In dem Projekt ist es das Hauptziel, bei Photooxidationen (Gegenwart von Luftsauerstoff und Bestrahlung mit sichtbarem Licht (solare Einstrahlung und kuenstliche Lichtquelle) Abwasserreinigung und Synthese von Feinchemikalien durchzufuehren. Dazu wurden bisher Photooxidationen der toxischen Substrate Thiole, Sulfid und Phenole durchgefuehrt. Durch Verwendung von Photosensibilisatoren, die im sichtbaren Bereich absorbieren, kann eine weitgehende Mineralisierung u.a. von Phenolen (auch chlorierten Phenolen) erreicht werden. Mit der solarphotochemischen Synthese von Feinchemikalien ist jetzt begonnen worden.
Organische Schwefelkomponenten sind abundant in marinen Sedimenten. Diese Verbindungen werden v.a. durch die abiotische Reaktion anorganischer Schwefelverbindungen mit Biomolekülen gebildet. Wegen seiner Bedeutung für globale Stoffkreisläufe, für die Nutzung von Erdöllagerstätten und für die Erhaltung des Paleorecords, gibt es eine Vielzahl von Studien zum Thema. Sehr wenig Aufmerksamkeit wurde allerdings wasserlöslichen Komponenten geschenkt, die beim Prozess der Sulfurisierung entstehen und als gelöster organischer Schwefel (DOS) in die Meere gelangen können. Anhand der wenigen verfügbaren Informationen ist Schwefel vermutlich das dritthäufigste Heteroelement im gelösten organischen Material (DOM) der Meere, nach Sauerstoff und Stickstoff. Einige Schwefelverbindungen, insbesondere Thiole, sind für die Verbreitung von Schadstoffen aber auch essenzieller Spurenstoffe verantwortlich. Wichtige klimarelevante Schwefelverbindungen entstehen aus DOS. Daher spielt der marine DOS-Kreislauf eine Rolle für die Meere und Atmosphäre. Trotz seiner Bedeutung sind die Quellen marinen DOS, seine Umsetzung im Meer und Funktion für Meeresbewohner unbestimmt. Auch ist die molekulare Zusammensetzung von DOS unbekannt. In diesem Projekt werden wir Pionierarbeit in einem neuen Forschungsfeld der marinen Biogeochemie leisten. Wir wollen grundlegende Fragen bzgl. der Bildung und Verteilung von nicht-flüchtigem DOS im Meer beantworten. Unsere wichtigsten Hypothesen:* Bildung von DOS:(1) Sulfatreduzierende Sedimente sind wesentlich für die Bildung von DOS.(2) Reduzierte Schwefelverbindungen (v.a. Thiole) dominieren in Zonen der DOS-Entstehung.(3) DOS wird v.a. über abiotische Sulfurisierung in der Frühdiagenese gebildet.* Transport und Schicksal von DOS im Ozean:(4) DOS wird von sulfat-reduzierenden intertidalen Grundwässern an das Meer abgeben.(5) In der Wassersäule oxidiert DOS schnell (z.B. zu Sulfonsäuren).(6) DOS aus intertidalen Sedimenten ist in oxidierter Form auf den Kontintentalschelfen stabil.Neben dem wissenschaftlichen Ziel der Beantwortung dieser Hypothesen, wird das Projekt drei Promovierenden (eine in Deutschland und zwei in Brasilien) die außergewöhnliche Gelegenheit bieten, ihre Doktorarbeiten im Rahmen eines internationalen Projektes durchzuführen. Wir werden die Stärken beider Partner in Feld- und Laborstudien und Elementar-, Isotopen- und molekularen Analysen kombinieren. Wir werden unterschiedliche Regionen im deutschen Wattenmeer und in brasilianischen Mangroven (Rio de Janeiro and Amazonien) beproben, sowie die benachbarten Schelfmeere. Sulfurisierungsexperimente werden die Feldstudien ergänzen. Zur quantitativen Bestimmung und molekularen Charakterisierung von DOS werden wir neue Ansätze anwenden, die von den beiden Arbeitsgruppen entwickelt wurden. Dabei kommen u.a. ultrahochauflösende Massenspektrometrie (FT-ICR-MS), und andere massenspektrometrischen und chromatographischen Methoden zu Anwendung.
