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Messsystem mit plasmonischem Sensor für die Vor-Ort-Analyse der E. coli-Belastung für die Wasserwiederverwendung

Kleinräumige Erhebung relevanter Bodenkennwerte durch ein verfahrenstechnisch integriertes Bodensensorsystem und die KI-basierte Datenauswertung als Basis für ein klimaresilientes, kleinräumigspezifisches Pflanzenbausystem, Teilprojekt D

Die Folgen des Klimawandels, z.B. Starkregenereignisse, Hitzeperioden, Trockenheit und Dürre haben negative Auswirkungen auf die Pflanzenproduktion. Es gilt diese negativen Folgen des Klimawandels bei der Pflanzenproduktion durch eine klima-angepasste Produktionsweise abzumildern. Für die Landwirt:innen gilt es Maßnahmen zu ergreifen, um den Pflanzenbau klimaresilient zu gestalten. Mögliche Maßnahmen sind variable Aussaattiefe, Aussaatstärke, Sortenwahl - trockenheitstolerante oder ertragreiche Sorten -, Düngeintensität, Pflanzenschutz-strategie oder alternative Nutzung auf Teilflächenbasis. Für die Umsetzung solcher Maßnahmen werden praxistauglich-aufbereitete, kleinräumige und pflanzenbauliche relevante Bodeninformationen benötigt, um den Pflanzenbauer bei einer Entscheidungsfindung für eine Klimanpassungsstrategien zu unterstützen. Für die Landwirt:innen besteht zur Zeit die Herausforderung diese entsprechenden kleinräumige und pflanzenbauliche-relevante Bodeninformationen für solche eine Nutzung zu erhalten bzw. anwenden zu können. In soil4climate werden kleinräumige Bodeninformationen erfasst und in praxis-relevante digitale Bodenkarten für die Bewirtschaftung ausgegeben. Dazu wird ein geoelektrisches Messsystem in einen handelsüblichen Grubber implementiert mit dem Ziel sehr kleinräumig Unterschiede im Prozess (und damit ohne Mehraufwand für den Landwirt) zu kartieren. Neben dieser Datenquelle werden weitere relevante Datenquellen (bspw. Schlepper-, Drohnen- und Satellitendaten) herangezogen, um homogene kleinräumige Strukturen im Boden zu identifizieren. Die Erstellung der Bodenkarten wird sowohl automatisch, KI-gestützt als auch manuell erfolgen, so dass eine Evaluierung der KI-gestützten Kartenerstellung möglich ist. Diese Evaluierung wird durch Feldtest und Laborversuche in Interaktion mit Praktikern und Experten im Projekt realisiert.

Kleinräumige Erhebung relevanter Bodenkennwerte durch ein verfahrenstechnisch integriertes Bodensensorsystem und die KI-basierte Datenauswertung als Basis für ein klimaresilientes, kleinräumigspezifisches Pflanzenbausystem, Teilprojekt B

Die Folgen des Klimawandels, z.B. Starkregenergebnisse, Hitzeperioden, Trockenheit und Dürre haben negative Auswirkungen auf die Pflanzenproduktion. Es gilt diese negativen Folgen des Klimawandels bei der Pflanzenproduktion durch eine klimaangepasste Produktionsweise abzumildern. Für die Landwirt:innen gilt es Maßnahmen zu ergreifen, um den Pflanzenbau klimaresilient zu gestalten. Mögliche Maßnahmen sind variable Aussaattiefe, Aussaatstärke, Sortenwahl - trockenheitstolerante oder ertragreiche Sorten -,Düngeintensität, Pflanzenschutz-strategie oder alternative Nutzung auf Teilflächenbasis. Für die Umsetzung solcher Maßnahmen werden praxistauglich-aufbereitete, kleinräumige und pflanzenbauliche relevante Bodeninformationen benötigt, um den Pflanzenbauer bei einer Entscheidungsfindung für eine Klimanpassungsstrategien zu unterstützen. Für die Landwirt:innen besteht zur Zeit die Herausforderung diese entsprechenden kleinräumige und pflanzenbauliche-relevante Bodeninformationen für solche eine Nutzung zu erhalten bzw. anwenden zu können. In soil4climate werden kleinräumige Bodeninformationen erfasst und in praxis-relevante digitale Bodenkarten für die Bewirtschaftung ausgegeben. Dazu wird ein geoelektrisches Messsystem in einen handelsüblichen Grubber implementiert mit dem Ziel sehr kleinräumig Unterschiede im Prozess (und damit ohne Mehraufwand für den Landwirt) zu kartieren. Neben dieser Datenquelle werden weitere relevante Datenquellen (bspw. Schlepper-, Drohnen- und Satellitendaten) herangezogen, um homogene kleinräumige Strukturen im Boden zu identifizieren. Die Erstellung der Bodenkarten wird sowohl automatisch, KI-gestützt als auch manuell erfolgen, so dass eine Evaluierung der KI-gestützten Kartenerstellung möglich ist. Diese Evaluierung wird durch Feldtest und Laborversuche in Interaktion mit Praktikern und Experten im Projekt realisiert.

