Das Projekt "Where to stop? - Efficient projections of correlated impacts at different levels of global warming (EXPACT)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung e.V. durchgeführt. The political dialogue on climate stabilization targets demands robust calculations of climate change impacts at different levels of global mean temperature (GMT). The new research group will meet this demand by developing an efficient, probabilistic Emulator of climate eXtremes and their imPACTs (EXPACT), providing unprecedented, spatially correlated projections of the repercussions of different GMT changes. Focusing on the agricultural sector, the potential for simultaneous crop yield losses, and the risk of non-linear responses propagating throughout the world economic system will be quantified. The design of the emulator will in particular allow accounting for different adaptation strategies.
Das Projekt "14C content of specific organic compounds in subsoils" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität zu Köln, Institut für Geologie und Mineralogie durchgeführt. Organic matter (OM) composition and dynamic in subsoils is thought to be significantly different from those in surface soils. This has been suggested by increasing apparent 14C ages of bulk soil OM with depth suggesting that the amount of fresh, more easily degradable components is declining. Compositional changes have been inferred from declining ä13C values and C/N ratios indicative for stronger OM transformation. Beside these bulk OM data more specific results on OM composition and preservation mechanisms are very limited but modelling studies and results from incubation experiments suggest the presence and mineralization of younger, 'reactive carbon pool in subsoils. Less refractory OM components may be protected against degradation by interaction with soil mineral particles and within aggregates as suggested by the very limited number of more specific OM analysis e.g., identification of organic compound in soil fractions. The objective of this project is to characterize the composition, transformation, stabilization and bioavailability of OM in subsurface horizons on the molecular level: 1) major sources and compositional changes with depth will be identified by analysis of different lipid compound classes in surface and subsoil horizons, 2) the origin and stabilization of 'reactive OM will be revealed by lipid distributions and 14C values of soil fractions and of selected plant-specific lipids, and 3) organic substrates metabolized by microbial communities in subsoils are identified by distributional and 14C analysis of microbial membrane lipids. Besides detailed analyses of three soil profiles at the subsoil observatory site (Grinderwald), information on regional variability will be gained from analyses of soil profiles at sites with different parent material.
Das Projekt "Entwicklung von Methoden zur Ableitung von Zielen zur Stabilisierung der Treibhausgaskonzentrationen in der Atmosphaere zur Konkretisierung von Art. 2 der Klimarahmenkonvention" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Kassel, Wissenschaftliches Zentrum für Umweltsystemforschung durchgeführt. Die Klimarahmenkonvention nennt in Art. 2 als Ziel die Stabilisierung der Konzentrationen von Treibhausgasen in der Atmosphaere auf einem Niveau, das eine gefaehrliche anthropogene Stoerung des Klimasystems verhindert, ohne naehere Angaben, insbesondere auch quantitativer Art zu machen. Auf der Basis der 'IPCC Synthesis Report', der im Dezember 1995 vorliegt, soll im Rahmen des Vorhabens geprueft werden, mit welchen Ansaetzen weitere Informationen zur Konkretisierung von Art. 2 gewonnen werden koennen. Die ist insbesondere auch in Hinblick auf die Bestimmung und Ausgestaltung von Verpflichtungen im Rahmen eines Klimaprotokolls wichtig.
