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Aerosolpartikel in der Outflow-Region des Asiatischen Monsuns: Zusammensetzung und Bildungsprozesse

Der asiatische Monsun spielt eine wichtige Rolle beim Verständnis der chemischen und klimarelevanten Prozesse in der globalen Atmosphäre, nicht zuletzt wegen seines Einflusses auf die Aerosol- und Wolkeneigenschaften in der oberen Troposphäre und unteren Stratosphäre. Bereits seit einigen Jahren wird die sogenannte Asian Tropopause Aerosol Layer (ATAL) mit Fernerkundungsmethoden und Ballon-basierten Messungen untersucht. Es existieren allerdings nur wenige in-situ Beobachtungen innerhalb der ATAL, beziehungsweise in der Ausströmregion (Outflow) des asiatischen Monsuns in Richtung mittlere Breiten, die Informationen über die chemischen Zusammensetzung der Aerosolpartikel geben. Es wird davon ausgegangen, dass die Luftmassen im Outflow des asiatischen Monsuns Aerosolpartikel enthalten, die aufgrund von photochemischer Prozessierung und sekundärer Bildung während des Transports veränderte Eigenschaften aufweisen. Diese Prozesse haben einen Einfluss auf die Fähigkeit der Partikel zur Eisnukleation und damit wiederum auf den indirekten Klimaeffekt dieser Partikel. Dieser Antrag zielt daher auf die in-situ Untersuchung der chemischen Zusammensetzung der Aerosolpartikel im submikrometer Bereich ab. Wir schlagen vor, das Hybrid-Aerosolmassenspektrometer ERICA (ERC instrument for the chemical composition of aerosols) im Rahmen der PHILEAS Kampagne auf dem Forschungsflugzeug HALO einzusetzen. Das ERICA kombiniert zwei Typen von Aerosolmassenspektrometrie-Methoden und ermöglicht es somit, zeitgleich Einzelpartikel- und Ensemblemessungen zur chemischen Zusammensetzung durchzuführen. Zusätzlich wird die Messkapazität zum einen durch den Einbau eines Impaktors erweitert, welcher eine spätere offline-Analyse der Partikel mittels Röntgenstrahlung und Elektronenmikroskopie ermöglicht. Zum anderen wird ein neuer Messmodus zur quantitativen chemischen Analyse von Einzelpartikeln in das ERICA integriert. Dieser Datensatz, zusammen mit Spurengasmessungen und der lagrangeschen Modellierung der Luftmassenherkunft, wird somit die Untersuchung von Quellen, Bildungsprozessen sowie der photochemische Entwicklung der Aerosolpartikel während des Transports ermöglichen.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1006: Bereich Infrastruktur - Internationales Kontinentales Bohrprogramm, Teilprojekt: Krypto-TEPHrochronologie im tiefsten ICDP Totes Meer Kern als Schlüssel zur Synchronisation vergangener Hydroklimatischer Veränderungen im östlichen MittelMEerraum(TEPH-ME)

