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Untersuchungen zum Einfluss von Aluminium auf die Entwicklung und das Wachstum von Diatomeen der Nordsee

Das Projekt "Untersuchungen zum Einfluss von Aluminium auf die Entwicklung und das Wachstum von Diatomeen der Nordsee" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Institut für Allgemeine Botanik und Botanischer Garten durchgeführt. In Untersuchungen des Forschungsschwerpunktbereiches 'Eutrophierung der Nord- und Ostsee' wurde festgestellt, dass die Konzentration des geloesten Silikats im Wasser der Deutschen Bucht waehrend der vergangenen Jahrzehnte abnahm. Gleichzeitig wurde festgestellt, dass die Algenbiomasse insgesamt aufgrund verstaerkten Flagellatenwachstums anstieg, waehrend die Biomasse der Diatomeen wie die Silikatkonzentration leicht abnahmen. Eine Hypothese ist, dass aufgrund erhoehter Aluminiumkonzentrationen im Kuestenbereich der Nordsee ein erhoehter Anteil dieses Metalls in die Kieselalgenschalen eingebaut wird, was dazu fuehren koennte, dass die Remobilisation von Silikat aus den Schalen behindert wird. Das Vorhaben soll diese Annahme auf Stimmigkeit pruefen und klaeren, ob hierdurch eventuell die Abnahme der Silikatkonzentration im Wasser hervorgerufen wurde.

Messprogramm zur Umweltbeobachtung versauerter Gewässer in Deutschland im Rahmen der UN-ECE Umsetzung des NOx-Protokolls

Das Projekt "Messprogramm zur Umweltbeobachtung versauerter Gewässer in Deutschland im Rahmen der UN-ECE Umsetzung des NOx-Protokolls" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bayerisches Landesamt für Umwelt durchgeführt. Im Rahmen der UN-ECE Konvention über den weiträumigen, grenzüberschreitenden Transport von Luftschadstoffen wurde ein internationales Überwachungsprogramm zur Feststellung und Beurteilung der Versauerung von oberirdischen Gewässern vereinbart, an deren Teilnahme Deutschland sich verpflichtet hat. An dem UN-ECE-Programm nehmen neben den von der Versauerung betroffenen Staaten Nord- und Mitteleuropas auch die USA und Kanada teil. Die von den einzelnen Staaten erhobenen Daten werden im internationalen Rahmen von einem Programmzentrum am Norwegischen Institut für Wasserforschung (NIVA)/'leadcountry' in Oslo ausgewertet. Im Rahmen dieses Programms werden zur Umsetzung des NOx-Protokolls Untersuchungen zur Versauerung von oberirdischen Gewässern in fest begrenzten Monitoringgebieten durchgeführt und bewertet. Das Bayerische Landesamt für Umwelt koordiniert die deutschen Untersuchungen und die notwendigen Ringanalysen und wertet die Daten aus. Die chemischen und biologischen Daten aus den Gewässern selbst werden in unterschiedlichem Umfang und Qualität von den Landesämtern/Landesanstalten kostenlos dem Bayerischen Landesamt für diese Aufgaben zur Verfügung gestellt. Untersuchungsgebiete: In Deutschland liegen die versauerungssensitiven Gebiete vor allem in schwach besiedelten, waldreichen Mittelgebirgen und in Sandergebieten Norddeutschlands. Chemische und biologische Untersuchungen: An den Fließgewässern werden einmal im Monat Wasserproben entnommen und im Labor auf chemische, physikalische und biologische Parameter untersucht. Der leitwert für die Versauerung - der pH-Wert - unterscheidet zwischen schwach und stark, aber auch zwischen ganzjährig und periodisch sauren Gewässern. Die jahreszeitliche pH-Dynamik wird durch die Schneeschmelze aber auch durch sommerliche Starkregenereignisse geprägt. Diese Zeiten sind besonders wichtig für die Datenerhebung. Neben der Summe der Kat- und Anionen sind vor allem die Aluminiumgehalte und die Schwermetalle zu erfassen. Bei der Biologie sind vor allem lndividuendichte und Artenanzahl von Interesse. Das Ausbleiben bestimmter Arten, v.a. Fische,sind die gravierensten Auswirkungen im Gewässer. Für die Einstufung der Fließgewässer in Säurestufenklassen wird die unterschiedliche Säureempfindlichkeit der am Gewässerboden vorkommenden Tierarten (Makrozoobenthos) ausgenutzt. Auch Kieselalgen werden teilweise als Zeigerorganismen verwendet. Die biologischen Erhebungen sind für die Kennzeichnung des Gewässers bedeutend und müssen mindestens zweimal pro Jahr durchgeführt werden. Ringanalysen: Für die am internationalen Monitoringprogramm beteiligten deutschen Labore besteht die Notwendigkeit, sich an den vom NIVA organisierten internationalen Ringuntersuchungen zu beteiligen. Neben den wichtigen Kat- und Anionen werden der pH-Wert, die Säureneutralisierungskapazität, Aluminiumfraktionen und biologische Parameter in einem anonymen Verfahren der Qualitätskontrolle unterzogen usw.

