Das Projekt "Charakterisierung von C- und N-Pools in Boeden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Wissenschaftszentrum Weihenstephan für Ernährung, Landnutzung und Umwelt, Department für Ökologie, Lehrstuhl für Bodenkunde durchgeführt. Die Daten aus der Charakterisierung der organischen Substanz in Ackerboeden sind essentielle Basisdaten der Kohlenstoff- und Stickstoff-Umsetzungen im System Boden. Dabei sollen der C- und N-Pool ackerbaulich genutzter Flaechen auf Versuchsgut Scheyern genauer identifiziert und quantifiziert werden. Dies erfolgt ueber moderne Analysemethoden der Bodenkunde. Nach der physikalischen Fraktionierung schliessen sich nasschemische Untersuchungen und Abbauversuche an. Die physikalische Fraktionierung trennt die organische Substanz nach Verweildauer im Boden durch unterschiedliche Stabilisierungsmechanismen gegenueber mikrobiellem Abbau auf. Der wesentliche Teil der Identifizierung wird ueber 13C- und 15N-NMR-Spektroskopie laufen. Insbesondere sollen Unterschiede in Menge und Zusammensetzung der organischen Substanz bei verschiedenen Bewirtschaftungsweisen (integrierter und oekologischer Anbau) und bei unterschiedlichen Bodenarten der untersuchten Boeden herausgestellt werden. Weiterhin soll die Variabilitaet der Daten in der Flaeche und der Jahresverlauf der verschiedenen Fraktionen bestimmt werden, mit dem Ziel, langfristig eine Extrapolation der Ergebnisse auf die Skala der Landschaft durchzufuehren.
Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Bergakademie Freiberg, Institut für Experimentelle Physik durchgeführt. Die entscheidenden Prozesse in Brennstoffzellen und Batterien, deren Effizienzen einen direkten Einfluss auf unsere Umwelt und auf natürliche Ressourcen haben, laufen an der Grenzfläche zwischen Elektrode und Elektrolyt ab. Diese Grenzfläche ist leider den herkömmlichen oberflächen-physikalischen Methoden nicht zugänglich und volumenempfindliche Methoden weisen zu hohe Nachweisgrenzen auf. In diesem Teilprojekt wird zuerst eine Messzelle entwickelt, die die Bestimmung der Strukturen an der Phasengrenzfläche sowie metastabiler und reaktiver Phasen während des elektrochemischen Prozesses auf molekularem Niveau mittels NMR-Spektroskopie ermöglicht. Hiermit werden die neuartigen Informationen zusätzlich zu den Röntgen-Photoelektronen-Spektroskopie-, Röntgenabsorptions-Spektroskopie- und Neutronenreflexions-Experimenten unter Reaktionsbedingungen gewonnen. Durch die hoch-auflösende Festkörper-NMR-Spektroskopie und die NMR-Relaxationszeit-Messungen werden die Strukturen der Grenzfläche und der Ionentransport durch die Grenzfläche untersucht. In diesem Teilvorhaben sind vier Meilensteine vorgesehen: 1. Entwicklung der Zelle für die in-situ NMR-Messungen. 2. In-situ NMR-Charakterisierung der Strukturen an der Phasengrenzfläche während des elektrochemischen Prozesses. 3. Hoch-auflösende heteronukleare Festkörper-NMR-Untersuchungen im Phasengrenzbereich. 4. Untersuchung der Ionenmobilität durch NMR-Relaxationszeitmessungen und NMR-Linienform-Analyse.
Das Projekt "PVC-Analytik im Klaerschlamm, Moeglichkeiten zur Reduktion des AOX-Eintrags und der Kostenreduktion bei der Klaerschlammentsorgung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Spectral Service Laboratorium für Auftragsanalytik durchgeführt. Am Beispiel einer Stadt sollte durch Anwendung einer analytischen Methode (NMR-Spektroskopie) eine Umweltentlastung im Bereich Abwasser und Klaerschlamm erreicht werden. Fuer betroffene Betriebe wurde ein Loesungskonzept erstellt. Mit der NMR-Methode wurde ein PVC-Fensterhersteller als Verursacher der hohen AOX im Klaerschlamm identifiziert. Nach Erstellung eines Loesungskonzeptes und betrieblichen Massnahmen konnten die PVC-Emissionen und damit der AOX unterhalb des Grenzwertes gesenkt werden, so dass der Klaerschlamm jetz wieder landwirtschaftlich verwertet wird.