Im Dürre-geplagten östlichen Mittelmeerraum ist es besonders wichtig, die vergangene hydroklimatische Variabilität besser zu verstehen, um unsere Möglichkeiten zu erhöhen, zukünftige Änderungen der Wasserbilanz in dieser Klima-sensitiven Region abschätzen zu können. Krypto-Tephrochronologie, d.h. die Identifizierung vulkanischer Asche (Tephra) vergangener Vulkanausbrüche in lakustrinen und marinen Sedimenten, sowie die Nutzung dieser Tephren als Zeit-parallele Marker, ist eine ideale Methode um diese Klimaarchive zweifelsfrei miteinander zu synchronisieren. Hauptziel des TEPH-ME Projektes ist es, Paläoumwelt-Records aus dem östlichen Mittelmeerraum an Hand von Tephra-Zeitmarkern zu verlinken um regional unterschiedliche hydroklimatische Rückkopplungen als Antwort auf vergangene Klimaänderungen zu bestimmen. Dafür sollen weitverbreitete und gut-datierte Kryptotephren aus dem Mittelmeerraum erstmals in den tiefen ICDP-Sedimentkernen des Toten Meeres identifiziert werden, und damit in einem der wichtigsten Paläoklima-Archive der südöstlichen Mittelmeer-Levante Region. Die Identifizierung solcher Tephren aus Vulkanprovinzen des zentralen und östlichen Mittelmeeres in den Sedimentkernen des Toten Meeres wird es erlauben, den tephrostratigraphischen Rahmen weiter in das östliche Mittelmeer auszuweiten. Des Weiteren wird damit die bisher nur unzureichende Chronologie des ICDP Paläoklima Records des Toten Meeres wesentlich verbessert werden. Die Synchronisation der Paläoklimadaten des Toten Meeres mit anderen langen und hochaufgelösten Klimaarchiven des östlichen Mittelmeerraumes wird es ermöglichen, natürliche hydroklimatische Schwankungen der Vergangenheit, sowie regional unterschiedliche Antwortmechanismen auf vergangene Klimawandel in der gesamten Region zu entziffern.Besonderer Fokus soll auf das letzte Interglazial (Marines Isotopenstadium - MIS 5e) gelegt werden, eingenommen der Übergänge von der vorletzten Eiszeit (MIS 6), und zum frühen letzten Glazial (MIS 5d-a). Dieses Zeitfenster ist von besonderem Interesse in der Paläoklimawissenschaft, da es oft als mögliches Analogon zu den projizierten zukünftigen Klimaänderungen angesehen wird. Des Weiteren kann dieser Zeitabschnitt Auskunft geben über vergangene hydrologische Veränderungen in der südlichen Levante, und die Rolle dieser Region als Migrationskorridor für den frühen modernen Menschen, der während des letzten Glazial-Interglazial-Zyklus aus Afrika migriert ist.

