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Effekte von Umweltschadstoffen auf das Riechsystem des Zebrabärblings

Das Projekt "Effekte von Umweltschadstoffen auf das Riechsystem des Zebrabärblings" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institut für Umweltforschung, Lehr- und Forschungsgebiet Ökosystemanalyse (ESA) durchgeführt. Fische sind in hohem Maße von ihrer Geruchswahrnehmung abhängig. So werden essentielle Verhaltensweisen wie die Nahrungssuche, die durch Anwesenheit eines Räubers beziehungsweise verletzten Fisches hervorgerufene Schreckreaktion sowie das Paarungsverhalten über die Geruchswahrnehmung gesteuert. Eine Beeinträchtigung des Riechsystems kann somit die Überlebenschance des Individuums entscheidend verringern und darüber hinaus auch das Absinken der Reproduktionsrate, sowie schlimmstenfalls den Einbruch einer Population mit sich bringen. Metalle und Pestizide sind in der Lage in umweltrelevanten, jedoch nicht akut Fisch-toxischen Konzentrationen die physiologische Riechantwort von Fischen deutlich zu verringern und dadurch beispielsweise die Reaktionsfähigkeit der Tiere bei Gefahr signifikant zu senken oder sogar vollkommen zu verhindern. Dennoch gibt es zum heutigen Zeitpunkt nur wenige Studien, welche die olfaktorische Toxizität von Fischen untersuchen und die jener zugrunde liegenden Mechanismen sind noch weitgehend unbekannt. In den meisten dieser überwiegend in Nordamerika durchgeführten Studien wurden dort heimische Salmoniden wie Lachse als Modellorganismen verwendet. Diese Fische sind jedoch aufwendig in Zucht und Hälterung und spielen in Europa eine geringe Rolle als Testsystem. Deshalb möchte das hier vorgestellte Promotionsvorhaben einen Beitrag zur Etablierung des Zebrabärblings, einem häufig in der medizinischen und entwicklungsbiologischen Forschung verwendeten tropischen Süßwasserfisch, als Modellorganismus für die olfaktorische Toxizität leisten. Dabei sollen die Effekte von Umweltschadstoffen auf verschiedenen biologischen Organisationebenen analysiert werden. Durch Anwendung des Adverse Outcome Pathway (AOP) Konzepts soll weiterhin ein Beitrag zum besseren Verständnis der zugrunde liegenden toxischen Mechanismen geleistet werden. Dabei soll der Fokus auf die molekularen und zellulären Ereignisse sowie auf die Effekte auf Ebene des Organismus gelegt werden. Ziel dabei ist es die molekularen Mechanismen zu verstehen, welche zu einer Beeinträchtigung des Riechsystems führen und im Folgenden geeignete Endpunkte für die Chemikalienbewertung zu ermitteln. Darüber hinaus setzt sich das Dissertationsvorhaben das Ziel, die Eignung der frühen Lebensstadien des Zebrabärblings als Alternativmethode zu Tierversuchen mit adulten Fischen für die olfaktorische Toxizität zu überprüfen.

Teilprojekt 1

Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Göttingen, Büsgen-Institut, Abteilung Forstzoologie und Waldschutz durchgeführt. Vorhabenziel: Ziel des Verbundprojektes BIOHOT ist die Identifikation von bei der Trocknung von Holzpartikeln entstehenden organischen Volatilen und die technische Umsetzung eines physikalisch/chemischen Messprinzips zu deren Erkennung, das auf der Antennensensorik des Schwarzen Kiefernprachtkäfers (Melanophila acuminata) als biologischer Vorlage basiert. Im Ergebnis soll ein innovatives Messverfahren, bestehend aus Sensorik und Datenauswertung, vorliegen, das als Grundlage für die Weiterentwicklung zu einem Prototyp genutzt werden soll, der in der Prozesssteuerung eines Trommeltrockners der Holzwerkstoffindustrie eingesetzt werden kann. Arbeitsplanung: Durch Analyse der Geruchswahrnehmung des Schwarzen Kiefernprachtkäfers (Melanophila acuminata) mittels GC-MS/EAD Methodik soll eine Einschränkung der für das Sensormodell in Frage kommenden Substanzen erfolgen. Die Umsetzung der vom Käfer wahrgenommenen Markervolatile in ein Sensorkonzept erfolgt durch die Anpassung von Wolframoxidsensoren durch GC-MS/SOMSA-Methodik unter Porengrößenvariation, Multisignalgewinnungsverfahren und Informationsverarbeitungen wie PCA und Neuronalen Netzwerken, sowie dem Einsatz des TRIPLE-Sensor Modules und Cu-Phthalocyanin-Sensoren.

