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Stickstoff-Immobilisierung - Regionalisierung von Eingangsdaten der Critical-Load-Berechnung

Ziel der vorliegenden Studie ist es, für Deutschland flächendeckend Stickstoffimmobilisierungsraten für die Critical-Load-Berechnung abzuleiten. Es soll dabei geprüft werden, inwieweit die landnutzungs - spezifische Bodenübersichtskarte Deutschland 1/1.000.000 (BÜK1000N v2.3) sowohl als Karten- wie auch als Datengrundlage genutzt werden kann. Aufbauend auf dem Vorgängerprojekt (Projektnr. 76011) werden die Stickstoffimmobilisierungsraten anhand rezent gemessenen Stickstoffvorräte und dem dazugehörigen Bodenalter abgeleitet. Die Eignung der BÜK1000N als Datengrundlage wird dabei aufgrund der Datenlage zu den Stickstoffvorräten als unzureichend eingeschätzt. Die Nutzung der Daten der zweiten Bodenzustandserhebung im Wald (BZE II) wird favorisiert. An den BZE-Punkten können Stickstoffvorräte der organischen Auflage und des Mineralbodens bis zu einer Tiefe von 90 cm berechnet werden. Das Bodenalter der BZE-Punkte wird entsprechend dem Vorgehen des Vorgängerprojektes anhand der maximalen Vereisung während der letzten Eiszeit festgelegt. Die Stickstoffvorräte der BZE-Aufnahmepunkte werden den BÜK1000N-Einheiten und Corine Landnutzungsklassen zugeordnet. Es zeigt sich, dass sich die Stickstoffimmobilisierungsraten anhand der BÜK1000N-Einheiten in drei Klassen gruppieren lassen. Die höchsten Immobilisierungsraten finden sich in den organischen Böden der BÜK1000N-Einheiten 6 und 7 mit 1,37 +/- 0,29 kg ha-1 a-1, mittlere Raten in Höhe von 0,93 +/- 0.06 kg ha-1 a-1 in den BÜK1000-Einheiten 19 - 21 mit mittel- bis tiefgründige Böden vorwiegend aus Geschiebelehm oder -mergel sowie Böden im montanen und subalpinen Bereich des Alpenraums. In den übrigen BÜK1000N-Einheiten weisen die Böden Raten von 0,31 +/- 0,04 kg ha-1 a-1 auf. Innerhalb der einzelnen BÜK1000N-Einheiten zeigen sich kaum Unterschiede zwischen den Waldtypen der Corine Landnutzungsdaten, so dass empfohlen wird, die Stratifizierung der Immobilisierungsraten anhand der BÜK1000N-Einheiten vorzunehmen. Mit dem vorliegenden Regionalisierungsansatz können 98,8 % der Rezeptorflächen der Critical-Load-Berechnung abgedeckt werden. Quelle: Forschungsbericht

Biologischer Abbau von Schlichtemitteln

Das Projekt "Biologischer Abbau von Schlichtemitteln" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Arbeitsbereich Biotechnologie II - Biotransformation und -Sensorik durchgeführt. Schlichtemittel koennen mit 50-80 Prozent zur CSB- Belastung des Abwassers in der Textilindustrie beitragen. Ein wichtiges Schlichtemittel ist Polyvinylalkohol (PVA), welches bei der Entschlichtung ins Abwasser gelangt. In vielen Klaeranlagen wird PVA nicht abgebaut, obwohl adaptierte Mikroorganismen in der Lage sind, PVA zu veratmen. Durch die diskontinuierliche Betriebsweise in den Textilbetrieben gelangen Schlichtemittel chargenweise ins Abwasser. Der Belebtschlamm in der Klaeranlage kann sich nicht an Polyvinylalkohol adaptieren, da die Verweilzeit dafuer zu kurz ist. Eine Adaptation tritt erst nach ca. einem Monat ein. Untersuchungen mit Modellklaeranlagen zeigten, dass die Abbaufaehigkeit des adaptierten Belebtschlammes auch nach einer Unterbrechung der PVA-Zufuhr von 8 Tagen fast vollstaendig erhalten blieb. Nach einer Unterbrechung der PVA-Zufuhr von 32 Tagen ging die Abbaufaehigkeit der adaptierten Mikroorganismen verloren. Der Abbau von Polyvinylalkohol wurde optimiert, indem eine Mischkultur, welche aus ca. 8 Bakterien bestand und stabil war, isoliert wurde. Ausserdem wurde das PVA-verwertende Bakterium Sphingomonas sp. SDG isoliert, welches auf Polyvinylalkohol als alleiniger Kohlenstoff- und Energiequelle waechst. Die optimalen Zuechtungsbedingungen fuer den adaptierten Belebtschlamm, die isolierte Mischkultur und Sphingomonas sp. SDG wurden erforscht. Durch die Zugabe von konservierten Mikroorganismen, die an PVA adaptiert waren, wurde der Abbau von Polyvinylalkohol in Abwasser und synthetischen Mineralmedien verbessert. Der mikrobielle Abbau von Polyvinylalkohol wurde durch eine Immobilisierung der Mikroorganismen auf Aktivkohle optimiert. Durch die Immobilisierung blieb die Abbaurate der Mischkultur in einem kontinuierlich betriebenen Wirbelschichtreaktor nach einer Unterbrechung der PVA-Zufuhr von 28 Tagen fast konstant erhalten. Durch die Immobilisierung von Sphingomonas sp. SDG wurde die Abbaurate im Vergleich zum adaptierten Belebtschlamm um das ca. 56-fache gesteigert.

