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Messungen von Wasserstoff-Isotopenverhältnissen in atmophärischen flüchtigen organischen Verbindungen

Messungen der Verhältnisse stabiler Isotope in flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) in der Atmosphäre liefern wichtige Informationen über die Quellen, die photochemische Geschichte, die Aufenthaltszeiten und die Bilanzen dieser Verbindungen. Bisherige Studien haben sich ausschließlich mit den Verhältnissen stabiler Kohlenstoffisotope in diesen Verbindungen beschäftigt. Die Untersuchung der Isotopenverhältnisse anderer Elemente kann dazu beitragen, atmosphärische Prozesse noch besser zu verstehen und zu quantifizieren. Am vielversprechendsten sind dabei die Verhältnisse der stabilen Wasserstoffisotope, weil auf Grund des im Vergleich zu Kohlenstoff höheren Masseverhältnisses deutlich ausgeprägter Isotopeneffekte zu erwarten sind. Wir beabsichtigen, die Verhältnisse stabiler Wasserstoff-Isotope in atmosphärischen VOC mit einem Gaschromatograph-Pyrolyse-Isotopenverhältnis-Massenspektrometer (GC-P-IRMS) zu messen. Dazu haben wir eine Methode entwickelt, die auf einer Modifikation der bisherigen Messungen stabiler Kohlenstoff-Isotope in atmosphärischen VOC beruht. Um die für diese Messungen notwendigen Nachweisgrenzen und Reproduzierbarkeiten zu gewährleisten, ist die Anreicherung der VOC aus einer großen Probenmenge (je nach Konzentration der VOC bis zu 200 L Luft) notwendig. Dazu wurde das vorhandene Probenaufbereitungssystem modifiziert. Die Methode ist inzwischen gut charakterisiert. Wir konnten zeigen, dass die Nachweisgrenzen ausreichen, um die in der Atmosphäre erwarteten Änderungen der Isotopenverhältnisse durch chemische und physikalische Prozesse nachweisen zu können. Erste Messungen von VOC aus der Umgebungsluft ergaben vielversprechende Ergebnisse. Es ist geplant, basierend auf den bisherigen Erfahrungen das Anreicherungssystem umzubauen, um eine bessere Reduzierung von Wasser und Kohlendioxid aus der Luftprobe zu erreichen sowie durch die Wahl neuer Adsorbentien die Anreicherung zu optimieren und das Spektrum der messbaren VOC zu erweitern. Parallel dazu werden fehlende kinetische Isotopeneffekte gemessen sowie Quellstudien durchgeführt. Anschließend sollen in einer einjährigen Studie Tages- und Jahresgänge ausgewählter VOC untersucht werden. Parallel dazu sollen bestehende Interpretationsmethoden und Anwendungsmöglichkeiten weiterentwickelt werden. Die vorgeschlagene Methode ist ein empfindliches Werkzeug, um die Quellen von VOC zu identifizieren, photochemische Prozesse sowie den Einfluss von Chemie und Transport auf ihre Verteilung zu untersuchen und ihre Aufenthaltszeiten in der Atmosphäre zu bestimmen. Unseres Wissens gibt es bisher keine Messungen der Verhältnisse stabiler Wasserstoff-Isotope in VOC in der Umgebungsluft. Diese Messungen werden weitere Bausteine zum Verständnis chemischer und physikalischer Prozesse in der Atmosphäre liefern.

Prozessintegrierte Abgasbehandlung bei der Reifenherstellung durch Nutzung von Einsatzströmen als Sorbenzien, Teilvorhaben: Auslegung einer lokalen Absaugung; Auslegung einer Abluftführung, Bau eines Demonstrator und Verifizierung der Simulationen