Teilprojekt 2

Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Gießen, Institut für Angewandte Physik durchgeführt. Vorhabenziel: Ziel des Verbundprojektes BIOHOT ist die Identifikation von bei der Trocknung von Holzpartikeln entstehenden organischen Volatilen und die technische Umsetzung eines physikalisch/chemischen Messprinzips zu deren Erkennung, das auf der Antennensensorik des Schwarzen Kiefernprachtkäfers (Melanophila acuminata) als biologischer Vorlage basiert. Im Ergebnis soll ein innovatives Messverfahren, bestehend aus Sensorik und Datenauswertung, vorliegen, das als Grundlage für die Weiterentwicklung zu einem Prototyp genutzt werden soll, der in der Prozesssteuerung eines Trommeltrockners der Holzwerkstoffindustrie eingesetzt werden kann. Arbeitsplanung: Durch Analyse der Geruchswahrnehmung des Schwarzen Kiefernprachtkäfers (Melanophila acuminata) mittels GC-MS/EAD Methodik soll eine Einschränkung der für das Sensormodell in Frage kommenden Substanzen erfolgen. Die Umsetzung der vom Käfer wahrgenommenen Markervolatile in ein Sensorkonzept erfolgt durch die Anpassung von Wolframoxidsensoren durch GC-MS/SOMSA-Methodik unter Porengrößenvariation, Multisignalgewinnungsverfahren und Informationsverarbeitungen wie PCA und Neuronalen Netzwerken, sowie dem Einsatz des TRIPLE-Sensor Modules und Cu-Phthalocyanin-Sensoren.

Teilprojekt 3

Das Projekt "Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von UST Umweltsensortechnik GmbH durchgeführt. Vorhabenziel: Ziel des Verbundprojektes BIOHOT ist die Identifikation von bei der Trocknung von Holzpartikeln entstehenden organischen Volatilen und die technische Umsetzung eines physikalisch/chemischen Messprinzips zu deren Erkennung, das auf der Antennensensorik des Schwarzen Kiefernprachtkäfers (Melanophila acuminata) als biologischer Vorlage basiert. Im Ergebnis soll ein innovatives Messverfahren, bestehend aus Sensorik und Datenauswertung vorliegen, das als Grundlage für die Weiterentwicklung zu einem Prototyp genutzt werden soll, der in der Prozesssteuerung eines Trommeltrockners der Holzwerkstoffindustrie eingesetzt werden kann. Arbeitsplanung: Durch Analyse der Geruchswahrnehmung des Schwarzen Kiefernprachtkäfers (Melanophila acuminata) mittels GC-MS/EAD Methodik soll eine Einschränkung der für das Sensormodell in Frage kommenden Substanzen erfolgen. Die Umsetzung der vom Käfer wahrgenommenen Markervolatile in ein Sensorkonzept erfolgt durch die Anpassung von Wolframoxidsensoren durch GC-MS/SOMSA-Methodik unter Porengrößenvariation, Multisignalgewinnungsverfahren und Informationsverarbeitungen wie PCA und Neuronalen Netzwerken, sowie dem Einsatz des TRIPLE-Sensor Modules und Cu-Phthalocyanin-Sensoren.