Gewinnung und Eignung von Betonzuschlag aus gesinterter Muellschlacke (Sinterbims)

Das Projekt "Gewinnung und Eignung von Betonzuschlag aus gesinterter Muellschlacke (Sinterbims)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Baukonstruktionen und Festigkeit durchgeführt. Nach Klaerung des Brennverfahrens und der dadurch erzielbaren Korngruppen aus Muellschlacken-Sinterbims wurden zunaechst die erreichbaren Betonfestigkeiten, Eignung fuer Leichtbeton und die Rohdichten ermittelt. Dabei traten die ersten Erfahrungen mit Schadstoffen auf (Glasgehalt, Aluminiumgehalt, Kalkgehalt aus Zahnpastatuben), die in weiteren Versuchen auf ihre Auswirkung genauer untersucht wurden. Das Verhalten unter Dauerlast und der zu erwartende Korrosionsschutz der Bewaehrung ist ermittelt worden. Die Versuche wurden nach DIN-Normen bzw. in Anlehnung an diese durchgefuehrt.

Hocheffektive III-V-Solarzellen fuer den Einsatz mit Fluoreszenzkonzentratoren

Das Projekt "Hocheffektive III-V-Solarzellen fuer den Einsatz mit Fluoreszenzkonzentratoren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme durchgeführt. Objective: A stack of fluorescent planar concentrators (FPC) offers the possibility to divide part of the solar spectrum into different spectral regions, each of which can be converted by spectrally matched solar cells with a higher efficiency than that of a single cell for the sum of the regions. Purpose of the project is to optimize the system FPC/III-V solar cell by Monte Carlo simulation, characterize the gas- and GA1-X ALX as-solar cells to be fabricated by the interuniversity microelectronics center (IMEC), Leuven and to build the final stack which should have an electrical efficiency of well above 4 per cent. At present data about III-V solar cells are being collected and processed. General Information: Fluorescent concentrators consist of a sheet of highly transparent material, several mm thick which is doped with a fluorescent dye which absorbs part of the sunlight and reemits it shifted to longer wave lengths - as fluorescence. About 75 per cent of the fluorescent light is trapped in the sheet by total internal reflection and guided to the edges where solar cells are mounted. A great advantage of fluorescent concentrators is their ability to concentrate diffuse light as well as direct light. Therefore no tracking of the sun is required. Gas- and GA1-XALXAS-solar cells are especially well-suited for fluorescent concentrators, their band gaps lie closer to the fluorescent emission than that of silicon, the band gap of ga1-xalxas can be optimized with respect to the fluorescence by varying the aluminium content and the efficiency degradation with increasing temperature is less pronounced than with silicon.33a stack of.33a stack of fluorescent planar concentrators (FPC) offers the possibility to divide part of the solar spectrum into different spectral regions, each of which can be converted by spectrally matched solar cells with a higher efficiency than that of a single cell for the sum of the regions. Purpose of the project is to optimize the system FPC/III-V solar cell fabricated by the interuniversity microelectronics center (IMEC), Leuven, and to build the final stack which should have an electrical efficiency of well above 4 per cent. So far no optimized III-V solar cells were available. With gas solar cells which cise, Milano made available, a two sheet FPC stack yielded an overall electrical efficiency of 4.1 per cent at an effective concentration ratio of 2.7. Achievements: High efficiency III-V solar cells can be used with fluorescent concentrators. Fluorescent planar concentrators (FPC) combine the effects of a low level concentrator and a spectrum splitter. The unique feature is the ability to concentrate diffuse light too, thus eliminating the need for tracking, and making low light applications highly attractive. FPC's reduce the solar cell area needed compared to directly exposed generators but, as their overall electrical efficiency is rather poor, they need large areas.

