Das Projekt "Ermittlung von Treibhausgas-Emissionen in der kommunalen Abwasserbehandlung und Ableitung möglicher Reduktionsmaßnahmen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), Abteilung 8 Zerstörungsfreie Prüfung, Fachbereich 8.1 Sensorik, mess- und prüftechnische Verfahren durchgeführt. Hintergrund: Kommunale Kläranlagen (KA) emittieren in den verschiedenen Verfahrensstufen Treibhausgase (THG). Die im Rahmen der UNFCCC-Klimaschutzberichterstattung (KB) zu erfassenden Gase sind CH4 und N2O. Neue regionale Untersuchungen (NRW) zeigen, dass diese Emissionen bei KA höher sind, als bisher angenommen. Es werden aber auch Schwachpunkte der Methodik durch die neuen Untersuchungen aufgezeigt. Ziel: Stärkung und Absicherung von Methodik und Ausbau der Datenbasis für die Umsetzung in der Emissionsberichterstattung zur Qualitätsverbesserung des Inventares. Reduktion der Emissionen durch abzuleitende Maßnahmen. Methodenvalidierung: Open-Path-FTIR-Spektroskopie hat den Vorteil, über eine spezifische Messstrecke gemittelte Ergebnisse zu ermitteln. Andere Verfahren messen nur punktuell und sind nicht an allen Verfahrensstufen anwendbar. Durch praktisch durchzuführende Messungen ist Methode mit weiteren zu wählende Alternativmethoden und Literaturdaten zu vergleichen (Plausibilität/Validität). Ausbau der Datenbasis: Repräsentative und Vergleichbare Messungen von CH4, N2O und NH3. Anhand der Messergebnisse sind Emissionsfaktoren für KA abzuleiten und mit vorhandenen Untersuchungen bzw. Veröffentlichungen zu vergleichen. Reduktionsmaßnahmen: Aufführung und Bewertung von Maßnahmen zur Reduktion der THG, sowie Abschätzung der Auswirkungen auf die zu berichtenden Emissionen bis zum Jahr 2050. Betrachtung von technischen und Managementmaßnahmen (z.B. Betriebsführung der Anlage). Gesamtbilanzielle Betrachtung hinsichtlich der tatsächlichen Verringerung der Treibhausgase (z.B. auch Emissionen aus Energiemehrverbrauch, Umbau/Produktion von Anlagenteilen). Es ist eine Priorisierung der abgeleiteten Maßnahmen anhand der Parameter Durchführbarkeit (zeitlicher Aufwand, Kosten, etc.) und Reduktion der THG-Emissionen vorzunehmen. Offene Forschungsfragen sollen bezüglich der Maßnahmen, aber auch der Messmethodik, abgeleitet und benannt werden.
Das Projekt "Charakterisierung der mit Natriumpyrophosphat löslichen, schwer abbaubaren organischen Bodensubstanz mittels FT-IR" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Zentrum für Agrarlandschafts- und Landnutzungsforschung durchgeführt. Zusammensetzung und Menge der organischen Bodensubstanz (OBS) werden durch die Landnutzungsform beeinflußt. Die OBS läßt sich nach ihrer Abbaubarkeit und nach ihrer Löslichkeit in verschiedene Pools einteilen. So kann die wasserlösliche organische Bodensubstanz (DOM) als Maßzahl für die abbaubare OBS herangezogen werden. Mit Natriumpyrophosphat-Lösung als Extraktionsmittel läßt sich ein weit größerer Anteil der OBS erfassen, da der stabilisierende Bindungsfaktor zwischen OBS und Bodenmineralen entfernt wird. Extrahiert man zuerst mit Wasser und anschließend mit Natriumpyrophosphat-Lösung, erhält man im letzten Schritt den schwer abbaubaren OBS-Anteil. Über