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Der Einfluss der SML auf die Spurengasbiogeochemie und den Ozean-Atmosphäre-Gasaustausch

Das Projekt "Der Einfluss der SML auf die Spurengasbiogeochemie und den Ozean-Atmosphäre-Gasaustausch" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel (GEOMAR), Forschungsbereich 2: Marine Biogeochemie durchgeführt. Labor- und Feldstudien zeigen, dass die Oberflächengrenzschicht des Ozeans (â€Ìsurface microlayerâ€Ì, kurz SML) die biogeochemischen Kreisläufe von klimaaktiven und atmosphärisch wichtigen Spurengasen wie Kohlenstoffdioxid (CO2), Kohlenstoffmonoxid (CO), Methan (CH4), Lachgas (N2O) und Dimethylsulfid (DMS) stark beeinflusst: (i) Jüngste Studien aus den PASSME- und SOPRAN-Projekten haben hervorgehoben, dass Anreicherungen von oberflächenaktiven Substanzen (d.h. Tensiden) einen starken (dämpfenden) Effekt sowohl auf die CO2- als auch auf die N2O-Flüsse über die SML/Atmosphären-Grenzfläche hinweg haben und (ii) Spurengase können durch (mikro)biologische oder (photo)chemische Prozesse in der SML produziert und verbraucht werden. Daher kann der oberste Teil des Ozeans, einschließlich der SML, verglichen mit dem Wasser, das in der Mischungsschicht unterhalb der SML zu finden ist, eine bedeutende Quelle oder Senke für diese Gase sein, was von sehr großer Relevanz für die Forschungseinheit BASS ist. Die Konzentrationen von CO2, N2O und anderen gelösten Gasen in der SML (oder den oberen Zentimetern des Ozeans) unterscheiden sich nachweislich von ihren Konzentrationen unterhalb der SML. Typischerweise werden die Nettoquellen und -senken wichtiger atmosphärischer Spurengase mit Konzentrationen berechnet, die in der Mischungsschicht gemessen wurden und mit Gasaustauschgeschwindigkeiten, die die SML nicht berücksichtigen. Diese Diskrepanzen führen zu falsch berechneten Austauschflüssen, die in der Folge zu großen Unsicherheiten in den Berechnungen der Klima-Antrieben und der Luftqualität in Erdsystemmodellen führen können. Durch die Verknüpfung unserer Spurengasmessungen mit Messungen von (i) der Dynamik und den molekularen Eigenschaften der organischen Materie und speziell des organischen Kohlenstoffs (SP1.1; SP1.5), (ii) der biologischen Diversität und der Stoffwechselaktivität (SP1.2), (iii) den optischen Eigenschaften der organischen Materie (SP1.3), (iv) der photochemischen Umwandlung der organischen Materie (SP1.4) und (v) den physikalischen Transportprozessen (SP2.3) werden wir ein umfassendes Verständnis darüber erlangen, wie die SML die Variabilität der Spurengasflüsse beeinflusst.

Sub project A

Das Projekt "Sub project A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DVGW Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches e.V. - Technisch-wissenschaftlicher Verein - Technologiezentrum Wasser (TZW) durchgeführt. Die mikrobiologischen Untersuchungen zielen auf die Charakterisierung der Abbau- und Umsetzungsprozesse von Stickstoff-Verbindungen und organischen Spurenstoffen sowie die PCR-Analytik von hygienerelevanten Parametern. Die Wasserqualität wird im Tai See und bei der Wasser-Aufbereitung erfasst. Die Trinkwasserqualität bei der Verteilung soll durch optimierte Spülpläne nachhaltig verbessert werden. Das technische Arbeitsziel besteht in der Weiterentwicklung des Spülstandes FlushInspect zur Exportfähigkeit. Wissenschaftliches Arbeitsziel ist die Anpassung der Vorgehensweise an die chinesischen Randbedingungen sowie der Know How-Transfer. Die Koordination des Verbundprojektes mit 16 Partnern sowie die mikrobiologischen Arbeiten wird das TZW Karlsruhe übernehmen. Wasserproben aus Tai See, Wasser-Aufbereitung und Verteilungsnetz werden mit Kultur-basierten und molekularbiologischen Methoden analysiert. Als weiterer innovativer Ansatz wird eine Methodik zur Bestimmung von Umsatzraten auf Basis der Isotopenfraktionierung in Kooperation mit dem Projektpartner Hydroisotop entwickelt. Das TZW Dresden wird nach der Auswertung relevanter Daten ein angepasstes Programm zur Netzspülung in Abstimmung mit den chinesischen Partnern erstellen. Der Spülstand FlushInspect und die Software Tools OptFlush und FlushVis werden weiterentwickelt und Spülungen im Trinkwassernetz von Suzhou durchgeführt.

