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Schwermetalldepositionen

Schwermetalldepositionen Bei den Schwermetallen Blei, Cadmium und Quecksilber ist ein Rückgang der atmosphärischen Einträge (Deposition) zu verzeichnen. Modellrechnungen zeigen: In Deutschland liegen die Schwermetalleinträge aus der Atmosphäre an den UBA Stationen im ländlichen Hintergrund im Jahr 2023 im Bereich von 0,14 – 0.54 kg Blei pro km², 7,4 – 16.1 g Cadmium pro km² und 3,2 – 10,2 g Quecksilber pro km². Herkunft der Schwermetalle Die Schwermetalle Blei (Pb), Cadmium (Cd) und Quecksilber (Hg) sind gekennzeichnet durch Toxizität und chemische Stabilität. Diese Eigenschaften führen dazu, dass sich diese Stoffe in der Umwelt anreichern, Schäden an Ökosystemen verursachen und auch schädliche Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit zeigen können. Sie werden in erheblichem Umfang ⁠ anthropogen ⁠ (durch menschliche Tätigkeiten) in die ⁠ Atmosphäre ⁠ ausgestoßen/abgegeben. In der Atmosphäre können sie weiträumig und grenzüberschreitend transportiert werden. Durch Depositionsvorgänge (Ablagerung) gelangen sie aus der Atmosphäre auch in andere Umweltmedien. Ein erheblicher Teil der Schwermetalle gelangt aber auch durch erneute Freisetzung bereits früher deponierter Mengen in die Atmosphäre. Es finden somit eine Resuspension (Blei, Cadmium) und Reemission (Quecksilber) statt. In Deutschland sind im Zeitraum 1990 bis 2023 grundsätzlich rückläufige Schwermetallemissionen zu beobachten. Dies zeigt sich auch in den gemessenen und modellierten Depositionsdaten. Im Rahmen des europäischen Überwachungsprogramms EMEP wird mittels atmosphärischer Chemie-Transportmodelle die gesamte Ablagerung (nasse und trockene ⁠ Deposition ⁠) ausgewählter Schwermetalle flächendeckend für die EMEP-Region (Europa und Zentralasien) berechnet. Die Daten der Modellrechnungen werden in jährlichen Berichten durch das Meteorological Synthesizing Centre - East (⁠ MSC ⁠-E) veröffentlicht. Gesamtdepositionen von Blei Die Gesamtdeposition von Blei in der EMEP Region lag 2022 in der Größenordnung von 0,1 bis 1 kg/km²/Jahr mit den höchsten Werten in Zentraleuropa und niedrigsten im nördlichen Teil der EMEP Region. Saisonale Änderungen in der Depositionsrate spiegeln den Einfluss von staubgetragener ⁠ Deposition ⁠ aus Afrika und Zentralasien wider, die am stärksten auf Südeuropa auswirkt. In Zentral-sowie Südeuropa dominieren außerdem die Depositionen aus EMEP Regionen und primären anthropogenen Quellen, insbesondere in Ländern mit bedeutenden eigenen nationalen Emissionen wie Deutschland oder Polen. In kleineren Nachbarländern hingegen tragen grenzüberschreitende Transporte maßgeblich zu den Depositionen bei. Insgesamt beläuft sich der Anteil der grenzüberschreitenden Deposition in der EMEP Region auf über 50%. Innerhalb Deutschlands traten die niedrigsten Pb-Depositionen (< 0,5 kg Pb/km²) vorwiegend im Norden und in der Mitte sowie am Alpenrand auf (siehe Karte „Modellierte Gesamtdeposition EMEP Gebiet 2022“). Gesamtdepositionen von Cadmium Die Cadmium-Gesamtdepositionen in der EMEP Region variieren im Bereich von 5 bis 60 g Cd/km². In Deutschland traten die höchsten Cd-Depositionen (z. T. > 60 g Cd/km²) in Westdeutschland (NRW), die niedrigsten Cd-Depositionen (z. T. < 15 g Cd/km²) vorwiegend in Teilen Nord-, Süd und Mitteldeutschlands (MV, TH, BY) auf (siehe Karte „Modellierte Gesamtdeposition EMEP Gebiet 2022“). Gesamtdepositionen von Quecksilber Die Quecksilber-Gesamtdepositionen im EMEP Gebiet lagen in 2022 größtenteils im Bereich von bis zu 25 g Hg/km² mit einzelnen Hotspots im Osten Europas. Die höchsten Hg-Depositionen in Deutschland traten großräumig in Westdeutschland (NRW), die niedrigsten Hg-Depositionen (< 10 g Hg/km²) großräumig vorwiegend in der Mitte Süd- und Norddeutschlands (siehe Karte „Modellierte Gesamtdeposition EMEP Gebiet 2022). Messungen des Luftmessnetzes des Umweltbundesamtes Schwermetalldepositionen werden auch im Luftmessnetz des Umweltbundesamtes (⁠ UBA ⁠) bestimmt. Dabei wird die nasse ⁠ Deposition ⁠ erfasst, d. h. die mit Regen und Schnee eingetragenen Schwermetalle. Die nasse Deposition trägt ca. ¾ zur Gesamtdeposition bei. Die „EBAS“ Datenbank enthält unter anderem auch Schwermetalldepositions-Daten aller deutschen Messstationen. Die nasse Schwermetalldepositionen an sechs UBA-Luftmessstationen im Jahr 2023 sind in der Tabelle „Nasse Jahresdepositionssummen von Schwermetallen und Halbmetallen im Luftmessnetz des Umweltbundesamtes 2023“ zusammengefasst. Die nassen Depositionen von Blei (0,14 – 0.54 kg/km²), Cadmium (7,4 – 16.1 g/km²) und Quecksilber (3,2 – 10,2 g/km²) liegen meist unter den mit dem EMEP-Modell für Deutschland berechneten Gesamtdepositionen, welche zusätzlich die trockenen Depositionen beinhalten..