Reifen sind unverzichtbare Elemente der Mobilität. Wegen den einzigartigen Eigenschaften werden sie ausschließlich auf Basis von Kautschuken hergestellt. Dem organischen Polymer Kautschuk werden im Herstellungsprozess des Reifens noch weitere organische Materialien (wie z.B. Ruße oder Öle) zugemischt. Neben der Zugabe dieser Komponenten entstehen bei der Herstellung von Reifen entlang einer Mischerlinie und der anschließenden Weiterverarbeitung (bspw. Reifenheizpressen) allerdings auch volatile organische Komponenten (VOCs). Da momentan kein Material bekannt ist, welches die Reifen - Kautschuke ersetzen kann, ist es erforderlich, die Emission von VOCs bei der Reifenherstellung weitestgehend zu minimieren. Die Aufgabe des zur Förderung beantragten Vorhabens ist die Entwicklung einer nachhaltigen und Ressourcen schonenden Behandlung der VOC-haltigen Abgase. Die bislang eingesetzten Technologien (insbesondere Regenerative Nachverbrennung, ggf. mit vorheriger Aufkonzentration der Abgase) erfüllen diese Anforderungen nicht. Sie verursachen nicht nur unmittelbare Kohlendioxidemissionen durch Einsatz von fossilen Brennstoffen, sondern erweisen sich in der industriellen Praxis als betrieblich nachteilig bzw. anfällig. Der zur Förderung beantragte Ansatz ist prozessintegriert, nutzt ohnehin im Mischprozess eingesetzte Stoffströme als Adsorbenzien, kommt ohne fossile Brennstoffe aus und vermeidet betriebliche Probleme bisher eingesetzter Technologien. Mit dem Verfahren lassen sich somit bspw. die Kosten für Energie und CO2-Zertifikate deutlich reduzieren.

ACTRIS-D National Facilities, Phase 1, Teilprojekt 9 (GUF-NF): Ausbau des Taunusobservatoriums (TO) am Kleinen Feldberg im Hinblick auf umfassende in-situ-Messungen von Aerosolen und kurzlebigen Spurengasen im Rahmen von ACTRIS

Sonderforschungsbereich (SFB) 1537: Skalenübergreifende Quantifizierung von Ökosystemprozessen in ihrer räumlich-zeitlichen Dynamik mittels smarter autonomer Sensornetzwerke, Teilprojekt A03: Blattküvetten-Laserspektrometer-System zur Analyse der Photosynthese, ihrer 13C-Isotopen-diskriminierung, und Emissionen flüchtiger organischer Verbindungen (VOC)

A3.1 Räumliche und zeitliche Auflösung der 13CO2- und VOC-Flüsse im BlattWir erfassen die räumliche und zeitliche Dynamik des Gaswechsels in Blättern innerhalb Baumkronen und Baumarten in einem Mischbestand. Durch die Messung der natürliche 13C-Isotopen Diskrimination können Anpassungen der Wassernutzungseffizienz und Umwelteinflüsse auf die Photosynthese entschlüsselt werden. Blattemissionen flüchtiger organischer Verbindungen (VOC) sind weitere Indikatoren für biotische und abiotische Stresse, so dass Hot Spots und Hot Moments in Echtzeit erfasst werden können. A3.2 Entwicklung von miniaturisierten Blattküvetten und kompakten Laser-spektroskopen für 13CO2-IsotopeWir entwickeln Mikro-Gasküvetten, welche in großer Zahl eingesetzt werden sollen, um die 3D-Variabilität der 13CO2-Isotope innerhalb des Kronendachs zu überwachen. Sie sind mit einem integrierten Öffnungs- und Schließ-mechanismus ausgestattet und werden mit mehreren kleinen, kostengünstigen Kohlenstoffisotopen-Laserspektroskopen verbunden, die auch die H2O-Flüsse in den Blättern messen werden. Da die Laserspektroskope nicht in ähnlichem Maße miniaturisiert werden können wie die Blattküvetten, werden sie an einer zentralen Stelle platziert und durch Schläuche verbunden.

