Der Schutz von Oberflächen- und Grundwasserkörpern gegen potentielle Verunreinigungen (z.B. Xenobiotika) hat an Bedeutung entscheidend zugenommen. Der Einfluss dieser Substanzen auf Umwelt und Mensch können nach wie vor nicht umfassend erfasst werden und liegen daher im Fokus aktueller Forschung. Ein signifikantes Gefährdungspotential geht von Leckagen in Kanalnetzen aus. Aufgrund der hohen Bandbreite an Kanalzuständen (z.B. Alter) und den einhergehenden verschiedenen Schadbildern von Kanalrohren, birgt die zeitlich und räumlich hochvariable Exfiltration von Schadstoffen ein zunehmendes Kontaminationsrisiko. Kanalnetzleckagen und die zeitlich-räumliche Verteilung der Schadstoffe in vadoser und gesättigter Zone hängen sowohl von Untergrundeigenschaften als auch der geometrischen Struktur der Kanalnetze ab. Aufgrund der primär vertikalen Fließprozesse in der ungesättigten Zone, nehmen wir an, dass kanalnetzbürtige Schadstofffahnen von multiplen, kleinskaligen Kanalnetzdefekten die Grundwasseroberfläche als eindimensionale, horizontale Linienquellen erreichen. Aufgrund von sich überlagernden Prozessen und externen Stressoren ist es nicht praktikabel, jeden individuellen Kanaldefekt zu detektieren. Wir gehen davon aus, dass zur Ableitung und Ausweisung von potentiell durch Kanalleckagen gefährdeten Gebieten die Erfassung von Linienquellen und den daraus resultierenden Schadstofffahnen durch Grundwassermonitoring zielführend ist. Oft unterliegen urbane Grundwassermonitoringsysteme finanziellen und örtlichen Einschränkungen. Daher ist es nötig, die Anzahl und räumliche Verteilung der zur hinreichenden Erfassung von kanalbürtigen Schadstoffen benötigten Grundwasserbeobachtungsstellen zu evaluieren. Wir behaupten, dass (neben Untergrundeigenschaften) v.a. die Kanalnetzgeometrie einen signifikanten Einfluss auf die Schadstoffverteilung hat. Folglich sollte es möglich sein, kanalbürtige Schadstofffahnen mit Hilfe der kombinierten Nutzung von Grundwassermonitoring, Kanalnetzwerk- und Gebietseigenschaften zu erfassen und zu lokalisieren. Mittels der Eigenschaften und der räumlichen Verteilung von Linienquellen (hier Kanalnetzwerk) wird es überdies möglich sein, bereits existierende, punkt-basierte Monitoringsysteme (hier im Grundwasser) zu optimieren. Die zentrale Zielstellung dieses Antrags ist die Quantifizierung der Vorhersagefähigkeit, mit welcher ein gegebenes Grundwassermonitoringsystem Kanalnetzabschnitte als Quellen für Untergrundverunreinigungen unter Nutzung von Monte-Carlo- Modellansätzen zu lokalisieren vermag. Konzepte der Mehrzieloptimierung ermöglichen damit die Ableitung optimierter Grundwassermonitoringkonzepte für gegebene Kanalnetzstrukturen mit einer definierten Genauigkeit bzw. tolerierbaren Unsicherheit.
