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Found 26 results.

Teilprojekt 1

Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Gewässerkunde durchgeführt. Inhaltlich ist TransRisk in die drei wissenschaftliche Arbeitspakete Risikocharakterisierung, Risikomanagement und Risikokommunikation unterteilt. Das Arbeitspaket Risikocharakterisierung setzt sich aus einem multidisziplinären Projektteam von Umweltchemikern, Mikrobiologen sowie Öko- und Humantoxikologen zusammen. Ziel ist es die Belastung des Wassers mit anthropogenen Spurenstoffen und Krankheitserregern zu erfassen und zu bewerten. Das Risiko von chemischen und mikrobiologischen Belastungen für Mensch um Umwelt wird in der Modellregion Donauried bei Ulm untersucht, wobei die Zu- und Abläufe von Kläranlagen, Oberflächen- sowie Grundwässer und Trinkwässer analysiert werden. Im Arbeitspaket Risikomanagement stehen neue Reinigungsverfahren und Verfahrenskombinationen zur Entfernung ökotoxikologisch relevanter Spurenstoffe im Vordergrund. Wichtig ist, dass die prozessbedingte Bildung von Transformationsprodukten vermieden bzw. minimiert wird. Die technischen Ansätze beinhalten Kombinationen mit Biofiltern, Aktivkohlefiltern und der Membranbioreaktor-Technologie. Darüber hinaus sollen Verfahrensparameter, wie z.B. Ozonkonzentration und Rücklaufverhältnis, unter prozesstechnischen und wirtschaftlichen Gesichtspunkten optimiert werden. Ein weiterer Ansatz ist die Entwicklung eines kostengünstigen biologischen Verfahrens zur Entfernung von Spurenstoffen mittels Eisenbakterien, dass in bestehende Kläranlagen integriert werden soll. Im Arbeitspaket Risikokommunikation liegt der Schwerpunkt auf der zielgruppengerechten Kommunikation der ermittelten Risiken. Das Wissen über anthropogene Spurenstoffe und die davon ausgehenden Risiken sollen hierzu in einer zielgruppenspezifischen Sprache übermittelt werden. So werden projektbegleitend Bildungskonzepte erarbeitet, die der Aus- und Weiterbildung von Akteuren im technischen Umweltschutz dienen. Eine weitere Ebene betrifft die Lehrenden in der Berufs- und Allgemeinbildung. Dazu ist geplant, Lehr- und Lernmaterial zu erstellen, um die Thematik bereits in die Ausbildung zu integrieren. Die Fachwelt, aber auch die Bürger sollen derart aufgeklärt werden und für die Thematik sensibilisiert werden, dass sie durch einen bewussten Umgang mit diesen Stoffen deren Eintrag vermindern bzw. sogar ganz vermeiden. Im Verbundprojekt stehen die Projektpartner in regelmäßigem Austausch mit Vertretern der lokalen Behörden, der Kläranlagenbetreiber sowie Experten aus der Wasserwirtschaft. Innerhalb dieser sog. Stakeholder-Gruppe werden potenzielle Maßnahmen zur Risikominimierung diskutiert und mit den Betroffenen sowie den Entscheidungsträgern der Region Donauried priorisiert.