Sanierungsrahmenkonzept fuer das Grossprojekt Berlin

Das Grossprojekt Region 'Industriegebiet Spree' liegt im Suedosten Berlins und stellte ein geschlossenes Industriegebiet dar, in dem sich unterschiedliche Betriebe des produzierenden und verarbeitenden Gewerbes ansiedelten (ua chemische Industrie, Energieerzeugung, Metallverarbeitung, Elektronik, Fahrzeug- und Motorenbau). Die zahlreichen Industrie- und Gewerbebetriebe haben durch Schadstofffreisetzungen infolge Handhabungsverlusten, Leckagen, unsachgemaessen Ablagerungen etc zu einer grossraeumigen Belastung des Bodens und zu Kontaminationen des Grundwassers vor allem mit unterschiedlichen Schwermetallen, Cyaniden und organischen Verbindungen gefuehrt. Aufgrund der Kontaminationen im Grundwasser mussten einzelne Foerdergalerien der Wasserwerke in der Vergangenheit vor allem wegen Belastungen durch LCKW und gaswerktypische Schadstoffe geschlossen werden. Die Sanierung des Industriegebietes Spree hat vordringlich die Sicherung der Wasserversorgung zum Ziel, da das gesamte Projektgebiet im gemeinsamen Wasserschutzgebiet (Zone III) der drei Wasserwerke Johannisthal, Wuhlheide und Alt-Glienicke liegt. Die Foerderung der Wasserwerke erfolgt aus Brunnengalerien, die relativ nah zur Spree und zum Teltowkanal gelegen sind. Aufgrund der hydrogeologischen Bedingungen wird die Grundwasserneubildung bei den Wasserwerken Wuhlheide und Johannisthal etwa zu 2/3 aus Uferfiltrat gebildet. 1993 wurde die Region 'Industriegebiet Spree' als Grossprojekt im Sinne der Finanzierungsregelung der oekologischen Altlasten bestaetigt. Als Massnahmen im Rahmen des Finanzierungsabkommens werden solche angesehen, die der Gefahrenabwehr im Sinne der im Bund und in den jeweiligen Laendern geltenden gesetzlichen Regelungen dienen. Der Umfang dieser Massnahmen wird einvernehmlich zwischen Bund, BVS und Land in einer gemeinsamen Arbeitsgruppe festgelegt. Im Verwaltungsabkommen vom Dezember 1992 ist geregelt, dass die aus der Freistellung entstehenden Folgekosten zwischen dem Bund und dem freistellenden Land aufgeteilt werden. Grundlage fuer die Sanierung ist ein Sanierungsrahmenkonzept. Ende Januar 1996 wurde durch Bund, BVS und Land ein Sanierungsrahmenkonzept fuer das Grossprojekt Berlin verabschiedet, das vom IWS erstellt wurde.

Tunnelgeothermieanlage Rosensteintunnel in Stuttgart

Die Landeshauptstadt Stuttgart (Baden-Württemberg) plant, in der Nähe des Stuttgarter Zoos "Wilhelma" eine Tunnelgeothermieanlage in den neu zu errichtenden Rosensteintunnel zu implementieren. Ziel des Vorhabens ist, die geothermische Wärme und die Abwärme des Straßenverkehrs zum Beheizen des benachbarten, neu zu errichtenden Gebäudes (z. B. Elefantenhaus), zur Wassertemperierung der Elefantenduschen und der Außenbecken im Zoo "Wilhelma" zu nutzen sowie gleichzeitig die Tunnelbetriebstechnik zu kühlen. Übertragen wird die Wärme durch neuartige fluiddurchflossene Absorberleitungen, die in dem Teil des Tunnels zwischen dessen Innen- und der Außenschale verlegt werden. Die Wärmetauscherflüssigkeit nimmt die in der Erde und die in der Tunnelluft enthaltene Wärme auf und gibt diese über eine Wärmepumpe reguliert ab. Der jährliche Wärmebedarf für das Elefantenhaus wird mit 1.382 Megawattstunden und der jährliche Strombedarf für die Kühlung der Tunnelbetriebstechnik mit 219 Megawattstunden prognostiziert. Die zu erwartende CO 2 -Minderung durch die Versorgung des Elefantenhauses und die Eigenversorgung des Tunnels beträgt jährlich insgesamt 201 Tonnen CO 2 bzw. 51 Prozent der Gesamtemissionen. Darüber hinaus werden weitere Luftschadstoffe, wie Staub, Kohlenmonoxid und flüchtige organische Kohlenwasserstoffe (VOC), vermieden. Branche: Öffentliche Verwaltung, Erziehung, Gesundheitswesen, Erholung Umweltbereich: Klimaschutz Fördernehmer: Landeshauptstadt Stuttgart Bundesland: Baden-Württemberg Laufzeit: seit 2017 Status: Laufend

Einsatz von Holz für den Trockenbau in Gebäudebereichen mit hohen Anforderungen an den Brandschutz