Das Forschungsprojekt 'Dynamisiertes Emissionskataster im Freistaat Sachsen' beinhaltet drei Phasen zur Entwicklung und Anwendung einer Methode zur Erstellung und Fortschreibung von lokal, zeitlich und stofflich hochaufgeloesten Emissionsdatenbanken fuer Luftschadstoffe im Freistaat Sachsen auf der Grundlage jaehrlich aktuell vorliegender statistischer Rohdaten und unter Einbeziehung spezieller Erhebungen und Prognosen. In der 1998 bearbeiteten Phase 1 wurde dazu auf der Basis des geografischen Informationssystems ArcInfo ein modulares System entwickelt, welches fuer den Freistaat Sachsen die Berechnung der anthropogenen Luftschadstoffe SO2, NOx, CO, NH3, NMOGD, Staub, CO2, CH4 und N2O unter Verwendung von Emissionsfaktoren und soziooekonomischer Daten ermoeglicht. Fuer die Komplettierung und die weitere Verbesserung der entwickelten Methode werden mit der Fortsetzung in der Phase 2 Arbeiten zur Plausibilitaetspruefung fuer berechnete Daten, zu weiteren Fortschreibungsmoeglichkeiten, zur Aufnahme weiterer Schadstoffkomponenten, zur zeitlichen Disaggregation des Emissionsverlaufs, zur Erarbeitung neuer Module fuer biogene Emissionen und Deponieemissionen sowie zur Einfuehrung neuer soziogeographischer Daten (ATKIS) durchgefuehrt.
Für eine bestehende Durchlaufanlage der TU Dresden mit Folienwickeleinrichtung wird eine PECVD-Linienquelle für die Abscheidung von a-Si:H und Mikro c-Si:H-Schichten auf Folien mit folgenden Zielen entwickelt: - Anpassung des Entladungsraumes an die besonderen geometrischen Gegebenheiten der Folie, - VHF-Tauglichkeit für hohe Depositionsraten, - LQ für Deposition auf Folien bei niedrigen Temperaturen geeignet - preiswerter, skalierbarer Aufbau für hohe Arbeitsdrücke geeignet, - minimale parasitäre Depositionen außerhalb des Reaktionsraumes. Nachfolgende technische Arbeitsziele sollen im Rahmen des Projektes von der FAP bearbeitet werden: - Umbau eines Linienquellen-PECVD-Systems einschließlich deren VHF-Leistungseinkopplung für den Frequenzbereich 80 ... 150 MHz speziell für Folienwickelsysteme; - Optimierung des Beschichtungsbereiches/Transportsystems (Erdung), homogene Entladungsausbildung, Entladung ohne parasitäre Plasmen; - partikelarmer Reaktionsraum während der Beschichtung; - Untersuchung verschiedener Entladungsraumgestaltungsvarianten; - Untersuchung der Prinzipien für die Aufskalierung der Linienquelle für höhere Bearbeitungsbreiten.
Das Gesamtziel des Projektes ist es, die Leistung der VHF(Very High Frequency)-PECVD(Plasma- Enhanced Chemical Vapour-Deposition)-Linienquelle bei der hochproduktiven Abscheidung von amorphen und mikrokristallinen Siliciumschichten zu steigern. Zuerst wird in umfangreichen technologischen Entwicklungsschritten der Abscheidungsprozess zur dynamischen Herstellung der p-i-n-Solarzellen bei höheren Anregungsfrequenzen bis 162 Megahertz angepasst, um Solarzellen bei wesentlich höheren Raten abscheiden zu können, ohne die Schichtalterung und den stabilen Wirkungsgrad zu beeinträchtigen. Der zweite Schwerpunkt des Projektes gilt der Vergrößerung des Arbeitsbereiches der VHF-Linienquelle auf eine Länge von bis zu 70 Zentimetern, um die Produktivität des Abscheidungsprozesses zu erhöhen.
Das Projekt befasst sich mit der Deposition von Dünnschicht-Silizium Solarzellen mit einer neuartigen Depositionsmethode, der kontinuierlichen (dynamischen) Beschichtung mit Hilfe einer Very High Frequency Linienquelle. Dieses Verfahren, bei dem das zu beschichtende Substrat an einer oder mehreren Plasmaquellen vorbeifährt, ist ein vielversprechendes Konzept. Es ermöglicht die Aufskalierung der VHF Deposition auf quadratmetergroße Flächen. Eine kontinuierliche Beschichtung könnte zu einer deutlichen Produktivitätssteigerung und Kostenreduzierung der Dünnschicht-Si-Solarzellen führen. In Zusammenarbeit mit VAAT (Dresden) werden die Quellen und der Reaktionsraum so konstruiert, dass hohe Schichtqualitäten und eine hohe Produktivität erreicht werden.
