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Sediment characteristics in the muddy region in southeast of the island of Helgoland (North Sea)

Sediment were sampled on expedition HE625 of the R/V Heincke in July 2023 at 50 stations spread evenly over the muddy sediment region in southeast of the island of Helgoland (southeastern North Sea). At each station, two replicate samples were taken with a van Veen grab with a sampling area of 0.1 m² and a penetration depth of 10 cm. A subsample of the upper 6 cm of sediment was taken using a coring tube from the second grab with a diameter of 4.5 cm. The grain-size distribution was determined based on laser-diffraction granulometry using a CILAS 1180L particle size analyzer. Another sub-sample of 40 g of sediment were dried, weighed, and incinerated at 500 °C for five hours to estimate the organic content (%) as weight loss on combustion. Sediment variables included organic carbon content (OC), sediment composition (percentages of sand, silt, and clay), grain size (d10, d50, d90), and statistical measures of sediment grain size distribution (skewness, sorting, kurtosis).

Growth rates and carbon and nitrogen contents of Carcinus maenas at metamorphosis to megalopa Norway and Spain reared in a laboratory experiment

Larvae of marine species with complex life cycles with wide latitudinal distribution ranges can differ not only in their thermal tolerance, but also in responses to temperature, such as growth rates and carbon or nitrogen accumulation. To assess population-specific growth rates, based on dry mass and carbon and nitrogen contents, we studied larval growth rates of the European shore crab Carcinus maenas across an environmental temperature gradient. We measured larval growth (day-1) from hatching to metamorphosis to megalopa at seven constant temperature treatments (9-27 °C, in 3 °C increments). Data represent experimental observations of larval dry mass, carbon and nitrogen contents under laboratory conditions and are reported at the level of replicates by females of each population. Replication was performed on two levels: 5 **10 larvae were reared per female, and 4 to 6 females were used per population. Larvae originated from berried females collected from populations at the southern and northern parts of the native European distribution (Vigo, Spain; Bergen and Trondheim, Norway). The data were collected during one reproductive period in 2022. Growth rates were low at low temperatures and increased with temperature, reaching a plateau at 21 °C. This increase in growth coincided with a reduction in duration of development, leading to similar body mass at metamorphosis across temperature treatments. Contrastingly, at the high temperature treatments 24°C and 27°C, reductions in duration of development did not coincide with increased growth rates, hence larvae metamorphosed with reduced body mass.

Oxygen consumption rate, organic carbon and grain size data for intertidal sediments and oxygen concentration of pore waters data of Spiekeroog Island North Beach, May 2022 to April 2023

The permeable sandy sediments of beach aquifers receive a high input of electron acceptors, such as oxygen (O2), as well as fresh organic matter through seawater infiltration, driving the biogeochemical turnover in the subterranean estuary. Here, we experimentally determined seasonal sedimentary O2 consumption rates of intertidal sediments along a transect in the seawater infiltration zone at Spiekeroog Island North Beach, Germany, and present the data together with measurements of organic carbon and grain sizes, oxygen concentration of pore waters and beach topography. The samples were taken down to 1 m depth during two-monthly sampling campaigns from May 2022 to April 2023. Preliminary investigations of O2 consumption rates took place in in March, June and August 2017. Sediment and porewater sampling procedures were carried out as described by Massmann et al. (2023). O2 consumption rates were determined in slurry incubations of the retrieved sediments using gas tight vials (Labco Exetainer® 12 ml) equipped with O2 sensor spots (Pyroscience, OXSP5). Incubations were carried out in the dark at in situ temperatures, and vials were mounted on a rotating wheel to mimic porewater advection. The sediment's total organic carbon content was determined in a CS analyser (Eltra CS 800). Additionally, the fine fraction of the sediment was washed out and the organic carbon content of the fine sediments was measured in a CHNSO analyser (Hekatech Euro EA). The grain size distribution of the sediments was detemined using dynamic image analysis (Sympatec QICPIC). The O2 concentration in the pore water along the transect was measured immediately after the sample was taken using a flow-through oxygen optode (Pyroscience, OXFTC). The data was collected to investigate the impact of seasonal inputs and filtration efficiency on the O2 consumption during seawater infiltration into the permeable sands of beach aquifers.

