Das Projekt "Neutronenaktivierungsanalyse" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Physik des GKSS-Forschungszentrums Geesthacht GmbH durchgeführt. Die NAA ist ein sehr leistungsfaehiges Verfahren zur Spuren- und Multielementbestimmung. Sie ist im Prinzip fuer alle Probenarten geeignet. Lediglich aus Sicherheitsgruenden werden die Proben in getrocknetem Zustand in den Reaktoren FRG-1 und FRG-2 bestrahlt. Die NAA wird hier hauptsaechlich in der Umwelt- und Meeresforschung eingesetzt. Da bei solchen Programmen sehr viele Proben zu bearbeiten sind, liegt ein Schwerpunkt der Arbeiten in der Automatisierung und Rationalisierung des Analysenganges. Ein weiterer Schwerpunkt liegt in der statistischen Verarbeitung der Datenflut. Dazu werden Programme zur statistischen Auswertung und Korrelationsanalyse verwendet und weiterentwickelt. Ein dritter Schwerpunkt der Arbeiten liegt in der Radiochemie. Denn neben der rein instrumentellen NAA muessen radiochemische Trennungen durchgefuehrt werden, um die Nachweisempfindlichkeit zu verbessern und stoerende Matrixaktivitaeten vor der Messung abzutrennen. In Einzelfaellen ist dann neben der Gamma-Spektroskopie die Alpha- und Beta-Spektroskopie die vorteilhafteste Methode. Es werden die deutschen Kuestenbereiche der Nord- und Ostsee und einzelne Flussmuendungen erprobt, um die Verteilg.und zeitl. Schwankungen der Schadstoffkonzentrationen zu ermitteln. Dazu werden systematisch Organismen und Sedimentproben genommen, analysiert und statistisch ausgewertet, ebenso Wasser- und Schwebstoffproben. Um aussagekraeftige Ergebnisse zu bekommen, muessen die natuerlichen jahreszeitlichen und langfristigen Aenderungen erfasst werden. Aus dem Spurenelementmuster sollen die Mechanismen der Schadstoffverteilungen aufgeklaert und moegliche Schadstoffquellen lokalisiert werden.
Das Projekt "Spurenelementanalytik in biologischen Geweben mittels ioneninduzierter Roentgenfluoreszenz" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Marburg, Fachbereich Physik durchgeführt. Es handelt sich um eine zerstoerungsfreie Analysenmethode mit gleichzeitiger Erfassung von Spurenelementen mit Ordnungszahlen oberhalb von Z = 13 (Multielementanalyse), von hoher Nachweisempfindlichkeit und geringem Bedarf (weniger als 50 mikrog.) an Probenmaterial. Die untere Nachweisgrenze dieser Methode liegt bei Massengehalten von etwa 10-7 (d.h. 0,1 ppm) bezogen auf trockenes Probenmaterial oder bei Absolutmengen von 10 exp-12g/10 mikro g Substanzmenge. Sie ist daher zur Bestimmung der wichtigsten Spurenelemente in biologischen Geweben sehr gut geeignet.
Das Projekt "Multielement-Analysen von Abwaessern und von atmosphaerischen Staeuben mit Hilfe der Plasmaemissionsspektralanalyse" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gesellschaft zur Förderung der Spektrochemie und Angewandten Spektroskopie, Institut für Spektrochemie und Angewandte Spektroskopie durchgeführt. Im Rahmen der Entwicklung von Analysenverfahren der OES (vorwiegend mit Hilfe eines induktiv gekoppelten Hochfrequenzplasmas (ICP)) werden u.a. Analysenvorschriften fuer die Abwasseranalytik ausgearbeitet. Bis jetzt wurden folgende Verfahren entwickelt: 1. ICP-Injektionsverfahren zur raschen Spurenanalyse waessriger Proben mit hoher Salzbelastung. 2. Zwei ICP-Hydridverfahren zur Bestimmung von Arsen (Nachweisgrenzen 5 bzw. 1 ng/ml). 3. Verfahren zur Spurenanalyse von organischen Loesungen mit Hilfe eines ICP. Bestimmung von Metallen nach ihrer Abtrennung von der Probenmatrix durch Extraktion der APDTC-Komplexe. Fuer die Verfahren wurden Nachweisgrenzen angegeben und Matrixeffekte untersucht. Auch die Probenvorbereitung im Fall von industriellen Abwaessern wurde untersucht. - Analyse von atmosphaerischen Staeuben: Bis jetzt wurden die mit der ICP-OES erreichbare Analysegenauigkeit und die Richtigkeit bei der Analyse von aufgeschlossenen Staubproben untersucht.