die funktionelle Zusammensetzung der organischen Substanz dieser Pools und deren Abhängigkeit von Landnutzungsformen ist relativ wenig bekannt. Ziel der geplanten Untersuchung ist es, den Pool der löslichen abbaubaren und schwer abbaubaren OBS zu quantifizieren und deren funktionelle Zusammensetzung mittels FT-IR Spektroskopie zu erfassen. Die so gewonnenen Daten sollen der Validierung von Kohlenstoffumsatz-Modellen (z.B. Roth 23.6) dienen und die im Modell berechneten Pools um einen qualitativen Term ergänzen
Das Projekt "Mineralisierung und Stabilisierung organischer Bodensubstanz" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität für Bodenkultur Wien, Institut für Bodenforschung durchgeführt. Projektziel ist die Ermittlung der Umsetzungsdynamik sowie der Mineralisierung- und Stabilisierungsprozesse organischer Bodensubstanz unterschiedlicher Stabilität unter unterschiedlichen landwirtschaftlichen Bearbeitungsmaßnahmen. Trotz unseres bereits umfangreichen Wissensstandes über die Kohlenstoffdynamik im Boden, treten in aktuellen Kohlenstoff-Bilanzierungen immer wieder Unsicherheiten bezüglich der Größe und des Umsatzes von unterschiedlich stabilen Kohlenstoff-Pools im Boden auf. Zur Erstellung und Validierung von Kohlenstoff-Modellen liegen allgemein nur wenige sichere Daten vor. Relativ wenig bekannt sind im Besonderen die Mechanismen und Transferraten von Kohlenstoff-Fraktionen zwischen labilen Pools mit raschem Umsatz und stabileren Pools mit bis zu mehreren Jahrzehnten andauernden Umsätzen. Für die Evaluierung bzw. Verbesserung von bestehenden Kohlenstoffmodellen sind diese Pool-Größen und deren Umsetzungsraten allerdings von entscheidender Bedeutung. Der 14C-Freiland-Langzeitversuch, der bereits 1967 in Fuchsenbigl in Niederöstereich nahe Wien errichtet und seitdem konsequent geführt wurde, bietet die in Österreich einmalige Chance, den Umsatz und die Bilanz des 1967 ausgebrachtem, markiertem Dünger-Kohlenstoff unter unterschiedlichen Fruchtfolgesystemen (Schwarzbrache, Sommerweizen, Fruchtfolge) über eine Periode von 35 Jahren zu untersuchen. Aufgrund dieser ausgesprochen langen Versuchsdauer sollte es möglich sein, tiefergehende Erkenntnisse über die Kohlenstoffdynamik, im Besonderen über Kohlenstoff-Pools mit langsameren Umsetzungsraten, zu gewinnen. Ziel dieses Projektes ist daher, die Größe, Struktur und Umsetzungsdynamik von unterschiedlichen Kohlenstoffpools mittels Partikelgrößen-Fraktionierung an ausgewählten Bodenproben zweier Langzeitversuche mit unterschiedlicher Bewirtschaftung zu ermitteln. Diese Ergebnisse sollen mit chemischen, isotopischen und spektroskopischen Analysen des Gesamtbodens (ohne Fraktionierung) in Einklang gebracht werden. Im besonderen erscheint es wichtig, die Rolle des Bodenhumus im Kohlenstoff-Stabilisierungsprozess besser abschätzen zu können. Abschließend werden die über die ganze Versuchsdauer erhobenen Daten verwendet, um die Kohlenstoff-Bilanzierung der untersuchten Freilandversuche unter unterschiedlichen Bewirtschaftungsmaßnahmen zu erstellen. Schlussendlich sollen diese Daten in die Validierung und Verbesserung bestehender Kohlenstoffmodelle einfließen.