Entwicklung eines technischen Verfahrens zur Aufbereitung sehr weicher, saurer Talsperrenwaesser durch Erforschung der Einsetzbarkeit verschiedener phys.-chem. Aufbereitungsstufen

Das Projekt "Entwicklung eines technischen Verfahrens zur Aufbereitung sehr weicher, saurer Talsperrenwaesser durch Erforschung der Einsetzbarkeit verschiedener phys.-chem. Aufbereitungsstufen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Erzgebirge-Wasser,Abwasser Chemnitz durchgeführt. Die Waesser der Talsperren im Erzgebirge und Vogtland sind sehr weich und ungepuffert. Die aufbereitungsrelevanten Inhaltsstoffe reichen von Mangan, Eisen, Aluminium bis zu einer diffusen organischen Last, gebildet aus Planktern und Huminstoffen. Von besonderer Bedeutung fuer die Aufbereitung ist Aluminium, das geogen bedingt im Rohwasser bis zu 3 mg/l vorliegt. Die schlechte Pufferung bewirkt bereits bei geringen Kohlenstoffdioxid-Konzentrationen pH-Werte kleiner als 5,0. Mineralsaeuren oder Huminstoffe verursachen die sehr niedrigen pH-Werte nur unmassgebend. Diese komplizierten Rohwaesser waren mit den bisher verfuegbaren Verfahren nicht stabil zu einem Trinkwasser gemaess Trinkwasserverordnung aufbereitbar. Ziel des Vorhabens war die Ermittlung einer optimalen Verfahrenskombination unter besonderer Beachtung der sehr geringen Pufferung und des hohen Aluminiumgehaltes im Rohwasser. Folgende Aufbereitungsschritte sind notwendig: Oxidation - Einstellung der Grundhaerte - Flockung - Filtration in einer Stufe - Entsaeuerung.

Molten Aluminium Purification - purification by formation and removal of inter-metallics (MAP)

Das Projekt "Molten Aluminium Purification - purification by formation and removal of inter-metallics (MAP)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institut und Lehrstuhl für metallurgische Prozesstechnik und Metallrecycling durchgeführt. Aluminium is the second most used material world-wide. The European aluminium industry has managed to grow with industries like automotive, aerospace and packaging. Aluminium also has a strong position within the building industry in windows, doors, facades and bathrooms, as well as a range of other daily life products. It is not feasible to increase the production of primary metal to meet the annual increased need of 5 percent for aluminium in Europe. Current EU countries produce approximately 5.7m tonnes pa of aluminium, employing about 200,000 people related to 31 primary aluminium smelters, 200 secondary plants, 2500 foundaries, 60 rolling mills, 200 extrusion plants and 85 foil mills plus converters. This production results in large amounts of run-around scrap, production scrap and consumer scrap. Together with primary aluminium, this run-around scrap forms the raw material input to the casthouse. However, the casthouse is producing high added value products with increasingly stringent demands on product specifications. Hence it becomes more and more difficult to match input and output qualities. This project will be, if successful, a breakthrough in the treatment of molten aluminium arising from scrap routes. Where currently less efficient and costly techniques such as sweetening by primary aluminium are used, MAP will provide the control of the concentration of single and difficult to remove contaminants. Not only the basic technology elements such as thermodynamics, chemistry or material research are employed but also it will be brought to pilot-scale level. In view of the massive experimentation and complexity of research, this project can only be performed successfully in close collaboration between the major industrial players and research centres on a European level. Good housekeeping, logistics and advanced sorting technologies can only partially salve the problem. In many input materials the elemental contaminants, such as Fe, Si, Mn, etc are dissolved or appear in coatings; metals are tightly connected. No technology is available which separates the contaminants economically. Therefore, the final objective of this proposal is the development of an economic purification technology with the target of a lew cast, deeper 200 US dollar/ton purification of iron (Fe), silicon (Si) and manganese (Mn) from molten aluminium in the casthouse by in-line treatment. The project will have a direct and indirect impact on the environment, resources and on overall energy consumption in support of EU policies. As re-melting of aluminium scrap consumes only about 5 percent of the energy which is necessary to produce primary metal, the increase of scrap intake from 30 percent to 45 percent will result in substantial energy savings. ... Prime Contractor: Remi Claeys Aluminium N.V., Lichterfelde, Belgium.

