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Eine neue Bedrohung der stratosphärischen Ozonschicht durch anthropogene kurzlebige Halogenverbindungen

Die stratosphärische Ozonschicht bietet der Erde einen wirkungsvollen Schutzschild gegen den ultravioletten, schädigenden Anteil der solaren Strahlung. Der anthropogene Ozonabbau, verursacht durch Emissionen von langlebigen Fluorchlorkohlenwasserstoffen (FCKWs), war eines der größten Umweltprobleme der letzten Jahrzehnte. Emissionen von FCKWs wurden infolge des Montrealer Abkommens von 1987 stark reduziert und eine langsame Erholung der Ozonschicht wird im Laufe der nächsten Jahrzehnte erwartet. Im Gegensatz dazu werden die Emissionen von sehr kurzlebigen Halogenverbindungen (Very Short-Lived Halocarbons, VSLH), welche auch stratosphärisches Ozon zerstören, aufgrund von neuen Technologien ansteigen. Chemische Oxidationsprozesse in der marinen Umwelt, insbesondere die neuartigen Behandlungsverfahren von Ballastwasser, und anwachsende tropische Makroalgenkulturen beeinflussen biogeochemische Kreisläufe und können zu einem starken Anstieg der VSLH Produktion und Emission führen. Zusätzlich zu ihrem schädlichen Effekt auf die Ozonschicht, beeinflussen VSLH den atmosphärischen Strahlungsantrieb und das Vermögen der Atmosphäre viele natürliche und anthropogene Spurenstoffe zu entfernen (atmosphärische Oxidationspotential). Momentan ist nur sehr wenig über die zukünftig zu erwartenden anthropogenen VSLH Emissionen aus dem Ozean sowie ihre bedrohliche Wirkung auf die atmosphärische Chemie bekannt und fundierte wissenschaftliche Untersuchungen sind dringend erforderlich. Das Ziel dieses Antrages ist es, momentane und zukünftige Emissionen anthropogener VSLH und ihren Einfluss auf atmosphärische Zusammensetzung und Chemie zu quantifizieren. Ein besonderer Fokus liegt auf der Untersuchung einer möglichen neuen Bedrohung der stratosphärischen Ozonschicht. In einem ersten Schritt werden globale Karten der ozeanischen Emissionen von anthropogenen VSLH erstellt. Im zweiten Schritt wird, basierend auf atmosphärischer Chemie-Transport Modellierung, die Entwicklung der anthropogenen VSLH in der Atmosphäre quantifiziert. Zu diesem Zweck werden Küsten-auflösende Modellsysteme entwickelt, welche später dazu beitragen Parametrisierungen anthropogener VSLH Prozesse für globale Klima-Chemie Modelle zu erstellen. In einem dritten Schritt wird der globale Einfluss der anthropogenen VSLH auf Ozonabbau, Strahlungsantrieb und atmosphärisches Oxidationspotential bestimmt und mögliche Rückkopplungsmechanismen werden identifiziert. Der interdisziplinäre Forschungsplan umfasst die Synthese existierender Daten, Messungen, sowie Ozean-Zirkulation-, Biogeochemie- und atmosphärische Klima-Chemie Modellierung. Das Forschungsvorhaben wird die Frage beantworten, ob anthropogene Aktivitäten in der marinen Umwelt eine Bedrohung für die stratosphärische Ozonschicht darstellen. Solch eine Risikoabschätzung ist von großer gesellschaftlicher Bedeutung und liefert entscheidende Information für politische Entscheidungsträger bezüglich der Planung zukünftiger menschlicher Aktivitäten.

