Das Projekt "Entwicklung und Bau einer Ozon-Zusatzsonde zur Messung von Ozonprofilen bis in eine Hoehe von 45 km" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bonn, Institut für Physikalische Chemie, Theoretische Chemie und Nuklearchemie durchgeführt. Die Ozon-Zusatzsonde wird nach dem Prinzip der Oberflaechenchemiluminiszenz mit einem Farbstoff entwickelt. Der Gasdurchsatz wird duch ein Geblaese so hoch gemacht, dass das Messsignal bis in grosse Hoehen flussratenunabhaengig wird. Der entwickelte Sondentyp wird auf dem Hohenpeissenberg mit einer nasschemischen Sonde am Ballon eingesetzt, was der in-situ Kontrolle der am Boden kalibrierten Zusatzsonde dient. Die Sonde kann wegen ihres geringen Gewichtes (Batteriebetrieb) auch fuer Sondierungen in der Troposphaere eingesetzt werden.
Das Projekt "Teilprojekt 8" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von R-Biopharm AG durchgeführt. Das Ziel der Arbeiten ist die Bereitstellung molekularbiologischer Methoden zum Vor-Ort Echtzeitnachweis von pathogenen Mikroorganismen in Wasser. Realisiert werden soll eine technische Plattform für die inline-Analytik auf der Basis der Chemilumineszenz-Detektion. Hierzu werden amplifizierte Nukleinsäuren aus Pathogenen auf einem regenerierbaren DNA-Mikroarray mit Chemilumineszenz nachgewiesen. Momentan werden bakterielle Kontaminationen in der Wasseranalytik mittels Anzuchtverfahren nachgewiesen. Hierfür werden Wasserproben entnommen und im Labor durch Filterung angereichert und dann kultiviert. Die ersten Ergebnisse sind nach 12-24h zu erwarten, bei Legionellen im Extremfall erst nach 10 Tagen. Ein Nachweis von Viren erfolgt derzeit nur bei Verdacht auf Kontaminationen des Wassers nach einem Virenausbruchgeschehen. Ein Nachweis von Erregern, die in klassischen Verfahren nicht kultivierbar sind, kann mit den derzeitig eingesetzten Verfahren nicht erfolgen. Die Konzeption des hier vorgeschlagenen Teilvorhabens versucht die Vorteile des sensitiven und schnellen Nachweises von Nukleinsäuren mit der einfachen Nutzung durch nicht geschultes Personal zu vereinbaren. Die Tests sollen jedoch multiplexfähig sein und eine zuverlässige quantitative Aussage zu den nachgewiesenen Pathogenen vor Ort ermöglichen. Das geplante Nachweissystem soll eine hohe Anwenderfreundlichkeit aufweisen und ohne spezielle Kenntnisse angewendet werden können. Diagnostische Systeme für die Wassermittelanalytik, die ohne langwierige Schulungen oder spezielles Ausbildungswissen der Endnutzer eingesetzt werden können, haben das Potential einer schnelleren und präziseren Diagnostik in Bereichen, die auf eine sofortige und dezentrale Datengenerierung angewiesen sind. Dies ist im Rahmen von Prozesskontrollen der Wasserüberwachung Entwicklungsländern der Fall, aber auch bei der Kontrolle von Wasser in Entwicklungs- und Schwellenländern. Die konventionelle Ermittlung von pathogenen Keimen durch die zeitaufwändige Prozesskette Probennahme, Versand/Überführung in das Labor, Laboranalyse und Rückübermittlung des Analysenergebnisses wird auf diese Weise umgangen.
Das Projekt "Teilprojekt 5" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Institut für Wasserchemie und Chemische Balneologie, Lehrstuhl für Analytische Chemie und Wasserchemie durchgeführt. 1. Entwicklung eines kontinuierlichen Konzentrierungsverfahrens mit Crossflow-Ultrafiltration für Mikroorganismen aus Roh- und Trinkwasserleitungen der Wasserwerke. 2. Weiterentwicklung der zweiten Konzentrierungs- und Aufreinigungsstufe für Mikroorganismen und Viren für HOLM-System. 3. Erarbeitung eines on-Chip-Multiplex-Amplifizierungverfahren mit nachfolgender Chemilumineszenz-Detektion auf MCR 3. 4. Testung des Gesamtverfahrens (HOLM) auf Roh- und Trinkwasserproben AP 1. Schnittestellenerarbeitung für Gesamtsystem HOLM, AP 2. Kontinuierliche Crossflow-Ultrafiltration (Konti-CUF) zur Aufkonzentrierung aus fließendem Roh- und Trinkwasser (größer als 1 m3 auf ca. 20 L), AP 3. Zweistufiges Aufkonzentrierungsgerät bestehend aus Crossflow-Ultrafiltration und monolithische Affinitätsfiltration (CUF-MAF) (10 - 100 L auf ca. 1 mL), AP 4.on-Chip-basierte Amplifikationsmethoden für die Multiplex-Mikroarray-Analyse, AP 5. Testung des Gesamtverfahrens (HOLM) auf Rohwasser- und Trinkwasserproben AP 6. Berichterstellung, Präsentationen, Publikationen der gewonnen Forschungsergebnisse.
