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Kartierung von Tc-99, I-129 und I-127 im Oberflächenwasser der Nordsee

Das Projekt "Kartierung von Tc-99, I-129 und I-127 im Oberflächenwasser der Nordsee" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie durchgeführt. Im Vorhaben wurde durch mehr als 60 Messpunkte eine Kartierung der gesamten Nordsee, des Englischen Kanals und Teile der Irischen See vorgenommen. Neben I-129, I-127 und Tc-99 wurden H-3, Sr-90, Cs-137, Am-241, Pu-238 und Pu-239,240 erfasst. Im Ergebnis zeigte sich ein kontinuierlicher Anstieg der I-129-Gehalte, mit derzeitigen I-129/I-127 Isotopenverhältnissen von 10-8 - 10-6, die weit über dem pränuklearen Isotopenverhältnis von 10-12 liegen. Tc-99 zeigt die Herkunft von I-129 an. Der Kanal, die Küstenregion Belgiens, der Niederlande, Deutschlands und Dänemarks wird hauptsächlich von La Hague, die zentrale Nordsee von Sellafield beeinflusst. Bedingt durch reduzierte Emissionen aus La Hague und Sellafield nimmt die Belastung durch Tc 99, Sr-90 und Cs-137 ab, letztere liegen meist nur unwesentlich über dem Bereich des globalen Fallouts.

Globales Klima und CO2: Die Rolle der Ozeanzirkulation

Das Projekt "Globales Klima und CO2: Die Rolle der Ozeanzirkulation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Institut für Meteorologie durchgeführt. Objective: To enhance our understanding of the role of ocean circulation changes in controlling the equilibrium concentration of carbon dioxide in the atmosphere. General information: The data from Cambridge and gif-sur-yvette will constitute an unique data base to compare with the simulations provided by the Hamburg ocean GCM. The modelling project planned by the MPI consists of the following activities: 1) computation of the mean ocean circulation for the various climatic epochs (18000 b.p., last glacial to interglacial transition, 125000 b.p.) using reconstructed or assumed boundary values as input data. 2) sensitivity studies to determine the sensitivity of computed ocean circulation states on boundary values (e.g. extent of sea ice, wind forcing, air temperature, fresh water influx from glacier) and on parametrization of physical processes (e.g. deep water formation). 3) repeat of the studies (1) and (2) with the ocean carbon cycle model to estimate earlier CO2 levels in the atmosphere and ocean, 13c/12c ratios,.....(the m.p.i. model is based on a 7 component carbon chemistry plus phytoplancton, detritus, nutrient and oxygen). 4) theoretical and numerical model studies of the interactions between ice sheets, ocean, atmosphere and the carbon cycle to ascertain the inherent stability or instability of the coupled system on a 10 3 to 10 5 time scale. These studies will include milankovitch and stochastic forcing. The goal is to test various published hypothesis and possibly gain new insights into the causes of climate variability on these time scales.

Der Flusseintrag von Zr, Hf, Nb und Ta in den Ozean und dessen Auswirkung auf die Meerwasser-Hf-Isotopenzusammensetzung

Das Projekt "Der Flusseintrag von Zr, Hf, Nb und Ta in den Ozean und dessen Auswirkung auf die Meerwasser-Hf-Isotopenzusammensetzung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Jacobs University Bremen gGmbH, Focus Area Health - Physics & Earth Sciences durchgeführt. Flusswasser wird allgemein als Haupteintragsquelle der Partikel-reaktiven Elemente Zr, Hf, Nb und Ta in den Ozean vermutet, trotz spärlicher Datengrundlage. Es fehlt bisher jedoch eine systematische Untersuchung zum Transport dieser Elemente von den Kontinenten in die Ozeane, ebenso wie ein fundiertes Verständnis über den Einfluss geologischer Bedingungen und Umweltbedingungen auf ihr geochemisches Verhalten. Die große black box entlang des Transportweges vom Land zum Meer sind die Ästuare, wo durch die Mischung von Süßwasser und Salzwasser der Eintrag Partikel-reaktiver Elemente in die Ozeane grundlegend modifiziert wird. Diese Studie thematisiert die Verteilung von Zr, Hf, Nb und Ta sowie die Hf-Isotopenzusammensetzung in Flüssen aus borealen und gemäßigten Klimazonen und in glazialen Schmelzwässern, unter Berücksichtigung der Assoziation mit den unterschiedlichen physikalischen Anteilen im Süßwasser, d.h. der partikulären Fracht (größer als 0.2 Mikro m), der kolloidalen Fracht (0.2 Mikro m to 1 KDa) und der echt gelösten (kleiner als 1 KDa) Fracht. Der Netto-Flusseintrag dieser Elemente ins Meer und dessen Einfluss auf die Hf-Isotopenzusammensetzung des Meerwassers sollen durch Mischungsexperimente von Fluss- und Meerwasser untersucht werden. Die komplexe Methodenarbeit umfasst Filtration und Ultrafiltration sowie Anreicherungsschritte. Die Ergebnisse dieser Studie werden unser Verständnis zum Transport von Zr, Hf, Nb, und Ta im Süßwasser und ihren Weg vom Kontinent zum Ozean bei unterschiedlichen geologischen Bedingungen und Umweltbedingungen erweitern. Die Ergebnisse zur Hf-Isotopie werden dazu beitragen, die Rolle der kontinentalen Verwitterung und der Abflussbedingungen bei der Bestimmung der Hf-Isotopenzusammensetzung im Meerwasser besser zu verstehen.