Mean sediment grain size, total organic carbon content, and carbon isotopic compositions of TOC and solid-phase extracted DOC in bottom water and porewater samples from the German Bight of the North Sea, during RV Heincke cruises HE582 and HE595

This data summarizes site information, sediment textural properties, and bulk geochemical parameters from the same sampling campaigns, including mean grain size, total organic carbon (TOC) content, and carbon isotopic compositions (δ¹³C and F¹⁴C) of both TOC and SPE-DOC in bottom water (BW) and porewater (PW) samples. These data establish the baseline for evaluating the sources, reactivity, and age of organic carbon in sediments and porewaters of the German Bight. Together with the molecular results in doi:10.1594/PANGAEA.989754, they constrain the coupling between sedimentary organic carbon pools and dissolved organic matter dynamics in this shallow-marine environment.

Organischer Kohlenstoff in Flüssen - Charakterisierung, Herkunft und Abbaubarkeit

Veranlassung Der gelöste und der partikuläre organische Kohlenstoff (dissolved organic carbon, DOC und particulate organic carbon, POC) sind zentrale Komponenten im Naturhaushalt von Gewässern. Die Akkumulation von organischem Kohlenstoff - beziehungsweise die damit verbundene hohe Sauerstoffzehrung - ist insbesondere in den Ästuaren ein wichtiger Belastungsfaktor für den Sauerstoffhaushalt und trägt damit zu deren schlechtem ökologischem Zustand bei. Die Bewertung der zu erwartenden Sauerstoffzehrung kann aber nur mit umfassender Kenntnis der Qualität der organischen Kohlenstoffgehalte in gelöster Form oder als Bestandteil der Schwebstoffe erreicht werden. Des Weiteren spielt die Zusammensetzung des organischen Materials eine wichtige Rolle bei der Sorption und dem Transport von Schadstoffen, sodass eine umfassende Beschreibung des organischen Kohlenstoffs auch die Vorhersage der Ausbreitung von Schadstoffen ermöglicht. Im Projekt OrgCarbon soll eine umfassende Charakterisierung des organischen Kohlenstoffs jenseits der traditionell erfassten Parameter (TOC, DOC und POC) stattfinden, da bekannt ist, dass sowohl POC als auch DOC eine komplexe, bisher wenig erforschte Vielzahl unterschiedlicher Stoffklassen beinhaltet. In einem ersten Schritt erfolgt eine Fraktionierung von partikulärem und gelöstem organischem Material, basierend auf der chemischen Zusammensetzung und mikrobiellen Abbaubarkeit. Wichtige Parameter wie Sauerstoffverbrauch, mikrobielle Atmung, chemische Zusammensetzung und die Herkunft des organischen Materials werden für jede Kohlenstofffraktion bestimmt. Durch die daraus resultierende Verbesserung des Verständnisses bezüglich organischem Kohlenstoff in Ästuaren und Flüssen zielt das OrgCarbon-Projekt darauf ab, zu besseren Umweltmanagement- und Naturschutzstrategien für die Bundeswasserstraßen beizutragen. Ziele Ein zentrales Ziel des OrgCarbon-Projekts ist es, eine Vielzahl interdisziplinärer Methoden zu testen, um die vielfältigen Eigenschaften des Kohlenstoffes zu erfassen. Es werden verschiedene chemisch-analytische Verfahren mit Messungen zur biologischen Aktivität und Abbaubarkeit des Kohlenstoffs sowie mit mineralogischen Untersuchungen kombiniert. Dadurch lässt sich ein Set an Methoden identifizieren, das zukünftig auch mit weniger Aufwand eine detaillierte Charakterisierung des Kohlenstoffs ermöglicht. Als Ergebnis von OrgCarbon angestrebt ist die Entwicklung eines standardisierten Protokolls, das den gesamten Prozess von der Probenahme über die Kohlenstofffraktionierung bis hin zur Analyse und Datenauswertung umfasst. Dieses ermöglicht es, die Qualität des organischen Kohlenstoffs sowie dessen Eigenschaften und Abbaubarkeit in Zukunft besser abzuschätzen und gemeinsam zu interpretieren. Dieses Protokoll soll in bestehende Messprogramme der BfG integriert werden, um regelmäßig die Herkunft, das Sorptionspotenzial für Schadstoffe sowie die Abbaubarkeit und die Sauerstoffzehrung von organischem Kohlenstoff zu bestimmen. Organischer Kohlenstoff spielt eine entscheidende Rolle in Ästuaren und Flüssen. Seine Zusammensetzung beeinflusst Prozesse wie die (mikro)biologische Produktivität, den Sauerstoffverbrauch, den Schadstofftransport und die Agglomeration von Schwebstoffen. Die Bestimmung erfolgt routinemäßig nur als Summenparameter (total organic carbon, TOC) weshalb über die Zusammensetzung des organischen Materials, dessen Abbauverhalten und Quellen meist wenig bekannt ist. Darüber hinaus reicht die Betrachtung des Gesamtkohlenstoffgehalts in vielen Fällen nicht aus, um eine Vergleichbarkeit von Schwebstoffen aus unterschiedlichen Quellen zu gewährleisten. Das OrgCarbon-Projekt widmet sich darum einer umfassenden Analyse des organischen Kohlenstoffs in Feldproben aus Ästuaren und Flüssen mit unterschiedlichen Kohlenstoffgehalten und Zusammensetzungen, wie der Tide-Ems und der Tide-Elbe. (Text gekürzt)

