Das Projekt "Die globale Verteilung von 14 CO als Indikator fuer OH-Radikale" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Kernforschungsanlage Jülich GmbH, Institut für Chemie durchgeführt. Natuerliches 14 CO wird in der Atmosphaere hauptsaechlich durch kosmische Strahlung gebildet. Es wird dann fast ausschliesslich durch Reaktion mit OH-Radikalen zu 14 CO2 oxidiert. Die Produktionsrate ist sehr gut bekannt; Messungen der 14 CO-Verteilung lassen daher direkte Schluesse auf die entsprechende OH Verteilung zu. Zur Messung wird zunaechst das Kohlenmonoxid aus ca. 100 Kubikmeter Luft chemisch abgetrennt. Anschliessend wird der 14 C Gehalt in einer speziellen 'low level'-Zaehlapparatur mit geringem Volumen bestimmt. Bisher wurden Messungen in der Nordhemisphaere am Boden durchgefuehrt (Vols et al., 1979, 1980, 1981). Ergaenzende Messungen in der hoeheren Atmosphaere sowie der Suedhemisphaere zur besseren Absicherung der ermittelten OH-Verteilung sind in Vorbereitung.
Das Projekt "Entwicklung und Erprobung eines Relaxed Eddy Accumulation (REA)-Systems zur Bestimmung vertikaler Flüsse von salpetriger Säure (HONO)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Wuppertal, Fachgruppe Chemie und Biologie, Arbeitsgruppe Physikalische und Theoretische Chemie durchgeführt. Während der letzten Jahre wurde Salpetrige Säure (HONO) als eine Hauptquelle von OH-Radikalen in der unteren Atmosphäre erkannt. Da das OH Radikal für den Abbau der meisten Schadstoffe und die Bildung von Photooxidantien, wie z.B. Ozone, verantwortlich ist, sind die Identifizierung und die Quantifizierung von atmosphärischen HONO-Quellen von großer Bedeutung. Basierend auf Laborstudien wurden hauptsächlich bodennahe HONO-Quellen vorgeschlagen, um die unerwartet hohen HONO-Tageskonzentrationen in der unteren Atmosphäre zu erklären. Daraus resultierende vertikale Flussmessungen von HONO über atmosphärischen Oberflächen werden jedoch nur selten durchgeführt. Zudem wird hierbei auf Grund fehlender schneller und empfindlicher HONO-Messgeräte meist nur die aerodynamische Gradientenmethode eingesetzt, die mit großen Unsicherheiten behaftet ist. Daher soll im Rahmen des hier beantragten Projektes ein REA (Relaxed Eddy Accumulation) System, zur Quantifizierung vertikaler Flüsse salpetriger Säure (HONO) entwickelt und erprobt werden. Es soll ein Zweikanal-Messgerät aufgebaut werden, das auf dem LOPAP (Long Path Absorption Photometer)-Messprinzip basiert und das mit einem mikrometeorologischen Einlasssystem gekoppelt wird. Hierbei werden zwei schnelle Magnetventile mit Hilfe eines Ultraschallanemometers gesteuert und somit die beiden Kanäle für jeweils auf- und absteigende Luftmassen beprobt. Zusätzlich werden in einem dritten Kanal chemische Interferenzen bestimmt und zur Korrektur der Messsignale verwendet. Parallel zum Aufbau der Hardware soll für die Steuerung der Ventile und die Datenerfassung der meteorologischen Daten eine passende Software entwickelt werden. Das Gerät wird zunächst an der BUW auf seine technische Funktionalität getestet und optimiert. Zum Ende des Projektes sollen dann mit Hilfe des Messgerätes und begleitenden anderen Spurengasmessungen Tagesquellen von HONO über einem landwirtschaftlich genutzten Feld in Grignon (Frankreich) identifiziert und quantifiziert werden. Die gewonnenen Daten sollen mit Ergebnissen aus HONO-Gradientenmessungen verglichen werden, die im Rahmen eines früheren DFG-Projekts des Antragstellers am selben Messort gewonnen wurden.
Das Projekt "Untersuchungen zum photochemischen Abbau von gasfoermigen Pestiziden in der Troposphaere" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Frankfurt, Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, Arbeitsgruppe Prof. Kohlmaier durchgeführt. Die Anwendung gasfoermiger Pestizide bringt es mit sich, dass Reste der toxischen Gase in die Troposphaere gelangen. Um entscheiden zu koennen, ob dort eine Anreicherung der Gase erfolgt, sind die chemischen Abbaumechanismen zu erforschen und kinetisch-quantitativ zu bestimmen. Als wesentlichste Abbaureaktion kann die Umsetzung mit OH-Radikalen angesehen werden. Es werden daher primaer die Reaktionen von OH-Radikalen mit HCN, CH3Br, C2H4O sowie PH3 und deren Homologe zu vermessen sein.
