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Development of a modelling system for prediction and regulation of livestock waste pollution in the humid tropics

Introduction: In Malaysia, excessive nutrients from livestock waste management systems are currently released to the environment. Particularly, large amounts of manure from intensive pig production areas are being excreted daily and are not being fully utilised. Alternatively, the excess manure can be applied as an organic fertiliser source in neighbouring cropping systems on the small landholdings of the pig farms to improve soil fertility so that its nutrients will be available for crop uptake instead of being discharged into water streams. Thus, there is a need for better tools to analyse the present situation, to evaluate and monitor alternative livestock production systems and manure management scenarios, and to support farmers in the proper management of manure and fertiliser application. Such tools are essential to quantify, and assess nutrient fluxes, manure quality and content, manure storage and application rate to the land as well as its environmental effects. Several computer models of animal waste management systems to assist producers and authorities are now available. However, it is felt that more development is needed to adopt such models to the humid tropics and conditions of Malaysia and other developing countries in the region. Objectives: The aim is to develop a novel model to evaluate nutrient emission scenarios and the impact of livestock waste at the landscape or regional level in humid tropics. The study will link and improve existing models to evaluate emission of N to the atmosphere, and leaching of nutrients to groundwater and surface water. The simulation outputs of the models will be integrated with a GIS spatial analysis to model the distribution of nutrient emission, leaching and appropriate manure application on neighbouring crop lands and as an information and decision support tool for the relevant users.

Sukzession und Alternativen in der forstlichen Rekultivierung in Kiesgruben

Nach heutigem Stand des Wissens und der Technik ist die forstliche Rekultivierung von Kiesgruben und Steinbrüchen sehr kosten- und energieaufwendig und dennoch vielfach nicht zufriedenstellend. Die vorliegende, auf mehrere Jahre angelegte Untersuchung befasst sich mit der Vegetationsentwicklung (ungelenkte Sukzession) in für forstliche Pflanzungen vorbereiteten Rekultivierungsflächen, und zwar auf 'rohem und mit Waldoberbodenauflage (mit entsprechendem Diasporenreservoir) behandeltem Rekultivierungssubstrat. Von besonderem Interesse sind hierbei die Gehölze. In zwei Versuchsanlagen (Kiesgrube, Versuchsgelände des Institutes) mit 32 Versuchsparzellen à 2,1 x 2,1 m bzw. 1,5 x 1,5 m werden vier Varianten werden untersucht: Rohboden (Bodengemisch), Auflage von Altwaldoberboden auf Rohboden, beide Varianten jeweils ohne und mit Strohabdeckung. Von April bis Oktober 1999 wurden acht mal Anzahl und Deckung der Arten höherer Pflanzen der Versuchsparzellen aufgenommen sowie der Diasporenregen auf die Versuchsanlage erfaßt. Um die Herkunft der keimenden Pflanzen zu erfassen, wurde neben der Erfassung des Diasporenregens mittels Keimversuchen das Diasporenreservoir der Ausgangssubstrate (Rohboden, Waldoberboden) ermittelt sowie die Flora der unmittelbaren Umgebung erfaßt. Des weiteren werden klimatische Daten einbezogen sowie auf dem Versuchsgelände standörtliche Parameter (Bodenfeuchte in unterschiedlichen Tiefen) gemessen. Es zeigen sich signifikante Unterschiede in der Besiedlungsentwicklung und der Artenzusammensetzung der verschiedenen Varianten. Die Besiedlung erfolgte am raschesten und mit höchsten Deckungsgraden auf Versuchsparzellen mit einer Auflage von Altwaldoberboden. Hier entwickelten sich erst Schlagfluren, im zweiten Jahr breitete sich verstärkt die Brombeere aus. Gehölze treten nur vereinzelt auf. Auf den Rohbodenparzellen siedelten sich erwartungsgemäß Pionier- und Ruderalarten an, die Besiedlung erfolgte gegenüber der Waldbodenvariante jedoch verzögert und nicht so üppig. Die Dynamik auf Parzellen mit Strohauflage wurde im ersten Jahr vor allem von Weizenpflanzen, im zweiten von Ruderalarten bestimmt; Arten der obigen Varianten traten stark verzögert und nur in Einzelexemplaren auf. Für gesicherte erste Prognosen reicht der kurze Untersuchungszeitraum (April bis November 1999) noch nicht aus. Bezüglich der Gehölzentwicklung lassen sich auf einzelnen Rohbodenparzellen Anzeichen für die Entwicklung von Weidengebüschen oder Brombeergestrüppen erkennen. Auf den Parzellen mit Waldbodenauflage wird sich in den nächsten Jahren möglicherweise die Brombeere durchsetzen und andere Pflanzen unterdrücken.