Das Projekt "Spurenanalytische Verbundverfahren und Tracerstudien in Meerwasser und Luftstaub" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Institut für Anorganische und Angewandte Chemie durchgeführt. Entwicklung von Verbundverfahren zur Analyse von Elementspuren in Meerwasser und Luftstaub, speziell: Multielementreferenzverfahren auf der Basis der NAA, Multielementbestimmung auf der Basis der RFA. Prototypische Anwendung auf Meerwasser und korngroessen-klassierte Luftstaeube. Tracerstudien zur Probenahme von Meerwasser, speziell Studium von Kontaminationen durch Schoepfgeraete und von Problemen bei der Lagerung von Probematerial. Tracerstudien zur Ausbreitung von Staubaerosolen.
Das Projekt "Grundlagen des kolloidalen Stofftransports in der biologischen Abwasserreinigung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Institut für Wasserchemie und Chemische Balneologie und Lehrstuhl für Hydrogeologie, Hydrochemie und Umweltanalytik durchgeführt. Ziel des Projektes ist die Charakterisierung von Kolloiden (dp = 0.001-1 mym) in biologischen Kläranlagen. Es existieren derzeit kaum Erkenntnisse über die kolloiden Frachten in solchen Anlagen und deren Einfluß auf die Reinigungsleistung. Neben einer elementanalytischen Bilanzierung der räumlichen und zeitlichen Varianz der Kolloidkonzentration in technischen Anlagen und Identifizierung von spezfischen Partikelquellen über größenselektive elementare 'Fingerabdrücke' sollen Erkenntnisse über den Verbleib und die chemische und strukturelle Modifikation von Kolloiden durch Wechselwirkung mit Biofilmen gewonnen werden. Die Bilanzierung basiert methodisch auf der induktiv-gekoppelten Plasmamassenspektrometie (ICP-MS). Der Eintrag der Kolloide in das ICP-MS erfolgt entweder durch Kopplung mit einer asymmetrischen Fluß-Feldflußfraktionierung (AF4), die eine vorherige größenselektive Auftrennung erlaubt, oder durch Laserablation von Membranfiltern nach einer mehrstufigen Ultrafiltration. In einem weiteren Schritt soll mit natürlichen (d.h. Kolloiden, die spezifischen Quellen zugeordnet werden können) bzw. künstlichen Tracerkolloiden die Dynamik von makroskopischen kolloidalen Transportvorgängen in techenischen Anlagen bzw. die mikroskopische Wechselwirkung mit Biofilmen in einem Laborfließsystem untersucht werden.
Das Projekt "Entwicklung und Anwendung von neutronenaktivierungsanalytischen Methoden fuer Untersuchungen ueber die Spurenelementeverschiebung in Milch und Milchprodukten als Folge von Umwelteinfluessen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Milchforschung durchgeführt. a) Weitgehende Rationalisierung und Automatisierung der Neutronenaktivierungsanalyse fuer die Anwendung in der Milchforschung. b) Entwicklung eines rationellen Monostandardverfahrens fuer Lang- und Kurzzeitbestrahlungen im Reaktor. Entwicklung eines leistungsfaehigen EDV-Programmes fuer die vollautomatische Auswertung von Gammaspektren. Anwendung des Multielementverfahrens zur Loesung von Fragestellungen der Ernaehrungs- und Umweltforschung. c) Gezielte Sammlung von Proben. Laboruntersuchungen, Publikationen.
