Das Projekt "Teilprojekt: Response of flow systems in soils to extreme atmosperical boundary conditions" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bayreuth, Bayreuther Zentrum für Ökologie und Umweltforschung (BayCEER), Abteilung für Bodenphysik durchgeführt. Feuchte- und Fließmuster sind für den Stofftransport und die räumliche Verteilung von Nähr- und Schadstoffen im Bodenkompartiment von Ökosystemen von grundlegender Bedeutung. In Waldböden scheinen Auflagehorizonte, die Benetzbarkeit von Oberflächen sowie Steine eine steuernde Rolle für Infiltrationsmuster und das Auftreten bevorzugter Fließwege zu spielen. Die Auswirkungen extremer atmosphärischer Randbedingungen auf die Ausbildung von Fließmustern, assoziierte chemische Effekte, sowie mögliche Änderungen der Fließsysteme bilden den Schwerpunkt des beantragten Projekts. Experimente werden auf der Labor-, Profil- und Plotskala durchgeführt. Im Kontext der zentralen Manipulationsexperimente werden Änderungen in der Dynamik und der räumlichen Verteilung von Bodenfeuchte und Benetzbarkeit mit Methoden der Zeitreihenanalyse, Geostatistik und Varianzanalyse erfasst. Zusätzlich werden zugehörige physikalische und chemische Bodenparameter gemessen. Das deterministische Prozessmodell WHNWIN wird zur Flussbestimmung auf den Versuchsparzellen eingesetzt und dient darüber hinaus der modellgestützten Interpretation der Manipulationsexperimente. Die Bedeutung der organischen Auflagehorizonte und der Benetzbarkeit wird in Freiland-Tracerexperimenten mit Bildanalyseverfahren und VIS-NIR-Spektroskopie untersucht. Die Feldexperimente werden ergänzt durch Computer kontrollierte Säulenexperimente im Labor. Inverse Modellierungstechniken werden zur Parameter- und Prozessidentifizierung eingesetzt.
Das Projekt "Einfluss von Gefüge- und Grenzflächeneffekten auf die Stabilisierung der organischen Bodensubstanz" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz Universität Hannover, Institut für Bodenkunde durchgeführt. Bereits geringe Anteile an organischer Substanz können die Benetzungseigenschaften eines Bodens drastisch verändern. Benetzungshemmungen haben erhebliche Konsequenzen für die im Boden ablaufenden physikalischen, chemischen und biologischen Prozesse. Begründet durch verschiedene Befunde wird angenommen, daß Hydrophobie die Stabilisierung der organischen Substanz mindestens über zwei unterschiedliche Wirkungen beeinflußt. Einerseits kann Hydrophobie als Indikator für die Abbaubarkeit der organischen Substanz bewertet werden, andererseits reduzieren benetzungsgehemmte Oberflächen die Kapillarkräfte, was Auswirkungen auf die Stabilität von Aggregaten und auf die Ausbildung hoher Feuchteunterschiede im Boden hat. In dem beantragten Vorhaben sollen durch die kombinierte Messung von Kontaktwinkel und Oberflächenladung eine umfassende und quantitative Charakterisierung der Oberfläche von Bodenpartikeln und Aggregatoberflächen der Böden aller Untersuchungsgebiete des Schwerpunktprogramms erfolgen. In weiteren Versuchen soll die Wirkung fraktionierter wasserlöslicher organischer Substanz auf die Benetzbarkeit auf die kapillare Wasseraufnahme der Böden untersucht werden. Durch die Kooperation mit anderen Projektteilnehmern können auf molekularer Ebene strukturchemische Daten mit fundamentalen physikalischen Oberlächenparametern verglichen werden und es können Bezüge zu makroskopischen Stabilisierungsprozessen hergestellt werden.
Das Projekt "Extrem unverschmutzbare biologische Oberflaechen: Charakterisierung und Uebertragung in eine technische Anwendung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bonn, Botanisches Institut und Botanischer Garten durchgeführt. Alle Oberflaechen, sowohl kuenstliche als auch natuerliche, sind einer Vielzahl von Verschmutzungen ausgesetzt. Waehrend die meisten Oberflaechen im Laufe der Zeit Schmutz akkumulieren und, im Fall kuenstlicher Oberflaechen, in regelmaessigen Abstaenden gereinigt werden muessen, konnte fuer zahlreiche Pflanzen und Tiere nachgewiesen werden, dass sie sich durch unbenetzbare Oberflaechen gegen das dauerhafte Ablagern von Partikeln schuetzen (Lotus-Effekt). Die Unbenetzbarkeit, hervorgerufen durch ein komplexes Zusammenwirken von Oberflaechenstruktur und -chemie, bewirkt, dass alle partikelfoermigen Ablagerungen durch einen kurzen Regen abgewaschen werden, unabhaengig von ihrer Groesse und chemischen Natur. Diese Eigenschaft soll in dem geplanten Vorhaben an den Extrembeispielen, die die Natur im Laufe der Evolution optimiert hat, detailliert untersucht werden und als Modell fuer eine technische Umsetzung herangezogen werden. Bei einer erfolgreichen Uebertragung des Lotus-Effektes sind selbstreinigende Oberflaechen zu erwarten, die im Bereich der Aussenverkleidung von Gebaeuden oder in Form von Schutzanstrichen zu einer erheblichen Einsparung von Reinigungskosten und -mitteln beitragen, bzw zu einer Verminderung der Umweltbelastung bei der Sanierung derartig behandelter Flaechen fuehren. Erste Vorversuche auf diesem Gebiet haben sehr vielversprechende Ergebnisse geliefert, so dass am Ende des Projektes marktreife Produkte, die den Lotus-Effekt zeigen, erwartet werden koennen.
Das Projekt "Benetzen schadstoffhaltiger Staeube mit Mischsystemen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität-Gesamthochschule Paderborn, Fachbereich 10 Maschinentechnik, Fachgruppe Verfahrenstechnik, Institut für Energie- und Verfahrenstechnik, Fachgebiet Mechanische Verfahrenstechnik und Umweltverfahrenstechnik durchgeführt. Bei der Aufbereitung von pulverfoermigen Schadstoffen setzt man haeufig fluessige Neutralisationsmittel ein. Da unterschiedliche Schadstoffe unterschiedliche Fluessigkeitsmengen benoetigen, veraendert sich das Bewegungsverhalten des Gutes bei hydrophilen und hydrophoben Benetzungseigenschaften anders. Damit aendert sich auch die Mischwirkung. Es wird die Feuchte homogenisiert.