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Umweltbetriebspruefung und Bilanzierung bei der Margon Brunnen GmbH

Das Unternehmen der Mineralwasserproduktion, Margon Brunnen GmbH, wurde 1995/96 auf der Grundlage der EG-Verordnung 1836/93 ueber die freiwillige Beteiligung am Gemeinschaftssystem fuer das Umweltmanagement hinsichtlich seines Umweltverhaltens geprueft und zertifiziert. Den Regeln der Verordnung gemaess sind wesentliche Schritte der Umweltbetriebspruefung sowie die Zertifizierung mindestens alle drei Jahre zu wiederholen, wobei insbesondere die Erfuellung der Umweltziele und des Umweltprogramms ueberprueft wird. Dazu erfolgte im Vorhaben die Datenerhebung und -verarbeitung sowie die Bilanzierung zum Umweltverhalten des Unternehmens insbesondere unter Beachtung der seit der Erstpruefung veraenderten Rahmen- bzw. Betriebsbedingungen, die Erfassung der betrieblichen Umweltwirkungen durch das neu eingefuehrte PET-Gebinde im Vergleich mit dem aus Glas, die Erarbeitung einer umfassenden Energiebilanz fuer die bereits installierte Rueckgewinnung und Nutzung von Abwaerme aus verschiedenen Prozessen, eine kritische Diskussion mit Schlussfolgerungen fuer die Betriebspraxis sowie Zuarbeiten zur Gefaehrdungsanalyse und zur Ueberarbeitung des betrieblichen Umweltprogramms.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1158: Antarctic Research with Comparable Investigations in Arctic Sea Ice Areas; Bereich Infrastruktur - Antarktisforschung mit vergleichenden Untersuchungen in arktischen Eisgebieten, Algivore Cercozoa prägen die Zusammensetzung der Gemeinschaft von Bodenkrusten, der dominanten Vegetation in Polarregionen

Räuber-Beute-Beziehungen zwischen Bakterien und ihren eukaryotischen Räubern werden seit langem in der terrestrischen Ökologie untersucht, jedoch werden die Interkationen zwischen Mikroeukaryoten oft vernachlässigt. Mikroalgen nehmen eine Schlüsselposition als phototrophe Organismen in den marinen und Süßwasserökosystemen der Antarktis und Arktis ein; die meiste Energie und die meisten Nährstoffe werden durch diese zu höheren trophischen Ebenen kanalisiert. In diesem Kontext fehlen Studien in den terrestrischen Ökosystemen der Antarktis. Die terrestrische Vegetation der Antarktis wird dominiert durch kryptogamen Bewuchs mit einer Vielzahl und hoher Abundanz von Mikroalgen. Bis zu 55% des eisfreien Bodens der antarktischen Halbinsel und bis zu 70% im arktischen Spitzbergen werden von biologischen Bodenkrusten (Biokrusten) bedeckt. Diese Zahlen werden zukünftig auf Grund des Klimawandels und der daraus folgenden Erwärmung der Polarregionen steigen (“Arctic Greening”). Man kann daher annehmen, dass ein großer Anteil der Primärproduktion in den Polarregionen durch Mikroalgen in Biokrusten realisiert wird. Dennoch fehlt die Verbindung zu höheren trophischen Ebenen; insbesondere, wenn man bedenkt, dass in der Antarktis algenfressende Metazoen selten und artenarm sind. Cercozoa sind eine der häufigsten algenkonsumierenden einzelligen Eukaryoten (Protisten) in terrestrischen Systemen; vorläufige Ergebnisse zeigen: algenkonsumierende Cercozoa dominieren die mikrobielle Gemeinschaft in den Biokrusten der Polarregionen. Wir werden zum ersten Mal die Räuber-Beute-Beziehung in Biokrusten zwischen den Algen als Primärproduzenten und den wichtigsten Algenkonsumenten erforschen, um so ein vollständigeres Bild des terrestrischen Nahrungsnetzes in den beiden Polarregionen zu erhalten. Um das zu erreichen, kombinieren wir einen Barcode-basierten Hochdurchsatz-Illumina Ansatz mit klassischen Kulturexperimenten, welche Aufschluss über ökologische Funktionen der einzelnen Organismen liefern. Damit erhalten wir erstmalig ein umfassendes Bild der Räuber-Beute-Beziehung zwischen Mikroalgen und ihren Räubern, den Cercozoa, für das terrestrische Ökosystem in Arktis und Antarktis. Diese Daten werden zur Beantwortung der folgenden Fragen beitragen: Wie wichtig ist das terrestrische Nahrungsnetz in den Polarregionen? Und hat die Klimaerwärmung das Potential diese Interaktionen zu verändern?