Verbundprojekt 2: Bestrahlungsfester GaAlN Photodetektor für den VUV - Spektralbereich - Teilprojekt 3: Entwicklung von Epitaxieprozessen und Prozessierungsschritten für VUV-Photodetektor

Das Projekt "Verbundprojekt 2: Bestrahlungsfester GaAlN Photodetektor für den VUV - Spektralbereich - Teilprojekt 3: Entwicklung von Epitaxieprozessen und Prozessierungsschritten für VUV-Photodetektor" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ferdinand-Braun-Institut, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik im Forschungsverbund Berlin e.V. durchgeführt. Gesamtziel des Verbundvorhabens ist die Entwicklung von UV- und VUV-Photodetektoren auf der Basis von AlGaN. Diese Detektoren sollen eine Photoempfindlichkeit von größer als 0.08 A/W und Dunkelströme kleiner als 10 pA aufweisen. Sie sollen kurzwellige Bestrahlung (172 nm) mit 10 mW/cm2 über 100 h überstehen. Es werden Schichtstrukturen mit hohem Al-Gehalt für VUV-Detektoren entwickelt. Mit diesen Schichten wird ein Prozess für MSM-Photodioden entwickelt und die Prozessentwicklung für Schottky-Kontakt-PD wird mit Teilschrittentwicklungen unterstützt. Die Beschichtung von Bauelementstrukturen zum Schutz vor Degradation wird in die komplette Prozesskette integriert.

Ausweitung des Sojaanbaus in Indonesien durch die Entwicklung von Sorten mit Toleranz gegenueber sauren Boeden und hohen Aluminiumkonzentrationen

Das Projekt "Ausweitung des Sojaanbaus in Indonesien durch die Entwicklung von Sorten mit Toleranz gegenueber sauren Boeden und hohen Aluminiumkonzentrationen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Wissenschaftszentrum Weihenstephan, Lehrstuhl für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung durchgeführt. Der Durchschnittsertrag fuer Soja in Indonesien lag mit ca. 1.1 t/ha deutlich unter dem weltweitem Durchschnitt (ca. 1.8 t/ha) und auch unter dem asiatischen Durchschnittsertrag von 1.2 t/ha. Eine Steigerung des Durchschnittsertrages wird vor allem durch die unguenstige Bodenqualitaet behindert. Die klimatisch optimalen Gebiete fuer Sojaanbau bestehen ueberwiegend aus rot-gelben stark verwitterten Boeden. Diese Boeden sind stark ausgewaschen und daher arm an Alkali und Erdalkaliionen ('Basen'), weisen haeufig pH-Werte unter pH 5.0 und hohe Konzentrationen an Aluminium (Al) in der Bodenloesung auf. Diese Bodeneigenschaften behindern das Pflanzenwachstum durch Naehrstoffmangel und insbesondere durch Aluminiumtoxizitaet. Durch Kalkung kann der pH-Wert im Oberboden auf ein Niveau gehoben werden welches Al-Toxizitaet ausschliesst. Die Anpassung von Soja an die Problemboeden Indonesiens ist eine entscheidende Voraussetzung fuer die nachhaltige Steigerung der Ertraege. Die Pflanzenzuechtung und in geringerem Umfang auch der Pflanzenbau haben durch die Entwicklung biotechnologischer Methoden eine deutliche Erweiterung erfahren, die in Deutschland und als Ergebnis von vorausgegangenen Kooperationen im Bereich der Pflanzenzuechtung mit Indonesien auch bei dort heimischen Nutzpflanzen die Effizienz der klassischen Zuechtungsarbeit steigern konnte. Es scheint somit sinnvoll, auch das Problem der Toleranz gegenueber sauren Boeden mit unkonventionellen Methoden zu bearbeiten. Da derzeit aber nur wenig ueber die Genetik der Naehrstoffaufnahme bekannt ist, bietet es sich an, das Projekt auch pflanzenbaulich anzugehen und die so gewonnen Daten in klassische und biotechnologische Zuechtungsstrategien einfliessen zu lassen. Ziel des Projektteils ist es, die komplexe Eigenschaft der Toleranz gegenueber sauren Boeden soweit moeglich in Teilaspekte, wie Toleranz gegenueber niedrigem pH-Wert-, hohen Al-Konzentrationen, niedriger Calciumkonzentration und geringer Phosphatverfuegbarkeit aufzugliedern. Die Korrelation molekularer Marker zu den Eigenschaften dieser Teilaspekte soll untersucht werden. Dies sollte eine Selektion auch komplexer Genotypen mit Toleranz gegen einen oder mehrere, den Anbau begrenzenden Faktoren ermoeglichen.