Das Projekt "Flugzeugmessungen zur Untersuchung der Wirkung von Wolken auf die Verteilung und Umwandlung von Spurenstoffen in der Atmosphaere" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Frankfurt, Zentrum für Umweltforschung durchgeführt. Ziel des F+E-Vorhabens ist die Untersuchung von physikalisch-chemischen Prozessen, die sich in den Wolken und deren Umfeld in der freien Atmosphaere abspielen. Voraussetzung hierfuer ist die Bereitstellung geeigneter Sammel- und Messverfahren. Als Schwerpunkt wird in diesem Vorhaben ein Impaktor-Sammler fuer den Flugzeugeinsatz entwickelt, der die gleichzeitige Probenahme der drei Phasen (Gas, Aerosolpartikel, Tropfen) von Wolken ermoeglicht. Der Sammler wird im Windkanal und Wolkenwindkanal getestet. Die Tests im Flugzeugeinsatz werden gleichzeitig einen Vergleich mit vorhandenen Wolkenwassersammlern erlauben. Parallel dazu werden die bestehenden Chemilumineszenzverfahren fuer H2O2 und S(IV) fuer die On-line-Analyse im Flugzeug weiterentwickelt und im Feldeinsatz getestet. Die Bereitstellung der hier entwickelten Probenahme- und Analyseverfahren sind unabdingbare Voraussetzung fuer die simultane Erfassung von Ausgangs- und Endprodukten in Feldexperimenten zur Untersuchung der Auswirkung von Wolken auf die Schadstoffverteilung in der Atmosphaere.
Das Projekt "IBÖ-05: FungiFlare - Biolumineszente Einweg-Leuchtmittel aus Pilzen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Bereich Ingenieurwissenschaften, Institut für Naturstofftechnik, Professur für Holztechnik und Faserwerkstofftechnik durchgeführt. Knicklichter erfreuen sich großer Beliebtheit. Neben der ursprünglichen Anwendung als Notfallbeleuchtung bzw. Outdoorartikel finden sich ähnlich Erzeugnisse in vielfältigen Abmessungen auch als Angel-Equipment, Kinderspielzeug, Party- oder Festival-Accessoire und vielen mehr. Die Leuchtreaktionen herkömmlicher Einweg-Knicklichter werden derzeit vorrangig chemisch erzeugt (Chemilumineszenz). Hierzu wird Wasserstoffperoxid, meist von den anderen Chemikalien mittels eins Glasröhrchens getrennt, durch das Knicken (Aufbrechen des Röhrchens) freigesetzt. Durch die Reaktion mit einer Oxalsäurever-bindung entsteht Energie, die auf einen Farbstoff übertragen und von diesem in Form von Licht abgegeben wird. Aufgrund der verwendeten Chemikalien, sowie meist unklaren Herkunft, Produktionsumstände und Informationen zur genauen Zusammensetzung der Produkte, sind die gesundheitlichen Risiken kaum einschätzbar. Als Werkstoffgemisch mit einem Kunststoff und sehr feinen Glasfragmenten, sind diese bei der Entsorgung nicht trennbar und nicht rezirkulierbar. Ziel des Projektes 'FoxFire' ist daher die Konzeptionierung eines handlichen, einmalig aktivierbaren Leuchtmittels mit zeitnah einsetzender, zeitlich begrenzter biolumineszenter Reaktion basierend auf der Nutzung von Reststoffen und biolumineszenten Pilzen. Dafür spielt die Produktgestaltung hinsichtlich der Formgebung eines geeigneten Substrats aus Reststoffen oder nachwachsenden Rohstoffen eine wesentliche Rolle. Neben der Evaluierung geeigneter Pilzstämme, werden in diesem Projekt grundlegende Einflussfaktoren, z.B. Temperatur, Substrat und pH-Wert, auf das Wachstum und die Biolumineszenz, sowie mögliche Auslösemechanismen zur gezielten Steuerung dieser untersucht. Im Zuge des Projektes soll ein Prototyp entwickelt werden, welcher anschließend als Minitest-Set von unserem Projektpartner produziert und deren Eignung im 'Alltag' durch erste Probanden getestet werden soll. Das Projekt 'FoxFire' stellt die zweite Projektphase (zweijährige Machbarkeitsstudie) des zweistufigen Förderprogramms der nationalen Forschungsstrategie Bioökonimie 2030 im Rahmen des Ideenwettbewerbs 'Neue Produkte für die Bioökonomie' dar.