Digitaler Wandel beim Monitoring häufiger Brutvögel

Das Monitoring häufiger Brutvögel (MhB) ist von seinen Abläufen das komplexeste und vom Artenspektrum das umfangreichste Modul im bundesweiten Vogelmonitoring. Seit 2004 werden mit Hilfe des MhB Bestandstrends für rund 100 Vogelarten berechnet. Grundlage ist die ehrenamtliche Mitarbeit von rund 1.500 Personen, die nach vorgegebener Methode jedes Jahr und bundesweit auf mehr als 1.800 Probeflächen Brutvogelkartierungen durchführen. Seit 2020 werden Datenerfassung und -auswertung schrittweise digitalisiert. Ziel der Digitalisierung ist es, die ehrenamtlichen Kartiererinnen und Kartierer und die Koordinatorinnen und Koordinatoren durch Vereinfachung und Automatisierung von Arbeitsabläufen zu entlasten, die Datenqualität zu erhöhen, Datenformate und Ergebnisse stärker zu standardisieren und somit eine schnellere Bereitstellung der Resultate zu ermöglichen. Dabei sollte der Übergang in das digitale Zeitalter so gestaltet werden, dass alle Ehrenamtlichen mitgenommen werden sowie dass es durch die Digitalisierung der Datenerfassung und Revierauswertung nicht zu einem Bruch mit der bestehenden Datenreihe kommt. Um diesen Herausforderungen zu begegnen, wurde die Transformation mit Umfragen unter den Ehrenamtlichen und mit Methodenvergleichen eng begleitet. Im Fokus des Beitrags stehen die neuen digitalen Werkzeuge NaturaList, Digibird und Autoterri, die speziell für die Anforderungen des MhB und die Bedürfnisse der Kartiererinnen und Kartierer entwickelt wurden. Mit der neu entwickelten MhB-Kartieroberfläche der App NaturaList können Beobachtungen im Gelände direkt digital erfasst werden. Für Ehrenamtliche, die im Gelände weiterhin mit Stift und Papier arbeiten möchten, bietet Digibird die Möglichkeit, Papierkarten zu digitalisieren. Anschließend werden die digital erfassten Beobachtungsdaten gemäß den geltenden MhB-Regeln durch den Algorithmus Autoterri zu Revieren zusammengefasst. Der Artikel stellt die neuen Werkzeuge detailliert vor und evaluiert, inwieweit die angestrebten Ziele erreicht wurden.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1158: Antarctic Research with Comparable Investigations in Arctic Sea Ice Areas; Bereich Infrastruktur - Antarktisforschung mit vergleichenden Untersuchungen in arktischen Eisgebieten, Modellierung kleinskaliger Prozesse im antarktischen Meereis und ihre Auswirkungen auf die biologische Kohlenstoffpumpe im zukünftigen Südpolarmeer - ein physikalisch-biologischer gekoppelter zweiskalen Ansatz

