Engineered nanomaterials (ENM) such as nano-sized cerium dioxide (CeO2) are increasingly applied. Meanwhile, concerns on their environmental fate are rising. Understanding the fate of ENM within and between environmental compartments such as surface water and groundwater is crucial for the protection of drinking water resources. Therefore, the colloidal stability of CeO2 ENM (2 mg L-1) was assessed with various surface coatings featuring different physico-chemical properties such as weakly anionic polyvinyl alcohol (PVA), strongly anionic polyacrylic acid (PAA) or complex natural organic matter (NOM) at various water compositions in batch experiments (pH 2 - 12, ionic strength 0-5 mM KCl or CaCl2). While uncoated CeO2 ENM aggregate in the range of pH 4-8 in 1 mM KCl solution, the results show that PAA, PVA and NOM surface coatings stabilize CeO2-ENM at neutral and alkaline pH in 1 mM KCl solution. Stabilization by PAA and NOM is associated with strongly negative zeta potentials below -20 mV, suggesting electrostatic repulsion as stabilization mechanism. No aggregation was detected up to 5 mM KCl for PAA- and NOM-coated CeO2 ENM. In contrast, CaCl2 induced aggregation at >2.2 mM CaCl2 for PAA and NOM-coated CeO2 ENM respectively. PVA-coated ENM showed zeta potentials of -15 mV to -5 mV in the presence of 0-5 mM ionic strength, suggesting steric effects as stabilization mechanism. The hydrodynamic diameter of PVA-coated ENM was larger compared to PAA and NOM at low ionic strength, but the size did not increase with ionic strength of the suspensions. The effect of ionic strength and counter ion valency (pH 7) on the colloidal stability of ENM depends on the prevailing stabilization mechanism of the organic coating. NOM can be similarly effective in colloidal stabilization of CeO2-ENM as PAA. Our results suggest natural Ca-rich waters will lead to ENM agglomeration even of coated CeO2-ENM. © 2018 The Authors. Published by Elsevier B.V.
Redox conditions are known to affect the fate of viruses in porous media. Several studies report the relevance of colloid-facilitated virus transport in the subsurface, but detailed studies on the effect of anoxic conditions on virus retention in natural sediments are still missing. Therefore, we investigated the fate of viruses in natural flood plain sediments with different sesquioxide contents under anoxic conditions by considering sorption to the solid phase, sorption to mobilized colloids, and inactivation in the aqueous phase. Batch experiments were conducted under oxic and anoxic conditions at pH values between 5.1 and 7.6, using bacteriophages MS2 and PhiX174 as model viruses. In addition to free and colloid-associated bacteriophages, dissolved and colloidal concentrations of Fe, Al and organic C as well as dissolved Ca were determined. Results showed that regardless of redox conditions, bacteriophages did not adsorb to mobilized colloids, even under favourable charge conditions. Under anoxic conditions, attenuation of bacteriophages was dominated by sorption over inactivation, with MS2 showing a higher degree of sorption than PhiX174. Inactivation in water was low under anoxic conditions for both bacteriophages with about one log10decrease in concentration during 16 h. Increased Fe/Al concentrations and a low organic carbon content of the sediment led to enhanced bacteriophage removal under anoxic conditions. However, even in the presence of sufficient Fe/A-(hydr)oxides on the solid phase, bacteriophage sorption was low. We presume that organic matter may limit the potential retention of sesquioxides in anoxic sediments and should thus be considered for the risk assessment of virus breakthrough in the subsurface.Copyright © 2015 Elsevier B.V. All rights reserved.