Eine Webanwendung zur Ermittlung und Vermeidung des Eintrags von Pflanzenschutzmitteln in die Umwelt

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Viele Studien zeigen, dass chemische Pflanzenschutzmittel (PSM) auch über weite Distanzen transportiert werden können und so die Umwelt belasten. Auch entlegene Schutzgebiete sind davon betroffen und werden hierdurch beeinträchtigt, was insbesondere Insektenpopulationen nachhaltig schädigt. Dies konnte durch ein deutschlandweites Kleingewässermonitoring (KgM) bestätigt werden (Liess et al., 2021). Bereits im Projekt PuMa 1.0 (Laufzeit 1.7.2021 - 30.6.2023) entwickelten die Projektpartner eine Webanwendung, mit der auf einer interaktiven Karte u.a. potenzielle Quellen von PSM identifiziert, das ökologische Risiko eines vorhergesagten PSM-Eintrags bewertet und PSM-Reduktionsszenarien simuliert werden können. Mit dem Folgeprojekt PuMa 2.0 sollen die zurzeit noch bestehenden Limitierungen dieser Webanwendung identifiziert und überwunden werden. Das Ziel ist die Weiterentwicklung der vorhandenen Webapplikation zu einer offenen, digitalen Plattform für Umweltforschung, die sich in das bestehende IT-Umfeld von Anwendern aus Umweltforschung, Landwirtschaft, Verwaltung und Umweltschutz integrieren lässt. Wissenschaftliche Ziele des Projekts PuMa 2.0 bestehen u.a. in der Quantifizierung des Oberflächenabfluss und der ökotoxikologischen Bewertung eintragsmindernder Maßnahmen. Ziele im Bereich der Softwareentwicklung bestehen u.a. in der Umsetzung mehrerer Schnittstellen für den Import und Export von Schlag- und PSM-Anwendungsdaten. Sowie der Entwicklung von Programmierschnittstellen zur Integration weiterer Expositionsmodelle und Auswertungen zur ökotoxikologischen Risikobewertung.

Luftreinhaltung im Verkehrsbereich. Regionale Umweltberichterstattung und Modellrechnungen

Der Strassenverkehr setzt in den Ballungskernen und Verdichtungsrandzonen Luftschadstoffe in solch grossen Mengen frei, dass sie die Lebensbedingungen der dortigen Bevoelkerung erheblich beeintraechtigen. Bereits die Waldschadendiskussion hatte aber auch deutlich gemacht, dass die Luftverunreinigungen durch den Strassenverkehr nicht nur raeumlich eng begrenzte Probleme darstellen. Die Gefahren einer globalen Klimaveraenderung aufgrund der Emissionen von sog Treibhausgasen (vor allem CO2) zeigen schliesslich, dass der Verkehr auch Mitverursacher der globalen Umweltrisiken ist. Die anstehenden Probleme lassen sich durch technische Konzepte zur Emissionsminderung allein nicht loesen. Vielmehr sind solche Massnahmen durch eine Vielzahl weitergehender Massnahmen - auch im Bereich von Raumordnung und Staedtebau - zu unterstuetzen. Folgende Forschungsfragen beduerfen vordringlich einer Klaerung: - Welche Emissionssituation herrschte im Referenzjahr 1985 im Gebiet der ehemaligen DDR? - Wie stellt sich die Situation der Schadstoffemissionen des Strassenverkehrs in der BRD im Jahr 1990 in raeumlicher Differenzierung dar, wer sind die wesentlichen Verursacher? - Welche Veraenderungen in der raeumlichen und sektoralen Emissionsstruktur haben sich zwischen 1985 und 1990 ereignet, welchen Einfluss besitzen hierbei die als Folge der deutschen Vereinigung geaenderten Verkehrsstroeme? - Welche zukuenftigen Entwicklungen bis zum Jahr 2000 bzw 2005 sind bei den einzelnen Schadstoffen zu erwarten, welche besonderen Einfluesse auf die Emissionsentwicklung wird die weitere Verkehrsentwicklung ausueben.