Teilprojekt 10

Das Projekt "Teilprojekt 10" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Technischen Umweltschutz, Fachgebiet Umweltverfahrenstechnik durchgeführt. Entwicklung eines Prozesses zur Entfernung von Spurenstoffen mit eisenoxidierenden und -reduzierenden Bakterien für kommunale Kläranlagen. Der Prozess soll kostengünstig, einfach integrierbar und sowohl in situ als auch nachgeschaltet anwendbar sein. Dabei sollen keine kritischen Transformationsprodukte gebildet und bereits vorhandene eliminiert werden. Auf Grundlage bereits vorhandener Ergebnisse und Bakterienstämme der UMB werden die Wachstumskinetiken und Abbaubedingungen der Eisenbakterien ermittelt und optimiert; anschließend werden ausgewählte Bakterienarten in Festbettreaktoren kultiviert und an reale Betriebsbedingungen adaptiert. Parallel wird die Konzentration der Eisenbakterien zunächst in Technikumskläranlagen (Festbettreaktor, Belebtschlammverfahren) mit Modellabwasser durch Einstellung der Betriebsparameter (z.B. erhöhte Fe2+-Dosierung, O2 Eintrag) so erhöht, dass ein Abbau der im Projekt priorisierten Spurenstoffe stattfindet. In der zweiten Projekthälfte wird die Festbett-Technikumsanlage in Darmstadt parallel zu den dort installierten Technologien betrieben (Vergleich, chemisch-analytische und ökotoxikologische Bewertungen). Das Verhalten unter großtechnischen Bedingungen wird mit einer Festbett-Pilotanlage (V ca. 2 m3, SPA) mit dem Ablauf der KA Ulm sowie in einer ca. 10.000 EW Kläranlage im Donauried (in situ) über 9 Monate untersucht und optimiert. Die mikrobiologische Begleitung sichert die Einbindung der neusten Laborergebnisse.

Immobilisation of arsenic in paddy soil by iron(II)-oxidizing bacteria

Das Projekt "Immobilisation of arsenic in paddy soil by iron(II)-oxidizing bacteria" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Tübingen, Institut für Geowissenschaften, Zentrum für Angewandte Geowissenschaften durchgeführt. Arsenic-contaminated ground- and drinking water is a global environmental problem with about 1-2Prozent of the world's population being affected. The upper drinking water limit for arsenic (10 Micro g/l) recommended by the WHO is often exceeded, even in industrial nations in Europe and the USA. Chronic intake of arsenic causes severe health problems like skin diseases (e.g. blackfoot disease) and cancer. In addition to drinking water, seafood and rice are the main reservoirs for arsenic uptake. Arsenic is oftentimes of geogenic origin and in the environment it is mainly bound to iron(III) minerals. Iron(III)-reducing bacteria are able to dissolve these iron minerals and therefore release the arsenic to the environment. In turn, iron(II)-oxidizing bacteria have the potential to co-precipitate or sorb arsenic during iron(II)- oxidation at neutral pH followed by iron(III) mineral precipitation. This process may reduce arsenic concentrations in the environment drastically, lowering the potential risk for humans dramatically.The main goal of this study therefore is to quantify, identify and isolate anaerobic and aerobic Fe(II)-oxidizing microorganisms in arsenic-containing paddy soil. The co-precipitation and thus removal of arsenic by iron mineral producing bacteria will be determined in batch and microcosm experiments. Finally the influence of rhizosphere redox status on microbial Fe oxidation and arsenic uptake into rice plants will be evaluated in microcosm experiments. The long-term goal of this research is to better understand arsenic-co-precipitation and thus arsenic-immobilization by iron(II)-oxidizing bacteria in rice paddy soil. Potentially these results can lead to an improvement of living conditions in affected countries, e.g. in China or Bangladesh.

Dynamic (redox) interfaces in soil - Carbon turnover in microbial biomass and flux into soil organic matter

Das Projekt "Dynamic (redox) interfaces in soil - Carbon turnover in microbial biomass and flux into soil organic matter" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH - UFZ, Department Umweltbiotechnologie durchgeführt. Existing models of soil organic matter (SOM) formation consider plant material as the main source of SOM. Recent results from nuclear magnetic resonance analyses of SOM and from own incubation studies, however, show that microbial residues also contribute to a large extent to SOM formation. Scanning electron microscopy showed that the soil mineral sur-faces are covered by numerous small patchy fragments (100 - 500 nm) deriving from microbial cell wall residues. We will study the formation and fate of these patchy fragments as continuously produced interfaces in artificial soil systems (quartz, montmorillonite, iron oxides, bacteria and carbon sources). We will quantify the relative contributions of different types of soil organisms to patchy fragment formation and elucidate the effect of redox con-ditions and iron mineralogy on the formation and turnover of patchy fragments. The develop-ment of patchy fragments during pedogenesis will be followed by studying soil samples from a chronosequence in the forefield of the retreating Damma glacier. We will characterize chemical and physical properties of the patchy fragments by nanothermal analysis and microscale condensation experiments in an environmental scanning electron microscope. The results will help understanding the processes at and characteristics of biogeochemical interfaces.

