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Stoffeinträge aus der Atmosphäre in die Nordsee

Die Stoffeinträge aus der Atmosphäre in die Nordsee von Blei, Cadmium, Quecksilber und weiteren Schwermetallen sind seit den 1990ern rückläufig; ebenso wie Einträge von Stickstoffverbindungen und organischen Schadstoffen. Depositionsmessungen der UBA Messstelle Westerland tragen im Rahmen von EMEP dazu bei Stoffeinträge unterschiedlicher Schadstoffe im gesamten Bereich der Nordsee zu modellieren. Messungen an der UBA-Luftmessstelle Westerland Messungen an der ⁠ UBA ⁠-Luftmessstelle Westerland an der Nordseeküste zeigen einen Rückgang der nassen Depositionen der Schwermetalle Blei, Cadmium, Quecksilber (siehe Abb. „ Nasse Depositionen von Quecksilber (Hg), Kobalt (Co), Cadmium (Cd), Arsen (As) und Chrom (Cr) an der UBA-Luftmessstelle Westerland“ und Abb. „Nasse Depositionen von Vanadium (V), Nickel (Ni), Blei (Pb) und Mangan (Mn) an der UBA-Luftmessstelle Westerland“). Als nasse ⁠ Deposition ⁠ werden die Stoffeinträge mit nassen Niederschlägen wie Regen und Schnee bezeichnet. Die Messungen an der UBA-Luftmessstelle Westerland zeigen auch einen Rückgang der nassen Depositionen der Organochlorpestizide g-Hexachlorcyclohexan und a-Hexachlorcyclohexan. Dort sank die nasse Deposition des Insektizids ⁠ Lindan ⁠ (g-Hexachlorcyclohexan) von 2000 bis 2023 um mehr als 90% (siehe Abb. „Nasse Depositionen ausgewählter POPs für die UBA-Luftmessstelle Westerland“), während bei den Depositionen der polyzyklischen Aromaten (⁠ PAK ⁠) Benzo[a]anthracen, Benzo[a]pyren, Dibenz[ah]anthracen und Indeno[1,2,3-cd]pyren im gleichen Zeitraum teilweise schwankende Depositionen erkennbar sind. Nasse Depositionen von Quecksilber, Kobalt, Cadmium, Arsen und Chrom ... Luftmessstelle Westerland Quelle: Luftmessnetz des Umweltbundesamtes Diagramm als PDF Nasse Depositionen von Vanadium, Nickel, Blei und Mangan an der Luftmessstelle Westerland Quelle: Luftmessnetz des Umweltbundesamtes Diagramm als PDF Nasse Depositionen ausgewählter POPs für die UBA-Luftmessstelle Westerland Quelle: Luftmessnetz des Umweltbundesamtes Diagramm als PDF Weniger Schadstoffe aus der Luft Modellrechnungen zur Abschätzung der Stoffeinträge aus der ⁠ Atmosphäre ⁠ in die Nordsee wurden im Rahmen von EMEP , dem Europäischen Beobachtungs- und Auswerteprogramm der Genfer Luftreinhaltekonvention der ⁠ UN ⁠/ECE, exemplarisch für ausgewählte Stoffe durchgeführt. Diese Modellrechnungen wurden für den Quality Status Report der ⁠ OSPAR ⁠ Commission aufbereitet. Die modellierten Depositionen für drei Schwermetalle sowie für Stickstoff werden hier vorgestellt. Bei den Schwermetallen nahm die ⁠ Deposition ⁠ von Cadmium im Zeitraum 1990 – 2019 mit 83 % am stärksten ab. Auch die Einträge der Schwermetalle Quecksilber und Blei aus der Luft gingen zurück: die von Quecksilber um 44 % sowie die von Cadmium um 73 % (siehe Abb. „Entwicklung der Gesamtdepositionen von Blei, Cadmium und Quecksilber in die Nordsee“). Die Stickstoffeinträge aus der Atmosphäre verringerten sich im Zeitraum 1995 bis 2019 um etwa 39 %. Dies war auf den Rückgang des Eintrags von Stickstoffverbindungen, die hauptsächlich durch Verbrennungsprozesse (z. B. Verkehr, Kraftwerke) in die Atmosphäre gelangten (oxidierter Stickstoff, N ox ) zurückzuführen (Rückgang von N ox um ca. 49 %), während der Eintrag von Stickstoffverbindungen, die hauptsächlich aus der Landwirtschaft stammten (reduzierter Stickstoff, N red ) eine geringere Abnahme zeigte (siehe Abb. „Entwicklung der Gesamtdeposition von Stickstoff in die Nordsee“). Entwicklung der Gesamtdepositionen von Blei, Cadmium und Quecksilber in die Nordsee Quelle: EMEP Diagramm als PDF Entwicklung der Gesamtdepositionen von Stickstoff in die Nordsee Quelle: EMEP 6_abb_gesamtdepositionen-ns_2024-11-12.pdf Messen und Modellieren zur Abschätzung der Stoffeinträge Abschätzungen der Stoffeinträge aus der ⁠ Atmosphäre ⁠ in die Nordsee stützen sich auf Messungen der ⁠ Deposition ⁠ ausgewählter Substanzen an Küstenstationen sowie auf Berechnungen mit speziellen atmosphärischen Chemie-Transportmodellen. Solche Modellierungen werden zum Beispiel im Rahmen von EMEP , also dem Europäischen Beobachtungs- und Auswerteprogramm der Genfer Luftreinhaltekonvention der ⁠ UN ⁠/ECE, durchgeführt. Für diesen Artikel wurden die Ergebnisse der EMEP-Modellrechnungen für den Zeitraum 1990 bzw. 1995 bis 2019 verwendet. Datenquellen: UN/ECE EMEP, Ergebnisse der Modellierung ( https://www.emep.int /) ⁠ OSPAR ⁠ Quality Status Report 2023 ( https://www.ospar.org/work-areas/cross-cutting-issues/qsr2023 ) Schwermetalle EMEP, Ergebnisse der Modellierung ( http://www.emep.int/ ), EMEP ⁠ MSC ⁠-w ( https://www.emep.int/mscw/index.html# ), Stand: 21.03.2023; OSPAR, Inputs of Mercury, Cadmium and Lead via Water and Air to the OSPAR Maritime Area ( https://oap.ospar.org/en/ospar-assessments/quality-status-reports/qsr-2023/indicator-assessments/inputs-heavy-metals/ ), Stand: 21.03.2023 EMEP, Ergebnisse der Modellierung ( http://www.emep.int/ ), EMEP ⁠ MSC ⁠-w ( https://www.emep.int/mscw/index.html# ), Stand: 21.03.2023; OSPAR, Inputs of Mercury, Cadmium and Lead via Water and Air to the OSPAR Maritime Area ( https://oap.ospar.org/en/ospar-assessments/quality-status-reports/qsr-2023/indicator-assessments/inputs-heavy-metals/ ), Stand: 21.03.2023 Stickstoff EMEP, Ergebnisse der Modellierung ( http://www.emep.int/ ), EMEP MSC-w ( https://www.emep.int/mscw/index.html# ), Stand: 21.03.2023; EMEP MSC-W Report for OSPAR ( https://oap-cloudfront.ospar.org/media/filer_public/3f/f6/3ff69c1a-dde0-4898-b44e-165a8174c3c7/p00896_emep_w_qsr2023.pdf ), Stand: 21.03.2023.