Emission von Geruchsstoffen aus ortsfesten Anlagen

Das Projekt "Emission von Geruchsstoffen aus ortsfesten Anlagen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesforschungsanstalt für Landwirtschaft Braunschweig-Völkenrode, Institut für Landtechnische Grundlagenforschung durchgeführt. Voraussetzung fuer die Messung von Geruchsstoffemissionen und -immissionen sowie die Bewertung und Optimierung geruchsmindernder Massnahmen sind geeignete Messmethoden und Bewertungskriterien. Entwicklung eines Verfahrens zur objektivierbaren Messung von Geruchsstoffkonzentrationen, ausgehend von den physikalischen und psychologischen Grundlagen der Geruchswahrnehmung. Ursachen und Eignung der Streuung. Versuche zur Auswahl von Standardgeruchsstoffen, standardisierte Messmethoden und Testpersonen. - Messen und Bewerten der Belastung durch Geruchsstoffe aus der Tierproduktion. - Ableiten der Notwendigkeit von Bekaempfungsmassnahmen und Ermittlung ihrer wirksamkeit. - Aufstellung von Kenngroessen geruchsmindernder Verfahren.

Geruchsbeschwerden in Innenräumen - Auswertung von Daten zur VOC-Vorkommen, Quellensuche, Bestimmung von Geruchsschwellenwerten für häufig vorkommende Geruchsstoffe

Das Projekt "Geruchsbeschwerden in Innenräumen - Auswertung von Daten zur VOC-Vorkommen, Quellensuche, Bestimmung von Geruchsschwellenwerten für häufig vorkommende Geruchsstoffe" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Arbeitsgemeinschaft ökologischer Forschungsinstitute e.V. (AGÖF) durchgeführt. In den letzten Jahren ist die Zahl der Beschwerden der Bürgerinnen und Bürger über unangenehme Gerüche in Innenräumen stetig gestiegen. Eine genauere Statistik hierzu gibt es allerdings nicht. Die Zunahme dieser Beschwerden kann teilweise durch die stärkere Luftdichtheit der Gebäudehülle (infolge der energieeffizienten Bauweise) erklärt werden. In vielen Fällen kann die Quelle für die Geruchsbelastung nicht ermittelt werden, da Gerüche sich oft einer einfachen chemischen Analytik entziehen. Im Rahmen von zwei bereits durchgeführten Projekten (FKZ 205 61 234; FKZ 3709 62 211) wurden eine umfangreiche Datenbank zum Vorkommen von VOC in Innenräumen und geruchsbezogene Angaben neben weiteren Parameter erfasst. Diese Daten sollen anhand von geruchsbezogenen Fragestellungen ausgewertet werden. Ziele dieses Forschungsvorhabens sind: 1) Erstellung einer Stoffliste mit den in geruchsauffälligen Räumen häufiger nachgewiesenen VOC; 2) Untersuchung von 100 weiteren geruchsauffälligen Räumen. Bestimmung der VOC Konzentrationen. 3) Vergleich VOC-Vorkommen in Räumen mit und ohne Geruchsbeschwerden; 4) Systematische Auswertung von Geruch-Schadensfällen um ‚typische' Quellen/Faktoren die zur Geruchsproblemen führen zu identifizieren;

Einfluss unterschiedlicher Eiweißversorgungsstufen in der Mastschweinefütterung auf das Emissionsverhalten von Mastschweinegülle