WD 8 - 055/19 Markierung von Fischernetzen mit Transpondern

Kurzinformation des wissenschaftlichen Dienstes des Deutschen Bundestages. 2 Seiten. Auszug der ersten drei Seiten: Wissenschaftliche Dienste Kurzinformation Markierung von Fischernetzen mit Transpondern Fanggeräte wie Fischernetze können sich von den Fischereifahrzeugen lösen, losgerissen oder vorsätzlich im Meer entsorgt werden. Um die Wiederauffindbarkeit möglich zu machen oder aber eine Zuordnung der Netze zum Besitzer zu erreichen, müssen Fischernetze eindeutig gekenn- zeichnet werden. Fischernetze werden beispielsweise mit einer Plakette, einem auslesbarem Schild, mit aus unterschiedlich gefärbtem Garn gedrehten Netzseilen, oder mit Transpondern ge- kennzeichnet. Die vorliegende Kurzinformation befasst sich insbesondere mit der Markierung mittels Transpon- dersystemen. Transponder Schiffe größerer Flotten bzw. die Großfischerei verwenden bereits Markierungen mit Transpon- dersystemen. Zum einen um das Fangmanagement zu unterstützen und zum anderen um verlore- nes Fanggerät wiederfinden zu können. Der Einsatz von Transpondern z.B. auf Markierungsbojen oder Schwimmern in der Küstenfischerei bzw. Kleinfischerei oder bei kleinen Flotten ist aus Kostengründen begrenzt. Die Vereinten Nationen beschreiben in ihrem Bericht „Abandoned, lost or otherwise discarded fishing gear (ALDFG)“ den Einsatz von Transpondern zur Markierung und sprechen eine Empfehlung für das weitere Vorgehen aus: „Transponders are now a common feature in many large-scale fisheries with the satellite tracking of vessels for safety and MCS purposes, and the use of transponders on gear such as marker buoys or floats is becoming more readily available. The fitting of transponders to gear improves the ability to locate gear in the water. This is an added cost to the fisher and is therefore most likely to be used by fishing operations where gear tends to be larger and more expensive than in artisanal fisheries. Large vessels operating mobile gear may already use transponders or sensors attached to the gear to aid net deployment and opera- tion. These large vessels are also more likely to have the capacity to locate and retrieve gear if it is lost. The use of transponders in coastal fisheries or by small-scale fleets is li- mited due to cost and technology constraints. For coastal fisheries it is often assumed that the combination of an inshore location where landmarks can be used for bearings and more affordable GPS means that the use of transponders is unnecessary for gear location WD 8 - 3000 - 055/19 (6. Mai 2019) © 2019 Deutscher Bundestag Die Wissenschaftlichen Dienste des Deutschen Bundestages unterstützen die Mitglieder des Deutschen Bundestages bei ihrer mandatsbezogenen Tätigkeit. Ihre Arbeiten geben nicht die Auffassung des Deutschen Bundestages, eines sei- ner Organe oder der Bundestagsverwaltung wieder. Vielmehr liegen sie in der fachlichen Verantwortung der Verfasse- rinnen und Verfasser sowie der Fachbereichsleitung. Arbeiten der Wissenschaftlichen Dienste geben nur den zum Zeit- punkt der Erstellung des Textes aktuellen Stand wieder und stellen eine individuelle Auftragsarbeit für einen Abge- ordneten des Bundestages dar. Die Arbeiten können der Geheimschutzordnung des Bundestages unterliegende, ge- schützte oder andere nicht zur Veröffentlichung geeignete Informationen enthalten. Eine beabsichtigte Weitergabe oder Veröffentlichung ist vorab dem jeweiligen Fachbereich anzuzeigen und nur mit Angabe der Quelle zulässig. Der Fach- bereich berät über die dabei zu berücksichtigenden Fragen.[.. next page ..]Wissenschaftliche Dienste Kurzinformation Seite 2 Markierung von Fischernetzen mit Transpondern purposes. But in many fisheries their wider adoption would provide an additional method 1 of location to reduce gear loss through misplacement at minimal additional cost.“ „The use of transponders to aid traceability and reduce ALDFG is most likely to be appli- cable in large-scale fisheries where the use of technology is commonplace. Even in these fisheries, the extension of this technology may still require some mandatory measures to ensure that use extends to fisheries where ALDFG is thought to be a significant issue and the transponders are of a suitable type and in an appropriate position on the gear to aid immediate or rapid gear recovery. Their use on FADs may be particularly appropriate. GPS technology is becoming increasingly affordable, and given its additional use for ves- sel navigation, could become widely adopted in marking the position of static gear and assisting mobile gear users to avoid agreed zones of static gear use. Recommendation 13: Further support should be given to developing affordable transponders and supporting equipment to aid the location of drifting gear and FADs. In addition, GPS technology and assistance in its use should be directed at small-scale fishers so that they can identify the 2 position of static gear.“ Im letzten Jahr führte die FAO einen Workshop zu Fanggerätemarkierungen durch, dessen Ergeb- nisse auch in den FAO - Handlungsempfehlungen für die Markierung und Rückverfolgbarkeit von Fischernetzen kürzlich veröffentlicht wurden. Die technische Umsetzung ist „Technologie- 3 offen“ formuliert. *** 1 United Nations Environment Programme (UNEP), Food And Agriculture Organization Of The United Nations (2009). „Abandoned, lost or otherwise discarded fishing gear“, Kapitel „On-board technology to avoid or locate gear“, https://www.bmis-bycatch.org/sites/default/files/2016-10/Marine_Litter_Abando- ned_Lost_Fishing_Gear%281%29.pdf, Seite 59 2 United Nations Environment Programme (UNEP), Food And Agriculture Organization Of The United Nations (2009). „Abandoned, lost or otherwise discarded fishing gear“, https://www.bmis-bycatch.org/sites/default/fi- les/2016-10/Marine_Litter_Abandoned_Lost_Fishing_Gear%281%29.pdf, Seite 104 und Seite 109 3 United Nations Environment Programme (UNEP), Food And Agriculture Organization Of The United Nations (2018). „Report to the Technical Consultation On Marking Of Fishing Gear“, http://www.fao.org/3/CA0196EN/ca0196en.pdf United Nations Environment Programme (UNEP), Food And Agriculture Organization Of The United Nations (2019). „Voluntary Guidelines on the Marking of Fishing Gear“, http://www.fao.org/3/ca3546t/ca3546t.pdf Fachbereich WD 8 (Umwelt, Naturschutz, Reaktorsicherheit, Bildung und Forschung)