Trees in multi-Use Landscapes in Southeast Asia (TUL-SEA): A Negotiation Support Toolbox for Integrated Natural Resource Management

Trees use water while storing carbon; tree crops replace natural forest while reducing poverty; market-oriented monocultures compete with risk-averse poly-cultures, trading off income and risk; plantations displace smallholders, trading off local rights and income opportunities; national reforestation programs use public resources, promising an increase in environmental services that may not happen. Trees in all these examples are closely linked to tradeoffs and conflict, exaggerated expectations and strong disappointment. Integrated Natural Resource Management (INRM) requires site-specific understanding of tradeoffs between and among the goods and services that trees in agro-ecosystems can provide. It is thus costly when compared to readily scalable green revolution technologies. Replicable, cost-effective approaches are needed in the hands of local professionals with interdisciplinary skills to help stakeholders sort out positive and negative effects of trees in multi-use landscapes ( agroforestry) on livelihoods, water and (agro) biodiversity, associated rights and rewards, and thus on Millenium Development Goals (reducing poverty - promoting equitable forms of globalisation - building peace). ICRAF in SE Asia has developed a negotiation support approach for reducing conflict in multi-use landscapes. The approach aims to bridge perception gaps between stakeholders (with their local, public/policy and scientific knowledge paradigms), increase recognition and respect for these multiple knowledge systems, provide quantification of tradeoffs between economic and environmental impacts at landscape scale, and allow for joint analysis of plausible scenarios. Building on the achievements of participatory rural appraisal, we can now add quantitative strengths with the toolbox for tradeoff analysis. The TUL-SEA project (NARS, ICRAF and Hohenheim) will in 3 years lead to: Tests of cost-effectiveness of appraisal tools for tradeoff analysis in a wide range of agroforestry contexts in SE Asia represented by 15 INRM case studies; building on ASB (Alternatives to Slash and Burn; http://www.asb.cgiar.org/) benchmark areas with significant positive local impacts on poverty, environment and peace (www.icraf.org/sea/Publications/searchpub.asp?publishid=1290); Enhanced national capacity in trade-off analysis, information-based INRM negotiations and ex ante impact assessments; An integrated toolbox ready for widespread application. The toolbox consists of instruments for rapid appraisal of landscape, tenure conflict, market, hydrology, agrobiodiversity and carbon stocks, and simulation models for scenario analysis of landscape-level impacts of changes in market access or agroforestry technology.

Sustainable sanitation system for low-income densely populated urban areas in Indonesia (Case study: Kali Rungkut Sub-District, Surabaya, East Java)

Waterborne sewage system has proven to be inappropriate to solve sanitation needs in developing countries. Approximately 90 percentt of city sewage in developing countries today is discharged untreated, polluting rivers, lakes and coastal areas (Winblad, 1997). With increasing population density and the resultant groundwater pollution, conventional decentralized disposal systems such as latrines and seepage pits are not viable alternatives either. Many cities are short of water and subject to critical environmental degradation (Niemczynowicz, 1996). Conventional sanitation technologies based on flush toilets, sewers, treatment and discharge cannot solve the problems in urban areas anymore. A sustainable sanitation and wastewater management system is urgently needed in order to address these issues. Ecological sanitation (Ecosan) is proposed as an alternative system to solve the following problems: lack of sanitation and water body contamination by pathogens from human waste. Ecosan does not only provide sanitation facilities for the people, but also seeks to protect public health, prevents water pollution and at the same time returns valuable nutrients to the soil so that it also helps to ensure food security and contributes to the objectives of sustainable development. The objective of this research is to search for a sustainable sanitation and human waste management system that is appropriate to be applied in poor income people living in densely populated urban areas in Indonesia. As Ecological Sanitation has not been applied in Indonesia before, this dissertation also aims to investigate its effectiveness and community acceptance in Indonesia. Two other existing systems are also studied as the comparison, which are the conventional septic tank system and the decentralized wastewater system (Dewats). All of these sanitation systems are assessed based on three sustainability criteria: economical, environmental and social.