Das Projekt "Forschergruppe (FOR) 1806: The Forgotten Part of Carbon Cycling: Organic Matter Storage and Turnover in Subsoils (SUBSOM)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bochum, Geographisches Institut, Arbeitsgruppe Bodenkunde und Bodenökologie durchgeführt. We are currently facing the urgent need to improve our understanding of carbon cycling in subsoils, because the organic carbon pool below 30 cm depth is considerably larger than that in the topsoil and a substantial part of the subsoil C pool appears to be much less recalcitrant than expected over the last decades. Therefore, small changes in environmental conditions could change not only carbon cycling in topsoils, but also in subsoils. While organic matter stabilization mechanisms and factors controlling its turnover are well understood in topsoils, the underlying mechanisms are not valid in subsoils due to depth dependent differences regarding (1) amounts and composition of C-pools and C-inputs, (2) aeration, moisture and temperature regimes, (3) relevance of specific soil organic carbon (SOC) stabilisation mechanisms and (4) spatial heterogeneity of physico-chemical and biological parameters. Due to very low C concentrations and high spatio-temporal variability of properties and processes, the investigation of subsoil phenomena and processes poses major methodological, instrumental and analytical challenges. This project will face these challenges with a transdisciplinary team of soil scientists applying innovative approaches and considering the magnitude, chemical and isotopic composition and 14C-content of all relevant C-flux components and C-fractions. Taking also the spatial and temporal variability into account, will allow us to understand the four-dimensional changes of C-cycling in this environment. The nine closely interlinked subprojects coordinated by the central project will combine field C-flux measurements with detailed analyses of subsoil properties and in-situ experiments at a central field site on a sandy soil near Hannover. The field measurements are supplemented by laboratory studies for the determination of factors controlling C stabilization and C turnover. Ultimately, the results generated by the subprojects and the data synthesized in the coordinating project will greatly enhance our knowledge and conceptual understanding of the processes and controlling factors of subsoil carbon turnover as a prerequisite for numerical modelling of C-dynamics in subsoils.
Das Projekt "Einfluss der Klärschlamm Prozessierung auf das Schicksal von Nonylphenol in klärschlammbehandelten Böden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institut für Umweltforschung, Biologie V, Lehrstuhl für Umweltbiologie und -chemodynamik durchgeführt. Lipophile endokrin wirksame Chemikalien, z.B. synthetische Kontrazeptiva, reichern sich im bei der Abwasserbehandlung entstehenden Klärschlamm an. Wird dieser Klärschlamm als Dünger landwirtschaftlich genutzter Flächen verwendet, besteht die Gefahr, dass die Fremdstoffe aus dem Boden durch Run-off ausgetragen oder von Pflanzen aufgenommen wird. Aufgrund der verschiedenen Aufarbeitungsschritte des Klärschlamms - Stabilisierung, Konditionierung, Entwässerung, Entpathogenisierung - entstehen Klärschlämme, die sich in ihren physikochemischen Eigenschaften (Mineralgehalt, pH, Fein- und Grobstruktur) und in ihrem Gehalt an Kontaminanten unterscheiden können. Bei der Verwendung dieser Schlämme als Dünger können sich die darin enthaltenen Kontaminanten bezüglich ihres Abbau- und Transpoirtverhaltens sowie der Bioverfügbarkeit unterschiedlich verhalten. In diesem Projekt wird das Umweltverhalten ausgewählter Umweltchemikalien in Klärschlämmen in Abhängigkeit von deren Prozessierung und Aufarbeitung untersucht.
Das Projekt "Organic matter composition in the subsoil: Contribution of root litter and microbial-derived compounds" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Wissenschaftszentrum Weihenstephan für Ernährung, Landnutzung und Umwelt, Lehrstuhl für Bodenkunde durchgeführt. The aim of P2 within the Research Unit 'The Forgotten Part of Carbon Cycling: Organic Matter Storage and Turnover in Subsoils (SUBSOM)' is to contribute to the understanding of the different sources and stabilization processes of subsoil organic matter. This will be achieved by the analysis of the soil organic matter composition in topsoil versus subsoil by 13C NMR spectroscopy in bulk soils as well as organo-mineral associations. This will be done on a number of soil profiles differing in parent material and mineralogy and therefore also in the relevance of organo-mineral associations for subsoil C stabilization. In addition, a specific sampling approach will allow to differentiate three zones associated with the dominating effect of (1) leaching of DOC (the 'bulk soil' between trees), (2) root litter decomposition (the 'root-affected zone'), and (3) direct rhizodeposition of root exudates (the 'rhizosphere' sensu strictu). The contribution of above-ground versus below-ground litter is differentiated by the analysis of cutin and suberin biomarkers. Organic matter derived from microbial sources will be identified by the microbial signature of polysaccharides in the subsoil through the analysis of neutral sugars and amino sugars. Organo-mineral associations will be further characterized by N2-BET analyses to delineate the coverage of the mineral phase with organic matter. With these analyses and our specific analytical expertise at the submicron scale (nanoSIMS) we will participate in selected joint experiments of the research unit.