Polychlorierte Dibenzodioxine und -furane (PCDD/F) und polychlorierte Biphenyle (PCB) in der Außenluft und Deposition im ländlichen Hintergrund von Deutschland

Von Juni 2018 bis Mai 2019 wurde die Außenluft und die ⁠ Deposition ⁠ an den ⁠ UBA ⁠-Messstationen Waldhof und Schmücke auf polychlorierte Dibenzodioxine und -furane (PCDD/F) und polychlorierte Biphenyle (⁠ PCB ⁠) untersucht, um aktuelle Werte für die Hintergrundbelastung in Deutschland zu ermitteln. In diesem Papier werden die Konzentrationen und Profile der 2,3,7,8-substituierten PCDD/F-⁠ Kongenere ⁠, der Homologengruppensummen der Tetra- bis Heptachlordibenzodioxine und -furane, der 6 ⁠ Indikator ⁠-PCB (i-PCB), der 12 dioxinähnlichen PCB sowie der PCB-Homologengruppensummen diskutiert. Weiterhin werden bedeutende PCB-Kongenere aufgezeigt, deren Konzentrationen oder Depositionsraten an die der üblicherweise bestimmten i-PCB heranreichen oder diese überschreiten. Veröffentlicht in Texte | 75/2021.

Polychlorierte Dibenzodioxine und -furane (PCDD/F) und polychlorierte Biphenyle (PCB) in der Außenluft und Deposition im ländlichen Hintergrund von Deutschland

Im Zeitraum von Juni 2018 bis Mai 2019 wurden je 12 Außenluftmonatsproben und Depositionsmonatsproben an den Messstationen Waldhof und Schmücke des Umweltbundesamtes genommen und auf die 2,3,7,8-substituierten PCDD/F-Kongenere, die Homologengruppensummen der Tetra- bis Heptachlordibenzodioxine und -furane, die 6 Indikator-PCB (i-PCB), die 12 dioxinähnlichen PCB (dl-PCB) sowie die Homologengruppensummen der Monochlor- bis Decachlorbiphenyle untersucht, um aktuelle Werte für die Hintergrundbelastung in Deutschland mit den vorgenannten Verbindungen zu ermitteln. Diese liegen auf der Basis von Toxizitätsäquivalenten (TEQ) und unter der Berücksichtigung der halben Bestimmungsgrenzen für die Außenluft zwischen 0,7 und 13,8 fg WHO2005 TEQ/m3 und für die Deposition zwischen 0,1 und 0,8 pg WHO2005 TEQ/m2d und sind damit deutlich geringer als die Zielwerte für die langfristige Luftreinhaltung von 150 fg WHO-TEQ/m3 bzw. 4 pg WHO-TEQ/m2d für die Summe der PCDD/F und dl-PCB. In diesem Papier werden die Konzentrationen und Profile der PCDD/F und PCB sowie ihrer Homologengruppensummen in der Außenluft und der Deposition diskutiert. Weiterhin werden bedeutende PCB-Kongenere aufgezeigt, deren Konzentrationen oder Depositionsraten an die der üblicherweise bestimmten 6 i-PCB heranreichen oder diese überschreiten. Quelle: Forschungsbericht