Phosphorgehalte in Jahrringen von Bäumen als Indikator für die P-Verfügbarkeit und Recyclingeffizienz von Waldökosystemen

Das Projekt "Phosphorgehalte in Jahrringen von Bäumen als Indikator für die P-Verfügbarkeit und Recyclingeffizienz von Waldökosystemen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, Institut für Forstwissenschaften, Professur für Waldbau durchgeführt. Anhand von zeitlichen Trends der Phosphor-Blatt- und Nadelspiegelwerte von Bäumen auf Dauerbeobachtungsflächen wurde für die vergangenen 2-3 Jahrzehnte eine Verschlechterung der P-Ernährung in vielen europäischen Regionen festgestellt. Als mögliche Ursachen dafür werden Bodenversauerung, Eutrophierung der Waldökosysteme mit N und dadurch ein verbessertes Wachstum, sowie Bodenschutzkalkungen und Auswirkungen des Klimawandels diskutiert. Hier soll untersucht werden, ob anhand der P-Gehalte in den Jahrringen von Picea abies und Fagus sylvatica, bestimmt mittels LA-ICP-MS (Laser Ablation - Induktiv gekoppelte Plasma-Massenspektrometrie), langfristige Trends und historische Variabilität in der P-Verfügbarkeit festgestellt werden können. Bisher gibt es nur ganz wenige Studien zu P-Gehalten in Jahrringen und es ist nicht klar, ob deren inter-annuelle Variation zu Veränderungen der P Verfügbarkeit in Beziehung steht. Daher soll hier in einem ersten Schritt die Beziehung zwischen P in Jahrringen und P-Verfügbarkeit für zwei Arten von Bohrkerneproben analysiert werden: a) von P Düngungsversuchen mit bekannten Zeitpunkten und Applikationsraten, und b) von den Dauerbeobachtungsflächen des DFG-Schwerpunktprogramms mit verfügbaren Zeitreihen der P-Konzentrationen in Blättern/Nadeln und Streu. Zweitens wird analysiert, ob die P-Gehalte in Jahrringen aus Wäldern in denen die P-Versorgung hauptsächlich durch Rezyklierung geleistet wird ('recycling systems') eine höhere zeitliche Variation aufweisen als in Wäldern, die einen größeren Teil des P aus der mineralischen Festphase aufnehmen ('acquiring systems'); siehe grundlegende Hypothese des Schwerpunktprogramms, die postuliert, dass 'recycling systems' sensibler auf menschliche Einflüsse und Umweltveränderungen reagieren. Drittens wird quantifiziert, ob die Effizienz der Rezyklierung von P im Stammholz, gemessen als prozentuale Rückverlagerung vom äußeren Kernholz bis zum jüngsten Splintholz, in 'recycling systems' höher ist als in 'acquiring systems'. Viertens wird untersucht ob sich im Kernholz der 'P-rezyklierenden' und der 'P-akquirierenden' Waldökosysteme unterschiedliche, langfristige Trends in der P-Versorgung darstellen und ob diese durch Gehalte anderer Elemente (N, S, K, Ca, Mg, Al, ermittelt durch ICP-OES), Elementverhältnisse (N/P, P/Ca, P/Al, etc.) oder Wachstumstrends erklärt werden können. Mittels Regressionen zwischen diesen Variablen lassen sich einige der zentralen Fragen des Schwerpunktprogramms adressieren. Sollte die P-Verfügbarkeit infolge von Bodenversauerung abgenommen haben, so sollten abnehmende P Gehalte in Jahrringen mit einer Abnahme der Ca- und Mg-, sowie einer Zunahme der Al-Gehalte einhergehen. Dieses Projekt wird nicht nur Information zu langfristigen Trends der P-Ernährung der Hauptbaumarten der Standorte des Schwerpunktprogramms liefern, sondern auch wichtige Daten zur Speicherung und Aufnahme von P im Holz, um damit Nährstoffbilanzen und biogeochemische Modelle zu unterstützen.