WIR! - rECOmine - LiDoVa

WIR! - rECOmine - LiDoVa, TP1: Hydrometallurgische Extraktion und Anreicherung von Vanadium aus LD-Schlacken

Entwicklung von Analysenmethoden zur Untersuchung des Meerwassers auf schaedliche Schwermetalle

Es sollen weitere schaedliche Schwermetalle, die bisher im DHI noch nicht hinreichend bearbeitet werden konnten, in die Ueberwachungsprogramme aufgenommen werden. Hierzu zaehlt im Meerwasser mit hoechster Prioritaet die Bestimmung von Blei und Zink durch Invers-Involtametrie, die Bestimmung von Titan, Chrom und Vanadium durch Atomabsorptionsspektrometrie, sowie die Bestimmung von vielen weiteren Elementen durch Totalreflexions- Roentgenfluoreszenzanalyse. Hierzu muessen auch die bewaehrten Probenahmemethoden im Hinblick auf moegliche Kontaminationen bei neu zu untersuchenden Metallen geprueft werden. Alle neuen Verfahren und Untersuchungen dienen unmittelbar dem Ziel, eine regelmaessige Ueberwachung auf die in Zukunft neu hinzutretenden Elemente im Rahmen internationaler und nationaler Verpflichtungen des DHI durch geeignete und erprobte Verfahren sicherzustellen.

