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Lokalisation der toxischen Metalle Blei und Cadmium in Pflanzenzellen

Das Projekt "Lokalisation der toxischen Metalle Blei und Cadmium in Pflanzenzellen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Institut für Allgemeine Botanik und Botanischer Garten durchgeführt. Lebenden bzw. vorher fixierten Pflanzen bzw. Pflanzenteilen wird Blei bzw. Cadmium in unterschiedlichen Konzentrationen unterschiedlich lang angeboten. Die eingedrungenen und gefaellten Metalle werden elektronenmikroskopisch und unter Zuhilfenahme einer EDAX-Mikrosonde bzw. eines Laser-Mass-Analyzers (LAMMA) lokalisiert und charakterisiert. Ueber die Lokalisation der toxischen Schwermetalle Blei und Cadmium in Pflanzenzellen liegen bisher wenige Angaben vor. Um die Wirkungsmechanismen der Schwermetalle besser als bisher verstehen zu koennen, erscheint es notwendig, die Lokalisation eingebrachter Schwermetalle zu untersuchen. Damit werden praezisere Aussagen ueber die Entgiftungsmechanismen und Schaeden moeglich. Vorlaeufige eigene elektronenmikroskopische Untersuchungen lassen erkennen, dass das wenige Blei, das in Zellen ueberhaupt eindringt, ueber die Dictyosomen und ueber Vesikel des endoplasmatischen Retikulums entweder in Vakuolen geschleust oder wieder nach aussen transportiert wird. Die Huellen der Mitochondrien und Plastiden scheinen auch als Filter zu wirken, da in diesen Kompartimenten hoehere Konzentrationen als im Inneren der erwaehnten Organellen anfallen. Eventuell wird vor energiereichen Metaboliten an diesen Reaktionsorten Phosphorsaeure durch zelleigene Phosphatasen abgespalten, was zu einer Fuellung der Bleiionen als Bleiphosphat fuehrt. Das anfallende schwerloesliche Bleiphosphat wird dann an Orte transportiert, an denen es weniger Schaden anrichten kann.

Einflüsse thermodynamischer und kinetischer Faktoren auf die Bildung und Lösung von Calciumphosphaten in komplexen geochemischen Systemen

Das Projekt "Einflüsse thermodynamischer und kinetischer Faktoren auf die Bildung und Lösung von Calciumphosphaten in komplexen geochemischen Systemen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel (GEOMAR) durchgeführt. Bildung von Calciumphosphat (Ca-P) ist ein wichtiger Prozess für den Entzug von Phosphor (P) aus natürlichen Gewässern. Carbonat-Fluorapatit (CFAP) ist eine Hauptsenke für reativen P im Ozean. Lokale Bedingungen begünstigen eine direkte Apatitbildung oder Nukleation von Apatitvorstufen. Präzipitation und Lösung dieser Minerale lassen sich jedoch infolge wechselwirkender thermodynamischer und kinetischer Faktoren nur schwer prognostizieren. Dieses Projekt untersucht Effekte dieser Faktoren auf die Präzipitation und Lösung von Ca-P, indem Sediment- und Porenwasseranalysen, experimentelle Ansätze und geochemische Modellierung mit modernsten Analysetechniken zur P-Speziierung verbunden werden. Zentrale Ziele sind eine (i) Analyse der P-Speziierung in Ostseesedimenten; (ii) Abschätzung der Präzipitationszeit von Ca-P in Meer- und Brackwasser unter verschiedenen Bedingungen mittels eines Nukleationsassays; (iii) Löslichkeitsbestimmung von Ca-P-Mineralen in Sediment-Wasser-Systemen unter Meer-, Brackwasser- und Frischwasserbedingungen mittels eines Lösungsassays; (iv) Identifizierung der Rolle von Apatitvorstufen in der P-Diagenese; (v) Verifizierung der Ergebnisse mittels geochemischer Modelle und Kreuzvalidierung der Nachweismethoden. Der Nachweis einzelner Ca-P Minerale erfolgt durch chemische und synchrotronbasierte Methoden sowie begleitende elektronenmikroskopische Untersuchungen und Elektronenstrahlmikroanalyse. Diese Ansätze werden, zusammen mit der Methodenvalidierung, zur Aufklärung der P-Diagenese und P-Dynamik in komplexen Umweltsystemen beitragen.