Das Projekt "Untersuchung der Photochemie von Sauerstoffspezies in der Mesopausenregion" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Greifswald, Institut für Physik durchgeführt. Atomarer Sauerstoff (O) ist eine der Hauptkomponenten der Mesopausenregion der terrestrischen Atmosphäre. Er spielt für die Energiebilanz der Mesopausenregion eine entscheidende Rolle, da er aufgrund seiner langen Lebensdauer chemische potentielle Energie über große Distanzen transportieren kann und indirekt an der Strahlungskühlung dieser Höhenregion beteiligt ist. Darüber hinaus steht er in direktem Zusammenhang mit Ozon, was wiederum für die diabatische solare Heizung von großer Bedeutung ist. Die Zahl der O Messungen in der Mesopausenregion ist ziemlich begrenzt, insbesondere was Zeitserien über Zeiträume von mehr als einigen Jahren betrifft. Die üblicherweise verwendeten Methoden zur Messung von O in der Mesopausenregion basieren auf Airglow-Emissionen der Spezies O, O2 und OH und erfordern die Kenntnis zahlreicher chemischer Ratenkonstanten. Bisherige Studien zeigen klare Hinweise darauf, dass die existierenden Modelle zur Beschreibung der O2 A-Banden-Emission, der grünen Sauerstofflinie und der OH* Meinel-Emissionen nicht konsistent sind, und O Konzentrationsprofile liefern, die sich signifikant unterscheiden. Im Rahmen dieses Projektes soll die Konsistenz der existierenden photochemischen Modelle für die drei genannten Airglow-Emissionen untersucht werden und unter Verwendung von simultanen Satellitenmessunen aller drei Emissionen, sowie dedizierter Modellrechnungen die Übereinstimmung der Modelle verbessert werden. Bei den Messungen handelt es sich um Nightglow Messungen des SCIAMACHY (Scanning Imaging Absorption spectroMeter for Atmospheric CHArtographY) Instruments, das von 2002 - 2012 auf dem Umweltforschungssatelliten Envisat operierte. SCIAMACHY bietet aufgrund seines breiten Spektralbereichs die einmalige Möglichkeit alle für dieses Projekt relevanten Airglow Emissionen gleichzeitig und spektral aufgelöst zu messen. Die geplanten Modellrechnungen sollen mit einer etablierten Suite an photochemischen und globalen Modellen durchgeführt werden. Mittels eines Inversionsverfahrens sollen photochemische Modellparameter derart optimiert werden, dass die Differenzen zwischen Modellergebnissen und SCIAMACHY Messungen für alle relevanten Emissionen simultan minimiert werden. Darüber hinaus soll im Rahmen des Projekts die räumliche und zeitliche Variabilität von O in der Mesopausenregion charakterisiert werden, insbesondere hinsichtlich solarere Einflüsse und möglicher Langzeittrends über den Zeitraum von 2002 - 2012. Es ist außerdem geplant, die existierende - und bekannte Weise unzureichendem - klimatologischen Modelle (z.B. MSIS) von O in der Mesopausenregion zu verbessern. Die Antragsteller sind anerkannte Experten auf Ihren jeweiligen Hauptarbeitsgebieten und besitzen langjährige Erfahrung im Bereich der Satellitenfernerkundung mittels Airglow-Emissionen, beziehungsweise der atmosphärischen Modellierung.
Das Projekt "Spaltung von Wasser in H2 und O2 mittels Sonnenenergie und Photokatalysatoren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ludwig-Boltzmann-Institut für Strahlenchemie durchgeführt. Untersuchung von photoelektrochemischen Systemen am Beispiel von n-TiO2-Halbleiterelektroden. Zusammenhang zwischen photophysikalischen, elektrochemischen und halbleiterphysikalischen Daten von unterschiedlich hergestellten polikristallinen TiO2-Schichten. Vergleich thermisch oxidierter, anodisch oxidierter und vakuum-aufgedampfter Halbleiter. Messung ihrer Stabilitaet und der Photoeffizienz. Untersuchung von Farbstoffen hinsichtlich Stabilitaet gegenueber Angriff von H- und OH-Radikalen, die bei der photokatalytischen H2O-Spaltung entstehen. Untersuchung von Methylenblau, Thionin, Acridinorange, Rhuteniumpyridil, Prophyrine etc. TiO2-Suspensionen als Photokatalysator fuer O2-Entwicklung aus sauren und Ce4+-haltigen waessrigen Systemen. Farbstoffsensibilisierung an Halbleiterelektroden: Farbstoffe im Elektrolyten oder adsorbiert an der Halbleiteroberflaeche.