Teilprojekt B 04: Die Rolle der Pilze bei Entwicklung und Abbau von Schilf

Das Projekt "Teilprojekt B 04: Die Rolle der Pilze bei Entwicklung und Abbau von Schilf" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Konstanz, Mathematisch- Naturwissenschaftliche Sektion, Fachbereich Biologie durchgeführt. Eine umfassende Analyse der mit Schilf (Phragmites australis) assoziierten Pilze und Oomyceten hat gezeigt, dass nur wenige Arten regelmäßig in den Pflanzen nachweisbar sind, während die überwiegende Mehrzahl nur sporadisch auftritt. Symbiontische Mykorrhiza-Pilze kommen nur auf trockeneren Standorten vor, während endophytische Ascomyceten mit ähnlichen Aufgaben auf überschwemmten Schilf-Standorten überwiegen. Ein neu beschriebener, weitverbreiteter Oomycet aus der Gattung Pythium, P. phragmitis, ist hochaggressiv gegenüber Schilf, und kann offenbar hauptsächlich unter dem Einfluß von Hochwasser zu Schäden führen. Ein nah verwandtes Pathogen aus derselben Gattung, P. arrhenomanes, das möglicherweise mit landwirtschaftlichen Kulturen (Mais) eingeführt wurde, scheint mit dem Schilfpathogen zu hybridisieren. Dies hat offenbar zur Entstehung einer weiteren Art mit möglicherweise völlig neuen Wirtsspektren geführt. In diesem Zusammenhang ergeben sich einige neue Fragestellungen, die im Rahmen des Projektes beantwortet werden sollen. Zunächst soll der Frage nach der Verbreitung des neuen Schilfpathogens Pythium phragmitis und möglicher Antagonisten nachgegangen werden. Von Interesse ist hierbei insbesondere eine quantitative Analyse der Epidemiologie und saisonalen Dynamik von P. phragmitis. Molekulargenetische Untersuchungen sollen den Nachweis einer natürlichen Hybridisierung zwischen nah verwandten Pythium spp. ermöglichen. Ferner soll untersucht werden, ob durch diese Hybrid-Bildung möglicherweise ein neues, aggressives Pathogen mit völlig neuem Wirtskreis (landwirtschaftliche Nutzpflanzen) entstanden ist.

