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Monitoring und Überwachungstechnologie inkl. Entwicklung einer Validierungsmethodik, TP4.8: Entwicklung eines kostengünstigen und wartungsarmen Systems zur automatischen Wasserqualitätsanalyse mithilfe von Titration und Kolorimetrie

Reduktion zweiwertigen Quecksilbers durch Huminstoffe

Die reduzierenden Eigenschaften von Huminstoffen sind verantwortlich fuer verschiedene Reaktionen mit natuerlichen und anthropogenen Substanzen. Verschiedene Einflussfatoren wie Temperatur Licht, pH und die Anwesenheit interferierender Substanzen koennen die Reaktivitaet des Systems beeinflussen. Diese Einflussfaktoren sollen fuer die Reduktion von Quecksilber (II) zu elementarem Quecksilber abgeklaert werden um das Verhalten in der Umwelt prognostizieren zu koennen. Hierzu wird ein neu entwickelter Versuchsaufbau verwendet. bei dem ein PC-gesteuertes Titrationssystem mit einer Atomabsorbtion gekoppelt wird. Deutliche Einfluesse des pH-Wertes auf die Reaktivitaet des Systems Hg (II) und Huminstoffe konnten bereits aufgezeigt werden. Die Anwesenheit von Licht erhoeht die Reaktivitaet, dagegen wird durch Chloridionen die Bildung von Hg(0) vermindert. Insbesondere die Kinetik der Reaktion wird von den genannten Faktoren beeinflusst.

Alternative Materialsysteme für stationäre Batteriespeicher auf Basis von Aluminium als Anodenmaterial zur Substitution kritischer Rohstoffe, ALBATRO - Alternative Materialsysteme für stationäre Batteriespeicher auf Basis von Aluminium als Anodenmaterial zur Substitution kritischer Rohstoffe

Schwerpunktprogramm (SPP) 1006: Bereich Infrastruktur - Internationales Kontinentales Bohrprogramm, Teilprojekt: Eintrag von gelöstem Fe in das Oberflächenwasser von Ozeanen - quantitative Ansätze von der ICDP-Bohrung Hawaii durch Untersuchung des grenzflächengesteuerten Fe-Transfers aus vulkanischen Gesteinen des tieferen Untergrundes

Eisen ist ein limitierender Nährstoff für das Wachstum von Phytoplankton im Oberflächenwasser der Ozeane und beeinflusst damit den globalen C-Kreislauf. Vulkanischen Produkten wird ein starker Einfluss auf das Fe-Budget in einigen Teilen der Ozeane zugeschrieben. So gibt es einen deutlichen Anstieg des Fe-Gehaltes im Oberflächenwasser um Hawaii und anderer Vulkaninseln. Für die quantitative Abschätzung des Fe-Eintrages in die Ozeane ist das Wissen über die komplexen, grenzflächengesteuerten Prozesse der Fe-Freisetzung und -Löslichkeit derzeit zu begrenzt (Ayris & Delmelle, 2012). Offen ist auch die Frage, ob mikrobielle Aktivität einensignifikanten Beitrag liefern kann. Es ist zu erwarten, dass die durch Grundwasserflüsse aus dem Boden und dem Meer erhöhte Bioaktivität, die Alteration der Gesteine beschleunigt und organische Komplexbildner liefert, die die Fe-Mobilität in der wässrigen Phase erhöhen. Die Proben der ICDP Bohrung HSDP2 bietet ein einzigartiges Archiv für verschiedene schwach bis stark alterierte vulkanische Gesteine bestehend aus Aschen, Lava und Kissenbasalten. Ein Vergleich dieser Proben mit Laborversuchen wird wichtige neue Erkenntnisse zu den Mechanismen der Fe- Mobilisierung liefern. Im ersten Jahr des Projektes wurden geeignete Proben ausgewählt. Die verschiedenen Bindungsformen von Eisen in den Bohrproben wurden durch sequentielle Extraktion identifiziert und quantifiziert. Es zeigte sich, dass Proben aus dem Süsswasserbereich deutlich besser kristallisiert sind als solche aus dem Salzwasserbereich. Besiedlungsexperimente mit dem Bakterienstamm Burkholderia fungorum führten zu einem sehr veränderten Freisetzungsverhalten von Eisen und anderen Elementen im Vergleich zu abiotischen Bedingungen. In Experimenten mit synthetischen Gläsern konnte gezeigt werden, dass spannungsreiche und Fe(II)reiche Gläser besonders leicht besiedelt werden. Im zweiten Jahr des laufenden Projektes werden wichtige Daten über die spezifische Oberfläche der Proben und deren Zetapotential in Abhängigkeit von Lösungszusammensetzung, Temperatur und Zeit ermittelt. Im dritten Jahr soll die Charakterisierung der Proben und deren Freisetzungscharakteristik für Eisen fortgesetzt werden. Hierfür sind u.a. Porenvolumen und -konnektivitätsbestimmungen mittels temperaturabhängiger Karl-Fischer Titration, Einbringen von Woods Metall und Quecksilberporosimetrie geplant. Diese Wasserfreisetzungsversuche liefern auch Informationen über Gehalte von Sekundärmineralen. Kombiniert mit tomographischen und spektroskopischen Methoden sowie Leachingversuchen werden diese Untersuchungen helfen, den Unterschied zwischen Süss- und Seewasserbedingungen auf die Entwicklung der Gesteine und die Mobilisierung von Fe besser zu verstehen.

