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Stable isotope analysis of the common periwinkle Littorina littorea depending on infection status and seasonality

Littorina littorea was collected at the study site. The foot of Littorina littorea was used for stable isotope analysis (δ15N and δ13C). The stable isotope composition of possible food sources was also determined. Samples were taken in spring, summer and autumn. For the analysis a diet tissue discrimination factor (DTDF) of 2.4 for δ15N and 1.0 for δ13C was subtracted, respectively. The data in the sheet are the raw data without the DTDF.

Tripelelement-Stabilisotopensignaturen zur Untersuchung des atmosphärischen Chlormethanbudgets

Die stratosphärische Ozonschicht absorbiert die UV-C und UV-B Sonnenstrahlung und schützt damit Pflanzen, Tiere und Menschen vor Strahlenschäden. Durch anthropogen emittierte Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKWs) wird die Ozonschicht abgebaut. Da FCKWs seit dem Montrealer Protokoll stark zurückgegangen sind, werden halogenierte Verbindungen wie Chlormethan (CH3Cl), die aus natürlichen Quellen freigesetzt werden, für den Abbau der Ozonschicht in der Stratosphäre zunehmend relevant. CH3Cl ist das am häufigsten vorkommende chlorhaltige Spurengas in der Erdatmosphäre, das für etwa 17% der durch Chlor katalysierten Ozonzerstörung in der Stratosphäre verantwortlich ist. Daher wird CH3Cl vornehmlich die zukünftigen Gehalte an stratosphärischem Chlor bestimmen. Die aktuellen Schätzungen des globalen CH3Cl-Budgets und die Verteilung der Quellen und Senken sind sehr unsicher. Ein besseres Verständnis des atmosphärischen CH3Cl-Budgets ist daher das Hauptziel dieses Projektes.Die Analyse stabiler Isotopenverhältnisse von Wasserstoff (H), Kohlenstoff (C) und Chlor (Cl) hat sich zu einem wichtigen Werkzeug zur Untersuchung des atmosphärischen CH3Cl-Budgets entwickelt. Das zugrundeliegende Konzept besteht darin, dass das atmosphärische Isotopenverhältnis einer Verbindung wie CH3Cl gleich der Summe der Isotopenflüsse aus allen Quellen angesehen werden kann, korrigiert um den gewichteten durchschnittlichen kinetischen Isotopeneffekt aller Abbauprozesse. Dadurch ist es möglich, die Bedeutung wichtiger Quellen und Senken mit bekannten Isotopensignaturen zu entschlüsseln. Eine Grundvoraussetzung für detaillierte Hochrechnungen des globalen Budgets ist die Bestimmung der durchschnittlichen Isotopenverhältnisse von H, C und Cl des troposphärischen CH3Cl. Aufgrund der relativ geringen Konzentration von atmosphärischem CH3Cl von ~550 ppbv stellt dies eine große messtechnische Herausforderung dar. Daher liegt der Schwerpunkt dieses Antrags auf der erfolgreichen Entwicklung von Dreifachelement-Isotopenmethoden zur genauen Messung von atmosphärischem CH3Cl.Im ersten Schritt wird ein Probenahmesystem für große Luftmengen konstruiert und für die Messungen der stabilen Isotopenverhältnisse von CH3Cl optimiert. Das Probenahmegerät wird zunächst im Labor getestet und dann zum Sammeln von Luftproben an drei verschiedenen Orten eingesetzt: an der Universität Heidelberg, am Hohenpeißenberg und im Schneefernerhaus. Die Probenahmen werden über einen Zeitraum von einem Jahr durchgeführt, um möglichst auch saisonale Schwankungen zu erfassen. Die Isotopenverhältnisse der Proben werden mit modernsten massenspektrometrischen Methoden im Labor gemessen. Die Ergebnisse aller Standorte und Zeitpunkte werden in der Gesamtheit evaluiert, um die durchschnittlichen stabilen H-, C und Cl-Isotopenwerte einschließlich ihrer saisonalen Schwankungen darzustellen. Abschließend werden die Daten hinsichtlich ihrer Anwendbarkeit für komplexe numerische Modelle kritisch diskutiert.