Teilprojekt A 3: Stoffliche Veraenderungen im Mikro- und Submikrobereich von Mineralkoernern und Bildung neuer Phasen bei der Verwitterung

Das Projekt "Teilprojekt A 3: Stoffliche Veraenderungen im Mikro- und Submikrobereich von Mineralkoernern und Bildung neuer Phasen bei der Verwitterung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Göttingen, Institut für Geologie und Dynamik der Lithosphäre durchgeführt. Die Verwitterung von Mineralen, die Akkumulation organischen Materials und Transportprozesse im Zusammenwirken mit Pflanzen und Bodenleben sind zentrale Parameter der Bodenbildung. Eine Matrix aus feinst- bis nicht-kristallinen Phasen (Oxidhydroxide von Mn, Fe und Al und schlechtkristalline silikatische Neubildungen, haeufig Gele), Tonmineralen und organischen Stoffen, der pH-Wert, das Bodenleben und die Porositaet bestimmen die Bodenfruchtbarkeit, die Eigenschaften des Bodens fuer die Fixierung von Schadstoffen sowie die Qualitaet von Grund- und Oberflaechenwasser. Die komplexe Grenzschicht Mineral-Loesung-Organismus-Luft wurde in zwei ausgewaehlten Verwitterungsprofilen (Loess-Parabraunerde und loessbeeinflusste podsolige Braunerde) mit pauschalchemischen und submikroskopisch aufloesenden Verfahren untersucht, um hochaufgeloeste Informationen zu grundlegenden Mechanismen von Verwitterung und Bodenbildung in unserem Klima zu erhalten. Die Gesamtgehalte an Ca, Na, P und Sr nehmen von der Karbonatgrenze im Loess bei 270 cm nach oben ab, was auf die Verringerung der Apatit- und Plagioklasanteile mit zunehmender Verwitterung hinweist. Im Loessprofil ist die tonangereicherte Matrix zwischen den Mineralkoernern, die sich aus primaer angelieferten Tonmineralen sowie mechanischen und chemischen Verwitterungsprodukten zusammensetzt, gegenueber der Pauschalzusammensetzung stark an Si verarmt und an K, Al, Mg und Fe angereichert (Elektronenstrahl-Mikrosonden-Daten). Ursache ist die Hauptkomponente Illit, die mit Fe-Oxidhydroxiden eng verwachsen ist. Da ein Trend einer systematischen K-Verarmung im Zwischenmittel relativ zu Al im gesamten Verwitterungsprofil nicht festzustellen ist, kann in den letzten 10000 Jahren nicht von einer merklichen Bildung basenaermerer Degradationsprodukte ausgegangen werden. Bei der Faellung von Fe-Oxidhydroxiden werden etwa 20 Mol-Prozent Al in deren Struktur integriert. Diese hohe Al-Anreicherung weist auf durch die Versauerung stark erhoehten Al-Gehalte in der Bodenloesung hin.

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