Ursachen und Mechanismen der Eisentoxizität bei Naßreis (Oryza sativa L.)

Das Projekt "Ursachen und Mechanismen der Eisentoxizität bei Naßreis (Oryza sativa L.)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Göttingen, Department für Nutzpflanzenwissenschaften durchgeführt. Eisentoxizität kann bei Naßrteis auftreten, weil nach Überstauung des Bodens, und somit O2-Ausschluß, Fe(III) zu leicht löslichem toxisch wirkenden Fe(II) reduziert wird. Die Intensität der Fe-Vergiftung hängt stark von der Sorte ab, wie eigene Untersuchungen in der Dominikanischen Republik bestätigen. Dort traten im Reisanbau starke Chlorosen auf, die bisher als Symptome von Fe-Toxizität gedeutet wurden, obwohl die Blattgehalte an Fe nicht als toxisch betrachtet werden konnten. Hier könnte der Ursprung der Fe-Toxizität in der Wurzel und nicht im Sproß lokalisiert sein. Andere Faktoren, wie gestörte Nährstoffaufnahme und/oder mikrobielle Aktivität, könnten dabei auch eine Rolle gespielt haben. In der vorliegenden Arbeit soll in Reissorten mit unterschiedlicher Fe-Toleranz durch eine Zufuhr von gestaffelten Fe-Konzentrationen entweder zur Wurzel oder zum Blatt sowohl in Nährlösungsversuchen, als auch in Böden (bekannt als Fe-toxisch- oder -nichttoxisch), einerseits der Ursprung der Schadwirkung (Blatt und/oder Wurzel lokalisiert werden, andererseits soll die Aufnahmeleistung der Wurzeln (Fe-Influx) als Funktion der Fe(II)-Konzentration in Nährlösung oder Boden bestimmt sowie Rhizospähreneffekte (Oxidation der Wurzelumgebung und die Besiedlung der Wurzeln mit Fe(III)- reduzierenden Bakterien) ermittelt werden. Das Zusammenführen aller Versuche soll zeigen, welche Bedingungen zu Fe-Toxiziät führen, wo die toxische Wirkung des Fe lokalisiert ist (Sproß oder Wurzel) und inwieweit unterschiedliche Fe-Toleranz in der Aufnahmeleistung der Wurzel, den Rhizosphäreneffekten oder den Entgiftungsmöglichkeiten (Oxidation von Fe(II) zu Fe(III) in der Pflanze) begründet ist. Neben dem wissenschaftlichen Interesse werden die zu erwartenden Erkenntnisse auch dem Reisanbauer und der Formulierung von Zuchtzielen dienlich sein.

Microbial processes and iron-mineral formation in household sand filters used to remove arsenic from drinking water in Vietnam