Das Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines nichtbrennbaren Sperrholzes (Klasse A2 nach DIN EN 13501-1), welches in Gebäudebereichen mit erhöhten Anforderungen an den Brandschutz verwendet werden kann. Das Sperrholz soll aus einheimischen Holzarten wie Birke, Pappel oder Buche bestehen und durch die Imprägnierung im Kesseldruckverfahren mit umweltverträglichen Flammschutzmitteln brandschutztechnisch ertüchtigt werden. Dabei sollen die mechanischen Eigenschaften des Sperrholzes vergleichbar mit konventionellen plattenförmigen Holzwerkstoffen sein. Als Grundlage für die Entwicklung dient eine bestehende hybride Holzwerkstoffplatte mit Blähglaskern, die nach IMO FTP Code Part 1 im Schiffsbau bereits als nichtbrennbar klassifiziert werden konnte und zur Verwendung im Hochbau ohne die Verwendung von Blähglas weiterentwickelt wird. Das entwickelte nichtbrennbare Sperrholz soll im weiteren Projektverlauf für eine Trockenbau-Wandkonstruktion mit einer Feuerwiderstandsdauer von mindestens 60 Minuten nach DIN EN 13501-2 verwendet werden. Dabei werden schwerentflammbare Hölzer als Ständerwerk und LIGNOLOC® Holznägel als alternative Befestigungsmittel betrachtet. Zudem sollen die Schallschutzeigenschaften sowie die Verarbeitbarkeit auf der Baustelle äquivalent zu konventionellen Trockenbausystemen sein. Des Weiteren wird gemäß den Anforderungen der Muster-Verwaltungsvorschrift Technische Baubestimmungen sichergestellt, dass die Grenzwerte für VOC (flüchtige organische Verbindungen), die durch das Produkt freigesetzt werden, nicht überschritten werden.

Pollen percentage values of selected taxa from composite sediment core BIS-2000

The data set bundle comprises geochemical, XRF core scanning and pollen data from composite sediment core BIS-2000, which was compiled from two parallel sediment cores (BIS-1 and BIS-3) obtained near Bispingen, northern Germany (53.071528°N, 9.989861°E, 82.0 m). BIS-2000 comprises Last Interglacial (Eemian) to early Last Glacial (Weichselian) palaeolake deposits, which cover the section between 15.55 and 30.68 m composite depth. The data set Bispingen BIS-2000 pollen contains pollen percentage values of selected taxa. Analyses were carried out at the University of Bonn, Germany, and at the University of the Witwatersrand, South Africa, on the section between 18.19 and 30.68 m composite depth. Sample preparation followed the standard method described by Berglund & Ralska-Jasiewiczowa (1986), including treatment with cool HF and HCl, acetolysis, staining with safranine, and mounting in glycerol. Pollen counting was carried out using a light microscope at 400× magnification and pollen percentages were calculated based on the sum of trees/shrubs (arboreal pollen) and dwarf shrubs/herbs (non-arboreal pollen; excluding aquatic and wetland plants).

Calcium carbonate (CaCO3), total organic carbon (TOC) contents and carbon-to-nitrogen ratio (C/N) from composite sediment core BIS-2000

The data set bundle comprises geochemical, XRF core scanning and pollen data from composite sediment core BIS-2000, which was compiled from two parallel sediment cores (BIS-1 and BIS-3) obtained near Bispingen, northern Germany (53.071528°N, 9.989861°E, 82.0 m). BIS-2000 comprises Last Interglacial (Eemian) to early Last Glacial (Weichselian) palaeolake deposits, which cover the section between 15.55 and 30.68 m composite depth. The data set Bispingen BIS-2000 geochemistry contains calcium carbonate (CaCO3) and total organic carbon (TOC) contents (expressed as per cent of sediment dry weight) as well as carbon-to-nitrogen ratio (C/N) data. Analyses were carried out at the GFZ German Research Centre for Geosciences in Potsdam, Germany, on the section between 15.55 and 30.72 m composite depth. The CaCO3 content was calculated from the total inorganic carbon (TIC) content, which was measured using a STRÖHLEIN Coulomat 702. In addition, measurements of the total carbon (TC) and total nitrogen (TN) contents were carried out using a LECO CNS-2000 elemental analyser. TOC was calculated as the difference between TC and TIC and C/N was calculated as the mass ratio between TC and TN.

XRF core scanning of composite sediment core BIS-2000

The data set bundle comprises geochemical, XRF core scanning and pollen data from composite sediment core BIS-2000, which was compiled from two parallel sediment cores (BIS-1 and BIS-3) obtained near Bispingen, northern Germany (53.071528°N, 9.989861°E, 82.0 m). BIS-2000 comprises Last Interglacial (Eemian) to early Last Glacial (Weichselian) palaeolake deposits, which cover the section between 15.55 and 30.68 m composite depth. The data set Bispingen BIS-2000 XRF contains results of XRF core scanning. Analyses were carried out at the GFZ German Research Centre for Geosciences in Potsdam, Germany, on the section between 15.08 and 31.20 m composite depth. Split sediment core segments were scanned with an ITRAX XRF core scanner and measured intensities of silicon, calcium and titanium were used to calculate the log-ratios log(Si/Ti) and log(Ca/Ti).

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