Das Projekt "Pflanze am Beispiel TiO2, CeO2, MWCNT und Quantum dots" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Vita 34 AG durchgeführt. In den letzten Jahren beschäftigten sich eine Vielzahl von Veröffentlichungen mit der Thematik 'Nanopartikel' und deren Auswirkungen auf die Umwelt. Nanopartikel, freigesetzt aus industriellen bzw. im Haushalt genutzten Nanomaterialien, gelangen durch Anwendung, Verschleiß bzw. Abfallentsorgung in die Abwässer und Klärschlämme der Wasseraufbereitung. Ziel des Projektes ist es, den Verbleib von Nanopartikeln in Abwasserkläranlagen zu untersuchen und explizit die mögliche Aufnahme von Nanopartikeln aus Klärschlammen über den Bodenpfad in die Pflanze zu untersuchen. Vita 34 übernimmt vorwiegend die Entwicklung, Planung und Durchführung der Laborversuche mit Pflanzen. Insgesamt werden jeweils vier Pflanzenarten aus dem Bereich der Nahrungsmittel- und Nutzpflanzen untersucht. Dazu zählen Radieschen, Feldsalat, Sonnenblume und das deutsche Weidelgras. Für die Untersuchungen werden zwei Testsysteme verwendet. Im ersten Ansatz wird die Aufnahme von radiomarkierten Nanopartikel (TiO2 und CeO2) über die wässrige Phase (Leitungswasser, synthetisches und vorgeklärtes Abwasser) betrachtet. Die Radiomarkierung erlaubt es in geringen (umweltrelevanten) Konzentrationen zu arbeiten. In der Pflanze können so die Aufnahmewege und die Ort der Ablagerung besser verdeutlicht werden. Die wässrige Phase erlaubt es außerdem die Aufnahme ohne Wechselwirkung mit Bodenpartikeln abzubilden. Im zweiten Ansatz wird die Aufnahme aus natürlichen Bodenmatrizes nachgebildet. Topfversuche zeigen die Aufnahme der Nanopartikel aus dem Boden bzw. Bodenporenwasser in die Pflanze. Als Kontrolle wird der Ansatz vorerst ohne Klärschlamm untersucht. Anschließend wird Nanopartikel dotierter Klärschlamm beigefügt. In beiden Ansätzen werden ausgewählte Parameter (pH, Zeta-Potential, Leitfähigkeit, Partikelgröße, org. Gehalt, u.a.) ermittelt, um die Agglomerationseigenschaften der Nanopartikel abbilden und verstehen zu können. Die Synthese von radiomarkierten Nanopartikeln und der Nachweis in den verschiedenen Matrizes wird bei unserem Partner, dem HZDR, realisiert und unter Strahlenschutzbedingungen statt finden. Aus den Ergebnissen wird eine systematische Bewertung von möglichen Umweltgefährdungen ausgehend von Nanopartikel entlang des Wirkungspfades Klärschlamm - Boden - Pflanze erstellt. Standartarbeitsanweisungen, Richtlinien bzw. Konzepte sowohl für die landwirtschaftliche Praxis als auch Vorschläge für eine potentielle Phytosanierung werden ausgearbeitet.
Das Projekt "Abschätzung der Umweltgefährdung durch Silber-Nanomaterialien - vom chemischen Partikel bis zum technischen Produkt - UMSICHT" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Verfahrens- und Umwelttechnik, Arbeitsgruppe für Mechanische Verfahrenstechnik durchgeführt. 1. Vorhabenziel Ziel des Vorhabens ist es, für Silbernanopartikel (Ag-NP) grundlegende Daten zu Verhalten, Verbleib und Wirkung in Abhängigkeit der Umgebungsbedingungen zu erarbeiten sowie unter Berücksichtigung der Vorgehensweise nach REACH eine exemplarische Risikoabschätzung durchzuführen. Hierzu werden parallel freie Ag-NP mit klar definierten Eigenschaften und reale Ag-NP enthaltende Produkte (Beispiel: Textilien) in exemplarischen Nutzungsszenarien untersucht, um in einer Risikoanalyse zusammengeführt zu werden. Im Rahmen des Vorhabens werden zudem Methoden entwickelt, die den Nachweis von Ag-NP sowie die Beurteilung ihres ökotoxikologischen Gefährdungspotenzials in relevanten Umweltmedien bzw. -kompartimenten ermöglichen. Hauptaufgabe der TU Dresden ist die projektbegleitende Stabilisierung und Charakterisierung der Ag-NP. 2. Arbeitsplanung Die TU Dresden ist leitender Partner bei der Entwicklung von SOPs für die Präparation der Ag-NP unterschiedlicher Größe und Oberfläche. Diese werden zudem mit vorhandenen Messmethoden hinsichtlich ihrer Größe und Konzentration in Flüssigkeiten charakterisiert. Für die notwendige Analyse von hydrodynamischer Mobilität, Zetapotenzial und Agglomerationszustand wird ein ZetaView (Particle Metrix) beantragt. Parallel dazu wird für die Charakterisierung in relevanten Umweltmedien ein Messgerät entwickelt, das eine spektrale mit einer zeitlich aufgelösten Streulichtmessung kombiniert. Das ermöglicht eine selektive Detektion der Ag-NP bei Vorhandensein mehrerer disperser Phasen.