Die Primärreaktion im Blattapoplasten von Hordeum vulgare nach Pilzinfektion und deren IR-bedingte Veränderung

Das Projekt "Die Primärreaktion im Blattapoplasten von Hordeum vulgare nach Pilzinfektion und deren IR-bedingte Veränderung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Gießen, Fachbereich 08 Biologie, Chemie und Geowissenschaften, Institut für Allgemeine Botanik und Pflanzenphysiologie, Bereich Allgemeine Botanik (Botanik I) durchgeführt. An Blättern von Hordeum vulgare ist geplant, mittels Mikrosonden (ionenselektive Elektroden, Platinelektroden, klassische Elektrophysiologie) die unmittelbaren und mittelbaren Auswirkungen einer Pilz-Inokulaton (biotroph: Blumeria graminis; nekrotroph: Cochliobolus stivus) unmittelbar vor Ort und weitgehend nichtinvasiv zu untersuchen. Messort soll vorwiegend der extrazelluläre Raum (Apoplast) in unmittelbarer Umgebung der Infektionsstelle sein, aber auch die infizierte bzw. attackierte Zelle (Epidermis) selbst. Im Apoplasten werden einerseits ionenselektive Mikroelektroden zur Messung von pH, Ca2+, Cl- und K+ eingesetzt, sowie Metallelektroden zur Messung von Reaktiven Sauerstoffintermediaten (ROI) und anderer relevanter Redosprozesse. Die infizierte bzw. attackierte Zelle selbst und Nachbarzellen werden bezüglich Änderungen in cytosolischen pH und Membranpotential untersucht. Nach Konditionierung der Pflanzen mit chemischen Induktoren (DCINA, BTH) soll die Auswirkung einer Infektion vergleichend und in Realzeit untersucht werden. Der Einsatz resistenter transgener Gerste (wie z.B. Hv-BCI.4), die das chemisch induzierbare Bci-4 Gen konstitutiv exprimiert, soll vergleichend in die Untersuchungen mit einbezogen werden, um Induktor-unabhängig IR-Reaktionen zu erfassen. In enger Assoziation zu den Projekten, der geplanten Nachwuchsgruppe (entsprechende Untersuchungen an Nicht-Wirt-Resistenzen und quantitativer Resistenz) sowie mittelfristig zum Projekt Franken/Baltruschat (Neuantrag, wurzelinitiierte Systeme), wird dieses Projekt grundlegend neue Erkenntnisse über apoplastische und zelluläre Mechanismen induzierter Abwehrreaktionen erarbeiten können.

Bestimmung von Gestalt, Struktur und Groesse sowie chemischer Zusammensetzung von Aerosolen und feinen Teilchen

Das Projekt "Bestimmung von Gestalt, Struktur und Groesse sowie chemischer Zusammensetzung von Aerosolen und feinen Teilchen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Österreichisches Forschungszentrum Seibersdorf GmbH durchgeführt. Fuer die Beurteilung der Umweltbelastung ist es nicht nur notwendig, die gasfoermigen Schadstoffe der Luft, sondern auch die Gestalt, Struktur, Groesse und chemische Zusammensetzung ihrer Aerosole und feinen Teilchen zu kennen. Zum Einsatz gelangen Methoden der Rasterelektronenmikroskopie in Kombination mit einer Mikrosonde. Auf diese Art lassen sich auch noch spurenfoermige Belastungen nachweisen und gewisse Schluesse auf den Emittenten ziehen.

Rheinlachs-Wiedereinsetzungsaktion Basel

Das Projekt "Rheinlachs-Wiedereinsetzungsaktion Basel" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Kantonale Fischzuchtanstalt Klingental, Basel, schweizerische Arbeitsgruppe 'Lachsprojekt durchgeführt. Aufzucht (Ausbruetung) beaeugter schwedischer Lachseier. - in der Fischzuchtanstalt Klingental Basel - in den Soemmerlingsbach-Gewaessern Langenerlen (Wiese) - Markierung der Aussetzungsbereiten Laechslinge - Kontrollen der Laichplaetze in der Wiese - Kontrolle des Lachsaufstiegs im Rhein (Verwendung von Mikrosonden) - Entwicklung von 'Starterfutter' Lachsfutter fuer Soemmerling - Kooperation mit franzoesischen und deutschen fischereiwissenschaftlichen Stellen - Ausbau der Aufzuchtgewaesser - Dauerkontrolle der Rheinwasserqualitaet - Versuchsbeginn 1982 - Lachsaussetzung in den Rhein Sommer 1984 - Erste Aufstiegserwartungen markierter Lachse 1986/87.