Das Projekt "Bestimmung von Elementspuren in Maritimen, geologischen und biologischen Materialien durch Neutronenaktivierungsanalyse" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Institut für Anorganische und Angewandte Chemie durchgeführt. Bei der Spurenanalytik maritimer Proben treten stoerende Matrixprobleme auf. Die Untersuchungen erstrecken sich daher auf: Entwicklung von Verfahren zur Abtrennung der Matrixelemente; Entwicklung von Multielementbestimmungsverfahren; Entwicklung von Auswerteprogrammen fuer die Gamma-Spektroskopie; Automatisierung der Analysenauswertung.
Das Projekt "Vorhersage von Verschmutzungen bis zum kalten Ende des Rauchgaswegs -Teilvorhaben: Experimentelle Grundlagen zur Verminderung des Belagsbildungs- und Korrosionspotentials in Kraftwerkskesseln bei schrittweisem Ersatz von Regelbrennstoffen durch biogene Ersatzbrennstoffe" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Bergakademie Freiberg, Institut für Energieverfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen - Professur für Energieverfahrenstechnik und thermische Rückstandsbehandlung durchgeführt. Übergeordnetes Ziel des Verbundvorhabens VeRa ist die Schaffung der wissenschaftlichen Grundlagen sowie die Entwicklung geeigneter Werkzeuge, um die überwiegend fossilen Regelbrennstoffe thermischer Kraftwerke schrittweise durch Biomassen ersetzten zu können. Aufgrund der spezifischen Brennstoffeigenschaften ist davon auszugehen, dass die schrittweise Erhöhung des Biomasseanteils zu erheblichen Problemen hinsichtlich Ansatzbildung und Korrosion führen wird. Dieses Teilprojekt hat die Zielstellung, die komplexen Wechselwirkungen in den Aschesystemen experimentell zu untersuchen und zu systematisieren sowie dazu geeignete Analysemethoden weiterzuentwickeln und anzuwenden, um letztlich mithilfe von Brennstoffklassen das Potential zur Ansatzbildung für eine breite Palette an Brennstoffmischungen abschätzen zu können. Neben der ausführlichen chemisch-mineralogischen Charakterisierung (RFA, XRD, REM-EDX/WDX) unterschiedlichster Brennstoffe werden die Wechselwirkungen auf Basis von Temperreihen sowie Impedanzspektroskopie untersucht. Ein weiterer Schwerpunkt bildet die Weiterentwicklung der Analysenmethoden LIBS und ETV-ICP OES zur Brennstoff- und Multielementanalyse, Speziation sowie zur Untersuchung der Mobilisierung von Ansatzbildern unter Prozessgasatmosphäre. Die experimentellen Untersuchungen werden mit thermochemischen Berechnungen begleitet. Im Ergebnis ist die Bildung von Brennstoffklassen (Kategorisierung der zur Ansatzbildung führenden Wechselwirkungen) vorgesehen, welche den Betreibern eine Abschätzung des Ansatzbildungspotentials für eine große Bandbreite an Brennstoffen ermöglicht. Unter Zuhilfenahme der methodisch weiterentwickelten Analysetechniken können die zur Klasseneinteilung notwendigen Brennstoffeigenschaften perspektivisch 'online' ermittelt werden. Alle Ergebnisse fließen in die Arbeiten der Projektpartner ein, welche ein auf CFD- und thermochemischer Modellierung basierendes Vorhersagetool zur Minimierung der Ansatzbildung entwickeln.