Genfer Luftreinhaltekonvention der UNECE

Die Depositionsgeschwindigkeit reaktiver Spurengase und Aerosole ist eine fundamentale Eingangsgröße für eine Vielzahl von Depositionsmodellen. Wenngleich es sich dabei um eine starke konzeptionelle Vereinfachung mit bekannten Schwächen - insbesondere im Hinblick auf bidirektionale Austauschflüsse - handelt, so ist sie dennoch für die flächenhafte Modellierung mit limitierter messtechnischer Datengrundlage ein derzeit nahezu alternativloser Modellparameter. Traditionell finden zu diesem Zweck in Deutschland Referenzwerte aus der VDI-Richtlinie 3782 Blatt 5 aus dem Jahr 2006 Anwendung. In den vergangenen Jahren gab es jedoch wichtige methodische Weiterentwicklungen sowie eine steigende Anzahl internationaler Großmesskampagnen. Ziel der vorliegenden Studie ist daher eine Literaturrecherche aktueller Messungen zur Depositionsgeschwindigkeit von Ammoniak (NH3). Auf Basis von insgesamt 46 einzelnen Quellen, die überwiegend in den Jahren 2004-2013 veröffentlicht wurden, sind nach objektiven Qualitätskriterien gewichtete Mittelwerte und, als robustere Statistik, Mediane der NH3-Depositionsgeschwindigkeit für die drei Landnutzungsklassen "Wald", "Semi-natürlich" und "Sonstige" errechnet worden. Die auf der vorliegenden Recherche basierenden gewichteten Mittelwerte sind sowohl für die Kategorie Wald (1,7 cm s-1) als auch für Grünland (Kategorie "Semi-natürlich": 1,0 cm s-1) etwas niedriger als die aus der oben genannten VDI-Richtlinie bekannten Werte von 2,0 cm s-1 für Wald und 1,5 cm s-1 für Grünland. Zur weiteren Differenzierung, beispielsweise in Laub- und Nadelwald, wurden darüber hinaus aus den drei Hauptkategorien insgesamt acht Unterklassen gebildet. Um ein möglichst realistisches Bild regionaler und landesweiter Depositionsraten zu bekommen, wird eine Differenzierung in diese Unterklassen vorgenommen, da teilweise erhebliche Unterschiede innerhalb einer Hauptklasse beobachtet wurden.<BR>Quelle:Forschungsbericht

Ökologische Belastungsgrenzen (Critical Loads) und ihre Überschreitungen in Sachsen

Kartierung ökologischer Belastungsgrenzen (Critical Loads) und ihrer Überschreitungen für die gegenwärtige Situation und in Abhängigkeit von Klimaprojektionsszenarien Regionalisierte Critical-Load-Überschreitungen wurden auf Grundlage der Depositionsraten von 2006 analysiert. Inhalt der Projekt-Datei: - Freisetzungsrate pflanzenverfügbarer basischer Kationen durch Verwitterung - Kritische Auswaschungsrate von Säureneutralisationskapazität mit dem Sickerwasser - Stickstoff-Immobilisierungsrate - Tolerierbare Stickstoffaustragsrate mit dem Sickerwasser - Stickstoffdenitrifikationsrate - Regionale Verteilung der Critical Loads für Säureeinträge - Regionale Verteilung der Critical Loads für eutrophierende Stickstoffeinträge -Überschreitung der Kritischen Belastungsgrenzen durch Säureeinträge im Jahr 2006 -Überschreitung der Kritischen Belastungsgrenzen durch eutrophierende Stickstoffeinträge im Jahr 2006

Numerische Analyse und Modellierung der Blasen- und Schwarmströmung unter Pool Scrubbing Bedingungen (NAMPS)