Teilprojekt 5

Das Projekt "Teilprojekt 5" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Zweckverband Landeswasserversorgung, Betriebs- und Forschungslabor durchgeführt. In der Gesamtvorhabensbeschreibung sind die Punkte Gesamtziel, Stand der Wissenschaft und Technik, gemeinsamer Arbeits-, Zeit- und Ressourcenplan sowie Zuordnung der Zuständigkeiten und übergeordnete Verwertungsstrategie für den Verbund beschrieben. AP 5.1: Methodenentwicklung (0,3 wiss. Mitarbeiter, 0,4 CTA x) - Basierend auf der bisherigen WBA/TLC-Methode mit AChE-Detektion soll durch Modifikation der TLC-Platte die Empfindlichkeit auf kleiner als 100 ng/L gesteigert werden. - Zur Verbesserung der Trennleistung der HPTLC soll eine zweidimensionale WBA/TLC entwickelt werden. - Weiterentwicklung und Erprobung des bestehenden Auswerteverfahrens sowie Durchführung der Validierung von WBA mit TLC. - Entwicklung einer Methode zum Nachweis von Substanzen, die erst nach metabolischer Aktivierung die AChE hemmen. - Optimierung der Kopplung mit der LC-HRMS anhand der Wiederfindungsrate und Minimierung des Blindwertes. AP 5.2: Monitoring (0,2 wiss. Mitarbeiter, 0,4 CTA x) - Monitoring von verschiedenen Wässern aus dem Wasserkreislauf. - Untersuchung auf Transformationsprodukte von bekannten AChE-Inhibitoren durch technische Prozesse der Trinkwassergewinnung. AP 5.3: Korrelation TLC-AChE mit TP 6 (0,5 wiss. Mitarbeiter x) - Korrelation mit den Ergebnissen aus dem TP 6 Monitoring-2 zum Einsatz in der WBA im Hinblick darauf, ob mit beiden Untersuchungsmethoden der Teilprojekte 5 und 6 vergleichbare Aussagen zur AChE-Aktivität getroffen werden können. AP 5.4: Qualitätskontrolle Referenzmaterial (0,2 CTA x) - Referenzmaterialien von Projektpartner sollen anhand ihrer AChE-Hemmung auf ihre Reinheit geprüft werden. M1: Vorliegen einer validierten Methode als Standardarbeitsvorschrift M2: Vorliegen der Ergebnisse des Monitorings M3: Vergleichendes Bewertungskonzept der Ergebnisse TP 5 und TP 6 M4: Vorliegen der Ergebnisse der Reinheitsüberprüfung der Standards (x Anteil der jeweiligen Gesamtpersonenmonate).

Teilprojekt 6

Das Projekt "Teilprojekt 6" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH - UFZ - Fachbereich Analytik und Ökotoxikologie - Department Bioanalytische Ökotoxikologie durchgeführt. In Teilprojekt 6 sollen 3 Ziele erreicht werden, die einen Beitrag zur Beurteilung der Risiken von potentiell neuroaktiven Oberflächen- und Trinkwasserkontaminationen im Rahmen des GOW- Konzeptes leisten. Zum einen sollen durch wirkungsorientierte Analytik und differentieller Analyse unter Nutzung von Embryonen des Zebrabärblings (Danio rerio) neuroaktive Substanzen aus realen wässrigen Umweltproben isoliert und identifiziert werden. Zweitens sollen synthetische Mischungen von identifizierten Wasserkontaminanten auf ihre möglichen Effekte in den Fischembryonen untersucht werden. Dabei werden die zwei Haupttheorien für Kombinationswirkungsprognosen nämlich der 'Konzentrationsadditivität' sowie der 'unabhängigen Wirkung' als Grundlage der Mischungsbetrachtung genutzt. Die Ergebnisse werden für Empfehlungen für die Betrachtung und Bewertung von Mischungseffekten für das GOW-Konzept zusammengestellt. Drittens soll begleitend zu den o.g. Analysen synthetischer Mischungen die interne Konzentration der identifizierten Substanzen in den Fischembryonen quantifiziert werden und dabei bestimmt werden, ob, wann, in welcher Form und in welchem Umfang die Fischembryonen in der Lage sind, neuroaktive Substanzen zu biotransformieren und damit zu bioaktivieren oder zu entgiften. Die Arbeiten gliedern sich auf in die 3 Arbeitspakete Differentialanalyse und Monitoring (AP1), Analyse der Mischungstoxizität (AP2) und interne Konzentration und Biotransformation (AP3). Das AP1 ist über den Zeitraum der ersten 2 Jahre des Projektes veranschlagt. Die anderen beiden APs werden über den gesamten beantragten Zeitraum bearbeitet, wobei sich das AP 3 auf die letzten Monate des Projektes konzentriert. Wesentliche übergreifende Arbeitsschritte sind eine Stoffauswahl der darauf experimentell zu prüfenden Substanzen und deren Mischungen, die Etablierung der Analytik in den Embryonen und der Untersuchung der verschiedenen neuroaktiven Effekte in den Embryonen.