Das Projekt "Charakterisierung der mit Natriumpyrophosphat löslichen organischen Bodensusbstanz mittels FT-IR" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e.V., Institut für Bodenlandschaftsforschung durchgeführt. Zusammensetzung und Menge der organischen Bodensubstanz (OBS) werden durch die Landnutzungsform beeinflußt. Die OBS läßt sich nach ihrer Abbaubarkeit und nach ihrer Löslichkeit in verschiedene Pools einteilen. So kann die wasserlösliche organische Bodensubstanz (DOM) als Maßzahl für die abbaubare OBS herangezogen werden. Mit Natriumpyrophosphat-Lösung als Extraktionsmittel läßt sich ein weit größerer Anteil der OBS erfassen, da der stabilisierende Bindungsfaktor zwischen OBS und Bodenmineralen entfernt wird. Extrahiert man zuerst mit Wasser und anschließend mit Natriumpyrophosphat-Lösung, erhält man im letzten Schritt den schwer abbaubaren OBS-Anteil. Über die funktionelle Zusammensetzung der organischen Substanz dieser Pools und deren Abhängigkeit von Landnutzungsformen ist relativ wenig bekannt. Ziel der geplanten Untersuchung ist es, den Pool der löslichen abbaubaren und schwer abbaubaren OBS zu quantifizieren und deren funktionelle Zusammensetzung mittels FT-IR Spektroskopie zu erfassen. Die so gewonnenen Daten sollen der Validierung von Soil Organic Matter Turnover modellen (z.B. Roth 23.6) dienen und die im Modell berechneten Pools um einen qualitativen Term ergänzen. In Zusammenarbeit mit anderen Arbeitsgruppen sollen im DFG-Schwerpunktprogramm 1090: ;Böden als Quelle und Senke für CO2 die Pools der löslichen abbaubaren und schwer schwer löslichen, schwer abbaubaren organischen Bodensubstanz (OBS) quantifiziert, die funktionelle Zusammensetzung dieser Pools mittels FT-IR Spektroskopie erfasst und Abbaubarkeit der erhaltenen Extrakte überprüft werden, um Mechanismen, die zur Stabilisierung der OBS führen, aufzuklären.
Das Projekt "Einfluss von mikrobiellen Produkten auf die Strukturchemie und die Chemodynamik von kovalent immobilisierten Rückständen von Xenobiotika assoziiert an bodenbürtigen Organo/Ton Komplexen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institut für Umweltforschung, Biologie V, Lehrstuhl für Umweltbiologie und -chemodynamik durchgeführt. In der Pedosphere stellen Humin/Ton-Assoziate ein wichtiges Kompartiment im Hinblick auf die Immobilisierung und Umweltstabilität von Xenobiotika einschließlich ihrer Metabolite dar. Dieses Projekt soll weiterführende Erkenntnisse zu den Wechselwirkungen in diesen Systemen erbringen, wobei ein spezieller Augenmerk auf die orts/raumaufgelösten und die struktur-chemischen Aspekte der Humin/Ton-Assoziate liegen soll, da für diese Parameter ein wesentlicher Beitrag zu den Sorptions- und Bindungsverhältnissen immobilisierter Xenobiotika einschließlich ihrer reaktiven Metabolite erwartet wird. Im Rahmen dieses Projektes soll das biogeochemische und umweltdynamische Verhalten von MCPA und Nonylphenol einschließlich ihrer Metabolite im Hinblick auf die Bildung, die Freisetzung und die Biodegradation von kovalent immobilisierten Rückständen in natürlichen und modelhaften Humin/Ton-Assoziaten untersucht werden. Dazu sollen 13C- und 14C-markierte Verbindungen synthetisiert und zwei ausgesuchten Böden (orthic Luvisol und Cambisol) sowie künstlich hergestellten Humin/Ton-Assoziaten zugesetzt werden. Die natürlichen und synthetischen Assoziate sollen durch FTIR, NMR, spektrophotometrische und mikroskopische Methoden charakterisiert werden. Die gebildeten kovalent immobilisierten xeniobiotischen Rückstände sollen parallel durch invasive und nicht-invasive analytische Methoden qualitativ und quantitativ erfasst werden. Eine Zuordnung der immobilisierten Verbindungen zu verschiedenen Fraktionen innerhalb der Assoziate soll durch sequentielle Extraktionen und Anreicherungsverfahren und nachfolgende Chemolyse sowie GPC und radioanalytische Verfahren erreicht werden. Dabei sollen durch diese invasive Methoden retrospektiv Hinweise auf die Einbindungsmechanismen erhalten werden. Nicht-invasive Methoden (hier im Besonderen NMR-Spektroskopie) erlauben dagegen eine Erfassung der Bindungsverhältnisse in situ. Desweiteren sollen die Freisetzung und die Abbauprozesse der immobilisierten Rückstände sowie der bakterielle Beitrag und der Einfluss von biologischen oberflächenaktiven Stoffen (z.B. Rhamnolipiden) auf diese Prozesse an den experimentellen Ansätzen untersucht werden.