PyroLith - Entwicklung eines stabilen Prozesses auf Basis der Prozessketten Pyrometallurgie-Schlackenaufbereitung-Hydrometallurgie zur Rückgewinnung von Li aus Mn-haltigen Schlacken

Das Projekt "PyroLith - Entwicklung eines stabilen Prozesses auf Basis der Prozessketten Pyrometallurgie-Schlackenaufbereitung-Hydrometallurgie zur Rückgewinnung von Li aus Mn-haltigen Schlacken" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe durchgeführt. Ziel des BGR-Teilvorhabens, welches die Arbeitspakete (AP) 3 und 4 (Begleitung in AP 5) des Gesamtprojektes umfasst, ist die Mineralphasen- und Strukturanalytik. Schmelzmetallurgisch hergestellte Schlacken müssen für die Charakterisierung der gebildeten synthetischen Phasen, ihres Kornwachstums und Verwachsungsgrades untersucht werden (AP 3). Die Phasenanalyse von Li-haltigen Silikaten stellt eine Herausforderung dar, da Li nicht mit üblichen EDX-Systemen erfasst und amorphe Phasen nur indirekt und als Summe mit der Röntgenbeugungsanalyse (RBA) erfasst werden können. Dies bedingt den komplementären Einsatz mehrerer Methoden. Die RBA inklusive internem Standard und Rietveldanalyse soll die Basis darstellen und von der REM-MLA begleitet werden. Es ist davon auszugehen, dass Phasen identifiziert werden, die noch nicht als Referenzen vorliegen. Dann ist der Einsatz weiterer Methoden wie z.B. der Laser-Ablation-ICP-Massenspektrometrie, Raman- und IR-Spektroskopie sowie der Mikrosonde erforderlich. Das letztendliche Ziel ist die Etablierung eines Routineverfahrens zur Phasencharakterisierung, ggf. auch basierend auf einer Methodenkombination. Der Beitrag der Arbeitsgruppe zum AP 4 soll die Optimierung der Entwicklungsarbeit hinsichtlich der Zerkleinerungs- und Klassifizierungsprozesse der Li-haltigen Schlacken unterstützen. Aus den zusammengeführten Ergebnissen aller Arbeitspakete des Verbundes werden Indikatoren für ökonomische und ökologische Bewertungen der vorgeschlagenen Prozessroute erstellt.

Teilprojekt: Multiple Schwefel-, Sauerstoff-, Strontium-Isotope und chalcophile Elemente: Ein geochemisches Profil durch die tiefe langsam-spreizende ozeanische Kruste (IODP Expedition 360, Atlantis Bank, Southwest Indian Ridge)

