish phenotype predictions. Third, the collected data sets will be archived and further processed in a central data warehouse, built around a custom web-accessible relational database. Fourth, genotype and phenotype data of HEB-25 will be combined in a genome-wide association scan (GWAS) to identify wild barley alleles that improve plant performance under stress. Fifth, to validate the identified trait-improving exotic alleles, segregating high-resolution progeny will be developed from the HEB lines. The BARLEY-NAM project will be beneficial in two directions. On the one hand, the genes and gene variants regulating agronomic traits in barley will be defined at a level of detail unprecedented for the crop and this will inform future strategies for parallel improvement in wheat and rye. On the other hand, trait-improving wild barley alleles will be available for application in future barley breeding. This will lead to new barley cultivars with improved performance and extend the biodiversity and sustainability of the elite barley gene pool.
The central hypothesis of the project is that polysulfides as intermediate sulfur species are important for electron transfer processes in anoxic aquifers. In the first part of the project, we will establish elemental sulfur and polysulfide separation after derivatization with methyl trifluoromethanesulfonate by reverse-phase chromatography coupled to inductively-coupled plasma mass-spectrometry. Identification, quantification, and detection of analytical artefacts during analysis of derivatized polysulfides will be possible by comparison with synthesized reference materials. Electro-spray mass-spectrometry will be used to confirm the identity of the synthesized dimethyl polysulfides. Speciation of sulfide, thiosulfate, polythionates, sulfite, and sulfate will be achieved based on established anion-exchange-chromatographic methods. In the second part of the project, the importance of polysulfides as electron shuttles for the indirect reduction of both biogenic and abiogenically synthesized ferric iron hydroxide (ferrihydrite) by Sulfurospirillum deleyianum will be investigated. We expect that slight changes in pH influence speciation of intermediate sulfur species and thus the electron transfer mechanisms significantly. Different concentrations of initially present dissolved sulfur species (added alternatively in form of polysulfides, elemental sulfur, or thiosulfate) will be tested to determine the minimum sulfur concentration needed to start the S-cycle-mediated Fe(III) reduction. We will investigate whether total sulfur concentration affects intermediate sulfur speciation within the electron shuttle mechanism. Iron sulfides expected to form as major products at higher total sulfur concentrations will be identified and quantified by X-ray diffractometry and Moessbauer spectroscopy. Reduction of iron (hydr)oxides in direct contact with microorganisms will be compared to reduction in setups where microorganisms are separated from the mineral phase. In the third part of the project, experiments setup by other members of the research group will be used to determine the role of polysulfides as electron acceptors and donors during sulfide oxidation by ferrihydrite reduction in the presence of dissolved organic compounds, during sulfur disproportionation, and finally in an anoxic aquifer in the presence of dissolved organic matter to determine the relevance of the individual processes under natural conditions.
Das Ziel des Projekts ist es, ein fundamentales Verständnis hinsichtlich der Abtrennung von langlebigen Radionukliden aus nuklearem Abfall zu erlangen. Um dieses Ziel zu erreichen, werden die beteiligten Verbundpartner aus Universitäten und nationalen Forschungseinrichtungen ihre Expertise und Aktivitäten in Synthese, Spektroskopie, Technologie und Theorie bündeln, um zu einem tieferen Verständnis der auf Flüssig-Flüssig-Extraktion basierten Abtrennprozesse für Actiniden auf molekularer Größenskala zu gelangen. Das Projekt beinhaltet eine starke Komponente der Aus- und Weiterbildung junger Wissenschaftler in Forschungsthemen zur nuklearen Entsorgung sowie ihre Vernetzung in der europäischen Forschungslandschaft. Dies wird entscheidend zu einem sicheren Umgang mit radioaktiven Abfällen und zum Erhalt der hierzu notwendigen Kompetenz auf dem Gebiet der Actiniden- und Radiochemie sowie sicheren nuklearen Entsorgung beitragen. Die Synthese neuer N- und S-Donor-Extraktionsmittel und deren Charakterisierung mit 'state-of-the-art' experimentellen Methoden werden in vier Arbeitspakete durchgeführt: 1) Ligand-Synthese und Screening-Tests; 2) Darstellung von f-Element-Komplexen und spektroskopische Untersuchungen; 3) Prozessstudien in Hinblick auf eine Einbindung im Konditionieren; 4) Nachwuchsförderung und europäische Vernetzung.