Untersuchungen zum Stoffwechsel von Vinylchlorid unter dem Blickpunkt der chemischen Kanzerogenese

Untersuchungen in vivo und in vitro. Untersuchung der Aufnahmekinetik von Vinylchlorid. Untersuchung der Gewebsverteilung von Vinylchlorid. Untersuchung der kovalenten Bindung von Metaboliten des Vinylchlorid an Makromolekuele und Nucleinsaeuren. Beitrag zur Frage der chemischen Kanzerogenese von Vinylchlorid. Diese Untersuchungen erfolgten mit radioaktiv markiertem Vinylchlorid und sind z.T. schon abgeschlossen. Es wurde eine Untersuchungsanordnung fuer diese und analoge Fragestellungen neu konzipiert.

Elucidating mechanisms of pesticide sorption and degradation by compound specific isotope analysis in conjunction with advanced mathematical transport modelling

Biogeochemical interfaces play a key role for retardation and elimination of organic pesticides: (i) as sorption medium for retention; (ii) by harbouring microorganisms that facilitate degradation. Tracing these processes under natural conditions in the absence of mass balances is difficult. Of particular concern are polar and anionic pesticides because they are highly mobile. This proposal aims to provide two important, new contributions towards a better process understanding, each focussed in one Ph.D. project:(1) Measurements of compound-specific 13C and 15N isotope fractionation to investigate pesticide sorption and degradation. We will for the first time (a) measure degradation-associated isotope fractionation for bentazone and MCPA, as a new approach to detecting their transformation in natural systems; (b) use the isotope effect between the neutral and anionic form of bentazone to characterize directly which form (neutral versus ionic) is preferentially retained at geochemical surfaces (pure minerals, artificial and natural soils).(2) Column studies in conjunction with cutting-edge mathematical modelling to assess the role of immobile water on sorption and degradation. We aim to test the hypotheses that (a) surface interactions of pesticides are more pronounced when more of the substances are present in immobile (= stagnant, near-surface) water, and (b) that this proportion is greater under unsaturated conditions. To this end, (i) tracer tests (3H, bromide) at different degrees of water content will quantify the proportions of mobile versus immobile water at different degrees of saturation; (ii) an advanced mathematical model including slow, irreversible sorption, and rapid sorption equilibrium in the immobile water zone will be developed to describe for the first time the influence of immobile water on pesticide sorption and degradation.

Untersuchung der natürlichen Antagonisten des Eichenprozessionsspinners in Deutschland