Das Projekt "Einfluss unterschiedlicher Eiweißversorgungsstufen in der Mastschweinefütterung auf das Emissionsverhalten von Mastschweinegülle" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Institut für Landwirtschaftliche Verfahrenstechnik durchgeführt. Hauptbestandteile der Gülle sind Kot und Harn. Anfallende Mengen und Zusammensetzung sind fütterungsabhängig. Mit der eiweißreduzierten Fütterung werden vor allem die Nieren entlastet. Sie müssen weniger Ammoniak aufgrund der reduzierten Aminosäurendesaminierung aus dem Blutplasma filtern und zu Harnstoff synthetisieren. Das Schwein benötigt weniger Wasser, um den Harnstoff zu lösen und auszuschleusen. Die Folge ist eine geringere abgesetzte Harnmenge. Da die abgesetzte Kotmenge in etwa gleich bleibt, produziert das Mastschwein weniger Gülle. Sie besitzt aber einen höheren Trockensubstanzgehalt. Es ändern sich sowohl ihre chemischen als auch ihre physikalischen Eigenschaften. Dies hat Auswirkungen auf das Emissionsverhalten, was sowohl gasförmige Nährstoffverluste als auch Geruchsstoffströme, Geruchsintensität und Geruchsempfindung (Hedonik) betrifft. Es sollen deshalb grundlegende Untersuchungen zur Emission von Geruchs- und Schadgasen für Güllen verschieden gefütterter Mastschweine durchgeführt werden. Die Ergebnisse sollen Grundlage vor allem für die emissionsrelevante Beurteilung von verschiedenen Haltungsverfahren und Fütterungsstrategien in der Mastschweinehaltung sein.

IBÖ-04: Rauchenzym - Enzymatische Erzeugung von Raucharoma aus Nebenströmen der Lebensmittelindustrie

Das Projekt "IBÖ-04: Rauchenzym - Enzymatische Erzeugung von Raucharoma aus Nebenströmen der Lebensmittelindustrie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz Universität Hannover, Institut für Lebensmittelchemie durchgeführt. Vinylguajacol (4-VG), die Schlüsselkomponente des Raucharomas, ist von essentieller Bedeutung für den an Gewürznelke erinnernden Geruch und Geschmack von geräucherten Lebensmitteln wie Fleisch- und Fischerzeugnissen, Backwaren, Malz, Tee, Spirituosen, Käse, Gemüse, Popcorn, Grillmarinaden, Saucen, Suppen und Snacks einschließlich ihrer vegetarischen und veganen Derivate. Klassisches Räuchern von Lebensmitteln bei 600 °C generiert jedoch ein breites Spektrum an toxischen und krebserregenden Substanzen, u.a. polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe. Grüne Chemie kann den traditionellen Prozess durch die enzymatische Erzeugung von 4-VG ersetzen. Der neue Prozess vermeidet die Bildung giftiger oder gar krebserregender Nebenprodukte vollständig. Das gewonnene 4-VG ist chemisch identisch mit der Substanz in Räucherrauch. Pflanzliche Nebenströme der Lebensmittelindustrie, wie z.B. Kleien werden zur Gewinnung von 4-VG bei unter 20 °C mit einer Kaskade von Ferulasäureesterase und Ferulasäuredecarboxylase behandelt. Die enzymatische Raucharomagewinnung belegt beispielhaft die Überlegenheit bioökonomischer Verfahren bei der Minderung von Risikostoffen in Lebensmitteln und leistet einen wesentlichen Betrag zur Senkung von Gesundheitskosten.