Das Projekt "Die Zukunft der Energiewirtschaft in Baden-Württemberg ohne Atomkraft. Ein Energiepolitisches Diskussionspapier" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Öko-Institut. Institut für angewandte Ökologie e.V. durchgeführt. Ein energiepolitisches Diskussionspapier im Auftrag von Bündnis 90/ Die Grünen, Fraktion im Baden-Württembergischen Landtag. In der baden-württembergischen Energiepolitik stehen sich zwei Konzepte gegenüber: Auf der einen Seite die Politik der CDU, die vor allem auf Atomkraftwerke und EnBW setzt und den Energiestandort Baden-Württemberg ansonsten schlecht redet. Neue Technologien und Lösungen und neue Akteure geraten aus dem Blick. Die Potenziale des Stromerzeugungsstandorts Baden-Württemberg werden auf den Weiterbetrieb alter Atomkraftwerke beschränkt. Diese Politik unterscheidet sich kaum von den Monopol-zeiten vor der Liberalisierung. Vielversprechender erscheint dagegen eine Strategie, für die EnBW ein wichtiger, aber nicht der einzige Akteur der baden-württembergischen Energiewirtschaft ist und die neue Akteure und Technologien und damit den Wettbewerb im Interesse der Verbrau-cher stärkt. Der Atomausstieg ist eine Chance, Baden-Württemberg zu einem Vorreiter einer innovativen und nachhaltigen Energieversorgung zu machen.
Das Projekt "Mobilität, Verhalten und Verbleib ausgewählter Nanomaterialien in verschiedenen Umweltmedien in Abhängigkeit von Form, Größe und Oberflächengestaltung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Umwelt & Energie, Technik & Analytik e.V. durchgeführt. In dieser Studie wurden zwei verschiedene Fragestellungen bearbeitet. Die erste Untersuchung betraf die Entwicklung einer Prüfmethode zur Beurteilung der Stabilität von Beschichtungen auf TiO2-Nanopartikeln. Dazu wurden zwei verschieden funktionalisierte TiO2-Nanomaterialien untersucht, NM103 (Handelsname: UV Titan M262) mit einer Aluminiumoxid und einer hydrophoben Dimethicone Beschichtung und NM104 (Handelsname: UV Titan M212) mit einer Aluminiumoxid und einer hydrophilen Glycerin Beschichtung. Die Stabilität der Beschichtung wurde in Abhängigkeit von verschiedenen Einflussfaktoren, wie dem Energieeintrag zur Herstellung der Suspension und den Umgebungsbedingungen wie pH-Wert, Ionenkonzentration und dem gelösten organischen Kohlenstoff (DOC), getestet. Im zweiten Teil der Studie wurde die 'Carrier'-Funktion von P25 für Kupfer sowie 14C Triclocarban (TCC) in drei verschiedenen Bodenarten untersucht. Die Stabilität der Beschichtung der zwei beschichteten TiO2 Nanomaterialien wurde auf verschiedene Arten getestet: a) durch die quantitative Bestimmung des freigesetzten Beschichtungsmaterials, b) durch die quantitative Bestimmung des Beschichtungsmaterials auf dem Trägermaterial vor und nach dem Belastungstest sowie c) indirekt durch die Untersuchung der Änderungen im Verhalten der ENMs. Die Messergebnisse zeigen, dass die Dimethicone und Glycerol Beschichtungen größtenteils von der Oberfläche des Materials freigesetzt wurden. Die Aluminiumoxid-Schicht bleibt hingegen bei beiden ENMs intakt auf der Oberfläche. Des Weiteren wurde gezeigt, dass sowohl die Ionenstärke als auch die DOC Konzentration einen Einfluss auf das Zeta-Potential der ENMs haben. Speziell