Herkunft und Bindungsformen von Schwermetallen in Böden sowie deren Fixierung unter besonderer Berücksichtigung von Chelatbildnern

Das Projekt "Herkunft und Bindungsformen von Schwermetallen in Böden sowie deren Fixierung unter besonderer Berücksichtigung von Chelatbildnern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Lehrstuhl und Institut für Mineralogie und Lagerstättenlehre durchgeführt. In dem gut voruntersuchten Raum Stolberg (Rheinland) soll die Umverteilung der Elemente Cd und TI zwischen den Kompartimenten Gestein, Boden, Grundwasser, Oberflächenwasser sowie anthropogener Bildungen (z.B. Bergbauhalden) untersucht werden. In stark kontaminierten Arealen soll überprüft werden, ob Chelatbildner (z.B. Polyphenole) zur Immobilisierung der Schwermetalle eingesetzt werden können.

Rueckgewinnung von Zink aus zinkhaltigen Rueckstaenden der Feuerverzinkungsindustrie

Das Projekt "Rueckgewinnung von Zink aus zinkhaltigen Rueckstaenden der Feuerverzinkungsindustrie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Systemtechnik und Innovationsforschung durchgeführt. Aufgabenstellung: Es soll eine grosstechnische Umsetzung eines Verfahrens zur weitergehenden Rueckgewinnung von Zink aus zinkhaltigen Abfaellen der Feuerverzinkungsindustrie erfolgen. Hierbei handelt es sich um feste (Schlacken, Aschen, Spritzzink, Filterstaeube) und fluessige Abfaelle (Altfluxe, zinkhaltige Abbeizen). Die Aufarbeitung der Abfaelle zu reinem Zinkchlorid oder zu Zink-Ammonium-Chlorid-Mischungen bei der Th. Goldschmidt Industriechemikalien GmbH fuehrt wegen der Entfernung der in den Abfaellen enthaltenen Begleitstoffe (vor allem Eisen, Mangan, organische Verbindungen) zu Abfallschlaemmen, in denen diese Stoerstoffe aufkonzentriert sind. In der fluessigen Phase dieser Schlaemme sind aber noch groessere Mengen der Wertstoffe Zink- und teilweise Ammoniumchlorid enthalten. Vor der Deponierung wird das loesliche Zinkchlorid durch Zugabe von Kalk als Hydroxid gebunden. Die schwer filtrierbaren Abfallschlaemme werden anschliessend mit einem Trommelfilter entwaessert und deponiert. Das Zink geht somit als Wertstoff verloren. Das Abfallschlammaufkommen belaeuft sich auf rund 6000 t/a. Ergebnisse: Im Rahmen des Projekts wurde ein Verfahren entwickelt, mit dem die loeslichen Zinksalze weitestgehend aus den Abfallschlaemmen zurueckgewonnen werden, indem der Schlamm in einer speziell entwickelten Filterpresse gewaschen und die Wertstoffe Zinkchlorid und Ammoniumchlorid in der Waschfluessigkeit aufkonzentriert werden. Dieses Konzentrat kann in die Produktion zurueckgefuehrt werden. Die im Schlamm verbleibenden geringen Zinkreste werden in der Filterpresse durch Zugabe einer Sodaloesung immobilisiert. Die Stofffluesse der Verfahren, die bei der Th. Goldschmidt Industriechemikalien GmbH zu zinkhaltigen Abfallschlaemmen fuehren, wurden bilanziert. Hierbei erfolgte auch eine Beschreibung der Herkunft, Zusammensetzung der als Sekundaerrohstoffe eingesetzten zinkhaltigen Abfaelle aus der Feuerverzinkungsindustrie. Die bestehende Trommelfilteranlage zur Behandlung der Abfallschlaemme wurde hinsichtlich des Stoffdurchsatzes analysiert. Die erhobenen Daten dienen als Vergleichsmassstab fuer das Abfallvermeidungspotential der neuen Schlammbehandlung mit der Membranfilterpresse.