Das Projekt "Development and risk assessment of transgenic environmentally-friendly insect pest control methods for fruit flies and mosquitoes" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Gießen, Institut für Phytopathologie und Angewandte Zoologie, Abteilung Angewandte Entomologie durchgeführt. Various species of pest insects cause substantial damage to agriculture every year, or transmit deadly diseases to animals and humans. A successful strategy to control pest insect populations is based on the Sterile Insect Technique (SIT), which uses the release of mass-reared, radiation sterilized male insects to cause infertile matings and thus reduce the pest population level. However, irradiation is not applicable to every insect species. Thus, new strategies based on genetic modifications of pest insects have been developed or are currently under investigation.The goal of the proposed research is to improve the development and ecological safety of genetically engineered (GE) insects created for enhanced biological control programs, including the SIT and new strategies based on conditional lethality. A major concern for GE insect release programs is transgene stability, and maintenance of their consistent expression. Transgene loss or intra-genomic movement could result in loss of strain attributes, and may ultimately lead to interspecies movement resulting in ecological risks. To address potential transgene instability, a new transposon vector that allows post-integration immobilization will be tested in the Mediterranean, Mexican and Oriental fruit fly tephritid pest species. In addition, the system will be established in the mosquito species Aedes and Anopheles - carriers of dengue and malaria.Random genomic insertion is also problematic for GE strain development due to genomic position effects that suppress transgene expression, and insertional mutations that negatively affect host fitness and viability. Diminished transgene expression could result in the unintended survival of conditional lethal individuals, or the inability to identify them. To target transgene vectors to defined genomic insertion sites having minimal negative effects on gene expression and host fitness, a recombinase-mediated cassette exchange (RMCE) strategy will be developed that. RMCE will also allow for stabilization of the target site, will be tested in tephritid and mosquito species, and will aid to the development of stabilized target-site strains for conditional lethal biocontrol. This will include a molecular and organismal evaluation of an RNAi-based lethality approach. Lethality based on an RNAi mechanism in the proposed insects would increase the species specificity and having multiple targets for lethality versus one target in existing systems. By seeking to improve transgene expressivity and stabilization of transposon-based vector systems, this proposal specifically addresses issues related to new GE insects by reducing their unintended spread after field release, and by limiting the possibilities for transgene introgression.
Das Projekt "Optimierung der zweistufigen Schlammbehandlung nach dem System Sauerstoffbegasung mit anschliessender Faulung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Forschungsinstitut für Wassertechnologie durchgeführt. Neben der Ausfaulung stellt die aerobe Schlammstabilisation ein mit Erfolg einsetzbares und seit langem gebraeuchliches Verfahren dar. Die Kombination der beiden Verfahren zu einer zweistufigen Schlammbehandlung stellt eine logisch konsequente Weiterentwicklung dar, wobei in der ersten Stufe lediglich eine Teilstabilisation erreicht werden soll. Anstelle von Luft wird bei dieser Verfahrenskombination in der ersten Stufe reiner Sauerstoff eingetragen. Infolge des Eintrages von reinem Sauerstoff laeuft in dieser Stufe ein exothermer aerob-thermophiler Prozess ab. Fuer die Vorstabilisation ist etwa eine Aufenthaltszeit von 1 Tag erforderlich. Durch die Vorstabilisierung und der damit verbundenen Verbesserung der Schlammeigenschaften verringert sich die erforderliche Aufenthaltszeit im anschliessenden Faulbehaelter auf etwa 8 Tage (konventionelles Verfahren: t = 20 d). Durch die Vorbegasung des Schlammes kann auch die sonst erforderliche Aufheizung des Frischschlammes entfallen, da in der 1. Stufe Temperaturen von ueber 55 Grad erreicht werden koennen. Untersuchungsziele: Optimierung der Aufenthaltszeit, der Prozesstemperatur und des Abbaugrades. Ermittlung des spezifischen Sauerstoffverbrauches bzw. des spezifischen Energiebedarfes in der 1. Stufe. Gasanfall, Prozessstabilitaet, Energieautarkie, Entwaesserungsverhalten.