Das Projekt "Menge, Zusammensetzung und Umsetzung der organischen Substanz im Unterboden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Wissenschaftszentrum Weihenstephan für Ernährung, Landnutzung und Umwelt, Department für Ökologie, Lehrstuhl für Bodenkunde durchgeführt. Das Wissen über die Menge, Zusammensetzung und Umsetzung der organischen Substanz in Böden der gemäßigten Breiten beschränkt sich bis auf wenige Ausnahmen auf die Oberböden (A-Horizonte und Auflagen). Hier finden sich die höchsten Konzentrationen der organischen Substanz. Jüngere Inventurarbeiten haben nun gezeigt, dass auch im Unterboden (B- und Cv-Horizonte) beträchtliche Mengen an organischer Substanz, allerdings in niedrigen Konzentrationen vorliegen. Ziel des geplanten Vorhabens ist es, (1) die Menge der organischen Substanz im Unterboden zu erfassen, (2) ihre Zusammensetzung und Herkunft zu bestimmen und (3) ihre Umsetzbarkeit zu erfassen. Daraus sollen Rückschlüsse auf die Stabilisierungsmechanismen der organischen Substanz im Unterboden gezogen werden. Nach einer Inventur der Bodenprofile an den SPP-Standorten (C-Gehalte, 14C-Alter) erfolgt die Erfassung der Zusammensetzung der organischen Substanz mittels Festkörper-13C-NMR-Spektroskopie. Die Zusammensetzung der Lipid-, Polysaccharid- und Ligninfraktion soll Hinweise auf die Herkunft der stabilisierten organischen Substanz differenziert nach oberirdischen, unterirdischen Pflanzenrückständen und mikrobiellen Resten geben. Abbauversuche unter kontrollierten Bedingungen im Labor und die Erfassung des 14C-Alters des freigesetzten CO2 sollen Aufschluß über die Umsetzbarkeit des 'jungen' und 'alten' C im Unterboden geben. Dabei werden jeweils die Profile über die gesamte Entwicklungstiefe betrachtet, um die Unterbodenhorizonte in Bezug zu den Oberböden und zu den Ergebnissen anderer AG im SPP zu setzen. Darauf aufbauend können dann in den nächsten Phasen des SPP die Eigenschaften der organischen Substanz im Unterboden und die Regulation der C-Umsetzungen im Unterboden untersucht werden.
Das Projekt "CarboSafe - Sicherheit, Gesundheit und Qualität im Umgang mit CNT" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), Abteilung 6 Materialschutz und Oberflächentechnik, Fachgruppe 6.5 Polymere in Life Science und Nanotechnologie durchgeführt. Da eine chemische Funktionalisierung CNTs hinsichtlich ihrer Transporteigenschaften in und Wechselwirkungsfähigkeit mit biologischen Systemen verändert, werden für die Rückführbarkeit eventueller ökotoxikologischer Wirkungen auf chemisch-physikalische Materialcharakteristika an der BAM Methoden zur Quantifizierung funktioneller chemischer Gruppen an CNTs entwickelt, die auf Derivatisierungsreaktionen basieren und mit XPS und NMR-Spektroskopie ausgewertet werden. Materialauswahl; Derivatisierungsverfahren für CNTs in Flüssig- und Gasphase; Quantifizierung derivatisierter Gruppen mittels XPS und 19F-NMR; Strukturcharakterisierung mittels 13C-NMR; Vergleich von XPS- und NMR-Quantifizierung; Untersuchungen zur Effizienz- und Selektivität; Erhöhung der Empfindlichkeit; Beteiligung an Standardisierung Die ökotoxikologischen Ergebnisse dieses Projektes haben sehr hohe Bedeutung für die kommerzielle Verwertung von CNTs und CNT-Produkten. Die Entwicklung von Analyseverfahren für funktionelle Gruppen an CNTs wird helfen, die Toxikologie neuer CNTs zu verstehen und Strategien zur kovalenten Kopplung von CNTs an die Matrix zu entwickeln, wodurch das CNT-Emissionsrisiko reduziert werden kann.
