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Grundlagen des kolloidalen Stofftransports in der biologischen Abwasserreinigung

Ziel des Projektes ist die Charakterisierung von Kolloiden (dp = 0.001-1 mym) in biologischen Kläranlagen. Es existieren derzeit kaum Erkenntnisse über die kolloiden Frachten in solchen Anlagen und deren Einfluß auf die Reinigungsleistung. Neben einer elementanalytischen Bilanzierung der räumlichen und zeitlichen Varianz der Kolloidkonzentration in technischen Anlagen und Identifizierung von spezfischen Partikelquellen über größenselektive elementare 'Fingerabdrücke' sollen Erkenntnisse über den Verbleib und die chemische und strukturelle Modifikation von Kolloiden durch Wechselwirkung mit Biofilmen gewonnen werden. Die Bilanzierung basiert methodisch auf der induktiv-gekoppelten Plasmamassenspektrometie (ICP-MS). Der Eintrag der Kolloide in das ICP-MS erfolgt entweder durch Kopplung mit einer asymmetrischen Fluß-Feldflußfraktionierung (AF4), die eine vorherige größenselektive Auftrennung erlaubt, oder durch Laserablation von Membranfiltern nach einer mehrstufigen Ultrafiltration. In einem weiteren Schritt soll mit natürlichen (d.h. Kolloiden, die spezifischen Quellen zugeordnet werden können) bzw. künstlichen Tracerkolloiden die Dynamik von makroskopischen kolloidalen Transportvorgängen in techenischen Anlagen bzw. die mikroskopische Wechselwirkung mit Biofilmen in einem Laborfließsystem untersucht werden.

Online-Trennung und Bestimmung von CR(III)/CR(VI) in Trinkwasser, Abwasser und Bodenproben mit der 'High-Performance Flow'-Flammen-AAS

Mit einer neuen Kombinationsstechnik aus Chromatographie und Flammen-AAS ist die vollautomatische Trennung und Bestimmung von Cr(III)/Cr(VI) in Abwasserproben in nur einer Minute moeglich. Dies wird durch ein im Institut fuer Spektrochemie und Angewandte Spektroskopie integriertes Chromatographie-/Zerstaeubungssystem erreicht, wobei zur Datenauswertung eine Standard-Chromatographie-Software benutzt wird.

Elementbestimmung in festen und fluessigen Partikeln

Die Aufmerksamkeit der Oeffentlichkeit zu Fragen der Luftreinhaltung hat zu einer Reihe von Massnahmen gefuehrt, die die Schadstoffemissionen in die Atmosphaere erheblich verringern. Trotzdem werden noch zunehmend Partikelemissionen in die Atmosphaere freigesetzt. Ihre Moeglichkeiten der Beeinflussung des Klimas, des Oekosystems oder der menschlichen Gesundheit sind unbestritten, wobei jedoch eine Reihe grundlegender Fragen zu atmosphaerischen Partikeln noch ungeklaert ist.Zum Beispiel wird durch den Einsatz moderner Filteranlagen das emittierte Partikelspektrum zu kleineren Fraktionen verschoben, die sich im troposphaerischen Aerosol laenger aufhalten koennen. Globale zahlenmaessige Abschaetzungen und Massentransportbilanzen beruhen jedoch vorwiegend auf Hochrechnungen, z. B. vom Verbrauch fossiler Energietraeger, und nicht auf routinemaessigen Partikelmessungen in der Atmosphaere. Fuer diese Messungen werden analytische Methoden benoetigt, die es gestatten, die Konzentrationen von Haupt- und Nebenbestandteilen in Partikeln mit Massen von 10 - 10 g zu messen. Zur Unterscheidung zwischen natuerlicher und anthropogener Herkunft der Partikel ist sowohl die Messung der Partikelgroesse als auch ihrer Zusammensetzung notwendig.Ziel des Projektes ist es, mit der ETV-ICP-MS die Elementgehalte in Partikeln der Atmosphaere zu bestimmen und Korrelationen zu Emissionsquellen nachzuweisen.

