Das Projekt "Projektverbund: H2S-Messung in-situ in Gewaessern - Teil A: Entwicklung eines H2S-Sensors" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Rostock, Fachbereich Chemie durchgeführt. Hauptaufgabe der Universitaet Rostock, Sektion Chemie, ist die Entwicklung eines spezifischen Schwefelwasserstoff-Sensors fuer in-situ-Messungen in Gewaesssern auf der Grundlage eines amperometrischen H2S-Gassensors. Dabei sollen die besonderen Problme, die beim Uebergang von der Gasphase in waessrige Loesungen zu erwarten sind, wie zB Einfluss des Messmediums und des Druckes, Pflanzenbewuchs bei Langzeitmessungen, untersucht werden. In diesem Zusammenhang soll eine coulometrische Kalibriereinheit zur Herstlelung von H2S-Standardloesungen im ppm- bzw ppb-Bereich entwickelt werden, um die bisher problematische und unsichere Bereitung solcher Loesungen zu umgehen. Es gibt bisher keine zuverlaessige Messmethode fuer in situ-Messungen von Schwefelwasserstoff im Spurenbereich in waessrigen Loesungen.
Das Projekt "Projektverbund: H2S-Messung in-situ in Gewaessern - Teil B: Praktischer Einsatz des H2S-Sensors und Ermittlung der Schadstoff-Wechselwirkung in eutrophen Gewaessern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Kiel, Geologisch-Paläontologisches Institut und Museum durchgeführt. Im Rahmen eines Verbundprojektes mit der Universitaet Rostock, Sektion Chemie, ist geplant, einen amperometrischen Schwefelwasserstoff-Sensor fuer in-situ-Messungen in Waessern und Porenwaessern der Sedimente zu entwickeln. Einerseits soll der Schwefelwasserstoff-Sensor entwickelt und an eine CTD adaptiert werden und diese wiederum in einem Schleppkoeper eingebaut werden. Hiermit soll im Bereich der Schwentiner Seen und der Muritz kontinuierlich und flaechendeckend die Parameter, Leitfaehigkeit, Temperatur, Druck, Sauerstoff, pH, Truebung und Schwefelwasserstoff bestimmt werden. Im H2S Milieu sollen parallel dazu Wasserproben zur Bestimmung der Naehrstoff- und Schwermetallkonzentrationen entnommen werden. Andererseits sollen anschliessend in den anoxischen Milieus die Sedimente mittels eines staionaeren Messsondenstabs (pH, T, H2S) und eines in situ-Porenwassersammlers auf Schwermetalle untersucht werden. Somit kann ueber das gesamte Profil Wasser/Sediment einerseits der Eutrophierungszustand und die Schwermetallbelastung andererseits die Remobilisationseffekte und das Belastungspotential aus Sediment bestimmt werden.
Das Projekt "Entwicklung eines FIA-Systems auf der Grundlage amperometrischer Enzymsensoren zur Bestimmung von Nitrat und Nitrit" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Umweltforschungszentrum Leipzig-Halle, Sektion Sanierungsforschung durchgeführt. Das Vorhaben hat eine schnelle, selektive und kostenguenstige Bestimmung von Nitrat und Nitrit zum Ziel, die durch zwei simultan betriebene amperometrische Biosensoren in Kombination mit einem FIA-System realisiert werden soll. Fuer diese Zielstellung werden Prototypen planar strukturierter Einwegsensoren entwickelt, die FIA-tauglich sind. Die zu stabilisierenden Reduktasen werden mittels einer selbsthaftenden Hydrogelmatrix direkt auf den Arbeitselektroden der Sensoren immobilisiert. Die Sensoren sollen ueber einfach und schnell fixierende Durchflussmesszellen in das Fluidsystem eingekoppelt werden. Die Durchflussmesszellen sind unter Verwendung von Mikropeltierelementen zu thermostatieren. Das PC-gesteuerte Messsystem, das aus kommerziell verfuegbaren Fluidikelementen aufgebaut wird, soll bei Verwendung eines geeigneten Probesammlers eine Messfrequenz von mindestens 30 Proben pro Stunde ermoeglichen. Als Proben sind Grund- und Oberflaechenwasser, Abwasser und waessrige Bodeneluate zu untersuchen. Darueber hinaus ist das Messsystem modular zu konfigurieren, d h eine Erweiterung der Analytpalette durch Integration anderer amperometrischer (Bio)sensoren zuzulassen.