Pheromonkommunikation im Modellorganismus Nasonia vitripennis

Das Projekt "Pheromonkommunikation im Modellorganismus Nasonia vitripennis" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Regensburg, Institut für Zoologie, Professur für Chemische Ökologie durchgeführt. Parasitische Wespen spielen als natürliche Feinde von potentiellen Schadorganismen eine wichtige Rolle für das Funktionieren von Ökosystemen. Aus diesem Grund werden sie zunehmend im biologischen Pflanzenschutz eingesetzt. Um diesen Einsatz möglichst effektiv zu machen, ist es wichtig, alle Aspekte zu kennen, welche die Reproduktion parasitischer Wespen beeinflussen. Hierzu gehört neben der Wirts- auch die Partnerfindung. Die Erzwespe Nasonia vitripennis ist ein Modellorganismus für die Untersuchung parasitischer Wespen. Pheromone sind auf verschiedenen Ebenen an der sexuellen Kommunikation dieser Art beteiligt. Männchen produzieren ein Gemisch aus (4R,5R)- und (4R,5S)-5-Hydroxy-4-decanolid (HDL) und 4-Methylchinazolin in der Rektalblase, welches hochattraktiv auf Weibchen wirkt. Verpaarte Weibchen reagieren hingegen nicht mehr auf das Pheromon. Der vorliegende Antrag soll den Mechanismus und den Verhaltenskontext der Pheromonabgabe untersuchen. Daneben soll geklärt werden, ob HDL nicht nur die Anwesenheit, sondern auch die Qualität eines Männchens anzeigt und so die Partnerwahl der Weibchen beeinflusst. Daneben sollen die chemischen Ursachen des olfaktorischen 'Abschaltmechanismus' der Weibchen untersucht werden. Während der Balz geben Nasonia-Männchen ein weiteres Pheromon aus einer oralen Drüse ab, welches Paarungsbereitschaft bei den Weibchen auslöst. Die verantwortlichen Verbindungen sollen ebenfalls identifiziert werden. Die Pheromonkommunikation parasitischer Hymenopteren stellt ein bislang vernachlässigtes Teilgebiet der chemischen Ökologie dar. Durch die Erweiterung unsere Erkenntnisse über die komplexe chemische Kommunikation im Nasonia-Modellsystem kann der vorliegende Antrag zu einem umfassenden Verständnis der Rolle von Sexualpheromonen in dem ganzen Taxon beitragen.

Emissionsverhalten von Schnittholztrocknern: Emissionsmessungen, olfaktometrische Geruchsbestimmung, Feststellung fluechtiger Inhaltsstoffe

Das Projekt "Emissionsverhalten von Schnittholztrocknern: Emissionsmessungen, olfaktometrische Geruchsbestimmung, Feststellung fluechtiger Inhaltsstoffe" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Holztechnologie Dresden gemeinnützige GmbH durchgeführt. Ziel des Projektes war es, durch repraesentative Analysen an Industrietrocknern Aussagen ueber die Emissionen fluechtiger Holzinhaltsstoffe, die zumindest teilweise unter die Kategorie von Schadstoffen fallen, unter den ueblichen Betriebsbedingungen zu erhalten. Da bisher keine Erkenntnisse zur Massstabsuebertragung von im Labormassstab gewonnenen Ergebnissen vorliegen, wurden deshalb Untersuchungen im Versuchstrockner des ihd sowie Versuche im Labormassstab in die Forschungsaufgabe mit einbezogen. Das Versuchsprogramm umfasste die Holzarten Fichte, Kiefer, Eiche und Buche. Die Abluft wurde auf relevante Emissionen wie z.B. - gesamt organisch gebundener Kohlenstoff - fluechtige organische Saeuren - Terpene - Phenole - Formaldehyd untersucht und hinsichtlich der Konzentration und Massenstroeme der jeweiligen Komponenten bewertet. Neben der direkten Bestimmung von aus Trocknern emittierenden organischen Verbindungen wurde die Emission von Geruchsstoffen - Geruchsstoffkonzentration, Geruchsstoffstrom - olfaktometrisch bestimmt. Bereits geringste Konzentrationen geruchsverursachender Stoffe genuegen z.T., um eine Geruchsempfindung auszuloesen. Da bisher vor allem Nachbarschaftsbeschwerden aufgrund von Geruechen in der Umgebung von Trocknungsanlagen zu verzeichnen waren, sollte diese Problematik mit den vorliegenden Untersuchungen objektiviert werden. Die durchgefuehrten Untersuchungen lassen - erwartungsgemaess - deutliche Unterschiede im Emissionsverhalten bei der Trocknung der unterschiedlichen Holzarten erkennen, was sich nicht nur in der Hoehe der Emissionen sowie ihrer Zusammensetzung sondern auch in den zeitlichen Verlaeufen wiederspiegelt.

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