Das Projekt "Bildung und Umwandlung von Wasserstoffperoxid und organischen Peroxiden in Waeldern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gesellschaft zur Förderung der Spektrochemie und Angewandten Spektroskopie, Institut für Spektrochemie und Angewandte Spektroskopie durchgeführt. Achievements: The degradation of natural non methane hydrocarbons (NMHC) (isoprene and terpenes) and formation of peroxides in forest air have been studied. Reliable sampling and determination techniques were developed for the detection of isoprene and monoterpenes. For hydrogen peroxide a previously developed method based on cryosampling and chemiluminescence detection was available. A technique based on the adsorptive preconcentration on 2 adsorbents, combined with an ozone scrubber in front of the sampling tubes was chosen for the measurement of biogenic hydrocarbons. The complexity of the composition of ambient air required the use of a high resolution gas chromatographic analysis coupled with mass spectrometric detection. Several measurement campaigns were carried out at different locations to investigate isoprene and monoterpene concentrations as well as their degradation in and above forests. In addition to the field measurements, Norway spruce saplings were exposed to controlled concentrations of ozone in closed glass chambers to elucidate the influence of ozone, respectively ozone biogenic alkene reaction products, on the monoterpene output of the plant. During ozone fumigation the more reactive monoterpenes d-limonene and beta-phellandrene were found in higher amounts, although a considerable fraction of them was certainly degradated as a consequence of their gas phase reactions. The determination of terpenes in needle tissue from fumigated trees showed results significantly different from those obtained with needles of the control plants. The monoterpene content of current year needles was generally diminished after a fumigation period of about 5 months. Also the amounts of other biogenic hydrocarbons, like sesquiterpenes, diterpenes and oxidized terpenes were reduced in the ozone treated plants. In contrast, recent studies on the monoterpene metabolism investigated in open top chambers have shown no or only slight differences between ozone treated and control plants. Possibly the high air flow through the open top chambers and therefore the low concentrations of products of ozone monoterpene reactions are responsible for these contradictory results. The 2 most widely used techniques for sampling of airborne nonmethane hydrocarbons (NMHC) in remote areas, namely the adsorptive preconcentration on organic polymers or carbon based materials and the whole air sampling in stainless steel canisters, were checked in laboratory studies and field studies regarding their suitability for the collection of unsaturated natural NMHCs, such as isoprene and terpenes. The experiments have shown that ozone scrubbing prior to the preconcentration step is necessary if adsorptive preconcentration is chosen, otherwise an underestimation of some natural alkenes is unavoidable...