Das Projekt "Microbial processes and iron-mineral formation in household sand filters used to remove arsenic from drinking water in Vietnam" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Tübingen, Zentrum für Angewandte Geowissenschaften (ZAG), Arbeitsgruppe Geomikrobiologie durchgeführt. Arsenic-contaminated ground- and drinking water is a global environmental problem with about 1-2Prozent of the worlds population being affected. The upper drinking water limit for arsenic (10 ìg/L) is often exceeded, especially in Asian countries, such as Vietnam. Household sand filters are already used as one very simple and cost-efficient treatment to remove arsenic from water. Oxidation of dissolved iron (Fe(II)) present in the groundwater leads to the formation of sparsely soluble iron(hydr)oxide particles (Fe(III)OOH) in the sand filter, which bind negatively charged arsenic species and reduce arsenic concentrations in the water. Arsenite (As(III); H3AsO3) binds generally less strong to metal oxides than arsenate (As(V); H2AsO4 -/HAsO4 2-), therefore As(V) is removed much more effectively than As(III). This is why As(III) oxidation to As(V) is of special interest for arsenic removal from drinking water. Whether and how the activity of iron- and arsenite-oxidizing bacteria contributes to effective arsenic removal in household sand filters is currently not known. One of the goals of this study therefore is to isolate, identify, and quantify Fe(II)- and As(III)-oxidizing microorganisms from filters and to study their iron and arsenic redox activities. Cultivation-based work will be complemented by molecular, cultivation-independent techniques to characterize and quantify the microbial communities in samples from different filter locations taken at various time points during filter operation (both at field sites and in artificial laboratory filter systems). The isolated iron- and arsenite-oxidizing bacteria will be studied with respect to their abilities to precipitate iron minerals (in the presence or absence of arsenic) and oxidize arsenite. Biogenic and abiogenic iron minerals formed by the isolated strains in the lab, on the sand filter material in Vietnam and in artificial laboratory filter systems will be identified and characterized, also with respect to arsenic sorption. And we will determine how biotic and abiotic processes that contribute to arsenic mobilization from arsenic-loaded iron mineral phases affect filter performance over time. The long-term goal of this research is to better understand the microbial redox transformation processes that drive arsenic/iron mineral interactions in natural and engineered systems, such as household sand filters and to give recommendations for improved filter use and filter material disposal.

Untersuchungen fuer das IEA Projekt 'Environmental and Chemical Aspects of Thermal Energy Storage in Aquifers'

Das Projekt "Untersuchungen fuer das IEA Projekt 'Environmental and Chemical Aspects of Thermal Energy Storage in Aquifers'" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Siedlungswasserbau, Wassergüte- und Abfallwirtschaft durchgeführt. Im Rahmen des International Energy Agency Implementing Agreement for a Programme of Research and Development on Energy Conservation Through Energy Storage - Annex VI 'Environmental and Chemical Aspects of Thermal Energy Storage in Aquifers and Research and Development of Water Treatment Methods' wurden die Grundlagen der bei der Waermespeicherung im Untergrund auftretenden Probleme untersucht. Im einzelnen wurde die Bildung von carbonatischen Belaegen beim Aufheizen von Grundwasser (Ausfaellung von CaCO3) und die dadurch entstehenden Schwierigkeiten durch Verstopfung von technischen Anlagenteilen (zB Waermetauscher), das Auftreten von Korrosion in Rohren und Waermetauschern, ebenfalls verursacht durch Temperaturaenderungen und die Veraenderung in der mikrobiellen Besiedlung des Aquifermaterials beschrieben.

Anwendung von Reinigungswaendern; Teilvorhaben 17: Biologische Prozesse in einer reaktiven Wand mit Fe0-Auswertungen zum Langzeitverhalten einer Fe0-reaktiven Wand am Beispiel des Standortes Rheine

Das Projekt "Anwendung von Reinigungswaendern; Teilvorhaben 17: Biologische Prozesse in einer reaktiven Wand mit Fe0-Auswertungen zum Langzeitverhalten einer Fe0-reaktiven Wand am Beispiel des Standortes Rheine" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Technischen Umweltschutz, Arbeitsgruppe Umwelthygiene durchgeführt. 1. Kurzfassung: In diesem Projekt sollen erstmals die Existenz und das Potenzial von relevanten Bakteriengruppen in einer existierenden reaktiven Wand mit elementarem Eisen erfasst werden. Ein Hauptziel dieses Forschungsvorhabens ist es, den Einfluss von Mikroorganismen auf das Langzeitverhalten reaktiver Systeme mit Fe0 zu untersuchen. Dabei soll zum einen festgestellt werden, ob verschiedene, fuer bestimmte Grundwaesser typische Mikroorganismen faehig sind, elementares Eisen dauerhaft zu besiedeln und ob dadurch signifikante Permeabilitaetsverluste und Leistungseinbussen des reaktiven Systems entstehen. Zum anderen soll ueberprueft werden, ob und wie die Dechlorierungscharakteristik eines reaktiven Systems mit Fe0 durch verschiedene Mikroorganismengruppen beeinflusst wird. 2. Arbeitsplanung: eingeteilt in 2 Phasen; Details siehe Antrag 3. Ergebnisverwertung: Wenn es in der zweiten Haelfte der beantragten Foerderphase zu weitergehenden Versuchen zur Bioaugmentation von Fe0 reaktiven Systemen kommen sollte, ergibt sich daraus eventuell die Moeglichkeit innovative Verfahrensvarianten abzuleiten. In diesem Fall sollen die erzielten Ergebnisse auf ihre Patentfaehigkeit geprueft werden.