Digital GreenTech 2 - TreeMon: Entwicklung eines autonomen Schallemission-Sensorknoten für das Zustandsmonitoring von stehenden Bäumen, Teilprojekt 2

Seismische Stationen - Beeinflussungsbereich Windenergieanlagen

Im Rahmen der Planung von Windenergieanlagen ist der Betrieb von seismischen Stationen zu berücksichtigen. Studien weisen nach, dass die durch den Betrieb der Windenergieanlagen über das Fundament erzeugte Bodenunruhe die Signalqualität seismischer Messstationen beeinträchtigt. Die auftretenden Störsignale überlagern seismische Signale und beinträchtigen die Beobachtungsbedingungen der Erdbebenüberwachung. Die durch eine Windenergieanlage erzeugten Störsignale nehmen mit der Entfernung von der Windenergieanlage ab, können aber auch in einigen Kilometern Entfernung noch deutliche Störungen verursachen. Aus fachlicher Sicht und vor dem Hintergrund der wesentlichen öffentlichen Bedeutung seismischer Messsysteme ist es geboten, einen möglichst großen Abstand zwischen den Stationen der seismischen Messnetze und Windenergieanlagen einzuhalten. Nach derzeitigem Kenntnisstand ist anzustreben, einen Abstand von 5 km nicht zu unterschreiten. Wir empfehlen ebenfalls, die für Windenergieanlagen vorgesehenen Flächen außerhalb der Beeinflussungsbereiche der seismischen Ortungsstationen auszuweisen. Beeinflussungsbereiche um Stationen des Landesmessnetzes Niedersachsen (LBEG) sowie des Kooperationsnetzes Niedersachsen (LBEG, BGR) sind auf dem NIBIS Kartenserver des LBEG dargestellt. Weiterführende Informationen zu den seismischen Stationen (Inbetriebnahme, Ziele der Messungen) finden Sie in den Metadaten des Themas „Seismische Stationen“. Bei Fragen zu diesen Stationen und bei allgemeinen Fragen zu seismischen Stationen in Niedersachsen wenden Sie sich gerne an den Niedersächsischer Erdbebendienst (NED). In Niedersachsen werden weitere seismische Stationen durch andere Betreiber betrieben. Für Informationen dazu verweisen wir auf die Erläuterungen in den Metadaten des Themas „Seismische Stationen“ (Messnetze 3, 4, 5 und 6). Mit konkreten Fragen zu Stationen anderer Betreiber wenden Sie sich bitte direkt an diese.

Depositionsmessstationen zum Monitoring von Schadstoffen aus der Luft

An den Depositionsmessstationen werden ganzjährig im regelmäßigen Zyklus (28 Tage) mit verschiedenen Messeinrichtungen Parameter zum Monitoring von Schadstoffen aus der Luft erfasst. Zum Monitoring eutrophierender und versauernder Einträge sind elektrisch gekühlte Niederschlagssammler (Elektrisch gekühlter Bulk, Wet only) sowie Passivsammler für die Ermittlung gasförmiger Ammoniak- und NO2-Konzentrationen installiert. Der Eintrag von Metallen wird über die Sammlung des Staubniederschlags (Bergerhoff-Methode) ermittelt. Messdaten sind gegen Bereitstellungsgebühr bei der Datenstelle des LfU erhältlich.