Das Projekt "Mechanismen der Festlegung von phenolischem Kohlenstoff im Boden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Fachbereich 01 Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät, Lehrstuhl Biologie V - Umweltanalytik durchgeführt. Natürliche monomere Phenole und phenolische Säuren im Boden werden als Vorstufen von Huminstoffen angesehen. Diese Substanzen sind leicht abbaubar und werden zum Teil in der organischen und anorganischen Bodenmatrix festgelegt. Diese Festlegung ist stark abhängig von Art und Eigenschaften der Bodenmatrix, die sowohl durch Huminstoffe als auch durch mineralische Bestandteile, mikrobielle Aktivität und Makrofauna des Bodens charakterisiert ist. Dabei laufen biotische ebenso wie abiotische Prozesse ab. Die Wechselwirkungen der 14C- und 13C-Ring markierten Modellsubstanzen Catechol, Ferulasäure und Kaffeesäure mit bodenbürtigen Huminstoffen und mineralischen Bodenbestandteilen werden mittels Gleichgewichtsdialyse und Bodeninkubation unter kontrollierten Bedingungen untersucht. Dies umfasst den Abbau der monomeren Phenole, die Art ihrer Immobilisierung (kovalente Bindung oder physiko-chemischer Einschluss) und die chemische Struktur des so stabilisierten Kohlenstoffs. Der Einsatz 14C-markierter Substanzen ermöglicht die Aufstellung einer Bilanz über extrahierbare, gebundene und mineralisierte Anteile des phenolischen Kohlenstoffs. Ebenso kann hierdurch die räumliche Verteilung der gebundenen Rückstände über die anorganischen und organischen Komponenten des Bodens bestimmt werden. Der Bindungstyp der phenolischen Rückstände in der organischen oder anorganischen Matrix wird durch Silylierung mit anschließender Größenausschlusschromatographie bestimmt. Zur chemischen Strukturaufklärung der gelösten und der gebundenen Rückstände werden 13C-NMR und GC-MS heran gezogen. Zusätzlich wird eine Syntheseweg für die Seitenkettenmarkierung von zwei der phenolischen Modellsubstanzen (Ferula- und Kaffeesäure) entwickelt. In Zusammenarbeit mit PD Dr. Brune (Konstanz) erforschen wir den Einfluss der Fraßaktivität und der Darmpassage Humus verzehrender Makrofauna auf die Umwandlung und Festlegung dieser Phenole. Studien zur Umsetzung der phenolischen Komponenten zu mikrobieller Biomasse werden zusammen mit Prof. Dr. Michaelis (Hamburg) durchgeführt, um hierbei den Einfluss dieser mikrobiellen Biomasse auf das Inventar refraktärer Substanzen im Boden zu untersuchen.
Das Projekt "ATR-Spektroskopie zur Schnellanalytik in umweltbelasteten Gewaessern und Schlaemmen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Analytische Chemie durchgeführt. Mit dem Projekt sollte untersucht werden, wie Umweltschadstoffe und umweltrelevante Prozesse in Abwaessern und Schlaemmen in-situ detektiert werden koennen und wie sich ein entsprechender Sensor realisieren laesst. Fuer solche Anwendungen sollten die Moeglichkeiten, Grenzen der Anwendung unbeschichteter ATR-Sensoren untersucht werden. Aus dem Sensorsignal lassen sich Aussagen ueber - den Wassergehalt in Schlaemmen, - Art und Konzentration der Partikel und - Art und Konzentration organischer Verunreinigungen ableiten. Der Wassergehalt von Schlaemmen kann aus der Lichtstreuung an den Partikeln bestimmt werden. Fuer Partikel, deren Durchmesser etwa 3 mym reicht, koennen quantitative Aussagen und Strukturinformationen gewonnen werden. Das ATR-Spektrum gestattet zudem die Beurteilung geloester organischer Verunreinigungen, sofern deren Konzentration mindestens 0,1 Vol.-Prozent betraegt.