Determinants and effects of alternative institutions for natural resource management in developing countries

With this research project we want to contribute to an understanding of the comparative outcomes of alternative property rights institutions for the management of natural resources in developing countries. The key factors and policies affecting the efficiency, environmental sustainability, and equity outcomes and the long-run dynamics of property rights regimes shall be explored. For this purpose an innovative methodology shall be developed which allows to address these issues empirically and to predict the impacts of particular policy measures and changes in external conditions.

Zivilgesellschaft und Protest. Zur Geschichte der Umweltbewegung in der Bundesrepublik Deutschland zwischen 1945 und 1980 am Beispiel Bayerns

Die Doktorarbeit beschäftigt sich mit Zivilgesellschaft und Protest anhand der Geschichte der Naturschutz- und Umweltbewegung in Bayern zwischen 1945 und 1980. Vor dem Hintergrund gesamtgesellschaftlicher und -politischer Veränderungen werden zentrale Konfliktfelder und Akteure untersucht. Es handelt sich dabei um die Bereiche Wasserkraft, Atomkraft und Tourismus sowie den Bund Naturschutz in Bayern, den Touristenverein 'Die Naturfreunde', den Deutschen Alpenverein sowie Bürgerinitiativen, v.a. aus dem Bereich der Anti-AKW-Bewegung. Fragestellung: Es wird eruiert, unter welchen Gegebenheiten Umweltfragen zu zentralen gesellschaftlich-politischen Anliegen wurden. Im Mittelpunkt steht die Rolle zivilgesellschaftlicher Organisationen bei der Etablierung von Themen in der öffentlichen Diskussion und bei deren politischer Umsetzung. Zentral ist dabei das Handeln der Naturschutz- und Umweltbewegung in Konfliktsituationen. Schwerpunkte liegen auf Beweggründen und Handlungsstrategien der verschiedenen Akteure, ihren Interaktionen, den strukturellen Rahmenbedingungen sowie auf Ergebnissen und Auswirkungen ihres Handelns. Erste Ergebnisse: Umwelt als gesellschaftlich-politisches Problem ist ein Konstrukt, das erst dann mobilisierende Kräfte entfalten kann, wenn neben materiellen Zerstörungen die Wahrnehmung tritt, dass ein Problem einen nicht mehr hinzunehmenden Zustand erreicht hat. Die steigende Relevanz des Umweltthemas sowie der Wandel der primären Trägergruppen des Natur- und Umweltschutzes von eher konservativen zu alternativ-linken Kreisen beruht daher neben Veränderungen der politischen Gelegenheitsstruktur auf dem gesellschaftlichen Wertewandel bei öffentlicher Meinung und Eliten. Die Beschäftigung mit Umweltthemen erreichte dabei zwar Anfang der 1970er Jahre einen Höhepunkt, doch wird gezeigt, dass auch der Naturschutz der 1950er Jahre in Einzelfällen ein hohes Mobilisierungspotential entfaltete, vor allem bei Konflikten um den Bau von Wasserkraftwerken.

Profiling the toxicity of new drugs: a non animal-based approach integrating toxicodynamics and biokinetics (PREDICT-IV)

The overall aim of Predict-IV is to develop strategies to improve the assessment of drug safety in the early stage of development and late discovery phase, by an intelligent combination of non animal-based test systems, cell biology, mechanistic toxicology and in-silico modelling, in a rapid and cost effective manner. A better prediction of the safety of an investigational compound in early development will be delivered. Margins-of-safety will be deduced and the data generated by the proposed approach may also identify early biomarkers of human toxicity for pharmaceuticals. The results obtained in Predict-IV will enable pharmaceutical companies to create a tailored testing strategy for early drug safety. The project will integrate new developments to improve and optimize cell culture models for toxicity testing and to characterize the dynamics and kinetics of cellular responses to toxic effects in vitro. The target organs most frequently affected by drug toxicity will be taken into account, namely liver and kidney. Moreover, predictive models for neurotoxicty are scarce and will be developed. For each target organ the most appropriate cell model will be used. The approach will be evaluated using a panel of drugs with well described toxicities and kinetics in animals and partly also in humans.