Überwachung der Wasserqualität des Rheins

Am heutigen Mittwoch (21. Mai .2025) wurde in Düsseldorf Flehe eine modernisierte Messstelle zur Überwachung der Wassergüte im Rhein in Betrieb genommen. Der Messcontainer wird vom Landesamt für Natur, Umwelt und Klima (LANUK) seit dem Jahr 1990 betrieben und steht auf dem Gelände der Stadtwerke Düsseldorf im Stadtteil Flehe direkt am Rhein. Die Präsidentin des LANUK, Elke Reichert, erklärte: „Der Rhein ist einer der wichtigsten Flüsse in Deutschland, nicht nur wegen seiner Geschichte, sondern auch wegen seiner intensiven Nutzung.“ Neben der Funktion als Wasserstraße komme dem Rhein ebenso als Trinkwasserressource eine große Bedeutung zu. „Wir überwachen daher ganzjährig auf 225 Rheinkilometern in NRW die Wasserqualität, um den Wasserversorgern die notwendige Sicherheit zu geben, möglichst unbelastetes Rohwasser als Ressource nutzen zu können“, betonte Elke Reichert. „Das Trinkwasser in Düsseldorf stammt zu rund einem Viertel aus Grundwasser und rund drei Vierteln aus Rheinuferfiltrat“, sagte Christoph Wagner, der Leiter der Wasserwerke bei den Stadtwerken Düsseldorf AG. „ Die Gewässerüberwachung am Rhein liegt uns deswegen besonders am Herzen.“ Er erklärte: „Wir freuen uns auf die weitere gute Zusammenarbeit mit dem LANUK.“ In dem Messcontainer in Düsseldorf Flehe entnimmt das LANUK kontinuierlich Proben des Rheinwassers und analysiert die Proben auf Schadstoffe. Dazu gehören Messdaten zu Temperatur, Sauerstoffgehalt und PH-Wert sowie eine Vielzahl chemischer Stoffe, die die Wasserqualität und damit den Rhein als Rohwasserquelle für die Trinkwassergewinnung beeinflussen können. Durch die stetige Weiterentwicklung der chemischen Analytik können heute immer mehr Substanzen, die lebende Organismen in Gewässern schädigen können, können durch die moderne Gewässerüberwachung in geringsten Mengen gemessen werden. Der Warn- und Alarmplan für den Rhein stellt sicher, dass Behörden und Trinkwasserwerke unverzüglich über jede gefundene Verunreinigung informiert werden. Die wichtigsten Modernisierungsmaßnahe an der Messstelle in Düsseldorf Flehe ist eine neue Datenleitung, die es nun ermöglicht, bidirektional zu kommunzieren. Das bedeutet, die Messeinrichtungen melden nicht nur eindimensional in Richtung Labor, wenn ein auffälliger Wert festgestellt wird. Es kann nun auch aus dem Labor heraus direkt darauf reagiert werden, in dem zum Beispiel vom Labor aus Messintervalle auf verschiedene Zeiträume umgestellt werden können, ohne dass ein Techniker die Anlage dazu anfahren muss. Damit können mögliche Schadstoffwellen schneller erfasst und der Verlauf berechnet werden. Im November 1986 kam es im Schweizer Chemieunternehmen Sandoz bei Basel zu einem Störfall mit weitreichenden Folgen für den Rhein. Nach einem Brand gelangten etwa 20 Tonnen des hoch belasteten Löschschaums in den Rhein. In den darauf folgenden Tagen strömte das vergiftete Rheinwasser mehr als 400 Kilometer flussabwärts und führte zu einem massiven Fischsterben. In den Niederlanden wurde zudem die Trinkwasserversorgung stark beeinträchtigt. Nach diesem Ereignis wurde die