Das Projekt "Global Earth Observation and Monitoring (GEOMON)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Commissariat a l'Energie Atomique durchgeführt. The overall goal of the GEOMON project is to sustain and analyze European ground-based observations of atmospheric composition, complementary with satellite measurements, in order to quantify and understand the ongoing changes. GEOMON is a first step to build a future integrated pan-European Atmospheric Observing System dealing with systematic observations of long-lived greenhouse gases, reactive gases, aerosols, and stratospheric ozone. This will lay the foundations for a European contribution to GEOSS and optimize the European strategy of environmental monitoring in the field of atmospheric composition observations. Specifically, we will unify and harmonize the main Europeans networks of surface and aircraft-based measurements of atmospheric composition parameters and integrate these measurements with those of satellites. The access to data and data-products will be coordinated at a common data centre for more efficient use. GEOMon will support data gathering at existing networks if necessary, rescue and compile existing ground-based data, and develop new methodologies to use these data for satellite validation and interpretation.. In addition, GEOMON will enable innovative ground-based measurements complementary to satellites, made by upward looking ground based remote sensing instruments Max-DOAS, FTIR, and LIDAR and by systematic measurement programmes of upper-tropospheric composition using passenger aircrafts CARIBIC and MOZAIC. These data will serve to reduce biases and random errors in satellite observations and facilitate interpretation of the columnar measurements in combination with surface data. This will result in a significant improvement in the use of existing and future satellite data. Common techniques and modelling tools will be used in order to add value to the GEOMON data observations, to facilitate their use in satellite validation and help design an optimal network. Prime Contractor: Commissariat a l'Energie Atomique (CEA); Paris; France.
Das Projekt "Concerted optical and mass spectroscopic investigations on a molecular level of the heterogeneous chemical reactions important in the depletion of polar stratospheric ozone" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Institut für Physikalische und Theoretische Chemie durchgeführt. The contractors will measure the rate constants for the heterogeneous chlorine activation by polar stratospheric cloud aerosols to obtain quantitative insights into the reaction dynamics and information about the structure and properties of the reactive intermediates involved. The techniques used to study the reactions and to monitor the reactants and products are Fourier Transform Ion Cyclotron Resonance mass spectroscopy (FTIR - far-infrared, visible and ultraviolet). Two state-of-the-art instruments are available in Garching, a Spectrospin CMS 47 X FT-ICR and a Bunker IFS 120 HR FT-IR. In Dublin there is a blank far-infrared spectrometer. The FT-ICR technique is a mature method that is used to obtain the mass spectra, at very high resolution of ions stored in the ICR trapping cell. Many masses can be determined at one time. The unambiguous identification of the stoichiometry of these ions is routinely possible. The ability to perform collision-induced dissociation experiments allows the identification of stable substructures (daughter ions). The rate constants of gas-phase chemical reactions under single collision conditions are obtained by time-resolved product detection and consecutive modelling to pseudo first order kinetics. The FTIR method lacks the high sensitivity of the mass spectroscopy, but does give direct information about the structural properties of the reactive intermediates and products, which can not be obtained by mass spectroscopy alone. Two types of experiments will be done to mimic the stratospheric reactions. Large clusters will be formed in a miniature flow reactor using a pulsed expansion of a mixture containing water and a suitable reactant which will coat the walls of the reactor. Subsequently, a carrier gas with suitable reactive species will flow through the reactor and the reactions taking place on the surface will be monitored. This will occur, a) by sampling the effluent gases through an orifice into the FT-ICR and measuring their mass spectrum, and b) by trapping the product in solid matrices, and measuring their optical spectra. The advantage is that in step a) the products or intermediates are identified by their masses. This then facilitates in step b) performed under identical experimental conditions in assigning the observed spectra.