Einfluss von Vergletscherung, Permafrost und tektonischen Bedingungen auf die Ausbreitung von Radionukliden im Fernfeld eines Tiefenlagers nach einem potenziellen Schadensfall

Die Entsorgung nuklearer Abfälle in geologischen Tiefenlagern muss in Gebieten erfolgen, die vom Grundwasserstrom ausreichend isoliert bleiben. Andernfalls können Fluidströmungsprozesse bei einer gestörten Entwicklung des Endlagers die Migration von Radionukliden in die Biosphäre begünstigen. Nur wenige Studien befassen sich mit den Folgen des weiträumigen Radionuklidtransports in solchen Worst-Case-Szenarien. Die hydrogeologischen Bedingungen des Gesamtsystems in der Nachbetriebsphase werden sich jedoch letztendlich von denen zum Zeitpunkt des Endlagerbaus unterscheiden und werden sowohl von äußeren Faktoren (z.B. Klimawandel) als auch von intrinsischen Beckeneigenschaften stark beeinflusst. Dieses Vorhaben im Bereich der Umweltrisiken zielt darauf ab, die Auswirkungen von (i) Vereisung, (ii) Permafrost und (iii) tektonischen Ereignissen auf die hydrologischen und hydromechanischen Grenzen zu untersuchen, die den großräumigen Grundwasserfluss in der Nähe von hypothetischen Abfalldeponien bestimmen. Zu diesem Zweck dient der Yeniseisky-Standort (YS) in Russland, ein potenzielles geologisches Tiefenlager für radioaktive Abfälle in kristallinem Gestein, als Fallstudie, der auf einzigartige Weise alle drei oben genannten Merkmale der geologischen Umgebung umfasst. Multiphysikalische Simulationen von thermisch-hydraulisch-mechanisch-chemisch gekoppelten Prozessen (THM-C) werden angewendet, um Szenarien der Fernfeld-Radionuklidentwicklung im Extremfall eines Endlagerstörfalls zu liefern. Die Neuartigkeit der THM-C-Modelle und der Zugang zu einer einzigartigen Datenbank der YS werden das klassische Verständnis von anomaler Fluid-, Wärme- und Massentransportvorgänge innerhalb tektonisch aktiver Becken erweitern. Während sich das vorgeschlagene Vorhaben auf die Thematik der nuklearen Entsorgungsforschung bezieht, können die den entwickelten Modellen zugrunde liegenden physikalischen und numerischen Konzepte auf eine Vielzahl von Nutzungsszenarien der Geosphäre (z.B. CO2-Speicherung, Abfallentsorgung, Entstehung seismischer Ereignisse) angewendet werden. Darüber hinaus sind entsprechende Benchmarkstudien in ähnlichen kristallinen geologischen Formationen geplant.

Alternative Dispersionsschichten für Hochleistungskontakte - ALDIHOK

Standortdifferenzierte Bewertung und Anrechnung der Nutzung von Nitrifikationsinhibitoren als Klimaschutzmaßnahme im Pflanzenbau, Standortdifferenzierte Bewertung und Anrechnung der Nutzung von Nitrifikationsinhibitoren als Klimaschutzmaßnahme im Pflanzenbau

Die Landwirtschaft ist für etwa 80% der gesamten N2O-Emissionen in Deutschland und für 45% der Treibhausgasemissionen (THG) aus dem Agrarsektor verantwortlich. Die größte N2O-Quelle in der Landwirtschaft ist der Einsatz von Stickstoffdüngern (Mineraldünger und organischer Dünger, einschließlich Biogasgärresten), der ca. 60% der gesamten N2O-Emissionen aus der Landwirtschaft verursacht. Dabei sind sowohl direkte N2O-Emissionen aus den gedüngten Böden als auch indirekte N2O-Emissionen durch die Freisetzung reaktiver Stickstoffverbindungen (z.B. Auswaschung von Nitrat, Emission von Ammoniak) von Bedeutung. Die Verringerung dieser Emissionen und die Verbesserung der Effizienz der Stickstoffnutzung sind unerlässliche Maßnahmen, um die in internationalen Vereinbarungen festgelegten Emissionsminderungsziele für den Agrarsektor zu erreichen. Nitrifikationshemmer werden als robuste und skalierbare Maßnahme zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen im Pflanzenbau vorgeschlagen. Ob dies jedoch eine effiziente, praktikable und umweltverträgliche Maßnahme zur Reduzierung der düngemittelbedingten N2O-Emissionen unter mitteleuropäischen Bedingungen ist, wird in Wissenschaft, Politik und Praxis kontrovers diskutiert. Einerseits besteht das Potenzial, durch die Hemmung der Nitratbildung sowohl die direkten als auch die indirekten N2O-Emissionen deutlich zu reduzieren und damit die Effizienz der Stickstoffdüngung zu verbessern. Andererseits fehlen wissenschaftlich belastbare und standortdifferenzierte Ergebnisse, die NI-Effekte unter mehreren Gesichtspunkten verlässlich bewerten: i) die standortdifferenzierten jährlichen N2O-Emissionen und Nitratauswaschungen, ii) die ökologische Langzeitwirkung der Hemmstoffe und ihr Einfluss auf andere umwelt- und klimawirksame Emissionen (z.B. Ammoniakemissionen) und iii) die Gesamtbewertung als Klimaschutzmaßnahme unter Berücksichtigung von Klimaschutzeffekten, ökologischen Risiken sowie ökonomischen und pflanzenbaulichen Effekten.