Teilprojekt G

Das Projekt "Teilprojekt G" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Strahlenschutz, Analytik & Entsorgung Roßendorf e.V. durchgeführt. Im Fokus des Arbeitspakets 2.3 stehen Untersuchungen zur Freisetzung von Radium an der Grenzfläche Gestein-Wasser. 226Ra und 228Ra sind für die Ingestion von Trinkwasser als expositionsrelevante Nuklide zu berücksichtigen. Außerdem werden sie zur Untersuchung von Transport- und Austauschprozessen im Ozean herangezogen. In hochsalinen Fluiden aus der Nutzung tiefer geothermischer Quellen sind 226Ra, 228Ra und 224Ra mit Aktivitätskonzentrationen von einigen 10 Bq l-1 beobachtet worden. Die Freisetzung von Radium aus dem Gestein in die flüssige Phase erfolgt sowohl durch chemische als auch physikalische (Alpharückstoß) Prozesse. Um den Einfluss des Alpharückstoßes zu quantifizieren und von den chemischen Vorgängen zu unterscheiden, werden hier geeignete Laborexperimente durchgeführt. Dabei werden das Grenzflächensystem Aquifergestein-Fluid durch geeignete Bohrkerne aus Porenspeichern, realen hydrothermalen Tiefenwässern sowie Modellwässern abgebildet und im Experiment verschiedene apparative und chemische Parameter variiert. Der physikalischen, mineralogischen, chemischen und radiochemischen Charakterisierung der Bohrkerne folgen Experimente unter Variation von Druck, Temperatur und chemischer Zusammensetzung der wässrigen Lösungen in Anlehnung an verschiedene Typen von Gesteins-, Grund- bzw. Tiefenwasser-Systemen. Nach definierten Verweilzeiten werden in den Lösungen 226Ra, 224Ra, 223Ra, 228Ra und 222Rn sowie die Elementzusammensetzung analysiert.

Entwicklung und Erprobung einer neuen Sonde fuer die in-situ Entgasung von Bodenproben fuer die geochemikalische Isotopenanalyse

Das Projekt "Entwicklung und Erprobung einer neuen Sonde fuer die in-situ Entgasung von Bodenproben fuer die geochemikalische Isotopenanalyse" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Geochemische Analysen durchgeführt. Objective: A new in-situ-degassing probe for the application in isotope-geochemical exploration for oil and gas should be developed and tested. The probe would enable the separation of free, mainly bacterial produced soil gas from absorbed gases formed in the deep subsurface by thermo catalytic reactions from organic source rocks, in one sampling step. A distinct reduction of cost for sampling and sample treatment for isotope-geochemical analysis in the field of oil and gas exploration is expected due to the lack of cost intensive drilling rigs, the storage of samples in liquid nitrogen and the separation and extraction of gases in the laboratory. General Information: A new probe for in-situ degassing of soil with acid treatment was constructed. The probe consists of a 2 m long stainless steel tube with two telescoping Teflon-tubes for acid injection and gas transportation of the liberated gases. The tip of the probe is closed by a varnished bottom plug and driven into the soil about maximal 2 m by means of a motor hammer or a heavy plastic hammer. Then the probe is lifted by 10 cm whereby the bottom is opened. In opened volume in the soil body phosphoric acid (85 per cent) is injected via the probe tip. The liberated gases and developed carbon dioxide of carbonates are stripping the gas to the outlet of the probe on the surface. In a connected gas preparation line the developed carbon dioxide of the sample gas is washed out by potassium hydroxide solution (50 percent). The remaining gas phase contains the liberated hydrocarbon gases of the soil. These gases are transferred by water into an evacuated gas container for further determination of the gas composition and 13C/12C-isotope ratio of methane. After testing the probe for material corrosion and leaks it was used in soil areas above an oil field near Lehrte. By parallel analysis of field samples and laboratory standard samples the results were compared with those of the conventional laboratory degassing method. It was found that both methods generate different isotope-geochemical data. The data of the conventional method fits very well with the expected data in the oil field and the laboratory standard. On the other hand the new developed acid-probe generally produced shifted data which are not useful for interpretation in the oil and gas exploration. Laboratory and blanc tests with the acid probe showed that the stainless steel produces high concentrations of hydrocarbon gases by the treatment with phosphoric acid. In the field work the gas composition and isotope ratios of this artificially formed gas is mixed with the soil gas. As the artificially formed gas part can not be controlled and in addition gas yields can't be determined due to the unknown degassed soil body, the acid-probe was found to be not useful for the given demand.

