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Biogeochemie des Kohlenstoffs und Stickstoffs im Arabischen Meer - ein Beitrag zur Internationalen Indian Ocean Expedition 2, Vorhaben: Entwicklung der Sauerstoffminimumzone

Submarine Kohlendioxid-Speicherung in geologischen Formationen der deutschen Nordsee, Vorhaben: Biodiversität und funktionelle Diversität benthischer Endo- und Epifaunagemeinschaften im Arbeitsgebiet A

Pyrolyse dickwandiger Faserverbundwerkstoffe als Schlüsselinnovation im Recyclingprozess für Rotorblätter von Windenergieanlagen, Teilvorhaben: Messtechnische Unterstützung sowie ökobilanzielle und ökonomische Bewertung der zu entwickelnde Pyrolyseverfahren

Im Rahmen des Verbundvorhabens RE_SORT werden eine Quasikontinuierliche Batch- als auch die Mikrowellen-Pyrolyse entwickelt, die das Recycling von dickwandigen Faserverbundstrukturen wirtschaftlich ermöglichen. In beiden Verfahren wird das Matrixharz durch externe Energiezufuhr in ölige und vor allem gasförmige Kohlenwasserstoffverbindungen überführt. Im vorliegendem Teilvorhaben wird die Entwicklung der quasikontinuierliche Batchpyrolyse (QBP) aus genehmigungsrechtlicher und technischer Sicht beratend unterstützt. Weiterhin wird im Versuchsbetrieb der QBP-Technikumsanlage die für die Verfahrensentwicklung notwendige Analytik der entstehenden Pyrolysegase durchgeführt. Die motorische Umsetzung der Pyrolysegase, die Beurteilung von Emissionen und die Beurteilung der aus den Faserverbundstrukturen gebrauchter Windkraftflügel erzeugten Glas- und Carbonfasern wird unterstützt. Zur Beurteilung des QBP-Verfahrens und der Mikrowellenpyrolyse aus wirtschaftlicher Sicht werden Planrechnungen über die voraussichtliche technische Nutzungsdauer einer jeweils großtechnischen Anlage durchgeführt. Im Rahmen der Planrechnungen werden alle Kosten und Erlöse des Recyclings von gebrauchten Windkraftflügeln und der erzeugten Produkte (Glasfasern, Carbonfasern, Pyrolyseöle, Strom, Wärme) ausgewiesen. Die Beurteilung der Verfahren aus ökobilanzieller Sicht erfolgt für die Mikrowellenanalyse indikativ und das QBP-Verfahren umfänglich, unter Berücksichtigung auch der Anlagentechnik und der für den Betrieb einer großtechnischen QBP-Anlagen erforderlichen Infrastruktur. Die Untersuchungen werden in Anlehnung der DIN 14040 und 14044 für relevante Wirkungskategorien (Klimawandel, Versauerung, photochemische Oxidantienbildung, Abbau der stratosphärischen Ozonschicht und abiotischer Ressourcenverbrauch) durchgeführt.

Entwicklung eines ganzheitlichen und nachhaltigen Recyclingansatzes für Lithium-Ionen-Batterien (LIB), Teilvorhaben: Nachhaltigkeitsbewertung des entwickelten Recyclingansatzes für Lithium-Ionen-Batterien

REFOPLAN 2022 - Ressortforschungsplan 2022, Veränderungen der Ozeane als CO2-Senke im Klimasystem, die Rolle der Polargebiete und Bewertung potentieller Kipppunkte - Teil 1 (Fokus Arktis)