Bioökonomie International 2024: PRACTICE - Pflanzenvirus-Nanopartikel als biokompatibles Trägersystem für siRNA zur selektiven Schädlingsbekämpfung

ETOS: Elektrochemische Valorisierung von hochchlorierten persistenten Abfällen, Teilprojekt A

Überwachung neu auftretender antimikrobieller Resistenzen durch Charakterisierung des unerforschten Umweltresistoms, Anteil Dresden, SEARCHER: Überwachung neu auftretender antimikrobieller Resistenzen durch Charakterisierung des unerforschten Umweltresistoms, Anteil Dresden

Standortdifferenzierte Bewertung und Anrechnung der Nutzung von Nitrifikationsinhibitoren als Klimaschutzmaßnahme im Pflanzenbau, Standortdifferenzierte Bewertung und Anrechnung der Nutzung von Nitrifikationsinhibitoren als Klimaschutzmaßnahme im Pflanzenbau

Nitrifikationshemmstoffe werden als robuste und skalierbare THG Reduktionsmaßnahme für den Pflanzenbau vorgeschlagen. Ob dies aber eine effiziente, praxisgerechte und umweltschonende Maßnahme zur Verringerung düngungsinduzierter N2O-Emissionen unter mitteleuropäischen Bedingungen ist, wird von Wissenschaft, Politik und Praxis kontrovers diskutiert. Einerseits bestehen die Potenziale, durch die Hemmung der Nitratbildung sowohl die direkten als auch indirekten N2O-Emissionen deutlich zu mindern und dadurch die Effizienz der Stickstoffdüngung zu verbessern. Andererseits fehlen für eine gesicherte Bewertung in mehreren Punkten wissenschaftlich belastbare und standortdifferenzierende Ergebnisse: i) die standortdifferenzierende Bewertung der Wirkung auf die N2O-Jahresemission und Nitratauswaschung, ii) die ökologischen Langzeitwirkungen einer regelmäßigen Ausbringung der Hemmstoffe und ihre Wirkung auf andere umwelt- und klimawirksamen Emissionen sowie iii) die zusammenführende und standortdifferenzierende Gesamtbewertung als Klimaschutzmaßnahme unter Einbeziehung von Klimaschutzeffekten, ökologischen Risiken, sowie ökonomischen und pflanzenbaulichen Effekten. Ziel dieses Teilprojekts ist die standortabhängige pflanzenbauliche Bewertung des Einsatzes von Nitrifikationsinhibitoren und damit verbundener Düngungsstrategien auf die Qualität und Höhe der Erträge und Stickstoffnutzungseffizienz. Neben bereits verfügbaren Daten aus der Literatur fließen hier insbesondere die pflanzenbaulichen Daten aus den Feldversuchen des Verbundprojektes ein. Zur weiteren Extrapolation der Erkenntnisse werden statistische und pflanzenbauliche Modelle herangezogen.

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