Teilvorhaben 2: Aufbau des Zentralen Flask und Kalibrier-Labors, Beitrag des MPI BGC

Das Projekt "Teilvorhaben 2: Aufbau des Zentralen Flask und Kalibrier-Labors, Beitrag des MPI BGC" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Institut für Biogeochemie durchgeführt. 1. Im Rahmen der Pilotphase wird damit begonnen, erste Teile des zentralen ICOS Flask and Calibration Laboratory (FCL) einzurichten, welche exemplarische Messungen von Treibhausgasgehalten und der Signatur ihrer stabilen Isotope mit der notwendigen hohen Präzision ermöglichen. Diese Messungen sollen beispielhaft zeigen, wie das Labor im Zusammenspiel mit anderen ICOS Komponenten (ATC, Beobachtungsstationen) langfristig konsistente Datensätze von Treibhausgasen in der Atmosphäre gewährleisten kann. 2. Das Ziel der Pilotphase für das Flask und Kalibrier Labor basiert auf der Etablierung erster Methoden zur präzisen Quantifizierung von Spurengasen in Luft, sowie der Verhältnisse der stabilen Isotope von CO2. Diese messtechnischen Aufgaben setzen die Einrichtung von Laborflächen mit der nötigen Infrastruktur und Klimatisierung voraus. Die analytischen Methoden werden so optimiert, dass die Einhaltung der Präzisionsvorgaben der WMO demonstriert werden können. Diese Messprotokolle und weitere Arbeitsabläufe für das ICOS-FCL werden von einer Kernmannschaft ausgearbeitet, um zum Abschluss der Demonstrationsphase mit ausgewählten ICOS-Stationen getestet zu werden (Probenanalyse und Referenzgasversorgung). Dies schließt die Entwicklung des Konzepts einer automatisierten Datenauswertung und Datenbank ein, die eine Anbindung des zentralen Labors an das ICOS ATC ermöglicht. Für die Durchführung exemplarischer Flaskmessungen wird zunächst der Standard-Flaskprobennehmer fertig entwickelt werden.

Die Rolle von Stickstoff aus Eintraegen in Fichtenoekosystemen

Das Projekt "Die Rolle von Stickstoff aus Eintraegen in Fichtenoekosystemen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bayreuth, Bayreuther Institut für Terrestrische Ökosystemforschung, Lehrstuhl für Pflanzenökologie durchgeführt. Objective: To generate information in order to elucidate the interference between air pollution and key physiological processes in forest trees. General information: the proposed research will investigate the role of atmospheric nitrogen input in causing forest decline in spruce. It is hypothesized that excess nitrogen uptake stimulates growth which under conditions of limited cation supply will lead to a nutrient imbalance with the known symptoms of needle yellowing. The role of nitrogen is manifold: (1) it will be taken up by above-ground parts and act on growth, (2) nitrate will cause cation leaching in the soil profile with the effect of acidification and its effects on roots, (3) ammonium appears to be taken up preferentially by roots of spruce, leaving nitrate in the soil which promotes leaching, (4) nitrification of ammonium will release protons, thus accelarating the acidification process. The proposed study will investigate the different fluxes of n in a forest ecosystem using 15n as tracer and using fertilization with nitrogen and sugar in order to perturb the nitrogen balance. The work is supplemented by glasshouse studies on aerial and root uptake processes and by fertilization experiments in the field. The natural 15n/14n and 13c/12c ratios will be measured in different compartments in order to get insight in the natural fate of ammonium and nitrate. All studies will be supplemented by investigations of the cation, carbon and water cycling of the ecosystem. It therefore contributes to the ecosystems studies on forest decline. It is expected that the proposed study will clarify the impact of ammonium and nitrate in forest ecosystem and make recommendations about possible acceptable immision loads.