Gegenstand der Untersuchung ist die Ermittlung der Adsorptionsgleichgewichte fuer reine Komponenten und relative Adsorbierbarkeit der einzelnen Komponenten fuer Zwei- und Mehrfachkomponentengemische bis 100 bar fuer die im Erdgas vorliegenden Verunreinigungen wie H2S, CO5, CO2 und Mercaptane in Anwesenheit von CH4 und N2. Ausserdem werden Durchbruchskurven der obigen Komponenten in einer Anlage im halbtechnischen Massstab gemessen, um ein Berechnungsverfahren zur Auslegung der Adsorptionsanlagen zu entwickeln.
Elementares Quecksilber sowie seine anorganischen und im besonderen Masse seine organischen Verbindungen nehmen aufgrund ihrer chemischen Eigenschaften insbesondere hinsichtlich ihrer Toxizitaet einen aussergewoehnlichen Stellenwert bei umweltrelevanten Schadstoffen ein. Kenntnisse ueber die Mobilisierungs- und die Transportmechanismen, d.h. ueber Quellen, Verteilung und Senken des Elements und seiner Verbindungen spielen eine erhebliche Rolle bei der Beurteilung des Eintrags dieser Stoffe in die Umwelt. Von besonderem Interesse ist das daraus entstehende Gefaehrdungspotential fuer Lebewesen, insbesondere aus humantoxikologischer Sicht. Redoxreaktionen von Quecksilber mit Redoxpartnern wie Schwefel oder Diorganyldisulfiden sind bei unseren Arbeiten von besonderem Interesse. Wir konnten z.B. nachweisen, dass beim Erhitzen von elementarem Quecksilber mit Diorganyldisulfiden bereits bei 90 bis 110 Grad C die entsprechenden Diorganylthioquecksilberverbindungen entstehen. Von Interesse ist dabei, dass sich diese Verbindungen z.B. in Thiolen loesen und auf diese Weise mobilisiert, d.h. transportiert werden koennen. Die Stabilitaet der Verbindungen wurde mit Hilfe thermogravimetrischer Methoden untersucht; dabei hat sich gezeigt, dass sich die Verbindungen bei hoeheren Temperaturen (groesser 150 Grad C) unter Bildung von elementarem Quecksilber und dem entsprechenden Diorganyldisulfid wieder zersetzen.
Koordination des Projektteiles (6 Arbeitsgruppen). Bearbeitung physiologisch-biochemischer Parameter. Das Ziel der Untersuchungen besteht darin, die Moeglichkeit der Stressfruehindikation mittels potentieller Stressindikatoren bei der Fichte zu ueberpruefen und eine differenzierte, qualitative und quantitative Stressanalyse durchzufuehren. Die Waldgebiete des Muehlviertels, in denen die Untersuchungen stattfinden, waren die ersten, an denen erhebliche neuartige Waldschaeden beobachtet wurden. Folgende Parameter sollen fuer eine Differenzialdiagnose herangezogen werden: Thiole, Ascorbinsaeure, Pigmente, verschiedene Enzyme, Oberflaechenwachse. Sie stellen zT Systeme dar, die der Radikalentgiftung in der pflanzlichen Zelle dienen. Fuer eine Differenzialdiagnose ist die Erfassung moeglichst vieler Stressfaktoren unumgaenglich notwendig. In Zusammenarbeit mit anderen Arbeitsgruppen sollen Hypothesen ueber den differenzialdiagnostischen Wert physiologischer (Ascorbinsaeure, Thiole, Pigmente, Lipide) und anatomischer (Wachsschicht, Kutikula, Plastiden, Gerbstoffgehalte, Phloem) Parameter ueberprueft werden.