Das Projekt "Hochtemperatur-Gassensoren, GK TK 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Karlsruhe (TH), Institut für Werkstoffe der Elektrotechnik durchgeführt. Temperaturunabhaengige resistive Sauerstoffsensoren auf der Basis poroeser Bulkmaterialien (selbsttragende Sensor-Substrate) - Keramische Sauerstoffsensoren auf Zirkonoxidbasis werden seit Jahren als Lambda-Sonde zur Ueberwachung und Regelung von Verbrennungsmotoren in Kraftfahrzeugen eingesetzt. Diese Sonde kann die sehr grossen Sauerstoffpartialdruckwechsel bei herkoemmlichen Ottomotoren sicher erkennen. Dieselmotoren und umweltvertraegliche dh emissionsarme Magermotoren arbeiten jedoch stets mit einem Sauerstoffueberschuss. Zur schadstoffarmen Regelung der Verbrennung benoetigt man daher einen Sensor, der im Bereich von 1-20 Prozent den Sauerstoffgehalt im Abgas auf ein Prozent genau misst. Ebenso wird von diesem Sensor eine hohe Lebensdauer (mehr als 3000 h), geringe Drift und eine schnelle Ansprechzeit erwartet (ca 10 ms). Bisherige Sonden erreichen diese hohe Genauigkeit nicht, da ihr Signal stark von der Sensortemperatur abhaengt, welche im Abgas um bis zu 100 Grad Celsius schwankt. Am Institut fuer Werkstoffe der Elektrotechnik wird seit vielen Jahren unter der Leitung von Prof Dr rer nat K H Haerdtl an der Entwicklung von resistiven Sauerstoffsensoren gearbeitet. Dabei dient der elektrische Widerstand der Proben als Sensorsignal, im Gegensatz zum potentiometrischen- oder amperometrischen Messprinzip der herkoemmlichen Lambda-Sonden. Neueste Messungen an verschiedenen Metalloxiden zeigen, dass die Temperaturabhaengigkeit des elektrischen Widerstandes durch gezielte Werkstoffentwicklung von Mischkristallsystemen stark reduziert werden kann, waehrend die Sauerstoffsensitivitaet erhalten bleibt. Im Rahmen des Projekts wird ein funktionstuechtiger Sensor als selbsttragendes Sensor-Substrat entwickelt und die Grundlagen der Sauerstoffdiffusion in diesem System untersucht. Umweltrelevanz: Schnelle Sauerstoffsensoren fuer die Bestimmung des Sauerstoffgehalts im Abgas von emissionsarmen Magermotoren werden entwickelt, die eine gezielte Motorregelung und somit eine Reduzierung des Schadstoffgehalts im Abgas des Kraftfahrzeugs ermoeglichen.
Das Projekt "Mikrobielle Sensoren fuer die Umweltanalytik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Bioprozess- und Analysenmesstechnik e.V. durchgeführt. Das Ziel des Projektes besteht in der Entwicklung mikrobieller Sensoren fuer die Bestimmung von Umweltkontaminanten, die mit herkoemmlichen Methoden nur mit hohem apparativen und zeitlichen Aufwand oder mit zu geringen Empfindlichkeiten analysiert werden koennen. Dazu werden optische oder elektrochemische Messsonden mit immobilisierten Mikroorganismen oder Zellen kombiniert, die bei Kontakt mit den entsprechenden Umweltschadstoffen ein konzentrationsanaloges Signal liefern. Vorrangig werden Fluoreszenz, UV/VIS-Absorption bzw. Amperometrie und Potentiometrie als Detektionsmethoden eingesetzt. Die zu entwickelnden Sonden sollen insbesondere zur direkten Messung der Umweltschadstoffe vor Ort dienen. Das Projekt zielt auf die Entwicklung von Sonden zur schnellen Bestimmung von Schadstoffen, Schadstoffgruppen und Summenparametern in waessrigen Medien ab. Ein besonderer Schwerpunkt ist die Ueberwachung von Oberflaechengewaessern und Deponiesickerwasser, wobei die mikrobiellen Sonden als Alarmmelder bei Ueberschreitung von Grenzwerten fungieren sollen.