Die Ozeane sind allein schon durch ihre Masse ein zentrales Element des Klimasystems und des Kohlenstoffkreislaufes. Sie nehmen sehr hohe Mengen an Wärme und CO2 auf, verteilen sie über die Ozeanströmungen und puffern so unter anderem auch die anthropogenen Treibhausgase und Temperaturerhöhungen ab. Insbesondere die polaren Ozeane sind aufgrund der Bildung von Tiefenwasser wichtige CO2-Senken, die durch die zunehmende Erwärmung, den verstärkten Süßwassereintrag auf Grund der Land- und Meereisschmelze und auch durch die veränderte Meereschemie (z.B. Versauerung) gefährdet sind. Gleichzeitig nehmen Anzeichen zu, dass die globalen Meeresströmungen sich verändern und somit auch die Umverteilung von Wärme und Gasen beeinflusst wird. Das Vorhaben soll analysieren, welche Kipppunkte des Erd-Klimasystems in den Polargebieten verortet sind und welche Wissenslücken zur CO2-Aufnahmekapazität, insbesondere im Zusammenhang mit der biologischen Kohlenstoffpumpe, bestehen. Auf dieser Basis sollen die arktischen CO2-Senken definiert und quantifiziert sowie ihre zukünftige Rolle im sich veränderten globalen Klimasystem entsprechend aktueller IPCC-Klimaszenarien, bewertet werden. Dafür sollen im Vorhaben (Teil 1, Fokus Arktis) alle verfügbaren Daten für die Arktis gezielt weiterverarbeitet, ausgewertet und aufbereitet werden. Das übergeordnete Ziel ist, die politische Entscheidungsebene besser zu informieren und so die verstärkt benötigten Schutzambitionen in den Polarregionen zu unterstützen. Antarktisspezifische Analysen sind in einem zweiten Teilvorhaben geplant (vsl. 02/2025 bis 02/2026) und sollen - soweit möglich - in das Gesamtergebnis einfließen. Die vorläufigen Ergebnisse des Vorhabens sollen im Frühjahr 2025 in einer internationalen Fachveranstaltung (Fachkonferenz/Workshop) diskutiert und - soweit möglich - peer-reviewed publiziert werden.

Depositionsmodellierung in Deutschland: Fortschreibung von Zeitreihen und Einfluss von Emissionsminderungen und Klimaveränderungen auf den Eintrag von Luftschadstoffen in empfindliche Ökosysteme

Die Deposition von Stickstoff- und Schwefelverbindung trägt entscheidend zur Eutrophierung und Versauerung von empfindlichen Ökosystemen bei. Dabei ist der Zusammenhang zwischen Emissionsminderung und einem Rückgang der Deposition auf Ökosysteme nicht linear und hängt von vielen Faktoren ab. Um den Erfolg von Emissionsminderungen bewerten zu können, sollen daher Emissionsminderungsszenarien und deren Auswirkungen auf Ökosysteme genauer überprüft werden. Dabei soll ebenfalls untersucht werden, ob und wie der Klimawandel die erforderlichen Minderungsziele in der Zukunft beeinflussen wird, indem die Sensitivität entscheidender Klimaparameter auf die Deposition untersucht und im Hinblick auf Klimaszenarien beurteilt wird. Dabei ist auch das Zusammenspiel zwischen Emissionsminderungen, Klimaveränderungen und Änderungen in der Landnutzung zu berücksichtigen. Das Forschungsvorhaben soll ebenfalls genutzt werden, die am UBA bestehende Zeitreihe der Depositionsmodellierung weiter fortzusetzen (aus den UBA Projekten FKZ 3714 64 2010 und FKZ 3718 63 2020).

Sulfatsaure Böden in niedersächsischen Küstengebieten 1 : 50 000 - unterhalb von 2 m Tiefe