Im Verbundprojekt werden die Vielfalt an EPS-Pathogenen und EPS-Parasiten, -Parasitoiden und -Prädatoren, wie auch die Intensität des Befalls in verschiedenen Entwicklungsstadien des EPS und in unterschiedlichen standörtlichen und klimatischen Bedingungen systematisch erfasst. In unserem Teilvorhaben (TP1) wird die genetische Ausstattung der EPS-Populationen untersucht. In einem Transekt von Norden bis Süden Deutschlands werden EPS befallene Gebiete als Versuchsflächen von allen Projektpartnern gemeinsam ausgesucht. Diese Gebiete sollen möglichst unterschiedliche klimatische/standörtliche Bedingungen, wie auch eine unterschiedliche Kalamitätsgeschichte, darstellen, damit möglichst viele Faktoren, bei der Auswertung der genetischen Strukturen der EPS-Populationen berücksichtigt werden können. Diese EPS-Populationen werden mittels molekulargenetischer Marker genetisch untersucht. Dabei werden zwei mitochondrialer Gene (COI und COII) sequenziert um Differenzen zwischen EPS-Individuen festzustellen. Weiterhin werden nukleare Mikrosatelliten Marker (SSRs) angewendet, um die genetische Variabilität innerhalb und die genetische Differenzierung zwischen Populationen zu erfassen. In diesem Schritt werden bekannte, erfolgreiche SSRs aus dem Pinien- auf den Eichenprozessionsspinner übertragen. Die am besten funktionierenden und variablesten SSRs werden für die Erfassung der genetischen Strukturen der EPS-Populationen verwendet. Sowohl die Sequenzierung der COI-Gene als auch die Fragmentanalyse der SSRs werden mittels Kapillarlektrophorese an einem DNA-Sequenzer durchgeführt. Die räumlichen genetischen Strukturen und die phylogenetische Bäume werden in Zusammenhang mit den standörtlichen/klimatischen/Kalamitätsgeschichtlichen Faktoren Auskunft über die Abstammung/Entstehung der Populationen geben. In der Gesamtauswertung im Verbundprojekt wird die genetische Diversität der EPS-Populationen mit der Vielfalt der Antagonistenvielfalt und die Befallsidensität korreliert werden.

Spurenelementkreisläufe und Flüsse im südlichen Indischen Ozean - ein Beitrag zu GEOTRACES

Der südliche Indische Ozean gehört zu den am wenigsten untersuchten Meeresgebieten. Entlang eines zonalen Transekts bei 23°S im südlichen Indischen Ozean wollen wir mit Hilfe der Verteilung von isotopischen Tracern (Radiumisotope, Thorium, Helium) die Quellen, die Senken und die Flüsse von Spurenelementen (TEs: Cd, Co, Cu, Fe, Mn, Mo, Ni, V, Zn) in der Wassersäule untersuchen. Die Anwendung von Radiumisotopen (224Ra, 223Ra, 228Ra,226Ra,), Thoriumisotopen (234Th, 232Th) und Heliumisotopen (3He, 4He) erlaubt ein besseres Verständnis der biogeochemischen Zyklen von TEs. Da einige dieser Spurenelemente als Mikronährstoffe fungieren, wollen wir ihre biogeochemischen Kreisläufe und ihre Wechselwirkungen mit der Bioproduktivität im Oberflächenwasser sowie ihre Wechselwirkungen mit den Kohlenstoff- und Nährstoffkreisläufen erforschen. Durch die Kombination von Messungen von TEs mit Radium- und 234Th-Isotopen als Tracer für vertikale und horizontale Flüsse, 232Th als Tracer für den Staubeintrag und Heliumisotope als Tracer für einen hydrothermalen Eintrag, werden wir die Zufuhrpfade von TEs aus der Atmosphäre, den Kontinenten (hauptsächlich dem Sambesi-Fluss), den Sedimenten der afrikanischen und australischen Kontinentalschelfe und aus den hydrothermalen Quellen (Hydrothermalismus am Mittelindischen Ozeanrücken) bestimmen und quantifizieren. Diese Untersuchungen sollen auf Probenmaterial basieren, das während der Sonne Ausfahrt SO-276 (Juli – August 2020) von Durban (Südafrika) nach Fremantle (Australien) gewonnen wird. Unsere Untersuchungen sind Teil des international koordinierten Programms GEOTRACES und werden zum „Second Indian Ocean Expedition Program (IIOE-2)“ beitragen. Wir erwarten, dass die Ergebnisse der vorgesehenen Untersuchungen einen signifikanten Beitrag zum Verständnis von Ökosystemen und ihrem chemischen Milieu liefern werden.