Datenerhebung für die Anwendung und Überprüfung von Modellen zur Stickstoffdynamik in Waldökosystemen und empfindlichen waldfreien Ökosystemen unter Berücksichtigung biologischer Prozesse und Indikatoren

Das Projekt "Datenerhebung für die Anwendung und Überprüfung von Modellen zur Stickstoffdynamik in Waldökosystemen und empfindlichen waldfreien Ökosystemen unter Berücksichtigung biologischer Prozesse und Indikatoren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Karlsruhe GmbH in der Helmholtz-Gemeinschaft, Institut für Meteorologie und Klimaforschung durchgeführt. A) Derzeit werden Methoden zur dynamischen Modellierung des Stickstoffhaushaltes in Ökosystemen entwickelt. Es ist bereits jetzt abzusehen, dass die in einem geplanten Projekt (Beginn November 01) erhobenen Daten zum Einfluss von N auf den Humusstatus von Waldböden nicht ausreichen (z.B. hinsichtlich der N-Dynamik und Stofffreisetzungen im Mineralboden, räumliche Repräsentativität). Entsprechend den Ergebnissen der Critical Load Konferenz von Kopenhagen (1999) und den Empfehlungen der 17.Task Force on International Cooperative Programm (ICP) Mapping spielen biologische Indikatoren und Prozesse eine zunehmende Rolle bei der Bewertung von Wirkungen von Luftschadstoffen. B) Der Arbeitsplan der Arbeitsgruppe Wirkungen (WGE) sieht die Anwendung dynamischer Modelle für den Stickstoffhaushalt und die Wirkung eutrophierenden Stickstoffs im europäischen Maßstab vor. Dazu hat das National Focal Center (NFC) Deutschland einen nationalen Beitrag zu leisten. Auf der 17. Tagung der Task Force on ICP Mapping wurde dringender Bedarf zur Durchführung eines internationalen Workshops zu Stickstoff konstatiert. C) Ziel des Vorhabens ist die Erhebung von bodenchemischen Parametern in Abhängigkeit von Geologie/Pedologie sowie atmosphärischen Belastungen (vor allem Stickstoff) und Auswirkungen auf Biozönosen bzw. biologische Prozesse an ausgewählten Standorten sowie Auswertung bereits vorhandener Datenbestände zur Anwendung und Validierung dynamischer Modelle. Der Wissensstand hinsichtlich a) der Auswirkungen atmosphärischer Depositionen von N (und anderen Luftschadstoffen) auf bestimmte Aspekte der Erhaltung der Biodiversität sowie b) der Weiterentwicklung empirischer Critical Loads soll synoptisch erfasst werden. Für einen internationalen Stickstoffworkshop im Herbst 2002, der diesbezüglich den Wissensstand und den Forschungsbedarf reflektiert, sollen sowohl fachlich inhaltliche Beiträge in englischer Sprache als auch organisatorische Beiträge geleistet werden.

Entwicklung eines neuen bioreaktiven Membranverfahrens fuer die Abwasserbehandlung