In dieser Karte wird das Risiko für die Verbreitung von potenziell sulfatsauren Böden unterhalb von 2 m Tiefe bis zur Basis der holozänen Sedimente dargestellt. Wichtig: Diese Karte wurde im Gegensatz zu der Karte für den Tiefenbereich 0-2 m in 2018 nicht neu überarbeitet, aber es werden auch hier die gleichen, neuen Legenden verwendet. Die erläuternden Geofakten 24 befinden sich derzeit noch in Überarbeitung. Für diese Karte gibt es keine Werte östlich von Cuxhaven und Bremerhaven, da deren Datengrundlage, die Geologische Küstenkarte von Niedersachsen, dort ebenfalls endet. Sogenannte „Sulfatsaure Böden“ kommen in Niedersachsen vor allem im Bereich der Küstengebiete vor. Diese Bezeichnung umfasst sowohl Böden als auch tiefergelegene Sedimente sowie Torfe. Charakteristisch für die verschiedenen sulfatsauren Materialien (SSM) sind hohe, geogen bedingte Gehalte an reduzierten anorganischen Schwefelverbindungen. Ursprünglich gelangte der Schwefel in Form von Sulfationen aus dem Meerwasser in die holozänen Ablagerungen. Aufgrund wassergesättigter, anaerober Bedingungen wurden die Sulfationen zu Sulfid reduziert und vor allem als Pyrit und FeS über lange Zeit wegen konstant hoher Grundwasserstände konserviert. Typische SSM sind tonreiche Materialien mit höheren Gehalten an organischer Substanz und/oder groben Pflanzenresten sowie über- und durchschlickte Niedermoortorfe. Bei Entwässerung und Belüftung dieser Materialien kommt es zur Oxidation der Sulfide und zur Bildung von Schwefelsäure, wenn sie z. B. im Rahmen von Bauvorhaben entwässert oder aus dem natürlichen Verbund herausgenommen werden. Aus potenziell sulfatsauren Böden können so aktuell sulfatsaure Böden werden. Das hohe Gefährdungspotenzial ergibt sich durch: • extreme Versauerung (pH < 4,0) des Baggergutes mit der Folge von Pflanzenschäden, • deutlich erhöhte Sulfatkonzentrationen im Bodenwasser bzw. Sickerwasser, • erhöhte Schwermetallverfügbarkeit bzw. -löslichkeit und erhöhte Konzentrationen im Sickerwasser; • hohe Korrosionsgefahr für Beton- und Stahlkonstruktionen. Zur Gefahrenabwehr bzw. -minimierung bedürfen in den betroffenen Gebieten alle Baumaßnahmen mit Bodenaushub oder Grundwasserabsenkungen einer eingehenden fachlichen Planung und Begleitung. Dabei ist zu beachten, dass die Verbreitung der Eisensulfide in der Fläche und in der Tiefe oft eher fleckenhaft ist. Daher sollten die Identifikation von aktuell und potenziell SSM sowie Bauplanung und -begleitung nur durch qualifiziertes bodenkundliches Fachpersonal vorgenommen werden. Aufgrund der oft geringen Tragfähigkeit dieser Böden und insbesondere der Torfe müssen bei Baumaßnahmen relativ große Baugruben ausgehoben werden, so dass in kurzer Zeit viel SSM als Aushubmaterial anfällt. Zudem laufen Oxidation und Versauerung oft sehr schnell ab. Diese Auswertungskarte kann schon bei Planung und Ausweisung von Gebieten, z. B. im Rahmen von Trassenplanungen, Flächennutzungs- und Bebauungsplänen etc., genutzt werden. Konkrete Handlungsanweisungen zu Bauplanung und -begleitung sowie zu Beprobung und Laboranalyse des umzulagernden SSM finden sich in den Geofakten 25. Achtung: Die Karte ist nur die Grundlage für eine konkrete Erkundung am Ort der Baumaßnahme.

Sulfatsaure Böden in niedersächsischen Küstengebieten 1 : 50 000 - Tiefenbereich 0-2 m