Die Bedeutung volatiler Arsen-Emissionen aus vulkanischen Gebieten

Arsen ist durch sein ubiquitäres Vorkommen eines der bestuntersuchten Elemente in Gestein, Boden und Wasser. Über Arsen in der Atmosphäre ist dagegen wenig bekannt. Die größten Freisetzungen stammen aus Punktquellen, wobei vulkanische Gebiete die wichtigsten natürlichen Quellen sind. Meist wird angenommen, dass die atmosphärische Ausbreitung von partikulärem Arsen abhängt, während volatile Arsenspezies ignoriert wurden trotz hoher Toxizität schon bei geringen Konzentrationen. Sie wurden als exotisch und zu kurzlebig, um umweltrelevant zu sein, eingestuft. Neuere Untersuchungen zeigen aber, dass die Stabilität volatilen Arsens bislang unterschätzt wurde. Ein Mangel an Probenahme-, Stabilisierungs- und Analysetechniken verhinderte auch, dass speziesselektive Massenbilanzen für atmosphärisches Arsen aufgestellt und abiotische von biotischen Bildungsmechanismen unterschieden werden konnten. Die Hypothese des vorliegenden Antrags ist, dass volatile Arsenspezies mehr zum globalen biogeochemischen Kreislauf beitragen und über größere Distanzen transportiert werden als bisher angenommen. Desweiteren wird postuliert, dass neben primärer abiotischer Freisetzung mikrobielle Gemeinschaften sekundär Arsen volatilisieren und die Speziierung bestimmen. Ein erstes Ziel ist die Entwicklung einer neuen, feldtauglichen Methode zur Beprobung volatiler Arsenspezies. Dafür werden Extraktionsfallen aus Stahlnadeln gefüllt mit Polymersorbenten verwendet (Needle Trap Devices, NTDs). NTDs werden durch aktives Pumpen beladen, was die Quantifizierung der Flussrate und Berechnung absoluter Konzentrationen ermöglicht. NTDs werden in der organischen Chemie routinemäßig eingesetzt. Ihr Potential, volatiles Arsen quantitativ und spezieserhaltend zu sorbieren, ist unbekannt. Sorptionsmaterial, Pumpraten, Lagerbedingungen müssen optimiert und Konkurrenzsorption anderer volatiler Metall(oid)e oder vulkanischer Gase (H2O, SO2, H2S) eliminiert werden. Zur Analyse wird eine moderne Kopplungstechnik verwendet (GC-MS split ICP-MS): Nach gaschromatographischer Trennung wird der Probenfluss gesplittet; ein Massenspektrometer ermöglicht die molekulare Identifikation unbekannter Spezies, ein induktiv-gekoppeltes Plasma-MS die Element-Quantifizierung. Das zweite Ziel ist die Erfassung der Bedeutung volatiler Arsenfreisetzung und -verteilung in drei Gebieten unterschiedlicher vulkanischer Aktivität (Mt.Etna - Vulcano - Yellowstone National Park). Messungen entlang von Transekten sollen die Veränderung der volatilen Arsenmenge und -speziierung während des Transports aufzeigen. On-site Inkubationstests mit extremophilen Bakterien sollen zeigen, ob es zu mikrobieller Volatilisierung methylierter Arsenate und Methylierung von Arsin in der Gasphase kommt. Gesamtziel ist, durch das Bereitstellen einer Methode und den Nachweis der Rolle von volatilem Arsen exemplarisch in vulkanischen Gebieten eine neue Bewertung der Bedeutung volatiler Metall(oid)e für globale Stoffkreisläufe anzustoßen

ReWaM - SEEZEICHEN: Tracer-Methoden zur Identifizierung von Grundwasser- und Zufluss-Einschichtungen und deren Einfluss auf Wasserqualität und Trinkwassergewinnung am Beispiel des Bodensees, Teilprojekt 5