der Einfluss des DOC (hier Aldrich humic acid - AHA), welcher in dieser Studie zu einer (sterischen) Stabilisierung der ENMs führte, scheint für das weitere Verhalten in der Umwelt von Bedeutung zu sein. Im zweiten Teil dieser Studie wurde die Mobilität von Kupfer und TCC und der 'Carrier' Effekt von P25 auf diese Substanzen analysiert. Das P25 zeigte eine geringe Mobilität in den getesteten Böden und nur mittels REM / EDX konnte ein Transport vereinzelter P25 Agglomerate nachgewiesen werden. Tendenziell zeigten die mit P25 beaufschlagten Bodensäulen einen geringeren Transport der beiden Substanzen als die Säulen ohne P25 und können daher zur Ausbildung von Akkumulationsschichten im oberen Bodenbereich führen. Dieses ist bedeutsam für Bodenorganismen welche sich vornehmlich in diesen Schichten aufhalten, wie zum Beispiel Regenwürmer. Ökotoxikologische Untersuchungen mit Eisenia fetida, welche im Rahmen dieser Studie durchgeführt wurden, zeigten, dass, bei Anwesenheit von P25 mehr TCC in den Darm der Organismen aufgenommen wurde, dieses aber einen geringeren negativen Effekt zeigte. Nichtsdestotrotz wurde gezeigt, das ENMs hier speziell TiO2 einen Einfluss auf das Verhalten von Schadstoffen haben.
Das Projekt "CH4-MikroSens: Entwicklung eines Schnelltest zur Bewertung des mikrobiellen Zustandes von Biogasanlagen - Initiierung eines online-Verfahrens" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Bremerhaven, Technologietransferzentrum durchgeführt. Der Einsatz von Biomasse gehört zu den wichtigsten Quellen für erneuerbare Energien in Deutschland. Neben der Nutzung fester Biomasse wird eine sehr große Menge an Strom und Wärme aus Biogas gewonnen. Um diese Marktposition weiter zu stärken und die Zuverlässigkeit dieser Energiequelle zu erhöhen, ist es zielführend die Kontrollierbarkeit des Anlagenbetriebes von Biogasanlagen auszubauen und so den Biogasprozesses zu stabilisieren und eventuelle wirtschaftliche Verluste zu vermeiden. Moderne Biogasanlagen sind heutzutage bereits in vielerlei Hinsicht optimiert. Eine weitere Verbesserung der etablierten Anlagentechnik und eine verbesserte Prozesseffizienz ist daher nicht zu erwarten bzw. lohnenswert. Das aktuelle Interesse der Biogasbetreiber bestehlt vielmehr darin, die Raumbelastung und damit die Energieausbeute der bestehenden Anlagen zu erhöhen ohne dabei den laufenden Anlagenbetrieb und die damit verbundenen biologischen Fermentationsprozesse zu gefährden. Daher ist es für die Anlagenbetreiber von höchstem Interesse, negative Veränderungen in der mikrobiellen Gemeinschaft so früh wie möglich zu erfassen, um schnellstmöglich reagieren und gegensteuern zu können. In den letzten Jahren wurden vermehrt mikrobielle Untersuchungen in Biogasfermentern mithilfe von molekularbiologischen Methoden durchgeführt. Derartige Untersuchungen sind allerdings zurzeit weit davon entfernt zur Routineanalytik in Biogasanlagen zu gehören, nicht zuletzt, weil diese häufig zeitaufwendig sind und somit jegliche Nutzbarkeit als Frühwarn-Indikator verlieren. Ziel dieses Forschungsprojektes ist daher ein Online-Messverfahren bzw. einen Schnelltest zu entwickeln, der möglichst zeitnah Veränderungen in der mikrobiellen und damit funktionellen