Das Projekt "Energiekostensenkung bei der kommunalen Abwasserreinigung durch den Abbau von Stromverbrauchsspitzen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Systemtechnik und Innovationsforschung durchgeführt. Der Schwerpunkt der Untersuchung lag auf der Entwicklung von Anlagenfahrplaenen, also organisatorischen Massnahmen zum Abbau von Strombezugsspitzen, da in kleinen und mittleren Klaeranlagen die Strombezugscharakteristik vor allem durch den manuellen Klaerbetrieb beeinflusst wird. Durch eine Energieanalyse, die als Leitfaden zur eigenstaendigen Bearbeitung durch das Klaerpersonal konzipiert wurde, lassen sich unnoetige Stromverbraucher erkennen und z.T. erhebliche Strommengen einsparen. Durch die Energieanalyse wird dem Personal der Zusammenhang zwischen manueller Anlagenbedienung und elektrischem Leistungsgang deutlich. Das erarbeitete Wissen wird in den Anlagenfahrplan umgesetzt (Vermeidung des gleichzeitigen manuellen Betriebs von Aggregaten mit hoher Leistungsaufnahme). Da die Reinigungsfunktionen hoechste Prioritaet behalten, ist eine Beeintraechtigung der Funktionsfaehigkeit der Klaeranlage durch die organisatorischen Massnahmen nicht zu befuerchten. Die Anwendung organisatorischer Massnahmen zur Strombezugsstabilisierung (in einem Fall konnten ueber 5000 DM am Leistungspreis eingespart werden) setzt die Akzeptanz des Personals voraus: Diese war durch die eigenstaendige Ermittlung und transparent gewordenen Vorgaenge in allen untersuchten Faellen hoch. Durch elektrische Verriegelungen von Motoren und Zeitschaltuhren koennen die Bemuehungen des Personals auf einfache Weise unterstuetzt werden. Zur Sicherstellung der Leistungsbezugsgrenze sind jedoch automatische Steuerungen (Hoestlastoptimierungsrechner) erforderlich. Ihre Anwendung wird in einem Anschlussvorhaben untersucht.
Das Projekt "Werkstoffverbesserung von REPLAST-Material, hergestellt aus LDPE-, HDPE- und Verbundfolienabfaellen mit leichter Verschmutzung, vornehmlich aus gewerblichen und industriellen Bereichen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von remaplan, Planung und Management für Kunststoff-Recycling durchgeführt. Bei dem aus Kunststoffabfaellen des Haushaltsbereichs hergestellten Werkstoff Replast sind zur verbesserten Markteinfuehrung die 'Natuerlichen Produkteigenschaften' zu verbessern. Es handelt sich zum einen um die Reduzierung des Geruchsproblems, zum anderen um die Reduzierung der Temperaturanfaelligkeit sowie um die Erhoehung der Steifigkeit. In der Bundesrepublik gibt es pro Jahr ca 2 Mio t vermischte Kunststoffabfaelle, die bisher Mangels geeigneter Verarbeitungstechnik nicht wiederverwendet werden. Das genannte Forschungsvorhaben kann dazu einen nennenswerten Beitrag leisten.
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