Im Rahmen dieses Vorhabens sollen innovative Wege beschritten werden, mit denen die Auswirkungen der Zuflüsse, der potenziellen Grundwassereintritte sowie der damit verbundenen Strömungs-, Vermischungs- und Stofftransportvorgänge im Bodensee charakterisiert werden können. Hierzu werden sowohl bewährte bzw. neu zu entwickelnde isotopenanalytische, chemische, physikalische und ökologische Untersuchungsmethoden als auch numerische Modelle und Simulationsrechnungen eingesetzt und miteinander kombiniert. Im vorliegenden Teilprojekt 2 soll am Beispiel der Ermittlung von ausgewählten Elementen/Metallen u.a. in den Zuflüssen, im Bereich der Grundwasserzutritte, im Freiwasser und im Rohwasser verschiedener Seewasserwerke die Fragestellung geklärt werden, ob und inwieweit mit grundwasserbedingten Einflüssen auf die Wassergewinnung zu rechnen ist. Darüber hinaus sollen von der BWV alle Belange der Ergebnisverwertung, Dissemination und Öffentlichkeitsarbeit koordiniert werden. Arbeitsschwerpunkt A1: Probenahme und Ermittlung der physikalisch-chemischen Wasserbeschaffenheit Die Entnahme der Wasserproben erfolgt durch das ISF (Obersee) und BWV (Überlingersee). Die organische/anorganischen Untersuchungen werden im ISF durchgeführt. Arbeitsschwerpunkt A2: Ermittlung der Element/Metallkonzentrationen Nach einer Weiterentwicklung und Anpassung der ICP-MS-Methode werden im BWV-Labor alle relevanten Wasserproben quantitativ auf ausgewählte Elemente/Metalle analysiert. Arbeitsschwerpunkt A3: Ergebnisverwertung, Dissemination, Öffentlichkeitsarbeit Im Rahmen der Ergebnisverwertung und Öffentlichkeitsarbeit sollen neben der Planung und Durchführung von öffentlichen Veranstaltungen u.a. auch eine Internetseite und ein Flyer im Unterauftrag erstellt werden.

Integration erfolgreicher Prozessinnovationen in die Forschungsumgebung des SolarTeC - ProSolar

Es sollen folgende Prozesserweiterungen des SolarTeC durchgeführt werden: - Implementierung der ICP AlOx Abscheidung auf der SINGULAR Anlage des ISFH. - Aufbau eines LP-CVD Ofens zur Abscheidung von unterschiedlich dotierten poly-Si Schichten. - Erweiterung des Stringers auf 4, 5 und 6 Busbar Konfigurationen in Kombination mit Ganz- und Halbzellen. - Aufbau eines ICP-MS-Messsystem (Inductively Coupled Plasma - Mass Spectrometry) zur Spurenanalyse in wässrigen Lösungen und Beurteilung der Effizienz von vereinfachten Reinigungssequenzen. Die ICP AlOx Abscheidung ist aktuell nur mit einer Laboranlage am ISFH mit extrem geringem Durchsatz möglich. Der Stringer kann derzeit nur 3 Busbar Zellen im Format 156 mm x 156 mm verlöten. Die LP-CVD Abscheidung ist zurzeit nur bei einem externen Partner möglich, jedoch nur mit sehr geringem Durchsatz. Das ProSolar Projekt würde es ermöglichen, diese drei neuen Prozesse am ISFH in Kooperation mit der deutschen PV Industrie auf industriellen Prozessanlagen weiterzuentwickeln. Ein weiteres Ziel des ProSolar-Projektes ist es, mit Hilfe eines neu zu installierenden ICP-MS Messgerätes geringste Metallverunreinigungen des Silizium-Wafers nachweisen zu können. Das ICP-MS-Verfahren soll zur Entwicklung von effektiven und dennoch kostengünstigen Reinigungssequenzen genutzt werden. Das Projekt gliedert sich in folgende 4 Arbeitspakete. AP1: Implementierung der ICP AlOx Abscheidung auf der SINGULAR. AP2: Aufbau eines LP-CVD Ofens. AP3: Erweiterung des Stringers auf 4, 5 und 6 Busbar Konfigurationen in Kombination mit Ganz- und Halbzellen. AP4: Aufbau eines ICP-MS-Messsystem (Inductively Coupled Plasma - Mass Spectrometry). Innerhalb der ersten 12 Monate werden entsprechende Anlagen evaluiert und aufgebaut. Anschließend werden diese Anlagen eingefahren, so dass die Nutzung möglich ist.

Is the high concentration of toxic arsenic in Red Rice of the Camargue linked to the generally positive fact that it has high concentrations of antioxidants?