Gewässerüberwachung ausgeweitet, um schneller Informationen über den Zustand der Gewässer zu erhalten. Dazu wurde die Probenahmestelle in Düsseldorf-Flehe in internationale Messprogramme eingebettet. Somit werden die Ergebnisse der kontinuierlichen Überwachung des Rheins seit fast 40 Jahren grenzüberschreitend ausgetauscht. Für die Auswahl einer geeigneten Messstelle sind einige Kriterien zu erfüllen. Die Messstelle muss jederzeit erreichbar sein, auch im Fall von Hochwasser am Rhein. Die Probenahme soll an einem gut durchströmten Querschnitt des Rheins erfolgen. Dabei dürfen  durch die Probenahme keine Veränderungen am Gewässer selbst und keine Einschränkungen für den Schiffsverkehr entstehen. Und was durch die Auswirkungen des Klimawandels heute immer wichtiger wird: auch bei Niedrigwasser muss die eine kontinuierliche Probenahme möglich sein. Wartungsarbeiten sollten jederzeit von Land aus durchführbar sein. Nach Prüfung aller Randbedingungen wurde in den 1980er Jahren das Angebot der Stadtwerke Düsseldorf AG zur Aufstellung des Messcontainers auf dem Gelände des Wasserwerks Flehe angenommen. Im Januar 1990 wurde diese Messstation mit dem Umweltminister Klaus Matthiesen in Betrieb genommen. Damals wurden die Wasserproben einmal täglich an der Messstelle abgeholt und im Labor auf leicht- und schwerflüchtige Kohlenwasserstoffverbindungen untersucht. In weiteren Tests wurde damals das Schwimmverhalten von Fischen und Daphnien beobachtet, um Hinweise auf mögliche Schadstoffe im Rhein zu erhalten. Die Wassertemperatur, der pH-Wert, der Sauerstoffgehalt und die elektrische Leitfähigkeit des Wassers konnten bereits kontinuierlich gemessen werden. Weichen diese physikalischen Größen von der Norm ab, können sie einen ersten Hinweis auf Störungen der Wasserqualität geben. Damit diese Anzeichen schnell erkennbar waren, wurden sie per Telefonleitung in das Labor des Landesamtes übertragen. Die automatische Alarmierung bei kritischen Werten gab es zu Beginn noch nicht, aber die Notwendigkeit wurde erkannt. Deshalb plante das Landesamt mit den technischen Möglichkeiten der 1980er Jahre eine automatische Aktivierung der Rufbereitschaft, besonders außerhalb der normalen Dienstzeiten. Heute sind diese Prozesse Standard. Die Verfahren und Abläufe sind erprobt und beziehen die beteiligten Behörden und die Trinkwasserversorger automatisch ein. Im Zuge der Digitalisierung sind die Abläufe immer schneller geworden, so dass die Wasserversorger meist schon reagieren können, bevor eine Gewässerverunreinigung bei ihnen ankommt. Das LANUK überwacht den Rhein und die anderen Gewässer in Nordrhein-Westfalen, entwickelt Methoden und bewertet den Zustand der Gewässer. Im Landesamt werden Ursachen von Verschmutzungen ermittelt, Maßnahmen empfohlen und Daten bereitgestellt. Ziel ist die Erreichung des guten Zustands der Gewässer. Mehr zur Gewässerüberwachung beim LANUK: https://www.lanuk.nrw.de/themen/wasser/fluesse-baeche-und-seen/gewaesserueberwachung Warn- und Alarmplan Rhein: https://www.lanuk.nrw.de/service/umweltereignisse-umweltschadensfaelle/meldungen-nach-warn-und-alarmplan-rhein zurück