Realiability von CIS-Dünnschichtsolarzellen, Reliability von CIS-Dünnschichtsolarzellen (RECIS)

Aufgrund des Kostendruckes werden Produktentwicklungszyklen immer kürzer, sodass eine Verifikation der geforderten Lebensdauer von über 20 Jahren nur mittels zuverlässiger, beschleunigter Tests gelingen kann. Die Entwicklung von speziell auf die CIS-Dünnschichttechnik zugeschnittener Schnelltests, die aus der Halbleiterindustrie adaptiert werden, ist das zentrale Thema des RECIS-II-Projektes. Es soll die guten Einzelergebnisse für Temperatur- und Lichtbelastungen, die im Vorgängerprojekt erzielt wurden, mit einer erweiterten Statistik untermauern und die Belastungsszenarien erweitern. Projektpartner sind das Institut für angewandte Forschung (Hochschule Ulm), die Manz CIGS Technology GmbH und das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW).

Optimized Strategies for Risk Assessment of Chemicals based on Intelligent Testing (OSIRIS)

The proposed regulation concerning the registration, evaluation, authorisation and restriction of chemicals (REACH) requires demonstration of the safe manufacture of chemicals and their safe use throughout the supply chain. There is therefore a strong need to strengthen and advance human and environmental risk assessment knowledge and practices with regard to chemicals, in accord with the precautionary principle. The goal of the project OSIRIS is to develop integrated testing strategies (ITS) fit for REACH that enable to significantly increase the use of non-testing information for regulatory decision making, and thus minimise the need for animal testing. To this end, operational procedures will be developed, tested and disseminated that guide a transparent and scientifically sound evaluation of chemical substances in a risk-driven, context-specific and substance-tailored (RCS) manner. The envisaged decision theory framework includes alternative methods such as chemical and biological read-across, in vitro results, in vivo information on analogues, qualitative and quantitative structure-activity relationships, thresholds of toxicological concern and exposure-based waiving, and takes into account cost-benefit analyses as well as societal risk perception. It is based on the new REACH paradigm to move away from extensive standard testing to a more intelligent, substance-tailored approach. The work will be organised in five interlinked research pillars (chemical domain, biological domain, exposure, integration strategies and tools, case studies), with a particular focus on more complex, long-term and high-cost endpoints. Case studies will demonstrate the feasibility and effectiveness of the new ITS methodologies, and provide guidance in concrete form. To ensure optimal uptake of the results obtained in this project, end-users in industry and regulatory authorities will be closely involved in monitoring and in providing specific technical contributions to this project.

Forschungsprämie: 1. Gründung einer Forschergruppe zum Thema 'Seltene Metalle' 2. Einrichtung eines Verbundvorhaben zum Textilrecycling in Kooperation mit dem Institut für Textiltechnik

Seltene Metalle: 1.Vorhabenziel: Seltene Metalle werden in zunehmendem Maße in elektronischen Geräten eingesetzt. Da die natürlichen Ressourcen begrenzt sind, erhält die Suche nach technologischen Alternativen oder Ersatzstoffen einen immer größeren Stellenwert. Das Projekt 'Seltene Metalle' orientiert sich an dieser Problematik und soll das Wissen über den derzeitigen Umgang mit seltenen Metallen erweitern und mögliche Lücken sowie Anknüpfungspunkte für Kooperationsaktivitäten mit wirtschaftlichen Unternehmen aufzeigen. 2. Aufgabenplanung: Für das Projekt sind umfangreiche Recherchearbeiten und Koordinationsgespräche mit möglichen Partnern erforderlich.Textilrecycling: 1.Vorhabenziel: In Kooperation mit dem Institut für Textiltechnik (ITA) soll ein Verbundvorhaben zum Textilrecycling erfolgen. Innerhalb der Textilaufbereitung besteht der Bedarf, Textilien eindeutig zu identifizieren. Dies betrifft insbesondere Textilien aus Spezialbereichen (z.B. Automobilbau), die einer Sonderentsorgung zugeführt werden. Eine Möglichkeit, Textilien eindeutig zu bestimmen, bietet die Dotierung und sensorischer Detektion. Ziel des Projektes ist die Entwicklung einer bedarfsgerechten Technologie, die in der textilverarbeitenden Industrie eingesetzt werden kann. 2. Aufgabenplanung: Neben Koordinationsgesprächen ist die Einrichtung eines Versuchsstandes für Textilien aus der Industrie vorgesehen. Dabei werden Alterungsprozesse sowie Auswirkungen von Aufbereitungsprozessen simuliert.

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