Red and black rice are exported from the Camargue, France, worldwide. As whole-grain varieties they are highly appreciated for their color and high concentrations of antioxidants (e.g. anthocyanins, flavones, procyanidins, carotenoids) in the bran. However, they also contain some of the highest concentrations of arsenic (on average 450 micro g/kg, at maximum 730 micro g/kg) which is a known human carcinogen. In light of the new EU limit of 200 micro g/kg (effective from 01.01.2016 on) it is mandatory to better understand why especially the colored rice varieties seem to accumulate arsenic so well. Within the present small pre-project, we will determine whether there is a general linkage between arsenic concentration/speciation and quantity/type of bran-phytochemical or any other element or substance (Si, P, Fe; trace elements, GSH). We will sample 3 different colored rice varieties at 6 test sites that differ in soil composition, chemistry, and salinity at two different times (during tillering stage and immediately before harvest). Analysis will be done by IC-ICP-MS for arsenic speciation, LC-MS for bran-phytochemicals and GSH, and ICP-MS for total inorganic elements. All equipment is available at the University of Bayreuth and analytical costs can be covered. If our preliminary hypothesis can be confirmed, a full project will be designed as part of an ERC Grant. The overall goal will be to understand whether bran accumulation of beneficial phytochemicals and toxic arsenic are inherently linked and can potentially be regulated by environmental or genetic factors in a way that healthy whole-grain rice can be sold that meets the new EU regulations.

Geochemical data of crystalline target lithologies of the Ries impact crater, Germany

This data set comprises major (XRF) and trace (XRF, ICP-MS, ICP-AES) element geochemistry of 185 samples of crystalline target lithologies of the Nördlinger Ries impact crater in Southern Germany. The sample set was originally collected by D. Stöffler for the investigation of shock metamorphism and Schmitt and Siebenschock for a research project on the occurrence of impact diamonds in the Nördlinger Ries crater. The data are supplementary material to Siegert et al. (2017, http://doi.org/10.1130/G39198.1) and are supplemented by by geochemical data of melt-bearing impact breccia (suevite) from the research drill core FBN 73 of the Ries impact crater (Siegert et al., 2017; http://doi.org/10.5880/fidgeo.2017.002. More information about sample preparation, methodology and precision expectations are given in the Explanatory File. Repository samples and thin sections are available for more or less the whole sample set of Stöffler and selected samples from Schmitt and Siebenschock, and are stored in the impactite collection of the Museum für Naturkunde Berlin.

Forschergruppe (FOR) 415: Metall(oid)organische Verbindungen in der Umwelt; Organometal(loid) Compounds in the Environment, Teilprojekt: Analytik umweltrelevanter nieder- und hochmolekularer organischer Metall(oid)spezies

Da in allen Teilprojekten der Forschergruppe 415 (Metall(oid)organische Verbindungen in der Umwelt) Analysen von metall(oid)organischen und anderen elementorganischen Verbindungen durchgeführt werden müssen und sich derartige Bestimmungen aufgrund des Einsatzes gekoppelter instrumenteller Verfahren aufwendig und arbeitsintensiv gestalten sowie hohe fachspezifische Erfahrung voraussetzen, werden speziesanalytische Untersuchungen am Institut für Umweltanalytik als zentraler Anlaufstelle durchgeführt, an dem der Einsatz von Kopplungstechniken zwischen chromatographischen Trennmethoden (GC, HPLC, IC) mit Multielementdetektoren (MS, ICP-MS und ICP-OES) zur Untersuchung fester, flüssiger und gasförmiger Proben bereits routinemäßig möglich ist. Mit den bisher etablierten Analysenmethoden ist es aber nicht möglich, alle im Projekt auftretenden analytischen Fragestellungen zu bearbeiten, so daß dem Projektbereich Z über die Routineanalytik hinaus wichtige Forschungs- und Entwicklungsarbeiten zufallen: - Abtrennung störender Matrixbestandteile - Identifizierung unbekannter Verbindungen - Verfahrensvalidierung und Qualitätssicherung.

W isotope, Nd isotope, major and trace element data from the Badampahar and Onverwacht Groups, Kaapvaal and Singhbhum Cratons

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