Immissions- und Strahlenschutz (GB 2)

• Überwachung der Radioaktivität in der Umwelt nach dem Strahlenschutzvorsorgegesetz für den Freistaat Sachsen • Überwachung der anlagenbezogenen Radioaktivität nach dem Atomgesetz am Forschungsstandort Rossendorf • Überwachung von Lebensmitteln (u. a. Amtshilfe für die Landesuntersuchungsanstalt für das Gesundheits- und Veterinärwesen Sachsen) • Betrieb der Radonberatungsstelle • Überwachung der anlagenbezogenen Radioaktivität nach der Verordnung zur Gewährleistung von Atomsicherheit und Strahlenschutz an den Standorten der Wismut GmbH • Überwachung der anlagenbezogenen Radioaktivität an den Altstandorten des Uranerzbergbaus • Aufsichtliche Messungen nach der Strahlenschutzverordnung inkl. Sicherheitstechnisch bedeutsame Ereignisse und Nukleare Nachsorge • Der Geschäftsbereich ist akkreditiert nach ISO 17025 für alle relevanten Prüfverfahren im Bereich Immission und Emission. Fachbereich 20 - Zentrale Aufgaben • Probenentnahmen und Feldmessungen (ohne Messungen und Probenentnahmen im Rahmen der Radonberatung) u. a. Probenentnahmen aus Fließgewässern, Messung der nuklidspezifischen Gammaortsdosisleistung • Organisation und Logistik für die von externen Probenehmern gewonnenen und dem Geschäftsbereich 2 zu übergebenden Proben. Betrieb der Landesdatenzentrale und der Datenbank zur Umweltradioaktivität im Freistaat Sachsen • Unterstützung der beiden Landesmessstellen bei der Einführung und Pflege radiochemischer Verfahren Fachbereiche 21, 22 - Erste und Zweite Landesmessstelle für Umweltradioaktivität Laboranalysen • nach dem Strahlenschutzvorsorgegesetz • zur Überwachung der Wismut-Standorte • zur Überwachung des Forschungsstandort Rossendorf • zur Überwachung der Altstandorte des Uranbergbaus • zur Lebensmittelüberwachung • zu den aufsichtlichen Kontrolltätigkeiten des Sächsischen Landesamtes für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie und des Sächsischen Staatsministeriums für Umwelt und Landwirtschaft u. a. in den Medien Wasser, Boden, Luft, Nahrungs- und Futtermittel. Analysierte Parameter: u. a. gamma- und alphastrahlende Radionuklide (z. B. Cäsium-137, Cobalt-60, Kalium-40, Uran-238); Strontium-90; Radium-226 und Radium-228). Fachbereich 23 - Immissionsmessungen Kontinuierliche Überwachung der Luftqualität durch Betrieb des stationären Luftmessnetzes des Freistaates (Online-Betrieb von 30 stationären Messstationen mit Übergabe der Messdaten ins Internet): • Laufende Messung der Luftgüteparameter SO2, NOx, Ozon, Benzol, Toluol, Xylole, Schwebstaub, Ruß • Gewinnung meteorologischer Daten zur Einschätzung der Luftgüteparameter • Sammlung von Schwebstaub (PM 10- und PM 2,5-Fraktionen) und Sedimentationsstaub zur analytischen Bestimmung von Schwermetallen, polyzyklischen Kohlenwasserstoffen (PAK) und Ruß • Absicherung der Messdatenverarbeitung und Kommunikation • Betreiben einer Messnetzzentrale, Plausibilitätskontrolle der Daten und deren Übergabe an das Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie und an die Öffentlichkeit • Absicherung und Überwachung der vorgegebenen Qualitätsstandards bei den Messungen durch den Betrieb eines Referenz- und Kalibrierlabors • Sicherung der Verfügbarkeit aller Messdaten zu > 95% • Weiterentwicklung des Luftmessnetzes entsprechend den gesetzlichen Anforderungen • Betreuung eines Depositionsmessnetzes (Niederschlag) mit zehn Messstellen • Betrieb von drei verkehrsnahen Sondermessstellen an hoch belasteten Straßen • Durchführung von Sondermessungen mit Immissionsmesswagen und mobilen Containern • Betrieb von Partikelmesssystemen im Submikronbereich (Zählung ultrafeiner Partikel) in Dresden • Betrieb von Verkehrszähleinrichtungen und Übernahmen dieser Verkehrszähldaten sowie von Pegelmessstellen der Städte in den Datenbestand des Luftmessnetzes Fachbereich 24 - Emissionsmessungen, Referenz- und Kalibrierlabor Der Fachbereich befasst sich mit der Durchführung von Emissionsmessungen an ausgewählten Anlagen aus besonderem Anlass im Auftrag des LfULG. Beispiele: • Emissionsmessungen an Blockheizkraftwerken in der Landwirtschaft (Geruch, Stickoxide, Gesamtkohlenstoff und Formaldehyd). • Ermittlung der Stickstoff-Deposition aus Tierhaltungsanlagen für Geflügel und Rinder (Emissionsmessungen von Ammoniak, Lachgas, Methan, Wasser, Kohlendioxid, Feuchte, Temperatur und Luftströmung , Ammoniak-Immissionsmessung mit DOAS-Trassenmesssystem). • Untersuchung von Emissionen aus holzgefeuerten Kleinfeuerungsanlagen zur Abschätzung von Auswirkungen der novellierten 1. BImSchV. • Unterstützung des LfULG bei der Überwachung bekannt gegebener Messstellen nach § 26 BImSchG.