Struktur der Anlage anzeigt. Im Rahmen des Projektes sollen zunächst verschiedene Techniken auf ihre Eignung für diesen Zweck getestet werden, um schließlich mit dem am besten geeigneten Verfahren die Sensorentwicklung voranzutreiben. Als Herangehensweise bieten sich einerseits optische (hochauflösende Bilder der Schlammstrukturen, Fluoreszenz) bzw. elektrische Eigenschaften (Zeta-Potential-Messungen) an. Anderseits stellen molekularbiologische Methoden einen sinnvollen Ansatzpunkt dar (phylogenetische Bestimmung mittels der DNA-Sequenzen Art-spezifischer Gene, Gen-Aktivitätsmessung mittels mRNA). Optimalerweise soll der zu entwickelnde Sensor während des laufenden Betriebes von Biogasfermentern eingesetzt werden können. Dies ist für die optischen und das elektrische Verfahren anzustreben. Für die molekularbiologischen Ansätze ist derzeit die Umsetzung als Schnelltest-Verfahren realistisch. Das Ziel dieses Verfahren ist, bestenfalls nicht nur Aussagen über die Abundanz verschiedener Organismengruppen mittels der Art-spezifischen DNA-Sequenzen zu treffen, sondern auch Hinweise auf den Aktivitätszustand der Mikroorganismen mittels einer quantifizierenden Charakterisierung der mRNA zu erlangen.
Das Projekt "Naturfaserverbunde auf Kunststoffbasis - Teilprojekt: Struktur- und Gefügeanalyse an naturfaserverstärkten Kunststoffen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Chemnitz, Lehrstuhl für Verbundwerkstoffe durchgeführt. Die Zielstellung des Projektes bestand darin, die Ausgangsmaterialien (Naturfasern und Polymere) für naturfaserverstärkte Verbundwerkstoffe und ihre Verbundeigenschaften zu charakterisieren. Es bestand eine enge Kooperation und ein kontinuierlicher Datentransfer mit TP I und TP III. Mit Hilfe der thermischen Analyse (TGA, DTA und DSC) wurden die Prozessgrenzen sowohl der Naturfasern als auch der PP-Matrix ermittelt. Die Ergebnisse der thermogravimetrischen Untersuchungen wurden durch die der Ubbelohde-Viskosimetrie bestätigt. Um Festigkeit und E-Modul auf hohem Niveau zu erhalten, sind die Fasern möglichst kurzzeitig niedrigen thermischen Beanspruchungen zu unterziehen. Durch den Ausschluss von Sauerstoff wird die fortschreitende Degradation vermindert. Zur Charakterisierung der Oberflächeneigenschaften der Naturfasern sind oberflächensensitive Methoden (BET-Methode, IR-Spektroskopie, Zeta-Potenzial-Messungen, REM) geeignet. Eine vergrößerte spezifische Oberfläche und das Entfernen von Faserbegleitsubstanzen steigern die Grenzflächenkompatibilität und damit das Verstärkungspotenzial der Naturfasern. Damit wird deutlich, dass eine reproduzierbare Beeinflussung der Naturfasern möglich und nötig ist, um die gewünschten Verbundeigenschaften zu erzielen. Die Verbundwerkstoffe aus Naturfasern und PP wurden einerseits durch Compoundieren und Spritzgießen (Kurzfasern), andererseits durch Herstellen von Hybridvliesen und anschließendem Verpressen (Langfasern) hergestellt. Nach dem Optimieren der Verarbeitungsparameter wurde der Einfluss von Faserart, Fasergehalt, Faserbehandlung und Haftvermittlergehalt auf die mechanischen Eigenschaften im quasi-statischen Biege- und Zugversuch bestimmt. Die Ergebnisse zeigen, dass die genannten Einflussfaktoren wesentlich das