Das Projekt "Repräsentative Langzeitbeobachtungen von Spurengasen und Aerosolen in der oberen Troposphäre und unteren Stratosphäre (OT/US) mit CARIBIC - Messung von Ozonverteilung und deren Analyse" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Karlsruhe GmbH in der Helmholtz-Gemeinschaft, Institut für Meteorologie und Klimaforschung durchgeführt. Aim of the project CARIBIC is to investigate dynamical and chemical processes in the upper troposphere and lower stratosphere (UT/LS), to date, a region of particular interest (especially in AFO 2000). The current knowledge about the UT/LS region is limited, mainly because of the lack of trace gas and aerosol particle data. A major intention of CARIBIC is to strongly enhance the current data set by adding data of more than 60 trace gas and aerosol parameters from the UT/LS along intercontinental distances and over many years. The data are collected with an automated measurement container filled with instruments which is currently installed in a Boeing 767-ER and after summer 2002 in an Airbus A330-200 (both aircraft from LTU Airways).The IMK is responsible for the ozone measurement during CARIBIC. Ozone is of major interest, inter alia, because it strongly influences the oxidising capacity of the troposphere. In respect to ozone, focal topics within the project are a) ozone production in the UT/LS especially in areas impacted by biomass burning, emissions from large urban centres, and enhanced lightning, b) the role of deep convection on the ozone production, and c) the extra-tropical troposphere - stratosphere exchange. Convection may transport ozone precursors to the upper troposphere where they more efficiently produce ozone than in the boundary layer. IMK provides two instruments for the measurements of ozone: OSCAR, a fast response ozone sensor based on the chemiluminescence reaction of ozone with an organic dye adsorbed on silica gel, and OMCAL, a commercially available instrument adapted for the purposes of the flight conditions that is also used to calibrate OSCAR. With its fast response time of 0.125 s, OSCAR allows to record features down to spatial scales of 30 metres. Within this project, OSCAR is rebuild for the Airbus A330-200. This work includes the construction of a temperature stabilised luminescence reaction cell and the installation of a new (high anode sensitivity, extremely low noise) channel photo-multiplier to enhance the sensitivity and to achieve better signal to noise ratios. A new computer that records the data is constructed, further facilities to faster and better check the instruments and to calibrate them are developed. The data will be compared with other U//LS data sets, in particular the MOZAIC ozone data. Distributions (latitudinal profiles) and seasonal variations of the relation of O3 with CO (as tracer for tropospheric air) in the lowermost stratosphere will be used to derive information on the seasonally varying downward flux of ozone into the troposphere and the flux of tropospheric air into the extra-tropical stratosphere. Comparisons with the nitrogen oxide data simultaneously measured by the DLR (Dr. H Schlager) or with shorter lifted hydrocarbons measured by the MPI-C (Dr. C. Brenninkmeijer) are used to identify and quantify photochemical ozone production by different sources.
Das Projekt "Entwicklung von Analysengeraeten und Kalibrierverfahren fuer die Messung von PAN und dessen Homologen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Chemie und Dynamik der Geosphäre durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist eine Verbesserung der Umweltdiagnostik im Bereich der Photooxidantienproblematik durch Entwicklung von geeigneten Messverfahren zur Analyse von Peroxyacetylnitrat (PAN) und dessen Homologen (PPN, MPAN). 1. Entwicklung eines für den Einsatz auf unbemannten Umweltüberwachungsstationen geeigneten automatischen Messgerätes und Kalibrierverfahrens zur Messung von PAN. 2. Erweiterung des Messverfahrens zur simultanen Messung von PAN und höheren Homologen (PPN, MPAN), um den Einfluss biogener Kohlenwasserstoffe an der Oxidantienbildung besser abschätzen zu können. ad 1: Untersuchungen zur Brauchbarkeit von CCl4 (erscheint im Chromatogramm vor PAN) als interner Standard für die Systemüberwachung. Ermittlung geeigneter Hilfsdaten zur Funktionsüberwachung (Drücke, Flüsse, Temperaturen). Untersuchungen zur Langzeitstabilität der Betriebsparameter und Ermittlung geeigneter Hilfsdaten zur Funktionsüberwachung. Entwicklung eines geeigneten Verfahrens zur eindeutigen Beurteilung der Datenqualität und der einwandfreien Funktion des Analysengerätes. Erweiterung des Datenerfassungsprogramms für die Übertragung der Betriebsparameter und Qualitätsdaten anhand der von den Landesämtern vorgegebenen Protokolle. Fertigstellung eines kompletten Meßsystems und Langzeittests über mehrere Monate zur Charakterisierung des Analysengerätes und der Kalibriereinheit im unbemannten Dauerbetrieb. ad 2: Entwicklung eines geeigneten chromatographischen Verfahrens zur Trennung der homologen Acylnitrate (PAN, und z.B. PPN, MPAN) sowie deren Abtrennung von störenden Luftbestandteilen. Um ein möglichst einfaches Trennverfahren (isotherm) und eine auch für Flugzeugmessungen ausreichende Zeitauflösung zu erreichen, soll geprüft werden, ob anstelle des bisher verwendeten ECD ein spezifischer Detektor (Chemolumineszenz von NO2 mit Luminol) eingesetzt werden kann. Entwicklung geeigneter Verfahren zur reproduzierbaren Erzeugung von PPN, BPN, MPAN durch Photolyse der entsprechenden Carbonylverbindungen in Analogie zu der vorhandenen Kalibriervorrichtung für PAN.