Can the resistance and resilience of trees to drought be increased through thinning to adapt forests to climate change?

Recent and predicted increases in extremely dry and hot summers emphasise the need for silvicultural approaches to increase the drought tolerance of existing forests in the short-term, before adaptation through species changes may be possible. We aim to investigate whether resistance during droughts, as well as the recovery following drought events (resilience), can be increased by allocating more growing space to individual trees through thinning. Thinning increases access of promoted trees to soil stored water, as long as this is available. However, these trees may also be disadvantaged through a higher transpirational surface, or the increased neighbourhood competition by ground vegetation. To assess whether trees with different growing space differ in drought tolerance, tree discs and cores from thinning experiments of Pinus sylvestris and Pseudotsuga menziesii stands will be used to examine transpirational stress and growth reduction during previous droughts as well as their subsequent recovery. Dendroecology and stable isotopes of carbon and oxygen in tree-rings will be used to quantify how assimilation rate and stomatal conductance were altered through thinning. The results will provide crucial information for the development of short-term silvicultural adaptation strategies to adapt forest ecosystems to climate change. In addition, this study will improve our understanding of the relationship between resistance and resilience of trees in relation to extreme stress events.

Felsenpinguine als Zeiger für Ökosystemwandel im subantarktischen Südpolarmeer

In marinen Lebensräumen können Seevögel als wertvolle Indikatoren für Nahrungsressourcen und die Produktivität des marinen Ökosystems dienen. Studien zeigen deutliche Veränderungen in marinen Ökosystemen, und eine Art, die auf solche Veränderungen empfindlich reagiert, ist der Südliche Felsenpinguin Eudyptes chrysocome (IUCN-Kategorie gefährdet). Analysen neuerer und historischer Daten deuten darauf hin, dass Felsenschreibepinguine in einem sich erwärmenden Ozean schlechter überleben und sich vermehren und dass der Klimawandel sie in mehreren Phasen der Brut- und Nicht-Brutsaison beeinflussen kann. Mehr als ein Drittel der Gesamtpopulation dieser Art brütet auf den Falklandinseln, wo die Populationen besonders stark zurückgehen, und unsere früheren Studien (2006-2011) hier haben auf reduzierte Überlebenswahrscheinlichkeiten unter zunehmend warmen Meerestemperaturen und leichtere Eier unter wärmeren Umweltbedingungen hingewiesen. Die zugrunde liegenden Ursachen für diese Veränderungen sind jedoch noch wenig bekannt. Das vorliegende Projekt knüpft an frühere Studien an, aber wir werden neu verfügbare Technologien anwenden, nämlich viel kleinere GPS-Beschleunigungs-Datenlogger, um die noch unbekannten Phasen der Brutzeit und die für die Futtersuche verwendete Energie zu untersuchen, und Analysemethoden aus dem Machine Learning („künstliche Intelligenz“) und der Energielandschaften-Modellierung. Komponentenspezifische stabile Isotopenanalysen und Metabarcodierung von Kotproben werden zudem eingesetzt, um die Ernährung während der verschiedenen Phasen des Brutzyklus zu untersuchen. Wir werden auch Zeitrafferkameras einsetzen und über "Penguin watch" - ein Toolkit zur Extraktion großflächiger Daten aus Kamerabildern und zur Einbeziehung der Öffentlichkeit - bürgernahe Wissenschaft betreiben. Insgesamt wollen wir verstehen, warum Südliche Felsenpinguine eine besonders empfindliche Art bei sich erwärmenden Meeresbedingungen sind.