Das Projekt "Teilvorhaben 3: Entwicklung eines Echtzeitsensors für die umweltschonende Staerkebestimmung bei Kartoffeln" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Select, Ingenieurgesellschaft für Optoelektronik, Bilderkennung und Qualitätsprüfung durchgeführt. Vorhabenziel ist die Entwicklung eines Echtzeitsensors fuer die Staerkebestimmung bei Kartoffeln. Dieser Sensor ist so in einen optoelektronischen Verleseautomaten einzuordnen, dass aus dem Kartoffelstrom kuenftig nicht nur Kartoffeln mit Schadanteilen (Faeule, Gruenfaerbung, Beschaedigungen u.a.) ausgesondert werden, sondern dieser Kartoffelstrom auch nach dem Staerkegehalt der Einzelknollen klassiert werden kann. Um Verluste zu senken und eine gleichbleibende Produktqualitaet sichern zu koennen, sollen jeweils nur Kartoffeln mit etwa gleichem Staerkegehalt innerhalb der gleichen Charge eingesetzt werden. Wissenschaftlich-technische Grundlagen zur Bestimmung von Staerke in Kartoffeln sind die Dichtebestimmung und Elemente der NIR-Spektroskopie. Die Arbeitsplanung fuer das Gesamtvorhaben sieht folgende Etappen vor: Nachweis der Sensorfunktion; Verknuepfung von Staerkesensor und Verleseautomat: Schutzrechte; Klassieren des Gutstromes; Prototypherstellung; Nachweis der Prototypfunktion. Meilensteine: Nachweis der Sensorfunktion; Nachweis der Klassierfunktion. Die Ergebnisverwertung erfolgt durch Uebernahme des Staerkesensors in die Serienfertigung des optoelektronischen Verleseautomaten.
Das Projekt "Untersuchung zur Synthese und zum Wirkungsmechanismus von Katalysatoren und Inhibitoren fuer thermisch und photochemisch initiierte Oxidationsreaktionen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von BASF Schwarzheide GmbH durchgeführt. Das vorliegende Forschungsvorhaben hatte sich das Ziel gesetzt, neue multifunktionelle synergistisch wirkende Verbindungen zu synthetisieren, die eine hohe Effektivitaet als Antioxidantien und Flammschutzmittel (FSM) in Polyurethanschaeumen aufweisen. Die Synthese der antioxidativ wirkenden Strukturelemente/Verbindungen und deren Untersuchung wurden vom Projektpartner vorgenommen. Der Schwerpunkt der Entwicklung von toxikologisch unbedenklichen, halogenfreien Flammschutzmitteln lag bei der BASF. Hierfuer wurden P- und N-haltige Verbindungen, zB auf Basis von Melamin, Cyanursaeure und Phosphor- bzw Phosphonsaeurederivate eingesetzt. Die neuen Verbindungen sollten reaktiver und supramolekularer Natur sein, um die stoerenden Foggingeffekte niedermolekularer Inhibitoren zu verhindern. Neben der Synthese neuer FSM war die Aufklaerung der Struktur-Wirkung-Beziehung und das Auffinden von Synergismen ein Ziel dieses Vorhabens. Dies sollte durch Analyse der pyrolytischen Abbauprodukte (GC-MS, NMR, GPC) und praxisrelevanten Brandtests geschehen.
Das Projekt "Teil 5: Langzeit- und Remobiliserungsverhalten von Schadstoffe - TV 3: Analyse der Bindungstrukturen gebundener TNT-Rueckstaenden im Boden nach biologischer Behandlung und Remobilisierungsversuche" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Jena, Institut für Mikrobiologie, Lehrstuhl für Technische Mikrobiologie durchgeführt. Beim mikrobiellen Abbau von 14C-markiertem 2,4,6-Trinitrototluol (TNT)in Boeden wurde festgestellt, dass trotz der Eliminierung ein erheblicher Teil des 14C als nicht extrahierbarer Rueckstand zurueckbleibt. Ueber die Art dieser Rueckstaende und ueber deren Stabilitaet liegen bisher keine Informationen vor. Im vorliegenden Projekt sollen daher die Bindungsformen von TNT-Rueckstaenden nach aerober Behandlung kontaminierter Boeden mit ligninolytischen Pilzen unter Einsatz von 15N- und 14C-markiertem TNT untersucht und die Remobilisierbarkeit sowie die Langzeitstabilitaet der gebundenen Rueckstaende unter verschiedenen Bedingungen ermittelt werden. Hierzu wird Standortboden 15N- und 14C-markiertes TNT zugesetzt und diese Bodenmaterialien der Behandlung durch Pilze unterzogen. Danach werden die Bodenfraktionen untersucht und der Verbleib des TNT mittels 14C-TNT quantifiziert und die Bindungstypen des Stickstoffes mittels 15NMR-Spektroskopie analysiert. Am rueckstandshaltigen Bodenmaterial wird nachfolgend die Remobilisierbarkeit mit physiko-chemischen und biologischen Methoden untersucht.
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| Bund | 15 |
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