Teilprojekt 2

Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH - UFZ, Department Isotopenbiogeochemie durchgeführt. Das Ziel von IsoAqua ist die Entwicklung innovativer Verfahren für die Multi-Element-Isotopenanalyse (ME-IA; 13C/12C, 37Cl/35Cl, 2H/1H) chlororganischer Umweltchemikalien. Dabei ist die Etablierung einer neuartigen und kostengünstigen Routinemethode zur 37Cl/35Cl-Analyse chlororganischer Schadstoffe an Umweltproben ein wesentlicher Bestandteil. Mit einem neuen Ansatz können Isotopenstandards für CSIA von Umweltchemikalien hergestellt werden. Instrumentelle Neuerungen sind die Anwendung von Chrom- und Silizium-Analysereaktoren sowie bisher unerprobte analytischen Verfahren und Hardware. Begleitend werden innovative Aufkonzentrierungsmethoden an Umweltproben etabliert, um ME-IA für ein größeres Spektrum chlororganischer Schadstoffe (z.B. polare Substanzen) anwenden zu können. Hierbei werden chlorhaltige Substanzen in einem Hochtemperatur-Reaktor auf Silizium-basis (Si-Reaktor) zu SiCl4 umgesetzt, welches anschließend als universelles Messgas für die 37Cl/35Cl-Analyse mittels Gas Chromatographie-Isotopen Verhältnis Massenspektrometrie (GC-IRMS) genutzt wird. Die Zuverlässigkeit der Umsetzungsreaktion zu SiCl4 soll im Rahmen von IsoAqua evaluiert und mit geeigneten Methoden etabliert werden. Die Weiterentwicklung der 2H/1H-Analyse chlorierter Schadstoffe baut auf der Chrom basierten Hochtemperatur Umsetzung (GC-Cr/HTC-IRMS) auf. Die Parameter zur Anwendung der GC-Cr/HTC-IRMS-Methode wären eine stoffspezifische Extraktion, die Aufkonzentrierung, die Aufreinigung der Proben für eine vollständige Umsetzung der Analyten zu H2 und wasserfreie Probenaufgabe.

Emissionen von Methan-Isotopomeren aufgrund von Erzeugung und Oxidation in Deponien

Das Projekt "Emissionen von Methan-Isotopomeren aufgrund von Erzeugung und Oxidation in Deponien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Institut für Chemie (Otto-Hahn-Institut) durchgeführt. Several measurement and sampling campaigns will be performed at various landfill sites in the Netherlands and in Germany. Criteria of the landfill site selection are: deposit of municipal solid waste, the landfills should be representative for European waste management, the history of landfill usage has to be known. The following measurement program will be performed: process studies will be carried out at the landfills. For this purpose, three kinds of landfill gas samples will be taken: a) surface emission samples taken by static chambers; b) depth profile samples taken from the landfill covers (soil air samples); c) samples taken from the landfill gas collection systems (if available). On these samples the following measurement will be carried out: d13C and dD (CH4) (TDLAS and MS); d13C (CO2) (c only) (MS); CH4, CO2, O2, N2 concentrations (GC-TCD); 222 Rn activities (a+b) (ionization chamber). Additional parameters to be measured are temperature and relative humidity of the soil. Atmospheric samples around the landfills will be taken in order to determine the mean isotopic composition of the CH4-emission (upwind-downwind). Particular emphasis is focused on temporal and site-to-site variations of isotopic signatures. Measurements: d13C and dD (CH4) (MS), CH4-concentration (GC-FID); d13C- and dD-measurements of samples with different CH4-concentration around the landfill sites will yield the averaged isotopic signature of this source.

Sub project: Impact of soil negative feedbacks on plant-species diversity

Das Projekt "Sub project: Impact of soil negative feedbacks on plant-species diversity" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Freie Universität (FU) Berlin, Institut für Biologie, Arbeitsgruppe Ökologie der Pflanzen durchgeführt. Recent research indicates that plant-soil feedbacks may contribute to explaining a large proportion of the relative abundance of plant species in communities and therefore to mechanisms enabling species coexistence. We wish to use the framework of the Biodiversity Exploratories to test two main hypotheses: (1) that plant species with large individual biomass production that are not locally dominant are most strongly limited by specific negative soil feedbacks; and that (2) potentially invasive plant species profit from the absence of specific soil-negative feed-backs in their new habitat. These two hypotheses will be examined by two different sets of plant species, which show the relevant variability in the traits examined, i.e. for (1) biomass and relative abundance, and for (2) occurrence along a South-North gradient in the Exploratories. For these tests, we will use soil microbial samples from all 50 experimental grassland plots. In greenhouse experiments, we will additionally provide mechanistic resolution regarding the nature of the soil (negative) feedback, by examining different soil fractions, including arbuscular mycorrhizal fungi, root pathogenic fungi, and a microbial mish (mixture of pathogens and saprobes). Additionally, we will test FTIR, a new and high-throughput fast analysis of root material, which could subsequently be utilized also for other projects in the Exploratories that are faced with large sample numbers. With our large-scale and phylogenetially diverse screening, we hope to make an unprecedented contribution to the study of mechanisms enabling plant species coexistence and biodiversity; this knowledge can be integrated with other soil biota and plant-focused projects in the Exploratories.

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