Interface und damit die mechanischen Werkstoffkennwerte beeinflussen. Mit Hilfe der Dynamisch-Mechanischen Analyse (DMA) wurden die viskoelastischen Eigenschaften von naturfaserverstärktem Polypropylen charakterisiert. Der Glasübergang lässt sich mit der DMA einfacher und genauer als mit der DSC bestimmen. Die in quasi-statischen Versuchen gefundenen Abhängigkeiten zwischen den o.g. Einflussfaktoren und den mechanischen Eigenschaften werden durch die DMA bestätigt und um Informationen der Temperatur- und Frequenzabhängigkeit von Speicher- und Verlustmodul sowie den Dämpfungseigenschaften erweitert. Die Verwendung von Haftvermittlern mit unterschiedlich hohem Molekulargewicht hat auf die Biege- als auch auf die Zugeigenschaften signifikanten Einfluss. Sowohl bei Flachs- als auch bei Hanffasern weist die Kombination mit niedermolekularem Haftvermittler um ca. 10 Prozent niedrigere Steifigkeiten und Festigkeiten auf. Aus diesem Grund wird die ausschließliche Verwendung von Haftvermittlern mit hohem Molekulargewicht empfohlen. Durch die erzielten Ergebnisse ist es möglich, mit den genannten Verfahren leistungsfähige naturfaserverstärkte Verbundwerkstoffe reproduzierbar herzustellen. Die eingesetzten un
Das Projekt "Stationaere und dynamische Charakterisierung der aus Festbettreaktoren ausgespuelten biologischen Aggregate" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität der Bundeswehr München, Fakultät für Bauingenieur- und Vermessungswesen, Institut für Wasserwesen, Lehrstuhl für Siedlungswasserwirtschaft und Abfalltechnik durchgeführt. Das Forschungsprojekt ist Teil des von der DFG gefoerderten Sonderforschungsbereich 411 'Grundlagen der aeroben biologischen Abwasserreinigung'. In diesem Teilprojekt sollen die aus Festbettreaktoren ausgespuelten biologischen Aggregate hinsichtlich ihrer Form sowie ihrer Oberflaechenladung charakterisiert werden. Die Partikelform soll mittels eines Unterwasservideomikroskopes ermittelt werden. Die Oberflaechenladung wird durch Bestimmung des Zetapotentials erfasst. Ziel des Teilprojektes ist es, in Zusammenarbeit mit den anderen am Sonderforschungsbereich beteiligten Institutionen neue Erkenntnisse zu gewinnen, welche fuer die konstruktive Gestaltung und den verfahrenstechnischen Betrieb von Nachklaerbecken in Klaeranlagen umgesetzt werden koennen, um kuenftig die Flockung und Abscheidung von Feststoffen zu optimieren und damit die Belastung von Gewaessern durch Klaeranlagenabfluesse zu minimieren.
Das Projekt "UMSICHT Bestimmung der Partikelgrößenverteilung mit Hilfe Dynamischer Lichtstreuung und der Bestimmung von Zeta-Potentialen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von SFZ - Sekretariat für Zukunftsforschung GmbH durchgeführt.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 19 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 17 |
| unbekannt | 2 |
| License | Count |
|---|---|
| geschlossen | 2 |
| offen | 17 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 17 |
| Englisch | 5 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 12 |
| Webseite | 7 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 14 |
| Lebewesen & Lebensräume | 13 |
| Luft | 10 |
| Mensch & Umwelt | 19 |
| Wasser | 11 |
| Weitere | 19 |