Zusammenfassende Darstellung der Kenntnisse ueber Crenothrix polyspora COHN und eigene Untersuchungen

Das Projekt "Zusammenfassende Darstellung der Kenntnisse ueber Crenothrix polyspora COHN und eigene Untersuchungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität des Saarlandes, Fachrichtung Medizinische Mikrobiologie und Hygiene durchgeführt. In der Arbeit wurden die Faelle des gehaeuften Auftretens von Crenothrix polyspora zusammengefasst, die morphologischen Untersuchungen erneut aufgenommen und durch elektronenmikroskopische Aufnahmen von dritter Seite ergaenzt. Ferner wurden weitere Beobachtungen zur Beschreibung des Mikroorganismus gegeben und letztlich wird auf die Moeglichkeit zur Kultur von Crenothrix eingegangen. Unter natuerlichen Bedingungen findet eine Massenvermehrung von Crenthrix polyspora dann statt, wenn sich ein durch das Eindringen von abbaubarer organischer Substanz sauerstofffrei gewordenes Grundwasser mit sauerstoffreichem und somit nitrathaltigen Wasser anderer Herkunft mischt. Diese Mischung tritt ein, wenn das Wasser fuer die Trinkwassergewinnung an die Oberflaeche gepumpt wird. Die sich insgesamt abspielenden chemischen und mikrobiologisch-chemischen Reaktionen sind in den Abbildungen 44a, b, c, zusammengefasst. Sie reichen insgesamt gesehen jedoch nicht aus, um die Bedingungen der Massenvermehrung von Crenothrix polyspora praezise zu definieren.

Teilprojekt 4: Wirksamkeit von Maßnahmen zur Vermeidung und Entfernung mikrobiell vermittelter Brunnenverockerungen

Das Projekt "Teilprojekt 4: Wirksamkeit von Maßnahmen zur Vermeidung und Entfernung mikrobiell vermittelter Brunnenverockerungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden (FH), Fakultät Bauingenieurwesen und Architektur durchgeführt. Die hydraulischen Randbedingungen der Brunnenverockerung sollen untersucht werden. Ziel ist eine Bewertung des Einflusses der Temperatur, der Mischung verschiedener Wässer im Brunnen und der Fließgeschwindigkeit in den Filterschlitzen und in der Filterschüttung auf die Entstehung und Entfernung mikrobiell vermittelter Verockerung. Der Ansatz der kritischen Geschwindigkeit nach Sichardt für die Brunnenbemessung ist zu überprüfen. Für die Entnahme von festen Ablagerungen und sehr weichen Belägen in Brunnen und auf Steigleitungen wird eine neue Probennahmetechnik entwickelt und für die Probengewinnung für mikrobiologische Untersuchungen der Projektpartner eingesetzt. Im Bau befindliche Brunnen werden mit speziellen Entnahmesystemen ausgerüstet. Der Zustand verockerter Brunnen soll mit einer vorhandenen Brunnenkamera und Pumpversuchen in Kombination mit einem Packersystem genau erfasst werden. Es werden Empfehlungen für den Brunnenbau und -betrieb zur Minimierung der Verockerung erarbeitet. Im ersten Jahr werden Laborversuche mit einem Brunnenmodell und einer Versuchsanlage mit konischen Säulen durchgeführt, spezielle Elemente für die Probennahme in Brunnen entwickelt und eingebaut sowie Brunnenbefahrungen durchgeführt. Im zweiten Jahr werden die Feldarbeiten und Probennahmen für die Projektpartner intensiviert und die Laborversuche fortgesetzt. Im dritten Jahr liegt der Schwerpunkt auf der numerischen Prozesssimulation und Ergebnisbewertung.

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