Das Projekt "Entwicklung eines neuen bioreaktiven Membranverfahrens fuer die Abwasserbehandlung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hermsdorfer Institut für Technische Keramik durchgeführt. Das Ziel des vorliegenden Projektes besteht darin, ein neuartiges Verfahren zur Abwasserbehandlung unter Nutzung spezieller Bakterien zu entwickeln, die auf geeigneten Membranverbundmaterialien immobilisiert werden und in der Lage sind, hoch giftige und schwer abbaubare Inhaltsstoffe wie Cyanide, Aromaten und chlorierte Kohlenwasserstoffe abzubauen und geloeste Schwermetallsalze von Kupfer, Quecksilber oder Nickel aus ungesaettigter Loesung auszufaellen. Das neue bioreaktive Membranverfahren beruht auf einer Polyethersulfonmembran, die zwei Stoffstroeme voneinander trennt und gleichzeitig als Traeger fuer die Immobilisierung spezieller Bakterien dient. Auf der einen Reaktorseite fliesst die Naehrloesung fuer die Bakterien, auf der anderen Seite werden Abwaesser zugefuehrt. Hier induzieren die Bakterienzellen die Kristallbildung in Fall von schwermetallhaltigem Abwasser oder den Abbau von organischen Verbindungen, waehrend sie auf der anderen Membranseite Naehrstoffe erhalten. Im Rahmen des vorliegenden Verbundvorhabens soll dieses Prinzip biologisch und verfahrenstechnisch in zwei Stufen aus dem Laborstadium in den halbtechnischen Massstab weiterentwickelt werden. Besondere Aufmerksamkeit wird dabei dem Bezug zur realen Entsorgungspraxis gewidmet. An Hand zehn konkreter Anwendungsfaelle soll die Einsatzmoeglichkeit und Wirtschaftlichkeit dieses Verfahrens getestet werden.

Oekologische Bewertung von Umweltchemikalien aufgrund biophysikalischer und biochemischer Membraneigenschaften von immobilisierten pflanzlichen Zellsystemen

Das Projekt "Oekologische Bewertung von Umweltchemikalien aufgrund biophysikalischer und biochemischer Membraneigenschaften von immobilisierten pflanzlichen Zellsystemen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Institut für Botanik und Mikrobiologie durchgeführt. Das Ziel ist es , Verfahren fuer den Nachweis von oekotoxikologischen Substanzen und ihre Wirkung auf den Stofftransport und den Wasserhaushalt in Pflanzen zu entwickeln. Es ist somit mit dem Ziel, das beim Neuantrag 1980 formuliert wurde, identisch.

Entwicklung eines Verfahrens zur verbesserten Entsorgung von leichtgebundenen mineralischen Asbestfasern und Staeuben durch Einsatz biologischer Quellstoffe

Das Projekt "Entwicklung eines Verfahrens zur verbesserten Entsorgung von leichtgebundenen mineralischen Asbestfasern und Staeuben durch Einsatz biologischer Quellstoffe" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Gesamthochschule Duisburg, Institut für Umwelttechnologie und Umweltanalytik durchgeführt. 1996 konnte das vom BMWi ueber die AiF gefoerderte Forschungsvorhaben 'Verfahren zur verbesserten Entsorgung von leichtgebundenen mineralischen Asbestfasern und Staeuben durch Einsatz biologischer Quellstoffe' erfolgreich abgeschlossen werden. Entsprechend der Zielsetzung wurde ein Verfahren zur Reduzierung der Faserfreisetzung ueber eine zuverlaessige Immobilisierung der Fasern in einer elastischen Matrix entwickelt. Das Verfahren stellt eine Erweiterung der klassischen Nasssanierung dar. Der Unterschied besteht in dem verwendeten Penetrationsmittel, das 'airless' auf das Objekt aufgetragen wird. Anstatt reinen Wassers finden waessrige biologische Quellstoffloesungen Verwendung. Je nach Anwendungsfall eignen sich Quellstoffe auf der Basis von Gelatine, Pektin, Carrageen oder Staerke mit chemischen Zuschlagstoffen. Die Quellstoffloesungen dringen in die poroesen Schichten ein und polymerisieren zu einem Gel, in dem die Fasern eingebunden werden. Abhaengig von der Rezeptur koennen unterschiedliche charakteristische Eigenschaften der Loesungen genutzt werden. So kann die Rezeptur im Hinblick auf eine Oberflaechenversiegelung oder auf maximale Eindringtiefe, thermische Reversibilitaet oder Bestaendigkeit gegenueber aeusseren Einfluessen ausgelegt werden. Die zu ca. 90 Gew.-Prozent aus Wasser bestehenden Quellstoffloesungen sind gegenueber Mensch, Umwelt und Werkstoffen unbedenklich. Die Entsorgungsmoeglichkeiten der einzelnen Fraktionen sowie die Moeglichkeit der Wiederverwendung der Werkzeuge etc. werden nicht eingeschraenkt. Im Rahmen des Forschungsvorhabens konnte gezeigt werden, dass durch die Verwendung biologischer Quellstoffe die Fasern direkt an der Sanierungsstelle in die Gelmatrix eingebunden werden. Die Penetrationszeiten liegen bei ca. 1 - 2 min/cm und die Zeiten bis zur Fixierung der Fasern in dem sich ausbildenden Gel unter 15 min. Die Faserfreisetzung so behandelter Mineralfaserverbunde wird bei der Abtragung um z.T. ueber 90 Prozent (Partikelanzahl) reduziert. Bei der vorzusehenden hydraulischen Verfestigung dieses Verbundes mit Zement entstehen Faserbetonbloecke, die der in den Asbestrichtlinien festgelegten Mindestfestigkeit im Hinblick auf die Ablagerungsfaehigkeit genuegen. Das entwickelte Verfahren ist einfach anzuwenden und benoetigt nur geringe Investitionen. Dazu zaehlen Faecherstrahlduesen fuer die ohnehin notwendigen Airless-Spritzgeraete und ein beheizbarer, isolierter Vorlagebehaelter. Bei groesseren Vorhaben ist der Einsatz eines Durchlauferhitzers vorteilhaft. Die Kosten fuer Quellstoffe, Energie und Zusatzchemikalien belaufen sich auf ca. 1 DM pro kg Spritzasbest. Derzeit laufen die Planungen fuer eine Kraftwerkssanierung, bei der das neu entwickelte Verfahren mit eingesetzt werden soll.