Das Projekt "Amperometrische Messsysteme fuer Schwefelwasserstoff/Sulfid bei der Untersuchung biotischer und abiotischer Prozesse in Sulfidbiotopen (DYSMON II)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Rostock, Fachbereich Chemie durchgeführt. Entwicklung von amperometrischen Messsystemen fuer vor-Ort und in-situ-H2S-/Sulfid-Bestimmungen in aquatischen Umweltbereichen als Durchflussmesssystem und als Mikrosensor mit hoher zeitlicher und raeumlicher Aufloesung. Die Entwicklungsarbeiten sind erfolgreich abgeschlossen worden.
Das Projekt "Amperometrische Cyanidbestimmung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von B.A.U. Ingenieurbüro Mahdjour und Ziegler durchgeführt. Auf der Grundlage des amperometrischen Meßprinzips mit Silber als Arbeitselektrode soll ein Gerät zur kontinuierlichen Messung von Cyanid in Wässern entwickelt werden. Die Arbeiten sollen dahin führen, dass ein transportables und tragbares Cyanidmeßgerät als Prototyp zur kontinuierlichen und diskontinuierlichen Bestimmung und Überwachung von Cyanid in Wässern entsteht. Das Gerät soll so konzipiert sein, dass die Erfassung einer Cyanidkonzentration von 30 myg/l möglich ist. Fazit: - Das auf der Grundlage der amperometrischen Cyanidbestimmung entwickelte Messgerät zeigt, dass dieses Meßprinzip zur Kontrolle von belasteten Industrieabwässern nicht geeignet ist. Die Membran der Referenzelektrode verstopft und wird deaktiviert. - Für nichtbelastete Wässer ist dieses Meßsystem aufgrund der Produktion von entsorgungspflichtigen alkalischen Chemikalien und höheren Anschaffungskosten gegenüber ionensensitiven CN-Elektroden zur Cyanidbestimmung nicht marktfähig. - Aus o.g. Gründen stellt die amperometrische Cyanidbestimmung mit einer Durchflußmeßzelle keine Alternative zur ionensensitiven CN-Elektrode dar. - Einsatzfähig wäre die Durchflußmeßzelle für spezielle Anwendungen im Bereich von Meßsystemen mit gaspermeablen Membranen. Hier kann die Meßzelle hinter der gaspermeablen Membran und in einem geschlossenen Elektrolytkreislauf zu Detektion von Cyanid Anwendung finden. Die Gefahr einer Membranverschmutzung ist dann nicht vorhanden. - Eine weitere Einsatzmöglichkeit der Durchflußmeßzelle kann im Bereich der chromatographischen Bestimmung von Cyanid sein.
Das Projekt "Metall/Luft Systeme, insbesondere Al/-Si/Luft Batterien - Teilvorhaben: In-Situ-Charakterisierung und Synthese der Elektroden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Energie- und Klimaforschung (IEK), IEK-9: Grundlagen der Elektrochemie durchgeführt. Ziel des Gesamtvorhabens AlSiBat ist es die perspektivischen Realisierungsmöglichkeiten von Me/Luft Batterien - insbesondere von Al/Luft und Si/Luft Batterien - in Hinblick auf wichtige Eigenschaften wie Wiederaufladbarkeit, Zyklenfestigkeit und Umweltverträglichkeit untersuchen und die in diesen Batterien verwendbaren Werkstoffe weiter zu entwickeln. Ziele der Teilprojekte am IEK-9 sind die Identifikation der grundlegenden elektrochemischen Prozesse und Transportmechanismen sowie der Vorgänge an den Grenzschichten, wobei diese auf atomistischer und makroskopischer Ebene experimentell untersucht werden. Anhand der Zusammenhänge sollen die Mechanismen die die Eigenschaften der Batterien bestimmen erkannt und darauf aufbauend eine systematische Materialentwicklung in diesem Bereich betrieben werden. Am IEK-9 werden drei Teilprojekte bearbeitet. Anodenseitig werden neue Elektrodenmaterialien auf der Grundlage von Al- und Si-basierten Legierungen entwickelt; auf der Kathodenseite wird die Eignung von Kohlenstoff-Trägermaterialien mit Übergangsmetallkatalysatoren für die Batterien untersucht. Die mikroskopischen Transformationsvorgänge und Transportmechanismen werden mit NMR und XPS, die makroskopischen elektrochemischen Charakteristika werden unter variierenden Umgebungsbedingungen mit Chronoamperometrie, Zyklovoltametrie und EIS analysiert. Die Grenzflächeneigenschaften werden mit XPS, AFM, EPR und 'rotating-disc' Techniken untersucht.