Impact of long-term exposure to elevated pCO2 on activity and populations of free living N2 fixing organisms in a temperate grassland system

The project aims at achieving a better understanding of the processes that drive or limit the response of grassland systems in a world of increasing atmospheric pCO2. We will test the hypothesis that the previously shown increase in below-ground allocation of C under elevated pCO2 provides the necessary energy excess and will stimulate free-living N2 fixers in a low N grassland environment. The project thus aims at assessing the occurrence and importance of free-living N2 fixers under elevated pCO2 and identify the associated microbial communities involved in order to better understand ecosystems response and sustainability of grassland systems. This project had the last opportunity to obtain soil samples from a grassland ecosystem adapted to long-term (10 year) elevated atmospheric pCO2 as the Swiss FACE experiment. The project aims to identify the relevant components of free-living diazotrophs of the microbial community using 15N stable isotope - DNA probing.

RUBIN - PhoTech - VP3 biogene & industrielle Luft, TP3.2: Photonischer Abbau biogener und industrieller Schadstoffe mittels Photokatalyse

Immissions- und Emissionsmessungen von Bioaerosolen im Bereich von Geflügel- und Schweinestallungen (Luquasta)

Das Ziel dieses Projekts besteht darin, den Istzustand der Emissionen und Immissionen von Bioaerosolen und Feinstaubpartikeln im Bereich von Tierhaltungsanlagen mit verschiedenen Messstrategien zu erheben. Für die Beurteilung der anlagenbezogenen Emissionen und Immissionen wird vergleichend die natürliche Hintergrundkonzentration der Bioaerosole und Feinstaubpartikel in der Umgebungsluft bestimmt. Es gilt festzustellen, ob die Keimkonzentrationen der Umgebungsluft aus der Stallluft resultieren. Die Leitparameter (Keime bzw. biogene Substanzen), welche in VDI 4250 Blatt 3 (2016) Richtlinie zur Emissions- und Immissionsbeurteilung herangezogen werden, werden auf ihre Adaptierbarkeit überprüft. Für die zukünftigen Bewertungen der Immissionen werden Ausbreitungsrechnungen durchgeführt, um die Fläche des Areals zu definieren, in dem ein neu zu errichtendes Stallgebäude für die Haltung von Nutztieren stehen soll. Die Daten aus der vorliegenden Studie werden mit den Ergebnissen und Bewertungen anderer EU Länder verglichen, um ein Konzept für eine Bewertungsgrundlage zu erstellen. Die Messungen haben einerseits das Ziel, den Anlagenbetreibern Möglichkeiten der Reduktion von Emissionen durch technische Maßnahmen aufzuzeigen und andererseits sollten die Ergebnisse der Immissionsmessungen Sicherheit für die Anwohner liefern zum Beispiel, dass es mit der Entfernung zur Emissionsquelle je nach meteorologischen Gegebenheiten zu einer deutlichen Abnahme der anlagenspezifischen Werte kommen kann und dass ab einem bestimmten Bereich die Zusammensetzung der Bioaerosolflora jener der natürlichen Hintergrundbelastung entspricht. Dabei kann in der Bearbeitung der Thematik auch auf die Möglichkeiten von zusätzlichen in der ländlichen Umgebung vorhandenen Emissionsquellen für Bioaerosole (z.B. Kompostierung u.a.) eingegangen werden. Mit den zu erwartenden Messergebnissen können in dieser ersten orientierenden Studie lediglich die Situationen für die untersuchten Betriebe beschrieben werden und die Ergebnisse sind nicht übertragbar auf Betriebe mit anderen Parametern (z.B. andere Anlagengröße, technische Abluftführung, klimatologische Bedingungen usw.). Keinesfalls sind Aussagen zu Grenz- oder Richtwerten möglich, da es diese aus unterschiedlichsten Gründen (insbesondere im Zusammenhang mit messtechnischen Fragestellungen) für Bioaerosole nicht geben kann. Es ist den Antragstellern auch nicht möglich aus den Messergebnissen eine medizinische Bewertung abzuleiten.