Untersuchungen zum Langzeitverhalten chemisch immobilisierter Abfall- und Reststoffe in untertaegigen Hohlraeumen

Das Projekt "Untersuchungen zum Langzeitverhalten chemisch immobilisierter Abfall- und Reststoffe in untertaegigen Hohlraeumen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Clausthal, Institut für Energieverfahrenstechnik durchgeführt. Im Rahmen des Vorhabens werden Grundlagenuntersuchungen zum Langzeitverhalten industrieller Rueckstaende unter den geogenen Bedingungen des Steinkohlen- und Erzbergbaus durchgefuehrt. Die Schadstoffe der Rueckstaende sind durch chemisch reaktive Zustaende immobilisiert. Ein Schwerpunkt der Arbeiten besteht in der Untersuchung der Durchlaessigkeit und des Elutionsverhaltens mit Gruben- und Grundwasser. Chemische und physikalische Analysen sollen Aussagen ueber die Umweltvertraeglichkeit der Untertage-Verbringung erlauben. Die versatztechnischen Eigenschaften des eingebrachten Materials sind durch Festigungspruefungen zu belegen. Das Stoffspektrum ist im Laufe des Vorhabens auszuweiten. Ein weiterer Schwerpunkt besteht in der Weiter- oder Neuentwicklung der Pruef- und Bewertungsverfahren, die fuer die Untertage-Verbringung in bergbaulichen Hohlraeumen anzuwenden sind.

Entwicklung eines Verfahrens zur irreversiblen Ausschaltung des oekotoxischen Schwermetallpotentials von Behandlungsrueckstaenden und zum Nachweis der Langzeitsicherheit

Das Projekt "Entwicklung eines Verfahrens zur irreversiblen Ausschaltung des oekotoxischen Schwermetallpotentials von Behandlungsrueckstaenden und zum Nachweis der Langzeitsicherheit" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fördergemeinschaft Ökologische Stoffverwertung Halle (Saale) durchgeführt. Schadstoffbelastete Abfaelle aus der thermischen Behandlung von Biomassen (zB von Holz) stellen wegen ihres massenhaften Auftretens aus Rueckbaumassnahmen ein Entsorgungsproblem dar. Insbesondere Aschen enthalten haeufig eluierbare Anteile von Schadelementen (wie Schwermetalle), die ueber den gesetzlich zulaessigen Grenzwerten liegen. Die Gefaehrdung liegt in der Moeglichkeit, dass diese Stoffe ueber den Boden- und Wasserpfad in die Umwelt und damit in die Nahrungsmittelkette gelangen koennen. Ziel der vorgeschlagenen Forschungs- und Entwicklungsarbeiten ist es, ein technisches Verfahren aufzufinden, dass es gestattet, die Schadelemente aus den Abfaellen entweder auf einfache und wirtschaftliche Weise zu entfernen oder durch Feststoffreaktionen in der Weise zu mineralisieren, dass auch ueber sehr lange Zeitraeume eine nennenswerte Auswaschung nicht stattfinden kann. Das Projekt beinhaltet die Untersuchung relevanter Abfaelle, Versuche zur Einbindung bzw selektiven Eluierung der Schadelemente und die technische Erprobung der entwickelten Ergebnisse.

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