Die Interpretation der Flussmessungen von N2O im Boden hinsichtlich der Emission von N2O aus dem Grundwasser in die Atmosphäre sollte mit begleitenden Emissionsmessungen an der Bodenoberfläche durch das IMK-IFU evaluiert werden. Mit diesen Messungen erfolgte ein Up-Scaling der Flussmessungen im Boden, was durch die starken horizontalen Inhomogenitäten in den N2O-Gehalten des Bodens notwendig ist. Auf Grund der relativ geringen Emissionsraten des N2O aus dem Boden bieten der Einsatz eines Zeltes für die kontrollierte Anreicherung der freigesetzten Gase und ein längenmittelndes Messverfahren, die FTIR-Absorptionsspektrometrie auf einer Trasse durch das gesamte Zelt sowohl für Treibhaus- als auch Tracer-Gase (SF6), die höchsten Erfolgsaussichten. Es wurde ein Zelt mit einer Grundfläche von ca. 500 m2 (Länge 100 m, Breite 5 m, Höhe 0,60 m) errichtet und mittels monatlicher Messungen von N2O, CO2 (CH4 und H2O) die zeitlichen Variationen der Emissionsraten sowie deren Abhängigkeit vom Grundwasserstand untersucht. Es wurden kontinuierliche N2O- (und CO2-)Konzentrationsanstiege in den Nächten sowohl im Zelt als auch in Umgebungsluft quantitativ bestimmt. Die N2O-Emissionsraten aus dem Boden betrugen 2 bis 11 myg N2O-N m-2 h-1, wobei mit steigenden Außentemperaturen und sinkendem Grundwasserstand ein Anwachsen der Emissionsrate beobachtet wurde. Nachts konnte ebenfalls ein kontinuierlicher N2O-Konzentrationsanstieg in Umgebungsluft auf gleichem Messpfad und bei gleichen Wetterverhältnissen gemessen werden. Dieser Anstieg betrug maximal die Hälfte des Wertes der Messungen im Zelt (ca. 1 myg N2O-N m-2 h-1) und zeigte keine nennenswerte zeitliche Variation. Die gleichen Tendenzen wurden bei CO2 erfasst. Zur Bestimmung der Verlustrate des Zeltes wurde ein SF6-Tracer-Experiment mit einer Linienquelle durchgeführt. Da mit den Zelt-Untersuchungen allein keine Trennung von Retardation und Abbau des N2O in der ungesättigten Zone erfolgen kann, wurde in Abstimmung mit dem UFZ der Diffusionskoeffizient der ungesättigten Zone mit dem Tracer SF6, der an der Grenze zwischen ungesättigter und gesättigter Zone mittels Sonde injiziert wurde, durch Emissionsratenmessung im Zelt bestimmt. Die Emissionen des in 1,30 m Tiefe injizierten gasförmigen SF6 hatten ein Maximum nach 20 Stunden, woraus eine Diffusionskonstante von 1,1 10-5 m2 s-1 bestimmt wurde, was in Übereinstimmung mit den Bodenuntersuchungen des UFZ in der ungesättigten Zone ist. Eine Vorstudie hatte ergeben, dass bei spektrometrischen Messungen eine von der Universität Göttingen untersuchte Änderung des Isotopen-Verhältnisses des N2O nicht als Tracer genutzt werden kann, da die Intensität der Spektrallinien der Isotope 2 und 3 im Infrarot um mehrere Größenordnungen kleiner im Vergleich zum Hauptisotop ist. Die Untersuchungen trugen dazu bei, die Rolle indirekter Emissionen für die Zunahme der Konzentration des Treibhausgases N2O in der Atmosphäre zu bestimmen.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 11 |
| Land | 1 |
| Wissenschaft | 6 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 11 |
| License | Count |
|---|---|
| Offen | 11 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 10 |
| Englisch | 2 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 6 |
| Webseite | 5 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 8 |
| Lebewesen und Lebensräume | 10 |
| Luft | 8 |
| Mensch und Umwelt | 11 |
| Wasser | 7 |
| Weitere | 11 |