Die jahreszeitliche Variabilität der globalen Meereisbedeckung ist eine wichtige Komponente des globalen Klimas. Jedoch ist der kleinskalige Einfluss des Meereises in globalen Klimamodellen bis heute nur unzureichend beschrieben. Dieser Antrag hat daher das Ziel, die physikalischen (P) und bio-geo-chemischen (BGC) Schlüsselprozesse im Meereis mit einem hochaufgelösten Zweiskalenmodell mathematisch zu beschreiben. Die Ergebnisse können dann parametrisiert in globale Klimamodelle (GCMs) einfließen, sodass eine verbesserte Prognosefähigkeit erreicht wird.Die Ozeanerwärmung wird die Mikrostruktur des Meereises erheblich verändern. Wir entwickeln daher ein P-BGC-Modell einer antarktischen Meereisscholle, um die komplexen gekoppelten Zusammenhänge zwischen Eisbildung, Nährstofftransport, Salinität und Solekanalverteilung, Photosynthese und Karbonatchemie mathematisch zu beschreiben. Damit simulieren wir verschiedene Szenarien der Meereisbildung und ihrer Auswirkungen auf das Wachstum von Meereisalgen, die einen großen Einfluss auf den vertikalen Kohlenstoff-Export (biologische Kohlenstoffpumpe) besitzen.Damit leistet dieses Projekt einen wesentlichen Beitrag zum Forschungsschwerpunkt ‘3.2.D - Verbessertes Verständnis der polaren Prozesse und Mechanismen’ bei. Im Einzelnen gehen wir auf drei übergeordnete Ziele ein:Schritt 1: Beschreibung der Meereisstruktur Wir verwenden ein gekoppeltes Zweiskalenmodell, mit dem relevante Aspekte des Gefrierens und Schmelzens im Zusammenhang mit Deformation, Salinität und Soletransport beschrieben werden. Auf der Makroebene dient dafür eine kontinuumsmechanische Beschreibung im Rahmen der erweiterten Theorie poröser Medien (eTPM). Damit können über einen gekoppelten Gleichungssatz partieller Differentialgleichungen (PDE) Deformations-, Transport und Reaktionsprozesse beschrieben werden. Für das physikalische Phänomen der Phasentransformation zwischen Wasser und Eis dient das Phasenfeldmodell (PF) als Mikromodell, welches ebenfalls aus gekoppelten PDEs besteht. Daraus resultiert eine PDE-PDE Kopplung.Schritt 2: Kopplung mit dem erweiterten RecoM2 Modul als Mikromodell Damit können die BGC Phänomene beschrieben werden. Das RecoM2 Modul besteht aus einem Gleichungssystem gewöhnlicher Differentialgleichungen, sodass hier eine PDE-ODE Kopplung zu einem P-BGC Modell erfolgt. Schritt 3: Bewertung der Modellansätze Dies beinhaltet die Verifizierung und Validierung des kombinierten P-BGC-Modells mittels Literatur- sowie experimenteller Daten. Für die Verwendung des hochaufgelösten zweiskaligen P-BGC Modells in globalen Klimamodellen muss die Berechnungseffizienz gesteigert werden. Zu diesem Zweck werden Reduzierte-Basis-Modell (ROM) zur Erzeugung von Surrogaten des Vollen-Basis-Modells (FOM) eingesetzt, die die Modellkomplexität verringern, z.B. durch datengetriebene Machine-Learning (ML)-Techniken oder “Generalized Proper Decomposition” (GPD).

Schwerpunktprogramm (SPP) 1488: Planetary Magnetism (PlanetMag), Evolution of geomagnetic dipole moment and South Atlantic Anomaly

The geomagnetic field shields our habitat against solar wind and radiation from space. Due to the geometry of the field, the shielding in general is weakest at high latitudes. It is also anomalously weak in a region around the south Atlantic known as South Atlantic Anomaly (SAA), and the global dipole moment has been decreasing by nearly 10 percent since direct measurements of field intensity became possible in 1832. Due to our limited understanding of the geodynamo processes in Earths core, it is impossible to reliably predict the future evolution of both dipole moment and SAA over the coming decades. However, lack of magnetic field shielding as would be a consequence of further weakening of dipole moment and SAA region field intensity would cause increasing problems for modern technology, in particular satellites, which are vulnerable to radiation damage. A better understanding of the underlying processes is required to estimate the future development of magnetic field characteristics. The study of the past evolution of such characteristics based on historical, archeo- and paleomagnetic data, on time-scales of centuries to millennia, is essential to detect any recurrences and periodicities and provide new insights in dynamo processes in comparison to or in combination with numerical dynamo simulations. We propose to develop two new global spherical harmonic geomagnetic field models, spanning 1 and 10 kyrs, respectively, and designed in particular to study how long the uninterrupted decay of the dipole moment has been going on prior to 1832, and if the SAA is a recurring structure of the field.We will combine for the first time all available historical and archeomagnetic data, both directions and intensities, in a spherical harmonic model spanning the past 1000 years. Existing modelling methods will be adapted accordingly, and existing data bases will be complemented with newly published data. We will further acquire some new archeomagnetic data from the Cape Verde islands from historical times to better constrain the early evolution of the present-day SAA. In order to study the long-term field evolution and possible recurrences of similar weak field structures in this region, we will produce new paleomagnetic records from available marine sediment cores off the coasts of West Africa, Brazil and Chile. This region is weakly constrained in previous millennial scale models. Apart from our main aim to gain better insights into the previous evolution of dipole moment and SAA, the models will be used to study relations between dipole and non-dipole field contributions, hemispheric symmetries and large-scale flux patterns at the core-mantle boundary. These observational findings will provide new insights into geodynamo processes when compared with numerical dynamo simulation results.Moreover, the models can be used to estimate past geomagnetic shielding above Earths surface against solar wind and for nuclide production from galactic cosmic rays.