Das Projekt "Teilprojekt 2: Leistungsfähige Multielement-Analyse mittels Neutronenaktivierungsanalyse" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Aachen Institute for Nuclear Training GmbH (AINT) durchgeführt. Ziel des Gesamtvorhabens ASHCON ist es MV-Reststoffen (z.B. Aschen) zu Recyclieren und einer Wiederverwendung in der Baustoffindustrie als Zuschlagmittel für die Betonherstellung zuzuführen. Hierdurch sollen zum einen natürliche Ressourcen wie Sand eingespart werden und zum anderen die Deponierung der MV-Reststoffe vermindert werden. Hierfür ist es notwendig, dass die elementare Zusammensetzung der MV-Reststoff bekannt ist. In dem Teilvorhaben seitens AiNT wird die Anwendung der Prompt-Gamma-Neutronenaktivierungsanalyse, kurz PGNAA, für die zerstörungsfreie Multielementanalyse der MV-Reststoffe erforscht. Es werden mit einer Messanlage im Technikum von AiNT Analysen von verschiedenen MV-Reststoffen durchgeführt, die seitens der Projektpartner zur Verfügung gestellt werden. Diese Analyse sind im momentanen Entwicklungsstadium sehr aufwendig, da die die Auswertung und Interpretation der Ergebnisse manuell in Zusammenarbeit mehrerer Mitarbeiter erfolgt. Anhand der durchzuführenden Analysen soll eine Aussage über die Eignung des Verfahrens für die oben beschriebene Anwendung untersucht werden. Des Weiteren wird in Abstimmung mit den Verbundpartnern ein Anlagenkonzept entwickelt, das den Anforderungen der Industrie genügen soll. Hierzu müssen umfangreiche Simulationsstudien durchgeführt werden, um die matrixabhängigen Neutronenflüsse und Gammaspektren zu berechnen. Zum Beispiel muss in Abhängigkeit von den geforderten Elementnachweisgrenzen und Massendurchsätzen eine Studie zu geeigneten Detektoren durchgeführt werden. Mit bestehenden Anlagen von AiNT können nur statische Messungen von Einzelproben durchgeführt werden. Seitens der Industrie werden aber Messanlagen gefordert, die das Messgut dynamisch auf einem Förderband analysieren, um den notwendigen Massendurchsatz von mehreren Tonnen pro Stunde zu erreichen. Das ist eine große Herausforderung und erfordert neue Ansätze für die Analyse.
Das Projekt "Teilvorhaben 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Göttingen, Geowissenschaftliches Zentrum, Abteilung Sedimentologie,Umweltgeologie durchgeführt. Bei alleinigem Maissilage-Input (minimale Cobaltgehalte) in Biogasanlagen reichen die Spurenelemente für eine optimale Methanbildung nicht aus. Derzeit werden in Deutschland in mehr als 3.000 Biogasanlagen industrielle Additive zugefüttert, um dem Mangel zu begegnen. Das hilft zwar, birgt aber Umweltrisiken und verursacht Kosten. Andere mögliche Energiepflanzen kumulieren im Vergleich zu Mais erheblich mehr an essenziellen Spurenelementen. Durch die Zumischung anderer Energiepflanzen sollte es möglich sein, eine ausreichende Spurenelementversorgung für die Vergärung zu gewährleisten, wodurch auf künstliche Spurenelementadditive verzichtet werden könnte. In quasi-kontinuierlichen Laborfermentern wird dies verifiziert. Korrelationen von Elementkonzentrationen, Prozessdaten sowie der Zusammensetzung und Aktivität der mikrobiellen Gemeinschaften im Biogasreaktor sollen grundlegende Zusammenhänge aufzeigen. Ökologische, soziale und ökonomische Aspekte fließen in die Bewertung der Anbauwürdigkeit der untersuchten Energiepflanzen ein. Mit einem vielfältigeren Energiepflanzenanbau werden Nachhaltigkeitsansprüche an die Biogaserzeugung deutlich besser erfüllt. Alle Proben von den Versuchsfeldern und den Labor- sowie Praxisfermentern werden nach einem Säuretotalaufschluss mittels ICP-OES und -MS auf über 50 Elemente hin untersucht. Eine Element-Prognose Boden/Pflanze wird erarbeitet. Die Mobilität der Spurenelemente im Fermentermaterial wird untersucht (Extraktion, Filtration, Multielementbestimmung). Toxische Schwellen im Biogasprozess bei einer Überdosierung werden für kritische Elemente ermittelt. Die gesammelten Daten des Projektes fließen in einer Datenbank zusammen. Dies ermöglicht eine grobe Prognose der Stoff- und Elementströme. Handlungsempfehlungen für einen nachhaltig optimierten Energiepflanzenbau bei gleichzeitig maximaler Biogasausbeute werden abgeleitet und veröffentlicht. Dr. Sauer übernimmt die Koordination und Leitung des Verbundprojektes.