Das Projekt "Ökophysiologie polarer Algen: Wechselwirkungen zwischen Bakterien und Eisdiatomeen insbesondere beim Oxidationsschutz" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bremen, Fachbereich 2 Biologie,Chemie durchgeführt. Bei zahlreichen Stoffwechselvorgängen in Organismen kommt es zur Bildung von reduzierten Sauerstoffformen wie Wasserstoffperoxid, Superoxidanionen oder des Hydroxylradikals. Marine Eisdiatomeen bilden zusammen mit anderen Mikroorganismen im Packeis in den Salzlaugenkanälchen eine eigenständige Meereisgesellschaft. Diese Kanälchen zeichnen sich durch extreme Umweltbedingungen aus (Licht, Salinität, Temperatur, hohe Zelldichten), die eine vermehrte Bildung von aktivierten Sauerstoff Spezies begünstigen. Bei Untersuchungen zum Oxidationsschutz der Eisdiatomee Enteromoneis kufferathii MANGUIN wurde festgestellt, dass diese in Gesellschaft mit epiphytisch lebenden Bakterien vorkommen. Die Ergebnisse ergaben, dass die Bakterien maßgeblich an der Entgiftung der Oxidantien beteiligt sein können, so dass die Vermutung einer symbiotischen oder kommensalistischen Beziehung naheliegt. Es soll die Art der Bakterien/Algen-Wechselwirkung näher untersucht und der jeweilige Anteil an Oxidationsschutzsystemen (enzymatisch oder durch Schutzsubstanzen) überprüft werden, um die These vom gegenseitigen Schutz vor Sauerstoffradikalen zu überlegen. Die Bakterien werden charakterisiert und ihr Einfluss auf das Wachstum von E. Kufferathii und anderen Algen der Eislaugengesellschaft wird untersucht. Elektonenmikroskopische Aufnahmen (TEM/REM/LSM) sollen Aufschluss über die Art des Kontaktes zwischen Algen und Bakterien geben.
Das Projekt "Abbau von organischen Verunreinigungen durch eine Kombination von physikalisch-chemischen und biologischen Verfahren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, Institut de Genie de l'Environnement, Laboratoire de Biotechnologie Environnementale durchgeführt. Das Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Qualitaet von Abwaessern, die schwer- oder nicht -abbaubare oder toxische Verbindungen enthalten, mit einem physikalisch-chemischen Verfahren soweit zu verbessern, dass die Abwaesser anschliessend mit einem biologischen Verfahren gereinigt werden koennen. Es werden sowohl photochemische als auch elektrochemische Verfahren getestet, bei denen Hydroxylradikale die organischen Verbindungen oxidieren. Die Nutzung von Sonnenlicht, die hauptsaechlich in Entwicklungslaendern Anwendung finden koennte, ist eine Richtung der Forschung, der spezielles Interesse gewidmet wird.
Das Projekt "Teilprojekt 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von IBU - tec advanced materials AG durchgeführt. Ziel des Projekts 'Solardetox' ist die Entwicklung und Erprobung von schwimmfähigen photokatalytischen Substraten zum Abbau von mineralischen Kohlenwasserstoffen (MKW) im Wassern. Anwendungsbeispiele sind verschmutze Hafenbecken oder belastete Regenrückhalteräume. Es sollen aufgeschäumte Materialien aus mineralischen Werkstoffen (Blähglas, Blähton) mit photokatalytischen Beschichtungen auf Titandioxidbasis versehen werden. Bei der Photokatalyse kann diese Beschichtung durch den UV-A Anteil der Sonnenstrahlung aktiviert werden wodurch reaktive Sauerstoffspezies entstehen (Hydroxylradikale, Superoxidanionen). Durch diese, sowie die direkte Oxidation an Elektronenlöchern im Halbleiterband, können die MKW abgebaut werden. Ziel ist die vollständige kalte Verbrennung der MKW zu Wasser und Kohlendioxid. Für die Entwicklung sind drei Schwerpunkte definiert. A) es muss eine verfahrenstechnische Lösung zur Beschichtung des Grundmaterials gefunden werden, welche mechanisch stabile Titandioxid Coatings mit einer hohen spezifischen Oberfläche erzeugt. Für diese Technologieentwicklung kommen beispielsweise thermische Beschichtungsverfahren im Drehrohrofen oder Pulsationsreaktor in Frage. B) Entwicklung von mechanischen Lösungen, welche das Abtreiben des beschichteten Materials auf der Wasseroberfläche verhindern. C) Entwicklung der Analytik für die Prüfung der Materialfunktion und zur Quantifizierung der transzendenten Abbauleistung im Labormaßstab sowie im Feldtest. Letztlich sollen ein Produkt bzw. ein technisches System für den passiven Abbau von MKW entstehen, welches durch vollständigen Abbau ohne Reststoffe einen Beitrag zum Umweltschutz leisten kann.