WIR! - rECOmine - LiDoVa, TP3: Validierung und Maßstabsvergrößerung der Herstellung von vanadiumhaltigen Grundchemikalien aus hydrometallurgischen Prozessströmen

Biochemische Anpassung der Pflanzen, insbesondere des Photosyntheseapparates an die Wirkung von Pestiziden auf photosynthetische Reaktionen

Der Photosyntheseapparat besitzt bei vielen Pflanzen eine grosse modifikativische Plastizitaet, welche eine kurzfristige Akklimatisation an wechselnde Umweltbedingungen gestattet. Es kommt zu einer Vielzahl von oekologischen Abwandlungen der Blaetter als photosynthetisches System. Solche Anpassungen lassen sich auch bei einzelligen Algen beobachten und in vereinfachten Systemen bearbeiten. Unsere Untersuchungen der letzten Jahre zeigen, dass es sich bei den Anpassungen an unterschiedliche Lichtbedingungen um komplexe, ausbalancierte Veraenderungen vieler struktureller und enzymatischer Komponenten handelt. Hierzu gehoeren vor allem Veraenderungen der Blatt- und Zellanatomie der Enzym- und Redoxsysteme, der Pigmentverhaeltnisse sowie die Thylakoidstruktur der Chloroplasten. Es laesst sich zeigen, dass solche Reaktionen auch durch Pestizide (Kinetik, Essigsaeure, Vanadium, Eisen) induzierbar sind. Im einzelnen wurden folgende Komponenten des Photosyntheseapparates untersucht: Pigmente, Cytochrome, P-700, Chlorophyll-Protein Komplexe, Enzyme des Calcincyclus und des Stickstoffwechsels.

Metallsalzextraktion

Die Metallsalzextraktion hat ihre industrielle Profilierung in den 40iger Jahren bei der Uranextraktion erlebt. Im weiteren erstreckte sich die Anwendung auf teure Metalle, wie Vanadium, Zirkon, Hafnium, Niob und Tantal. Erst in den 60iger Jahren gelang der Durchbruch mit der Gewinnung von Kupfer aus sehr verduennten Laugen. Heute wird diese Trennoperation grob gesagt fuer das halbe Periodensystem verwendet. Im Zuge von Umweltschutzerwaegungen werden auch immer billigere Metalle, wie z.B. Zink, Arsen, damit behandelt. Der Wert- bzw. Schadmetallgehalt im Abwasser liegt bei dieser Methode i.a. zwischen 0,5 und 20 g/l. Das Ziel dieser Unit Operation ist dabei entweder eine Reinigung eines Elektrolyten von Begleitelementen oder eine Aufkonzentrierung, die eine Weiterbearbeitung oekonomischer werden laesst, sowie die Umwandlung einer Spezies in eine einfacher gewinnbare Form. Aktuelle Probleme, die von uns zur Zeit behandelt werden, ist die Abtrennung des Schadstoffes Arsen aus einem Kupferelektrolyten, eine analoge Gewinnung eines Wertmetalls aus einem Zinkelektrolyten, eine Rueckfuehrung von Nickel, Zink etc. aus Spuelwaessern in der Galvanoindustrie, eine selektive Trennung der Edelmetalle Silber, Kupfer und Polladium sowie eine Aufarbeitung von Nickel aus einer chemischen Reize.

Aufarbeitung eines Vanadin- und Chrom-VI-haeltigen Abwassers mittels der Fluessig-Membran-Permeation

Bei der Produktion von Ammonpolyvanadat und Vanadinsaeure faellt ein vanadin- und chromhaeltiges Abwasser an. Es sollen Vanadin und Chrom aus diesem Abwasser gewonnen werden, um einerseits Rohstoffe zurueckzugewinnen und andererseits die Umweltbelastung zu minimieren. Ziel dieser Verfahrensentwicklung ist es, einen wirtschaftlich vertretbaren Prozess zur Reinigung dieses Abwassers zu finden. Die Reinigung wird mittels der Fluessig-Membran-Permeation (FMP) durchgefuehrt. Ergebnisse zur Vanadin-Permeation liegen bereits vor, fuer die Chrompermeation sind noch Voruntersuchungen notwendig. In beiden Faellen werden Pilotanlagen am Institut betrieben.

Biogeochemie von Spurenmetallen und deren Isotopen im äquatorialen pazifischen Ozean und deren Wechselwirkungen mit der Bioproduktivität, Vorhaben: Konzentrationen und Speziierung von gelösten Spurenmetallen im äquatorialen Pazifik

Trace element contents for the <2 μm, 2-20 μm and bulk fractions from LGM European loess sequences

Trace element contents in microg/g measured on the <2 microns, 2-20 microns size fractions and bulk samples from LGM European loess sequences. Samples were crushed in an agate mortar and trace element concentrations were measured following Chauvel et al. (2011). Reproducibility for trace element analyses is better than 5% based on repeat measurements, and the accuracy is also better than 5%, based on the analyses of international rock standards (JSD-1, JSD-3 and LKSD-1.

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