Einfluss von Umweltfaktoren auf die Fertilitaet der Frau I. Dioxine und Fortplanzungsstoerungen

Das Projekt "Einfluss von Umweltfaktoren auf die Fertilitaet der Frau I. Dioxine und Fortplanzungsstoerungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Freiburg, Klinik für Frauenheilkunde durchgeführt. Neue wissenschaftliche Erkenntnisse begruenden den Verdacht, dass die Fortpflanzungsorgane moeglicherweise empfindlicher auf Dioxin-Belastungen reagieren als andere Organe. Diese Hinweise sind sehr ernstzunehmen, da ohne Fortpflanzung kein Leben moeglich ist. In unserem Vorhaben sollen Gewebe aus den inneren Geschlechtsorganen der Frau (z.B. Gebaermutter, Eierstock) im Labor mit Dioxinen behandelt werden. Diese Gewebe koennen bei Operationen oder Geburten ohne Risiko fuer die Patientinnen gewonnen werden. Es soll ueberprueft werden, ob die normalen Gewebefunktionen (v.a. Hormonausschuettung und Stoffwechselaktivitaet) durch Dioxine beeintraechtigt werden. Durch diese orientierenden Laborexperimente soll eingegrenzt werden, ob und welche Gewebe aus den Fortpflanzungsorganen empfindlich auf Dioxine reagieren, und welche Laborparameter gegebenenfalls als empfindliche Indikatoren einer Dioxinwirkung Infrage kommen. Unser Projekt soll dazu dienen, das Risikopotential von Dioxinen fuer die menschliche Fortpflanzung besser abschaetzen zu koennen. Die erhobenen Daten sollen auch einen Beitrag zur Ableitung von Richtwerten und zur Ausarbeitung von Praeventivmassnahmen leisten.

Der Einfluss organischer Peroxide auf die Photosynthese von Fichten (picea abies)

Das Projekt "Der Einfluss organischer Peroxide auf die Photosynthese von Fichten (picea abies)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gesellschaft für Strahlen- und Umweltforschung, Institut für Ökologische Chemie durchgeführt. Mit Hilfe detaillierter Gaswechselmessungen soll die Wirkung organischer Peroxide auf die Photosynthese erfasst werden. Dabei soll durch Aufnahme von CO2- und Lichtsaettigungskurven eine grobe Schadenslokalisierung im Photosyntheseapparat vorgenommen werden. Die ausgewaehlten Peroxide (PAN und analoge Verbindungen u.a.) sind nachgewiesene oder vermutete troposphaerische Umwandlungsprodukte, die durch radikalinduzierte Oxidation bzw. Reaktion mit Ozon aus natuerlich vorkommenden oder anthropogenen Spurenstoffen gebildet werden. Diese muessen entsprechend synthetisiert und reproduzierbar in einem Gasstrom dosiert werden.

Teilprojekt 2: Die Rolle der Seegraswiesen im Kohlenstofffluss

Das Projekt "Teilprojekt 2: Die Rolle der Seegraswiesen im Kohlenstofffluss" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung durchgeführt. Das Projekt hat zum Ziel den Kohlenstofffluss durch ausgewählte tropische Seegraswiesen zu beschreiben und zu zeigen, ob die Funktion einer Seegraswiese als Kohlenstoffsenke im Zusammenhang mit dem Eintrag durch Flüsse steht. Drei spezielle Ziele setzt sich das vorliegende Projekt.: 1) Aufstellung eines Kohlenstoffbudgets für Seegraswiesen (stabile Isotopen, Biomasse etc. und Produktionsmessungen). 2) CO2 Einfluss auf den Stoffwechsel und die Entwicklung von seegraswiesen (Labor- und Feldmessungen). 3) Network Analyse des Nahrungsnetzes von tropischen Seegraswiesen (Modellierungen). Daher planen wir die biotischen und abiotischen Komponenten einer Seegraswiese und deren Austauschprozesse zu bestimmen, die durch Organismen, partikulären und gelösten organischen und anorganischen Kohlenstoff maßgeblich beeinflusst werden. Diese Untersuchungen werden vor der Ostküste Sumatras, den Riau-Inseln und im Spermonde-Archipel durchgeführt. Die gewonnenen Daten werden mit Hilfe der Ökologischen Network Analyse (ENA) synthetisiert, die uns ermöglicht ein trophisches Modell einer Seegraswiese unter dem jeweiligen Aspect des CO2 Einflusses darzustellen und seinen Einfluss auf das gesamte Küstensystem abzuschätzen. Dies hilft dem Küstenmanagement bei zukünftigen Entscheidungen und dabei Konsequenzen natürlicher oder menschengemachter Störungen abzuwenden. Ein solcher holistischer Ansatz hilft die 'goods and services' der verschiedenen Systemen quantitativ zu vergleichen.