Das Projekt "On-Line Monitoring of Organic Species in the Aquatic Environment Using Infra-Red Optical Fibers" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ceramoptec durchgeführt. Newly developed mid infra-red optical fibres which transmit in the wavelength interval 2-16 mm will be used. Established commercial instrumentation involving. Fourier transform infra-red spectroscopy (FITR) and wavelength tunable laser sources will be applied in conjunction with the fibres in order to establish a core technology capable of detection at trace levels. The primary feature of this programme will be to bring on-line a powerful chemical sensing technique that is sensitive and selective to a range of chemical species (ie multi-component) in an environment (ie aqueous) that has proved hitherto difficult due to technology limitations. A successful attainment of the objectives will establish a core technology capable of subsequent development into cost-effective commercial instrumentation. It is expected to obtain an on-line continuous monitoring capability which in turn will provide real-time information concerning the presence of hazardous chemical species in the aqueous environment. Two parallel approaches will be adopted: a) a direct approach, ie in-situ, b) an indirect approach, ie vapour phase. In both developments, mid infra-red fibres will be applied as sensors and will also enable remote operation of the analytical instrumentation. The range of chemical species to which this technology is to be considered will include organohalides, eg 1,2 dichloroethane, chlorinated ethylenes, pentachlorinated phenols and hexachlorocyclohexane. In addition, pesticides, aromatic solvents, and volatile hydrocarbons are further species that could be potentially monitored by this approach.
Das Projekt "Aerosol, polar stratospheric cloud, and chemical composition measurements in the mountain lee wave region at the arctic circle in western Scandinavia during SESAME" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bonn, Physikalisches Institut durchgeführt. The main objective of this project is to perform field measurements of chemical species and aerosols at high latitudes yielding data which help to test the present understanding on how polar stratospheric clouds and (volcanic) aerosols affect the nitrogen and chlorine partitioning. Particulate measurements will be performed by lidar, one ground-based at Andoya (69.3 degree N, 16.0 degree E) and one airborne with the aircraft stationed at Kiruna (67.9 degree N, 21.1 degree E) during SESAME. The lidar measurements will show the presence of aerosols and the vertical distribution. In the case of LEANDRE lidar the horizontal scales can be determined, while the Andoya lidar measures the temporal evolution at a fixed location. Polarization and two colour measurements will delineate the particulate shape, i.e. its physical phase, and distribution changes, which can be used to identify spherical PSCs among sulfur acid droplets. Composition measurements will be performed by two ground-based spectrometers at Kiruna. One of the instruments is a differential absorption spectrometer (DOAS) using zenith scattering, off-axis solar scattering or direct moonlight observation geometries. The other instrument is a Fourier transform spectrometer (FTIR) operated in solar occultation geometry. The primary quantities derived will be zenith column amounts of various trace gases, among them NO2, NO3, CIONO2 and HNO3, which are involved in the nitrogen partitioning scheme. In addition other gases of relevance to the ozone depletion problem are measured. They include O3, HCl, BrO, OCIO, CFC12, CH4, H2O and HDO. For some of these gases, the tropospheric and stratospheric contributions can be separated or even an altitude profile derived. The techniques used are based on measurements at several zenith angles (DOAS) or exploit the high spectral resolution (FTIR). Also, it is possible for the DOAS to detect changes in the sky colour during twilight which may be attributed to polar stratospheric clouds above the station. Prime Contractor: Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, Physikalisches Institut; Bonn; Germany.
Das Projekt "Der Einfluss einer instationaeren Betriebsweise auf die Produktselektivitaet bei der Direktoxidation von Propylen zu Propylenoxid soll durch Experiment und Modellbildung untersucht werden." wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Erlangen-Nürnberg, Lehrstuhl für Technische Chemie I durchgeführt. Propylenoxid ist von grosser wirtschaftlicher Bedeutung. Bei den gegenwaertig eingesetzten Herstellungsverfahren fallen allerdings erhebliche Mengen an Neben- und Koppelprodukten an. Eine interessante Alternative waere die direkte Oxidation von Propylen mit Sauerstoff, die bisher jedoch noch nicht mit zufriedenstellender Ausbeute gefahren werden kann. In Zusammenarbeit mit BAYER und der Universitaet Amsterdam soll die Reaktion instationaer gefuehrt werden, indem die Eingangskonzentrationen der Edukte periodisch moduliert werden. Eine solche Betriebsweise hat bei verschiedenen Reaktionen zu erheblichen Steigerungen der Ausbeute gefuehrt. Zur experimentellen Untersuchung wird eine Anlage im Labormassstab aufgebaut. Edukt- und Produktgasstrom werden mit Gaschromatographie und FTIR-Spektroskopie analysiert. Die Modulationsfunktion soll zur Untersuchung der Systemantwort systematisch variiert werden.
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