ECS4DRES, Verbundprojekt: Elektroniksysteme für resiliente flexible Energienetze mit erneuerbaren Energieerzeugern - ECS4DRES

REPEAT

Muster und Dynamiken der möglichen Umweltrisiken von Pestiziden in der Landwirtschaft: Globale insgesamt ausgebrachte Toxizität

Im Rahmen eines vorhergehenden DFG-geförderten Projektes wurde das Konzept der insgesamt applizierten Toxizität (TAT) am Beispiel der Nutzung von Pestiziden in der Landwirtschaft in den USA entwickelt. TAT beschreibt die mittels regulatorischer Kennwerte toxizitätsgewichtete Pestizidanwendung für verschiedene aquatische und terrestrische Speziesgruppen und z.B. deren Änderung über die Zeit. Die TAT erscheint insbesondere für integrative, systemische Betrachtungen der möglichen Umweltrisiken auf großen zeitlich-räumlichen Ebenen relevant. Im vorliegenden Projekt sollen nun in einem ersten Schritt globale TAT-Berechnungen (gTAT) durchgeführt werden, die auf Anwendungsdaten (relevant für >96% der globalen Anbaufläche; 655 Pestizidwirkstoffe) und Toxizitätsdaten für zahlreiche Artengruppen (Fische, aquatische Invertebraten, aquatische Pflanzen, Säugetiere, Bestäuber, terrestrische Pflanzen) beruhen. Eine größere Anzahl von gTAT-Repräsentationen (Raum × Zeit × Speziesgruppe) soll auf der Basis von zunächst umfangreich validierten Eingangsdaten errechnet werden, wobei das Zusammenspiel von Pestizid- und Speziescharakteristika hierbei im Fokus steht. In einem zweiten Schritt werden multivariate statistische Analysen verwendet, um globale Daten zu Anbaukulturen (abgeleitet aus dem Spatial Production Allocation Model für 42 wichtige Kulturen) für die Kontextualisierung der gTAT für die o.g. Artengruppen verwendet, um somit den Einfluss von z.B. Kultur- oder Pestizidzusammensetzung oder Größe der geernteten Fläche zu bestimmen. In einem dritten Schritt werden basierend auf Toxizitätsdaten für Regenwürmer bzw. Bodenarthropoden gTAT-Berechnungen für Bodenorganismen durchgeführt. Hiermit soll die Risikosituation für dieses aus agronomischer wie agro-ökologischer Sicht hochrelevante, aber bisher wenig betrachte, Kompartiment unter Einbindung von Informationen zu organischen Kohlenstoffgehalten in Böden, Halbwertzeiten und koc von Pestiziden beleuchtet werden. Die zu erwartenden multidimensionalen Ergebnisse des Projektes werden neben wissenschaftlichen Publikationen auch über interaktive online-Formate der Wissenschaft und Gesellschaft zugänglich gemacht.

Untersuchungen zur Ermittlung des Kohlenstoffgehaltes in den verbrennbaren organisch-chemischen Stoffen der Abluft eines Trockenofens

Schwermetallgehalte und -bindungsvermoegen unterschiedlich genutzter Boeden in Suedoldenburg

Bestimmung der aktuellen Schwermetallgehalte in unterschiedlich genutzten Boeden. Vergleiche mit den geogenen Grundgehalten sowie Hintergrund-, Richt- und Grenzwerten. Analyse des Bindungsvermoegens fuer Schwermetalle in Abhaengigkeit von pH, Kohlenstoffgehalt, Korngroessenzusammensetzung, Bodentypen und Nutzungsarten. Abschaetzung der Grundwassergefaehrdung durch Vorhersagen der Konzentration in der Bodenloesung. Datenverarbeitung mit GIS.

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