Messeinrichtung zur Erfassung von Fehlstellen in emaillierten Behaeltern

Fuer Reaktionsprozesse aggressiver Medien werden in der chemischen Industrie emaillierte Kessel verwendet. Bei Schaeden in der Emailschicht kann ein Kessel durch Korrosion so stark beschaedigt werden, dass der Kessel zerstoert wird und die chemischen Substanzen austreten. Dadurch koennen erhebliche Umweltbelastungen entstehen. Die neu entwickelte Messeinrichtung erlaubt die Ueberwachung der Emailschicht von Reaktionskesseln waehrend des Prozesses unabhaengig von schon vorhandenen, ausgebesserten Fehlstellen. Alle Versuche an Experimentierkesseln verliefen positiv. Die praktische Erprobung in der Industrie steht noch aus.

Wachstumsmonitoring im borealen Wald: Das Stammdickenwachstum von Fichte, Kiefer, Aspe und Birke im Jahresverlauf - Wann beginnt es, wie ist der Verlauf, wann endet es?

In Kooperation mit Partnern aus Russland und Finnland haben wir in einem naturnahen Mischbestand in der mittleren Taiga in NW-Russland (forstliche Versuchsstation Lyaly, Republik Komi) eine ökologische Freilandmessstation installiert. Dort werden die Radialveränderungen der Baumschäfte von Fichten (Picea obovata), Kiefern (Pinus sylvestris), Aspen (Populus tremulus) und Birken (Betula spec.) mit Punkt-Dendrometern zeitlich hochaufgelöst registriert. An einem Teilkollektiv der Untersuchungsbäume wird zusätzlich die elektrische Leitfähigkeit der Baumstämme kontinuierlich gemessen. An der Messstation ist auch ein Magnetometer installiert, der Änderungen im Erdmagnetfeld aufzeichnet. Mit dieser speziellen Messeinrichtung ist es möglich, Auswirkungen von Schwankungen des Erdmagnetfeldes auf die Hydrologie und das Baumwachstum zu erkennen und zu analysieren. Das Wachstumsmonitoring liefert Informationen über die Bedeutung verschiedener Standorts- und Umweltfaktoren auf das kurz-, mittel- und langfristige Wuchsverhalten der Bäum im borealen Wald. Damit werden wichtige Grundlagen für die Abschätzung der Potenziale und Risiken vorhergesagter Umweltveränderungen geschaffen.

CO2 Mofetten - Überwachung natürlicher CO2 Emissionen unter Verwendung eines Netzwerks aus low-cost Sensoren

Im beantragten Forschungsvorhaben wird der natürliche Austritt von Kohlenstoffdioxid (CO2) aus Mofetten im Eyachtal zwischen Horb und Rottenburg untersucht. CO2 kann sich in der bodennahen Atmosphäre ansammeln und in entsprechender Konzentration für Mensch und Tier gefährlich werden. Die im Eyachtal austretenden Mengen wurden bislang nicht zuverlässig quantifiziert. Darüber hinaus ist CO2 ein Treibhausgas und steht im Zusammenhang mit dem weltweiten Klimawandel. Ähnliche und auch größere Quellgebiete existieren an verschiedenen Orten der Welt. Der quantitative Einfluss dieser natürlichen geologischen Gasquellen auf den Gashaushalt der Erde ist unbekannt, da auch die Menge des ausströmenden CO2 nicht bekannt ist.Ziel des Vorhabens ist die Überwachung der natürlichen CO2 Austrittsquellen sowie der umgebenden Atmosphäre im Eyachtal. Die Messdaten dienen der Bilanzierung der Austrittsmengen sowie die Ermittlung der horizontalen und vertikalen Flüsse im Versuchsgebiet. Hierbei wird auch die zeitliche Veränderung dieser Austritte erfasst.Zu diesem Zweck soll ein mikro-meteorologisches Messsystem (Eddy-Covariance Station) in Kombination mit einem verteilten Netzwerk aus vielen kostengünstigen CO2 Sensoren installiert werden. Ein solches Netzwerk kann die inhomogene Verteilung der Austritte sowohl zeitlich als auch räumlich erfassen. Die Verwendung von kostengünstigen Sensoren erlaubt den Betrieb einer größeren Anzahl von Sensoren und damit verbunden eine größere räumliche Abdeckung.In den letzten Jahren hat die Arbeitsgruppe Umweltphysik der Universität Tübingen eine neue Methode entwickelt, CO2 mit günstigen Sensoren in Bodennähe zu messen. Ein Nachteil der kostengünstigen Sensoren liegt in der (im Vergleich zu hochwertigen Sensoren) geringeren absoluten Messgenauigkeit. Die EC Station dient daher als Referenz, um die erreichbare Genauigkeit und Langzeitstabilität des Sensornetzes zu bewerten, die günstigen Sensoren zu kalibrieren und den turbulenten Transport des CO2 zumindest an einer Stelle direkt zu messen. Für ein vollständiges Netzwerk müssen die CO2 Sensoren noch mit geeigneten Feuchte- und Temperatursensoren ergänzt werden. Die entsprechende Hardware muss beschafft und schrittweise aufgebaut werden.Im Projekt soll ein Netzwerk aus z.B. 64 Sensoren aufgebaut werden, das die räumliche und zeitliche Verteilung des CO2 im Untersuchungsgebiet experimentell bestimmt. Die Beschaffung der Geräte ist bereits von der Alfred-Teufel Stiftung finanziert. Die Messungen werden über eine Datenbank mit Internet Schnittstelle auch der wissenschaftlichen Öffentlichkeit zur Verfügung gestellt.Das Vorhaben gliedert sich in zwei Projektphasen von je drei Jahren Dauer, beantragt wird die erste Phase. In der 2. Phase ist die numerische Simulation der CO2 Ausbreitung und die Übertragung der Methode auf andere Regionen vorgesehen.

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