Das Projekt "Wirkung von Ozon auf die in-vitro Bildung und Freisetzung von Entzuendungsmediatoren und Wachstumsfaktoren durch Alveolarmakrophagen bei Patienten mit chronisch bronchopulmonalen Entzuendungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Thoraxklinik Heidelberg-Rohrbach, Klinisch-chemisches Labor durchgeführt. Soot FR 101 I, Printex 90 und die Keramikfaser RCF I sind haeufig Teil der Luftverschmutzungen von Innenraeumen. Sie koennen zu krankhaften Veraenderungen der Luftwege und der Lunge fuehren. Alveolarmakrophagen (AM) spielen eine entscheidende Rolle bei der Schaedigung des repiratorischen Gewebes. Wir untersuchten die Produktion reaktiver Sauerstoffradikale (ROI = reacive oxygen intermediates) von AM und peripheren Blutmonozyten (PBM) nach der Exposition mit Soot FR 101 I, Printex 90 und RCF I. Die Zellen wurden bis zu 6 h mit 1, 10 und 50 myg/ml der genannten Fasern und Partikel inkubiert. Die spontane und die Phorbol-Myristat-Acetat (PMA)-stimulierte ROI-Freisetzung wurde durch Chemilumineszenz bestimmt und die Zytotoxizitaet durch Trypanblaufaerbung ermittelt. Die Exposition mit Soot FR 101 I, Printex 90 und RCF 1 verursachte eine maximal 1,6 fachen signifikanten Anstieg der spontanen und eine 1,3 fache Erhoehung der PMA-stimulierten ROI-Freisetzung verglichen mit Kontrollversuchen ohne Partikel und Fasern (Friedman-Test p kleiner 0,05). Die Exposition von PBM mit diesen Partikeln und Fasern fuehrte zu einem maximal 1,7 fachen Anstieg der spontanen und einem 1,9 fachen Anstieg der PMA-stimulierten ROI-Freisetzung verglichen mit Kontrollen (p kleiner 0,01). Hierbei zeigte sich keine signifikante Veraenderung der Zytotozitaet von PBM und AM nach Exposition mit diesen Partikeln und Fasern. Zusammenfassend laesst sich feststellen, dass alle hier untersuchten Partikel und Fasern eine Aktivierung der AM und PBM hervorriefen. Dies zeigte sich in einem deutlichen Anstieg der ROI-Freisetzung, durch die moeglicherweise eine spezifische Immunantwort gehemmt wird.
Das Projekt "Feldmessstudie der naechtlichen Oxidation von natuerlich emittierten Kohlenwasserstoffen durch NO3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Institut für Chemie (Otto-Hahn-Institut) durchgeführt. Objective: The objective of this research is to improve the understanding of the tropospheric behaviour of the night time radical no3 by field measurement studies. General information: the experimental aims are summerised in the following manner: 1) simultaneous measurements of no3 and biogenically emitted hydrocarbons above wooded areas (such observations will confirm and establish the nature of the tropospheric interaction between these species); 2) the measurement of vertical profiles of biogenically emitted hydrocarbons and no3 together with the necessary meteorological parameters, such as the vertical profile of temperature and wind speed, at night (from this data the night time emission rate of isoprene and terpenes from the canopy and the vertical transport fluxes can be estimated); 3) observations at night of the time profiles of no2 and no3 together with measurements of hno3, o3, relative humidity, isoprene and terpenes to investigate the mechanism of the reaction between no3 with biogenically emitted hydrocarbons; (the rate of removal of no2, and rates of production of no3 and hno3 yield information about the mechanism of the no3 terpene reaction). To achieve this aim the research groups from Mainz and Rome, will join together in a series of field measurement campaigns to investigate directly this interaction. The detection techniques to be employed in this study are those which have been developed by the two groups. Measurements of the free radical species NO2 and NO3 will be made by long path absorption spectroscopy using a does instrument (Mainz). During the course of this project an instrument will be modified according to the requirements of this application. The hydrocarbons will be collected using absorption traps and subsequently analysed using the selected ion detection mode of a gc-mass spectrometer (Rome). Hno3 will be collected by high efficiency denuder tubes and subsequently measured as nitrate by ion chromatography (Rome). O3 concentrations will be measured by UV absorbance. Though at night the no concentration is expected to be small because of reaction with o3 and no3, a check of the no concentration will be made using a chemiluminescence detector. The field measurement campaigns will take place in Italy for the following reasons. Firstly the warmer and drier conditions in southern Europe relative to northern Europe lead to higher rates of emission of terpenes from plants and to higher equilibrium concentrations of no3. Secondly the generally lower relative humidity at night in southern Europe as compared with northern Europe reduces the influence of hydrometeors on the behaviour of no3 and n2o5. One of the most important tasks will be the selection of the most appropriate site for these experiments from those already used by the Italian research group for hydrocarbon measurements...