Das Ziel des Projekts ist es, ein fundamentales Verständnis hinsichtlich der Abtrennung von langlebigen Radionukliden aus nuklearem Abfall zu erlangen. Das Projekt beinhaltet eine starke Komponente der Aus- und Weiterbildung junger Wissenschaftler in Forschungsthemen zur nuklearen Entsorgung sowie ihre Vernetzung in der europäischen Forschungslandschaft. Dies wird entscheidend zu einem sicheren Umgang mit radioaktiven Abfällen und zum Erhalt der hierzu notwendigen Kompetenz beitragen. Um dieses Ziel zu erreichen, werden die beteiligten Verbundpartner aus Universitäten und nationale Forschungseinrichtungen ihre Expertise und Aktivitäten in Synthese, Spektroskopie, Technologie und Theorie bündeln, um zu einem tieferen Verständnis der auf Flüssig-Flüssig-Extraktion basierten Abtrennprozesse für Actiniden auf molekularer Größenskala zu gelangen. Durch die starke Beteiligung von Nachwuchswissenschaftlern trägt das Projekt direkt zum Erhalt der Kompetenz auf dem Gebiet der Actiniden- und Radiochemie sowie der sicheren Nuklearen Entsorgung bei. Die Synthese neuer N- und S-Donor-Extraktionsmittel und deren Charakterisierung mit 'state-of-the-art' experimentellen Methoden werden in vier Arbeitspakete durchgeführt: 1) 'Synthese und Screening-Tests'; 2) 'Synthese und Spektroskopische Untersuchungen'; 3) 'Prozessstudien'; 4) 'Nachwuchsförderung'
Das Ziel des Projekts ist es, ein fundamentales Verständnis hinsichtlich der Abtrennung von langlebigen Radionukliden aus nuklearem Abfall zu erlangen. Um dieses Ziel zu erreichen, werden die beteiligten Verbundpartner aus Universitäten und nationale Forschungseinrichtungen ihre Expertise und Aktivitäten in Synthese, Spektroskopie, Technologie und Theorie bündeln, um zu einem tieferen Verständnis der auf Flüssig-Flüssig-Extraktion basierten Abtrennprozesse für Actiniden auf molekularer Größenskala zu gelangen. Das Projekt beinhaltet eine starke Komponente der Aus- und Weiterbildung junger Wissenschaftler in Forschungsthemen zur nuklearen Entsorgung sowie ihre Vernetzung in der europäischen Forschungslandschaft. Dies wird entscheidend zu einem sicheren Umgang mit radioaktiven Abfällen und zum Erhalt der hierzu notwendigen Kompetenz auf dem Gebiet der Actiniden- und Radiochemie sowie sichere nukleare Entsorgung beitragen. Die Synthese neuer N- und S-Donor-Extraktionsmittel und deren Charakterisierung mit 'state-of-the-art' experimentellen Methoden werden in vier Arbeitspakete durchgeführt: 1) Ligand-Synthese und Screening-Tests; 2) Darstellung von f-Elemente-Komplexen und spektroskopische Untersuchungen; 3) Prozessstudien in Hinblick auf eine Einbindung im Konditionieren; 4) Nachwuchsförderung und europäische Vernetzung
Das Ziel des Projekts ist es, ein fundamentales Verständnis hinsichtlich der Abtrennung von langlebigen Radionukliden aus nuklearem Abfall zu erlangen. Um dieses Ziel zu erreichen, werden die beteiligten Verbundpartner aus Universitäten und nationale Forschungseinrichtungen ihre Expertise und Aktivitäten in Synthese, Spektroskopie, Technologie und Theorie bündeln, um zu einem tieferen Verständnis der auf Flüssig-Flüssig-Extraktion basierten Abtrennprozesse für Actiniden auf molekularer Größenskala zu gelangen. Das Projekt beinhaltet eine starke Komponente der Aus- und Weiterbildung junger Wissenschaftler in Forschungsthemen zur nuklearen Entsorgung sowie ihre Vernetzung in der europäischen Forschungslandschaft. Dies wird entscheidend zu einem sicheren Umgang mit radioaktiven Abfällen und zum Erhalt der hierzu notwendigen Kompetenz auf dem Gebiet der Actiniden- und Radiochemie sowie sichere nukleare Entsorgung beitragen. Arbeitsplanung: Die Synthese neuer N- und S-Donor-Extraktionsmittel und deren Charakterisierung mit state-of-the-art experimentellen Methoden werden in vier Arbeitspakete durchgeführt: 1) Ligand-Synthese und Screening-Tests; 2) Darstellung von f-Elemente-Komplexen und spektroskopische Untersuchungen; 3) Prozessstudien in Hinblick auf eine Einbindung im Konditionieren; 4) Nachwuchsförderung und europäische Vernetzung.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 23 |
| Wissenschaft | 14 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 23 |
| License | Count |
|---|---|
| Offen | 23 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 13 |
| Englisch | 12 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 8 |
| Webseite | 15 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 12 |
| Lebewesen und Lebensräume | 22 |
| Luft | 8 |
| Mensch und Umwelt | 22 |
| Wasser | 10 |
| Weitere | 23 |