Biofilme, Makromoleküle und organische Restsubstanzen als Matrizen bei der Bildung von Organo- und Biomineralen - Geobiologische Faktoren bei der Evolution der Biomineralisation

Durch vergleichende Analyse von Organo- und Biomineralen aus evolutionsbiologisch zunehmend komplexeren Systemen - von Organofilmen (Ooide) über Biofilme zu Poriferen - sollen systemspezifische Wechselwirkungen zwischen Makromolekülen und Mineralphasen sowie Steuerungsmechanismen der Mineralbildung aufgezeigt werden. Dazu werden aus verschiedenen Habitaten (Hartwasserseen, Salzseen, Sodaseen, Meerwasser) makromolekulare Überzüge (Organofilme), polysaccharidreiche phototrophe und heterotrophe Biofilme sowie proteinreiche heterotrophe BiofilmMetazoen-Gemeinschaften (Riffhöhlen) untersucht. Ausgehend von der hydrochemischen Charakterisierung der Habitate, wird eine biochemische Charakterisierung der primären organischen Substanzen und Matrix sowie der Restsubstanzen in den assoziierten Mineralisaten durchgeführt. Eine strukturelle und mikrobiologische Analyse der beteiligten Organo- und Biofilme folgt (histochemische Färbungen, Applikation von Oligonukleotidsonden zur in situ Identifikation nicht-phototropher Bakterien - FISH). In kontrollierten Experimenten wird mittels kultivierter Mikroorganismen, Labor-Biofilme und extrahierter organischer Substanzen eine Fällung induziert. Die aus den Fallbeispielen abgeleiteten Steuerungsmechanismen der Mineralisation werden unter dem Mikroskop u.a. mit Ionen- und pH-sensitive Fluorochromen zur qualitativen Messung von chemischen Mikrogradienten und durch elektronenoptische Charakterisierung der Fällungsprodukte verifiziert. Ein Schwerpunkt liegt dabei auf der Produktion und dem Abbau Ca2+-adsorbierender extrazellulärer polymerer Substanzen (EPS), die in Organo- und Biofilmen bezüglich Nukleation, Fällung und Gefügebildung von entscheidender Bedeutung sind und Voraussetzungen für eine enzymatisch gesteuerte Biomineralisation darstellen.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1158: Antarctic Research with Comparable Investigations in Arctic Sea Ice Areas; Bereich Infrastruktur - Antarktisforschung mit vergleichenden Untersuchungen in arktischen Eisgebieten, Einfluss des globalen Klimawandels auf die Stöchiometrie und zwischenartlichen Wechselwirkungen in Küstengemeinschaften des antarktischen Planktons