Das Projekt "Teilprojekt: Multiple Schwefel-, Sauerstoff-, Strontium-Isotope und chalcophile Elemente: Ein geochemisches Profil durch die tiefe langsam-spreizende ozeanische Kruste (IODP Expedition 360, Atlantis Bank, Southwest Indian Ridge)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz Universität Hannover, Institut für Mineralogie durchgeführt. IODP Expedition 360 zur Atlantis Bank (Südwest Indischen Rücken; SWIR) wurde am 30. Januar 2016 beendet. Sie ist Leg 1 des SloMo Projektes, einem Multi Leg Programm mit dem Ziel, per wissenschaftlicher, ultratiefer Bohrung die Kruste/Mantel Grenze unter langsam spreizenden mittelozeanischen Rücken erstmals zu beproben. Weiterreichendes Ziel des Projektes ist es, die Natur der Moho in langsam spreizender ozeanischer Lithosphäre zu verstehen. Hole U1473A penetrierte während der Expedition 360 ca. 790 m massive gabbroide Gesteine, bestehend aus Olivin Gabbro, Gabbro s.str., Oxid Gabbro, Gabbronorit und zahlreichen felsischen Gängen. Zahlreiche Intervalle aus pophyroklastischen bis ultramylonitischen Gabbro dokumentieren eine ca. 600 Meter mächtige Scherzone, die belegt, dass die Platznahme der Gabbros in Form von Diapiren in einer sehr dynamischen Umgebung erfolgte. Die Platznahme begann intrusiv im partiell geschmolzenem Zustand, gefolgt von einer tektonischen Phase des Aufstiegs in die Gabbro Dike Übergangszone im Subsolidus Regime. Mit Hilfe des durch die Expedition 360 genommenen Bohrkerns U1473A soll in diesem Projekt der Kreislauf des Schwefels und der damit verbundenen chalcophilen Elemente in typischer langsam spreizender ozeanischen Kruste untersucht werden. Der analytische Ansatz zielt auf das Analysieren von multiplen Schwefel Isotopen sowie Spurenelementen mit Focus auf den chalcophilen Elementen in gabbroiden und felsischen Gesteinen. Um das ganze Spektren an Gesteinen der langsam spreizenden Lithosphäre zu erfassen, werden auch noch einige wenige Basalte von der extrusiven Sequenz sowie Mantelgesteine von der Atlantis Bank, die über ROV oder Dredgen genommen wurden, in das analytischen Programm mit aufgenommen. Downhole Konzentrations Profile über Schwefel und den chalcophilen Elementen ermöglichen uns, die Schlüsseltrends bezgl. Anreicherung und Abreicherung zu identifizieren. Multiple Schwefel Isotope, in Kombination mit Silikat Sauerstoff Isotope und Gesamtgesteins Strontium Isotope bilden den Schlüssel zur Klärung, ob die Sulfide in den verschiedenen Paragenesen durch primärmagmatische oder durch sekundäre Prozesse gebildet wurden, insbesondere durch Meerwasser abgeleitete Fluide und die daraus resultierenden Fluid Gesteins Interaktionen. Durchlicht und Auflicht mikroskopische Untersuchungen, sowie in situ Analysen mit Elektronenstrahl Mikrosonde (EMPA), und Laser Ablation (inductively coupled plasma mass spectrometry, LA ICPMS) werden ermöglichen, die beteiligten Prozesse zum Schwelkreislauf in der tiefen langsam spreizenden ozeanischen Kruste grundlegend zu verstehen.

r4 - wirtschaftsstrategische Rohstoffe - DESMEX: Elektromagnetische Tiefensondierung für die Lagerstättenerkundung

Das Projekt "r4 - wirtschaftsstrategische Rohstoffe - DESMEX: Elektromagnetische Tiefensondierung für die Lagerstättenerkundung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Bergakademie Freiberg, Institut für Mineralogie, Professur für Lagerstättenlehre und Petrologie durchgeführt. Das Hauptziel des geplanten Verbundvorhabens DESMEX ist der Aufbau eines EM-Explorationssystems, das mit möglichst hoher Auflösung Eindringtiefen bis 1000 m erreicht und für die Exploration von Erzlagerstätten in Zentraleuropa einsetzbar ist. Im geplanten Teilvorhaben der TUBAF sollen die Paragenese, Geochemie, Petrologie und Metallogenie von Sb-Erzgängen und vergleichbaren Sulfid-Erzgängen komplex und mit modernen Methoden betrachtet werden. Damit wird die Basis für die Entwicklung neuer Technologien für die geophysikalische Exploration entsprechender Primärrohstoffe geschaffen. Dadurch soll ein wichtiger Beitrag zur unabhängigen Versorgungssicherheit des europäischen Wirtschaftraums mit strategischen Rohstoffen geleistet werden. Durch das Zusammenspiel von EM-Exploration und objektbezogenen mineralogisch-geochemischen und petrophysikalischen Analysen soll ein besseres Verständnis der vertikalen und lateralen Ausdehnung sowie zur Genese und Perspektivität entsprechender Erzlagerstätten geschaffen werden. Das Teilvorhaben der TUBAF (Petrologie, Mineralogie-Geochemie, Metallogenie) umfasst die Recherche und Bewertung des Altbergbaus, die Bewertung und Aushebung von repräsentativen Sammlungs- und Bohrkern-Proben, umfangreiche Feldarbeiten, detaillierte mineralogisch-paragenetische und ortsauflösende mineralchemische (Durch- und Auflichtmikroskopie, XRD, MLA, Mikrosonde, LA-ICP-MS) und geochemische Untersuchungsarbeiten (XRF, ICP-MS, ICP-OES, AAS) sowie Altersdatierungen (Ar-Ar, Re-Os) an Erz- und Gesteinsproben sowie Aussagen zur Metallogenie und Höffigkeitsanalyse von Sb-Gängen im Variszikum (AP 3.2, AP 3.4). Dabei fallen im Vorfeld der analytischen Arbeiten umfangreiche Probenvor- und Probenaufbereitungen an. Insgesamt werden für die o.g. Aufgaben ein wissenschaftlicher Mitarbeiter (Doktorand) und eine wissenschaftliche Hilfskraft benötigt. Letztere vor allem für die Probenvor- und Probenaufbereitungen und Übernahme von Teilarbeiten in Form von Masterarbeiten.