Das Projekt "Teilprojekt 5" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hydro-Technik Lübeck GmbH durchgeführt. Ziel des Projekts 'Solardetox' ist die Entwicklung und Erprobung von schwimmfähigen photokatalytischen Substraten zum Abbau von mineralischen Kohlenwasserstoffen (MKW) im Wassern. Anwendungsbeispiele sind verschmutze Hafenbecken oder belastete Regenrückhalteräume. Es sollen aufgeschäumte Materialien aus mineralischen Werkstoffen (Blähglas, Blähton) mit photokatalytischen Beschichtungen auf Titandioxidbasis versehen werden. Bei der Photokatalyse kann diese Beschichtung durch den UV-A Anteil der Sonnenstrahlung aktiviert werden wodurch reaktive Sauerstoffspezies entstehen (Hydroxylradikale, Superoxidanionen). Durch diese, sowie die direkte Oxidation an Elektronenlöchern im Halbleiterband, können die MKW abgebaut werden. Ziel ist die vollständige kalte Verbrennung der MKW zu Wasser und Kohlendioxid. Für die Entwicklung sind drei Schwerpunkte definiert. A) es muss eine verfahrenstechnische Lösung zur Beschichtung des Grundmaterials gefunden werden, welche mechanisch stabile Titandioxid Coatings mit einer hohen spezifischen Oberfläche erzeugt. Für diese Technologieentwicklung kommen beispielsweise thermische Beschichtungsverfahren im Drehrohrofen oder Pulsationsreaktor in Frage. B) Entwicklung von mechanischen Lösungen, welche das Abtreiben des beschichteten Materials auf der Wasseroberfläche verhindern. C) Entwicklung der Analytik für die Prüfung der Materialfunktion und zur Quantifizierung der transzendenten Abbauleistung im Labormaßstab sowie im Feldtest. Letztlich sollen ein Produkt bzw. ein technisches System für den passiven Abbau von MKW entstehen, welches durch vollständigen Abbau ohne Reststoffe einen Beitrag zum Umweltschutz leisten kann.
Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Lynatox GmbH durchgeführt. Ziel des Projekts 'Solardetox' ist die Entwicklung und Erprobung von schwimmfähigen photokatalytischen Substraten zum Abbau von mineralischen Kohlenwasserstoffen (MKW) im Wassern. Anwendungsbeispiele sind verschmutze Hafenbecken oder belastete Regenrückhalteräume. Es sollen aufgeschäumte Materialien aus mineralischen Werkstoffen (Blähglas, Blähton) mit photokatalytischen Beschichtungen auf Titandioxidbasis versehen werden. Bei der Photokatalyse kann diese Beschichtung durch den UV-A Anteil der Sonnenstrahlung aktiviert werden wodurch reaktive Sauerstoffspezies entstehen (Hydroxylradikale, Superoxidanionen). Durch diese, sowie die direkte Oxidation an Elektronenlöchern im Halbleiterband, können die MKW abgebaut werden. Ziel ist die vollständige kalte Verbrennung der MKW zu Wasser und Kohlendioxid. Für die Entwicklung sind drei Schwerpunkte definiert. A) es muss eine verfahrenstechnische Lösung zur Beschichtung des Grundmaterials gefunden werden, welche mechanisch stabile Titandioxid Coatings mit einer hohen spezifischen Oberfläche erzeugt. Für diese Technologieentwicklung kommen beispielsweise thermische Beschichtungsverfahren im Drehrohrofen oder Pulsationsreaktor in Frage. B) Entwicklung von mechanischen Lösungen, welche das Abtreiben des beschichteten Materials auf der Wasseroberfläche verhindern. C) Entwicklung der Analytik für die Prüfung der Materialfunktion und zur Quantifizierung der transzendenten Abbauleistung im Labormaßstab sowie im Feldtest. Letztlich sollen ein Produkt bzw. ein technisches System für den passiven Abbau von MKW entstehen, welches durch vollständigen Abbau ohne Reststoffe einen Beitrag zum Umweltschutz leisten kann.
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