Die Westantarktische Halbinsel erfährt große Veränderungen der Klimabedingungen, die mit einer abnehmenden Dauer und Ausdehnung des Meereises, Änderungen der Saisonalität, einer zunehmenden Temperaturvariabilität mit zunehmender Meeresoberflächentemperatur (SST) und einer Verringerung der Salinität in Küstengebieten verbunden sind. Dadurch verändern sich auch die klimatischen Bedingungen und die Verfügbarkeit essentieller Nährstoffe wie Eisen, Stickstoff und Phosphor. Das Projekt zielt darauf ab, die interaktiven Auswirkungen mehrerer Umweltstressoren auf antarktische Planktongemeinschaften zu untersuchen. Um die zugrundeliegenden Mechanismen zu verstehen, werden Labor- und On-Board-Experimente in Kombination mit einer Feldstudie durchgeführt, um die Reaktion des Phytoplanktonwachstums, der Biomasseakkumulation und der Partikelstöchiometrie auf faktorielle Manipulationen der Temperatur (Anstieg des Mittelwerts und der Variabilität) und der Nährstoffverhältnisse zu untersuchen. Die Variation dieser Parameter führt zu einer Umweltheterogenität, die die Phytoplanktonpopulationen und damit die Struktur des Nahrungsnetzes stark beeinflusst. Das zweite Ziel ist es daher, die Folgen von Änderungen der Temperatur und der Nährstoffverfügbarkeit auf Produzentenniveau für die Konsumenten in Bezug auf Ressourceneffizienz, Biomasse und Stöchiometrie zu verstehen. Die Originalität des Projekts beruht auf dem Ansatz, die interaktiven Auswirkungen sich ändernder Ressourcen und Umweltparameter auf eine Planktongemeinschaft zu bewerten, die ein hochproduktives Nahrungsnetz in einer Kaltwasserumgebung antreibt und einen starken Einfluss auf die globale Biogeochemie hat. Insgesamt wird das Projekt dazu beitragen, unser mechanistisches Verständnis zu verbessern, wie zukünftige Änderungen der Umweltbedingungen entlang der Westantarktische Halbinsel die Planktongemeinschaften, ihre trophischen Beziehungen und ihre Funktion verändern. Dies ist entscheidend für Vorhersagen, wie das antarktische Nahrungsnetz in Zukunft auf sich ändernde Umweltbedingungen reagieren wird.

Projektdaten (bisher nur StopP, Serie)

Datenserie aus dem Projekt StopP | Prüfung: Vergleich der Fingerprobe mit Laborwerten | Prüfungsbeschreibung: die Bodenklassen aus beiden Verfahren werden miteinander abgeglichen und statitisch bewertet | Dateninhalt (Bild): Vergleich der Fingerprobe mit Laborwerten

Vergleichsstudie von Sedimenten von Seen verschiedener Trophiegrade

Die Arbeit ist eine Vergleichsstudie, die auf verschiedenen wigenen Seenuntersuchungen basiert, die zum Teil noch nicht vollstaendig fertiggestellt sind. Es werden die Sedimente von oligotrophen, mesotrophen und eutrophen Seen untersucht. Waehrend oliogotrophe Seen den Naturzustand repraesentieren, laesst sich eine enge Beziehung zwischen zunehmender Eutrophierung, Industriealisierung und Bevoelkerungsdichte herstellen. Sedimente signalisieren naemlich den momentanen Zustand eines Gewaessers. Vergleiche mit tieferliegenden Sedimenten im gleichen See lassen die Veraenderungen deutlich werden.

Oekologische Bewertung und Bilanzierung von petrochemischen Kunststoffen und Kunststoffen aus wachsenden Rohstoffen im Hinblick auf ihre wirtschaftliche Verwendung

In der Studie wird der Frage nachgegangen, inwieweit Arbeiten, insbesondere Oekobilanzen, vorliegen, die Aussagen ueber die oekologische Vertraeglichkeit der Kunststoffe aus Nachwachsenden Rohstoffen bzw. der Kunststoffe auf Erdoelbasis machen und ob die Ergebnisse der bisher durchgefuehrten Untersuchungen einen oekologischen Vergleich dieser beiden Kunststoffgruppen zulassen. Dazu wurden 20 Untersuchungen zu Kunststoffen auf Erdoelbasis und 4 Untersuchungen zu Kunststoffen aus Nachwachsenden Rohstoffen detailliert ausgewertet. Es zeigte sich, dass ausreichende Untersuchungen zur Umweltrelevanz der stofflichen Nutzung Nachwachsender Rohstoffe bisher nicht durchgefuehrt worden sind.

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