Das Projekt "Sanierungsmoeglichkeit von geogen-schwefelsauren Bergbaurestseen des Lausitzer Braunkohlereviers mit Hilfe der Sulfidpraezipitation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Karlsruhe (TH), Institut für Petrographie und Geochemie durchgeführt. Voraussetzung fuer die Sanierungsmoeglichkeit von Seen generell ist die Kenntnis der Gewaesserguete. Spezielle Probleme bei geogen-schwefelsauren Bergbaurestseen bereiten die Schwefelwasserstoff-Gehalte sowie die bei niedrigen pH-Werten leichter loeslichen Schwermetalle. Das von uns entwickelte Fliessanalysensystem fuer die H2S/Sulfid Analytik, bestehend aus einem amperometrischen Detektor und einer Kalibriereinheit, ist in der Lage on-line exakt die H2S Konzentration im Wasser zu ermitteln. Desweiteren koennen mit Hilfe eines transportablen elektrochemischen Analysensystems (Inversvoltammetrie) off-line vor Ort die geloesten Schwermetallkonzentrationen bestimmt werden und somit eine direkte Abhaengigkeit von pH, T H2S- und Schwermetallkonzentration bestimmt werden. Mit Hilfe der vorgeschlagenen inversvoltametrischen Messmethode koennen die speziellen Elementspezies (z.B. Fe2+/Fe3+) ermittelt werden. Unser wissenschaftliches Interesse an einer Beteiligung im Rahmen eines Sanierungskonzeptes ist der Kenntniszuwachs bei: 1. dem praktischen Einsatz unseres Systems und die Aufzeichnung der Gewaesserguete im Jahresgang und fuer den gesamten Wasserkoerper, 2. der Charakterisierung der Sulfidspezies in Abhaengigkeit von pH und vom Milieu und zwar unter natuerlichen Bedingungen, 3. dem Chemismus saurer Seen, zur Pyritoxidation in Seen, zur Neutralisierung und Faellung von im Sauren geloesten Metallen, 4. der Bildung von Metallsulfiden im Sediment (Mineralphasenanalyse).
Das Projekt "Schwermetallmonitoring mittels mikrobieller Biosensoren und Flow Injection Analyse zur Kontrolle und Steuerung von biotechnologischen Abwasserbehandlungsverfahren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) durchgeführt. Schwermetallionen spielen bei der Reinigung von Galvanikabwaessern eine entscheidende Rolle. Dazu ist die kontinuierliche Messung dieser spezifischen Verbindungen essentielle Voraussetzung, um mit moeglichst geringem Materialeinsatz einen optimalen Reinigungseffekt zu erzielen. Ziel des Projektes ist es, durch Kombination eines mikrobiellen Biosensors mit der 'Flow Injection Analyse' ein einfaches, kostenguenstiges Alternativverfahren zur Schwermetallanalytik fuer die kontinuierliche Ueberwachung und Steuerung biotechnologischer Abwasserbehandlungsverfahren zu entwickeln. Dazu werden als mikrobielle Sensorkomponenten gentechnisch veraenderte Hefen genutzt, die Cu2+, Cd2+ und Zn2+ spezifisch in Form eines positiven Messsignals erfassen koennen. Dazu sind Gene, die bei der Hefe Saccharomyces cerevisiae durch diese drei Schwermetallionen induziert werden, auf einfache Weise mit dem lacZ-Gen von E. coli zu koppeln, deren Genprodukt, die beta-Galactosidase, biochemisch erfasst werden kann. Diese Hefen sind als mikrobielle Sensorkomponenten an amperometrischen Basissensoren auf ihre Eignung zur Messung von Schwermetallbelastungen in der Durchflusszelle eines FIALAB II mit geeigneter Messtechnik zu pruefen. In einem interaktiven Prozess sind Fliesssystem und Biosensor so aufeinander abzustimmen, dass ein Verfahren zur kontinuierlichen Schwermetallueberwachung erarbeitet und in einem Prototyp eines FIA-Monitors umgesetzt wird. Zur Erprobung des Verfahrens und der Sensoren wird dieser FIA-Monitor als Prototyp bei 'G und W Leiterplatten' (Dresden) zur kontinuierlichen Kontrolle der Abwaesser getestet, wo die drei zu messenden Schwermetallionen der Hauptbestandteil sind. Damit kann bei zu hohen Konzentrationen an Cu2+, Cd2+ und Zn2+ fruehzeitig in den Produktionsverlauf eingegriffen und Material als auch aufwendige Abwasser-Reinigungsverfahren eingespart werden.
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