Drei-Schluchten-Stausee am Yangtze - China - Teilprojekt 2: Mikrobieller Abbau

Das Projekt "Drei-Schluchten-Stausee am Yangtze - China - Teilprojekt 2: Mikrobieller Abbau" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DVGW Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches e.V. - Technisch-wissenschaftlicher Verein - Technologiezentrum Wasser (TZW) durchgeführt. Das Vorhaben soll zum Verständnis der Stoffaustauschprozesse zwischen Sediment und Wasserkörper und der mikrobiellen Umsetzungsprozesse beitragen. Mit dem beantragten Projekt soll ein verbessertes Prozessverständnis zu anaeroben und aeroben biologischen Abbauprozessen erreicht und eine Gefährdungsabschätzung und Prognose des Schadstoffverhaltens in Wasserkörper und Sediment ermöglicht werden, welches die Basis für die Entwicklung angepasster Management-Strategien bietet. Die Untersuchungen am TZW beinhalten ein analytisches Screening der Schadstoffe und Abbau-relevanter Begleitverbindungen (z.B. Huminstoffe) im Wasserkörper und zielen auf das Verständnis der mikrobiologischen Abbauprozesse. Bei den mikrobiologischen Untersuchungen wird besonderes Augenmerk auf Partikel-/Sediment-gebundenen Massentransfer gelegt, der zum Transport von Mikroorganismen und Partikeln zwischen unterschiedlichen Redoxbereichen führt. Als Modellsubstanzen sind z.B. aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK, NSO-Heterozyklen) und halogenierte Verbindungen (z.B. PCP, Chlorethene) vorgesehen. Die Dynamik des Systems Schadstoff-Sediment-Abbau wird erfasst und der Einfluß wechselnder Redoxverhältnisse (aerob/anaerob) auf die Umsetzungsprozesse ermittelt. Zur Erfassung der mikrobiellen Besiedelung und Stoffwechselaktivität sollen Kulturverfahren (MPN) sowie insbesondere auch molekularbiologische Verfahren (PCR) weiterentwickelt und eingesetzt werden.

Der Einfluss organischer Peroxide auf die Photosynthese von Fichten

Das Projekt "Der Einfluss organischer Peroxide auf die Photosynthese von Fichten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von GSF - Forschungszentrum Umwelt und Gesundheit GmbH, Institut Ökologische Chemie durchgeführt. Mit Hilfe detaillierter Gaswechselmessungen soll die Wirkung organischer Peroxide auf die Photosynthese erfasst werden. Dabei soll durch Aufnahme von CO2- und Lichtsaettigungskurven eine grobe Lokalisierung des Schadens im Photosyntheseapparat vorgenommen werden. Die ausgewaehlten Peroxide sind nachgewiesene oder vermutete troposphaerische Umwandlungsprodukte, die durch radikalinduzierte Oxidation bzw Reaktion mit Ozon aus natuerlich vorkommenden oder anthropogenen Spurenstoffen gebildet werden. Zur Durchfuehrung der Versuche muessen die Peroxide in ausreichenden Mengen und in moeglichst hoher Reinheit dargestellt und reproduzierbar in einen Gasstrom dosiert werden.

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