FENABIUM: Struktur-Wirkungsbeziehungen zwischen f-Elementen und organischen Ligandsystemen mit naturstoffbasierten Bindungsfunktionen in Hinblick auf eine mögliche Mobilisierung in der Umwelt, Teilprojekt C

Alternativmethoden - AMPRION - Alternativmethoden zu tierbasierten Bioassays für menschliche Prionen

Entwicklung eines Kohlendioxidsensors für den Unterwassereinsatz^CO2-Sensor^Teilvorhaben 1: Entwicklung eines Kohlenstoffdioxidsensors für den Unterwassereinsatz, Teilvorhaben 3: Entwicklung eines Kohlendioxid Sensors für den Unterwassereinsatz

Im Rahmen des Projektes wurde ein zuverlaessig arbeitender miniaturisierter Sensor zur Bestimmung von Geloestkohlendioxid in Meerwasser entwickelt. Das Funktionsprinzip des Sensors basiert auf coulometrischer Titration. Die Messung erfolgt durch Ueberwachung und Regulierung des pH-Wertes eines internen Absorptionselektrolyten. Der Prototypsensor wurde erfolgreich waehrend einer zweiwoechigen Messkampagne in der Ostsee sowie waehrend einer Messfahrt im Mittelmeer getestet. Der Sensor ist geeignet fuer Unterwasseranwendungen bis 500 m.

Nasse und trockene Depositionen in der Naehe von 12 Dauerbeobachtungsflaechen im Wald des Kt. Zuerich - Unterprojekt im Rahmen von 'Immissionsoekologischen Untersuchungen im Kt. Zuerich'

Das Frankfurter Depositionssammelgeraet wurde modifiziert und selber nachgebaut. An 12 Standorten im Kt. Zuerich werden kontinuierlich und ereignisorientiert die nassen und trockenen Depositionen sowie der Schwebestaub erfasst und auf ca. 30 anorg. Elemente untersucht (Schwermetalle, Naehrstoffe, Anionen, schwache organische Saeuren) und der pH und die Aziditaet werden bestimmt. Inversvoltammetrie, Atomabsorbtion, Kationen- und Anionenchromatographie sowie Grautitrationen werden eingesetzt. Die Auswertung erfolgt in enger Zusammenarbeit mit der Universitaet Zuerich (Gasimmissionsanalytik und meteorologischen Ausbreitungsmodelle).

Struvitfällung: Abtrennung von Struvit aus Abwasser durch den Einsatz von kostengünstigem Magnesium aus der Meerwasserentsalzung: Optimierung und Modellierung der Struvitfällung (Deutsch-Israelische Wassertechnologie-Kooperation)

Ziel ist die Rückgewinnung von Phosphor aus Abwasser durch Fällung von Struvit unter Einsatz von Retentat der Trinkwasserentsalzung als Magnesiumquelle. Dieses enthält Komplexbildner (Antiscalants) zur Verhinderung von Ausfällungen auf der Membran von Entsalzungsanlagen. Der Einfluss von Antiscalants auf die Struvitfällung wird untersucht (Kristallform und Größe, Oberflächeneigenschaften). Weiteres Ziel ist die Kennzeichnung von Qualitätseigenschaften des Struvits in Abhängigkeit vom pH und der Inkorporation von Kalium, organischer Substanz sowie Schwermetallionen. Schließlich wird ein kinetisches Modell der Struvitbildung und Einbezug von Nebenprodukten entwickelt, welche die Nutzbarkeit des gefällten Phosphors einschränken können. Der Einfluss von Antiscalants auf die Komplexierung von Calcium und Magnesium wird durch komplexometrische Titration erfasst, die Kristallgrößenverteilung durch Laserbeugung, die Kristallstruktur mit Röntgendiffraktometrie, und die Oberflächeneigenschaften durch Bestimmung des Zetapotentials. Das Fällungsergebnis wird durch Variation des pH optimiert, wobei die Zusammensetzung des Produkts auf die Einlagerung von organischen Komponenten, Kalium und Schwermetallen untersucht wird. Ein erweitertes kinetisches Modell soll nicht nur die Bildung von Struvit, sondern auch die Fällung unerwünschter Nebenprodukte mit abbilden. Das Modell wird durch Abgleich mit experimentellen Befunden optimiert.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1315: Biogeochemische Grenzflächen in Böden; Biogeochemical Interfaces in Soil, Linking micro-aggregation to the sequestration of organic pollutants in soil

Aggregation processes of (organo)mineral associations are assumed to be key processes for the formation and functioning of biogeochemical interfaces in soil. However, a direct link between the forces which induce aggregation and aggregate functioning is still missing. Our hypothesis is that interparticle forces control the diffusion of organic substances within aggregates by shaping the porosity, structure and stability of aggregates. We will analyze aggregates, which we synthesize from different primary particles (goethite, koalinite) using different methods to induce aggregate formation (increase of ionic strength, addition of polyvalent cations, addition of organic polyelectrolytes). Interparticle forces within the aggregates will be calculated based on dynamic light scattering (DLS) and the heat of aggregation (titration calorimetry). The calculations will be validated exemplarily by AFM measurements. In addition we will characterize the porosity, the structure and the stability of the artificial aggregates as well as the particle fraction less than 250 nm of soils and artificial soil materials of the SPP 1315 central experiment. Results will be related to the diffusion of the pollutants into the aggregates, derived from sorption/desorption experiments and nanoSIMS analyses.

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