Untersuchung des Boden-Pflanzen-Transfers biologisch besonders wirksamer Schadstoffe

Der Uebergang von Schwermetallen, insbesondere Cr, Mo, Se, Te, Ni, Co, Cu, Mn und Ag, vom Boden in Nahrungs- und Futtermittelpflanzen wird mit Industriestaeuben, loeslichen stabilen Tracern und Radiotracern untersucht. Daraus resultieren Empfehlungen zur Pflanzenauswahl bei vorgegebener Bodenbeschaffenheit (Kontamination, bestimmte Qualitaetsmerkmale), sowie Methoden zur Beeinflussung der Mobilitaet eines Metalls im Boden. Bisherig Experimente erfolgten mit Elektrofilterstaub aus Muellverbrennungsanlagen an Gras, Spinat und Kohlrabi. Sie werden mit Kartoffeln, Weizen und Mais fortgefuehrt. Entsprechende Versuche mit Cr, Mo und W sollen an ca. 20 verschiedenen Nutzpflanzen durchgefuehrt werden.

Wasserbewegung in ungesaettigten Boeden

Fruehere Experimente der vertikalen Verteilung des Kernwaffen- (oder kuenstlich eingebrachten) Tritiums zeigten eine nur sehr langsame, geschichtete Abwaertsbewegung des Niederschlagswassers in der ungesaettigten Bodenzone. Da das Vorruecken des Tritium Tracers immer schneller als das anderer Verunreinigungen im Regenwasser ist, sind so Abschaetzungen des unguenstigsten Falles moeglich (Zivilschutz, Umweltschutz). Jetzt soll geprueft werden, inwieweit eine geschichtete Abwaertsbewegung der Grundwasserspende in der ungesaettigten Bodenzone bei starker kuenstlicher Beregnung erhalten bleibt, bzw. ab welchen Regen-Intensitaeten mit staerkerer Dispersion und Kanalbildung zu rechnen ist.

Die mikrobielle Besiedlung von Wurzeloberfläche und Rhizosphäre in ihrer Bedeutung für Stoffumsätze in Böden

Die Bedeutung der mikrobiellen Besiedlung von Wurzeloberfläche und Rhizosphäre für Stoffumsätze in Böden soll im Gewächshaus mit vier Gefäßversuchen erfasst werden. Im ersten Versuch wird die Eignung Ergosterol und Muraminsäure zur Quantifizierung von Pilz- und Bakterienbiomasse auf Wurzeloberflächen mit anderen, insbesondere mikroskopischen Methoden überprüft. Im zweiten Versuch wird der Einfluss der Pflanzenart auf die mikrobielle Besiedlung der Wurzeloberfläche untersucht. Im dritten Versuch wird ermittelt, ob die mikrobielle Biomasse eines Bodens und deren Zusammensetzung, dargestellt durch die Quotienten von Ergosterol (Biomarker für Pilze) bzw. Muraminsäure (Biomarker für Bakterien) und mikrobieller Biomasse, die mikrobielle Besiedlung von Wurzeloberflächen beeinflusst. Im vierten Versuch wird das Verhalten der rhizoplanen Organismen während des Absterbens der Wurzel beobachtet und untersucht, inwieweit es zu Interaktionen mit den Mikroorganismen der Rhizosphäre und des Gesamtbodens kommt. Dazu wird nicht nur die mikrobielle Biomasse quantifiziert, sondern auch der Übergang der Wurzelbiomasse in mikrobielle Residuen als Zwischenspeicher für Nährstoffe speziell beachtet. Es ist davon auszugehen, dass die Interaktionen zwischen Pflanze, mikrobieller Biomasse und mikrobiellen Residuen eine wichtige Funktion für die Immobilisierung und Mobilisierung von Pflanzennährstoffen haben.

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