In dieser Karte wird das Risiko für die Verbreitung von aktuell und potenziell sulfatsauren Böden von 0 bis 2 m Tiefe dargestellt. Wichtig: Diese Karte wurde neu überarbeitet anhand der neuen Bodenkarte BK50, für deren Erstellung insbesondere auch die hier relevanten Küstengebiete neu kartiert wurden. Daher kann es deutlich andere Einschätzungen geben als in der vorherigen Karte der Sulfatsauren Böden (Tiefenbereich 0-2 m). Die erläuternden Geofakten 24 befinden sich derzeit noch in Überarbeitung. Sogenannte „Sulfatsaure Böden“ kommen in Niedersachsen vor allem im Bereich der Küstengebiete vor. Diese Bezeichnung umfasst sowohl Böden als auch tiefergelegene Sedimente sowie Torfe. Charakteristisch für die verschiedenen sulfatsauren Materialien (SSM) sind hohe, geogen bedingte Gehalte an reduzierten anorganischen Schwefelverbindungen. Ursprünglich gelangte der Schwefel in Form von Sulfationen aus dem Meerwasser in die holozänen Ablagerungen. Aufgrund wassergesättigter, anaerober Bedingungen wurden die Sulfationen zu Sulfid reduziert und vor allem als Pyrit und FeS über lange Zeit wegen konstant hoher Grundwasserstände konserviert. Typische SSM sind tonreiche Materialien mit höheren Gehalten an organischer Substanz und/oder groben Pflanzenresten sowie über- und durchschlickte Niedermoortorfe. Bei Entwässerung und Belüftung dieser Materialien kommt es zur Oxidation der Sulfide und zur Bildung von Schwefelsäure, wenn sie z. B. im Rahmen von Bauvorhaben entwässert oder aus dem natürlichen Verbund herausgenommen werden. Aus potenziell sulfatsauren Böden können so aktuell sulfatsaure Böden werden. Das hohe Gefährdungspotenzial ergibt sich durch: • extreme Versauerung (pH < 4,0) des Baggergutes mit der Folge von Pflanzenschäden, • deutlich erhöhte Sulfatkonzentrationen im Bodenwasser bzw. Sickerwasser, • erhöhte Schwermetallverfügbarkeit bzw. -löslichkeit und erhöhte Konzentrationen im Sickerwasser; • hohe Korrosionsgefahr für Beton- und Stahlkonstruktionen. Zur Gefahrenabwehr bzw. -minimierung bedürfen in den betroffenen Gebieten alle Baumaßnahmen mit Bodenaushub oder Grundwasserabsenkungen einer eingehenden fachlichen Planung und Begleitung. Dabei ist zu beachten, dass die Verbreitung der Eisensulfide in der Fläche und in der Tiefe oft eher fleckenhaft ist. Daher sollten die Identifikation von aktuell und potenziell SSM sowie Bauplanung und -begleitung nur durch qualifiziertes bodenkundliches Fachpersonal vorgenommen werden. Aufgrund der oft geringen Tragfähigkeit dieser Böden und insbesondere der Torfe müssen bei Baumaßnahmen relativ große Baugruben ausgehoben werden, so dass in kurzer Zeit viel SSM als Aushubmaterial anfällt. Zudem laufen Oxidation und Versauerung oft sehr schnell ab. Diese Auswertungskarte kann schon bei Planung und Ausweisung von Gebieten, z. B. im Rahmen von Trassenplanungen, Flächennutzungs- und Bebauungsplänen etc., genutzt werden. Konkrete Handlungsanweisungen zu Bauplanung und -begleitung sowie zu Beprobung und Laboranalyse des umzulagernden SSM finden sich in den Geofakten 25. Achtung: Die Karte ist nur die Grundlage für eine konkrete Erkundung am Ort der Baumaßnahme.

Fachinformationssystem Bodenschutz

Das Fachinformationssystem (FIS) Bodenschutz beinhaltet die Teilprojekte der 'Digitalen Bodenkarte Hamburg': - Fachplan Schutzwürdige Böden - Bodenversiegelung Hamburg - Bodendaten Profilinformationen - Bodenformengesellschaften Hamburg - Verdunstungspotential von Böden

Copper in sediment, water and suspended particulate matter of the tidal influenced part of the Elbe River sampled in April 2023 (LP20230402)

Legacy pollutants (e.g. Cu) are well studied and known to deposit in regions of sedimentation along rivers like the Elbe River located in northern Germany. However, in order to help authorities to maintain rivers as important economic transport routes numerical models are used to forecast possible pollution transportation after dredging or sediment relocation. To improve the precision of such models, valid data related to the pollution partitioning behavior and constant model validation is needed. Sediment, water and suspended particulate matter (SPM) were sampled during a sampling campaign in April 2023 and analyzed within the context of the cooperation project CTM-Elbe of BAW and Hereon. The sediment samples were taken by a box corer, homogenized, freeze-dried and wet-sieved to gain the <63 µm grain size fraction. The <63 µm grain size fraction was acid digested and measured by ICP-MS/MS for their (trace) metal mass fractions. The high-volume water samples were centrifuged with a continuous flow centrifuge (CFC) to separate the SPM from the water phase before the SPM samples were freeze-dried. The obtained SPM samples were treated analogously to the sieved sediment samples. The water samples were taken in metal-free GO-FLO sampling bottles and filtered over <0.45 µm polycarbonate filters in the laboratory before acidification with nitric acid. The filtrates were then measured for their (trace) metal concentrations with ICP-MS/MS coupled online to a seaFAST preconcentration and matrix removal system. This data set provides the Cu mass fractions in the fine grain sediment fraction of the SPM together with dissolved (<0.45 µm) Cu concentrations in the water.

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