Lebensdauer von Überhitzerrohren - Korrosion und Oxidation bei Zufeuerung von CO2 neutralen Brennstoffen

Das Projekt "Lebensdauer von Überhitzerrohren - Korrosion und Oxidation bei Zufeuerung von CO2 neutralen Brennstoffen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DECHEMA Forschungsinstitut Stiftung bürgerlichen Rechts durchgeführt. Das Ziel dieses Projektes ist eine kinetische Evaluierung von dampf- und rauchgasseitigen Korrosionsvorgängen für ferritisch-martensitische Stähle, Austenite, Nickelbasiswerkstoffe und Beschichtungen, unter besonderer Berücksichtigung der neuen Anforderungen, welche sich aus Zufeuerung von CO2-neutralen Brennstoffen ergeben. Der Eintrag derartiger Sekundärbrennstoffe erhöht das Korrosionsrisiko durch Einbringungen von Alkalien (Na, K) und Chlor in Form von HCl oder fester Chloride. Dadurch ist mit einem gekoppelten sulfatisch/chloridischem Angriff zu rechnen. Am Dechema-Forschungsinstitut werden dazu verschiedene Auslagerungen durchgeführt und synthetische Aschen mit Kraftwerksaschen verglichen hinsichtlich der Belagzusammensetzung und des Schmelzverhaltens (DSC/DTA-Analyse). Der Korrosionsangriffs wird der mittels metallographischer Analyse (Lichtmikroskop, Mikrosonde, Röntgendiffraktometer) charakterisiert. Parallel wird mittels thermodynamischer Berechnungen (Programm Factsage) darauf aufbauend ein Modell entwickelt, das den erhöhten Angriff abhängig von der Rauchgaszusammensetzung beschreibt und Lebensdauervorhersagen für die verschiedenen Werkstoffe zulässt.

Lebensdauer von Überhitzerrohren-Korrosion und Oxidation bei Zufeuerung von CO2 neutralen Brennstoffen

Das Projekt "Lebensdauer von Überhitzerrohren-Korrosion und Oxidation bei Zufeuerung von CO2 neutralen Brennstoffen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Salzgitter Mannesmann Forschung GmbH durchgeführt. Das Ziel dieses Projektes ist eine kinetische und mechanistische Evaluierung von dampf- und rauchgasseitigen Korrosionsvorgängen für ferritisch-martensitische Stähle, Austenite, Nickelbasiswerkstoffe und Beschichtungen, unter besonderer Berücksichtigung der neuen Anforderungen, welche sich aus Zufeuerung von CO2-neutralen Brennstoffen ergeben. Der Eintrag derartiger Sekundärbrennstoffe erhöht das Korrosionsrisiko durch Einbringungen von Alkalien (Na, K) und Chlor in Form von HCl oder fester Chloride. Dadurch ist mit einem gekoppelten sulfatisch/chloridischem Angriff zu rechnen. Die Ergebnisse der Versuche ergeben eine temperaturabhängige, für den jeweiligen Werkstoff und das Korrosionsmedium (Gasphase, Belag) relevante Einschätzung des Abtrages. Auf diese Weise gelingt es, für die Werkstoffe in Zusammenwirken mit dem Korrosionsmedium Haupteinflussfaktoren zu spezifizieren. Durchführung von Korrosionsexperimenten in synthetischem Rauchgas und unter synthetischen Aschen in Röhrenöfen. Bestimmung des Korrosionsangriffes nach unterschiedlichen Zeiten durch chemisches Abbeizen der Korrosionsprodukte und anschließende Wägung (Metallverlustbestimmung). Charakterisierung des Korrosionsangriffes durch Metallografie, Rasterelektronenmikroskopie und Mikrosonde. Begleitung durch thermodynamische Rechnungen mit FacTSage.

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