Das Projekt "Numerische Analyse und Modellierung der Blasen- und Schwarmströmung unter Pool Scrubbing Bedingungen (NAMPS)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie, Institut für Angewandte Thermofluidik (IATF), Lehrstuhl Innovative Reaktorsysteme durchgeführt. Während einer Kernschmelze in einem Leichtwasserreaktor (LWR) gelangen radioaktive Aerosole aus dem geschmolzenen Brennstoff in den Primärkreislauf. Wenn das mit Aerosolen beladene Zweiphasengemisch durch den Wasserbehälter strömt, wird ein Teil der Aerosole im Wasser gelöst und bleibt im Wasserbehälter. Dieser Vorgang wird Pool Scrubbing (PS) genannt. Ein wichtiges Ziel des PS-Prozesses ist es, einen großen Dekontaminationsfaktor zu erzielen. Das übergeordnete Ziel des Vorhabens ist die Untersuchung der hydrodynamischen Eigenschaften der Schwarmströmung und die verbesserte Modellierung der Phasenoberfläche, der Verweilzeit der Gasblasen und des Depositionsverhaltens von Aerosolpartikeln. Die aus dem Projekt hervorgehenden neuen Modelle stehen dann für die Implementierung in die 'Aerosol Retention Programme' zur Verfügung. Die Ergebnisse des Projekts können dazu dienen, den Quellterm im Containment noch zuverlässiger zu beschreiben. Die wesentlichen wissenschaftlichen Zielsetzungen sind: (1) Aufbau einer neuen experimentellen Datenbasis durch neue Experimente in der SAAB-Anlage mit dem Schwerpunkt auf dem Effekt der Wasserhöhe, des Dichteverhältnisses beider Phasen und der Präsenz von Aerosolpartikeln auf die Blasencharakteristik und die Ausbreitung der Schwarmströmung. (2) CFD Analyse des Strömungsverhaltens sowohl einzelner Blasen als auch des Blasenschwarms. Der Fokus der numerischen Analyse zur Strömung einzelner Blasen liegt auf der Blasenstruktur und den Depositionseigenschaften von Aerosolpartikeln, während das Hauptaugenmerk bei der Simulation der Schwarmströmung die Verweilzeit der Gasphase ist. (3) Entwicklung neuer Modelle. Basierend auf der systematischen numerischen Untersuchung und der verfügbaren experimentellen Daten werden neue Modelle (oder Korrelationen) zur Darstellung der Phasengrenzfläche, der Depositionsrate der Aerosole und der Verweilzeit der Gasblasen erstellt und stehen dann für die Berechnung des Dekontaminationsfaktors zur Verfügung.

Waldernährungs- und Düngeversuche (DüV) (D23, D25)

Das Projekt "Waldernährungs- und Düngeversuche (DüV) (D23, D25)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bayerische Landesanstalt für Wald und Forstwirtschaft durchgeführt. Beobachtung und Anpassung der 20 langfristig angelegten Waldernährungs- und -düngungsversuche in Bayern. Untersuchung von Wuchsleistung und ökosystemarer Abläufe unter Einbeziehung derzeitiger Eintragsraten aus der Atmosphäre.

Atmosphaerische Chemie

Das Projekt "Atmosphaerische Chemie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Kernforschungsanlage Jülich GmbH, Institut für Chemie durchgeführt. Untersuchungen ueber die Verteilung von Spurenstoffen in der Atmosphaere werden im Institut fuer Chemie (ICH3) durchgefuehrt. Es erfolgt die Aufklaerung der Produktions- und Abbauprozesse und Modellrechnung zur Voraussage von Auswirkungen anthropogener Stoerungen. Folgende Themen werden schwerpunktmaessig bearbeitet: a) Entwicklung von Messverfahren fuer Radikale und Messungen in der Troposphaere und Stratosphaere mit folgenden Methoden: Laserresonanzfluoreszenz (fuer OH), vergleichende Absorptionsspektroskopie auf langen optischen Wegen (fuer OH), Matrix-Isolation und Elektronenspinresonanzspektroskopie (fuer HO2, NO2, RO2). b) Messung von langlebigen Spurengasen in der Atmosphaere mit gaschromatischen Methoden (z.B. CO, CH4, H2, N2O, CFCl3, CF2Cl2, CO2). c) Erarbeitung von chemischen und physikalisch-optischen Methoden zur Messung von kurzlebigen Spurengasen wie SO2, HNO3, NH4, CH2O, NO2 und Bestimmung ihrer Depositionsrate auf natuerliche bewachsene Boeden. d) Untersuchungen zum Isotopengehalt verschiedener Spurengase zur Aufklaerung ihres atmosphaerischen Kreislaufs (z.B. D in H2 und CH4, 13C in CO, CH4). Besondere Bedeutung hat die Messung von 14C im atmosphaerischen CO, weil sie Daten zur mitteleren globalen OH-Radikalkonzentration liefert. e) Entwicklung eines ein- und zweidimensionalen Modells zur Interpretation der Radikalmessungen, zur Untersuchung von Abbauprozessen in der Troposphaere und zur Voraussage der anthropogenen Stoerung der Ozonschicht.