Immissions- und Emissionsmessungen von Bioaerosolen im Bereich von Geflügel- und Schweinestallungen (Luquasta) - Teilbereich HBLFA Raumberg-Gumpenstein

Bedeutung des Projekts für die Praxis: Die Daten sollen einen Hinweis darauf geben, ob die Maßnahmen in der Landwirtschaft im Luftreinhalteprogramm 2014 des Landes Steiermark eine Minimierung der Bioaerosol Konzentration in der Luft bewirken können. In einem Merkblatt werden Faktoren, die zur Minimierung der Konzentration luftgetragener Keime und Partikel führen, aufgeführt. Wenn zwischen Kontaminationsquellen und Anrainern eine Übertragung von Staub und seinen biologischen Bestandteilen bzw. Keim- und Staubemission weitgehend ausgeschlossen werden kann, sind normalerweise aus umweltmedizinischer Sicht Emissions-minderungsmaßnahmen nicht erforderlich. Mit den vorliegenden Ergebnissen besteht die Möglichkeit ein für die Steiermark und anderen Ländern gültiges Konzept mit regionalspezifischer Vorgehensweise zu erarbeiten. Zielsetzung: Die HBLFA Raumberg-Gumpenstein, Abt. Tierhaltungssysteme, Technik & Emissionen, Institut für Tier, Technik und Umwelt ist im gegenständlichen Projekt (genehmigter Antrag wurde durch die Medizinische Universität Graz gestellt, Nr. 101263/3) entscheidend an der Auswahl der Versuchsbetriebe beteiligt, sie stellt zum Teil die Kontakte zu den Betriebsleitern her, übernimmt in den einzelnen Messkampagnen die Emissionsmessungen an den Kaminöffnungen der Projektbetriebe und ist den gesamten Projektablauf (Planung der Messungen, regelmäßige Besprechungen, Diskussion der Auswertungsergebnisse, Erstellung des Abschlussberichtes) involviert. Des Weiteren werden an den jeweiligen Messtagen auf den Projektbetrieben der Status der Lüftungstechnik (Ansteuerungsleistung der Ventilatoren, Messung der Abluftgeschwindigkeit ...) sowie die Bedingungen im Stall und Tierbereich (Temperatur, Feuchte, Tiergewichte, Futtermittel, Einstreu ...) dokumentiert Das Ziel dieses Projekts besteht darin, den Istzustand der Emissionen und Immissionen von Bioaerosolen und Feinstaubpartikeln im Bereich von Tierhaltungsanlagen mit verschiedenen Messstrategien zu erheben. Für die Beurteilung der anlagenbezogenen Emissionen und Immissionen wird vergleichend die natürliche Hintergrundkonzentration der Bioaerosole und Feinstaubpartikel in der Umgebungsluft bestimmt. Es gilt festzustellen, ob die Keimkonzentrationen der Umgebungsluft aus der Stallluft resultieren. Die Leitparameter (Keime bzw. biogene Substanzen), welche in VDI 4250 Blatt 3 (2016) Richtlinie zur Emissions- und Immissionsbeurteilung herangezogen werden, werden auf ihre Adaptierbarkeit überprüft. Für die zukünftigen Bewertungen der Immissionen werden Ausbreitungsrechnungen durchgeführt, um die Fläche des Areals zu definieren, in dem ein neu zu errichtendes Stallgebäude für die Haltung von Nutztieren stehen soll. Die Daten aus der vorliegenden Studie werden mit den Ergebnissen und Bewertungen anderer EU Länder verglichen, um ein Konzept für eine Bewertungsgrundlage zu erstellen. (Text gekürzt)

Residence times across scales: from plot to catchment scale

Residence times is a key signature to characterize flow and transport at all temporal and spatial scales in different hydrological compartments. It is assumed that the spatial organisation of the landscape controls space-time organisation of the water cycle and related processes and hence the residence time. Combining flux and residence concentration data of natural tracers in water, stable isotopes, and artificial tracers will allow us to predict residence time and flow pathways in the different hydrological compartments as well as integrative for entire watersheds. We will investigate with different methods the fingerprint of hydrological processes found in the signal of isotopic composition and natural and artificial tracers of soil, ground and stream water in space and time. The temporal variability of isotopes in soil water, groundwater and stream water will be combined to benchmark transport and flow models and to derive a new functional form of short to long-term transit time distributions. The spatial patterns of stable isotopes in the saturated and unsaturated zone will be used to derive long-term flow pathways, mixing patterns and the proportion of evaporation to transpiration. Artificial tracer experiments using salt and electric resistivities will vizualize and quantify internal flow pathways in particular preferential flow pathways.

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