Luftchemische Erfassung und Interpretation der raeumlichen und zeitlichen Verteilung von Spurenstoffen

Das Projekt "Luftchemische Erfassung und Interpretation der raeumlichen und zeitlichen Verteilung von Spurenstoffen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Kernforschungszentrum Karlsruhe GmbH, Institut für Meteorologie und Klimaforschung durchgeführt. Untersuchungen zum besseren Verstaendnis der Vorgaenge, die zur Verteilung und Entfernung von Spurenstoffen in bzw. aus der Atmosphaere beitragen (Atmosphaerische Lebensdauer, trockene Deposition): Erfassung der raeumlichen und zeitlichen Verteilung der wichtigsten Spurenstoffe mit luftchemischen Sensoren im mesoskaligen Bereich durch laengerfristige, bodennahe Messungen und kuerzere, intensive Messkampagnen. Verwendung der Messdaten als Eingangsdaten fuer Modellrechnungen, zur Verifikation von Simulationsergebnissen, sowie zur Verifikation von Fernerkundungsmessungen. Teilziele dabei sind: Bestimmung der SO2-, NOx-, O3- und Wasserdampf-Verteilungen, Abschaetzung der Depositionsraten in Gelaende mit unterschiedlicher Vegetation durch Messung und Simulation, Entwicklung schneller Messmethoden fuer atmosphaerische Spurenstoffe, Entwicklung geeigneter Voraussagemethoden.

Quantifizierung der Rhizodeposition unter Grünland

Das Projekt "Quantifizierung der Rhizodeposition unter Grünland" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Institut für Bodenkunde und Standortslehre durchgeführt. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens sollen die Mengen der Wurzelexsudate in einem im Labor modellierten Grünlandökosystem quantifiziert werden. Die Untersuchungen sollen genaue Kenntnis über die Teilkomponenten der Rhizodeposition und der Bodenatmung erbringen. Zur präzisen Quantifizierung der Teilkomponenten der Rhizodeposition wird die Translokation von14C-Assimilaten in den Boden von einem für Grünlandökosystem typischen Vertreter - Lolium perenne - verfolgt. Dabei werden drei aus der Literatur bekannte Methoden mit eigenen Modifikationen und einer selbst entwickelten Methode verglichen. Diese Methoden stützen sich auf die Prinzipien: der Isotopenverdünnung, der Markierung verschiedener Pools in parallelen Varianten, der kurzfristigen Inhibierung der Mikroorganismenaktivität und der zeitlichen Trennung von Prozessen mit verschiedenen Geschwindigkeiten. Die anderen Kapitel der Habilitationsschrift werden folgenden Teilprozessen der Transformation der niedermolekularen organischen Substanzen im Boden anhand der Ergebnisse früherer Untersuchungen des Antragsstellers gewidmet: 1) den Geschwindigkeiten des mikrobiellen Abbaus der niedermolekularen organischen Substanzen 2) ihrer Verwertung durch die Bodenmikroorganismen 3) Dynamik des Einbaus in die Humusfraktionen und Rezyklierung der Humusfraktionen durch die niedermolekularen organischen Substanzen 4) Aufnahme von niedermolekularen organischen Substanzen durch die Pflanzen (kurz) 5) ihre Migration im Boden (kurz) Ein spezielles Kapitel wird der Transformation der Aminosäuren - den wichtigsten N-haltigen organischen Substanzen im boden - gewidmet. Die experimentellen Ergebnisse werden in der Habilitation zu einem Gesamtkonzept der Transformation der niedermolekularen organischen Substanzen im Boden zusammengefasst.

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