Das Projekt "Messungen kurzkettiger Alkohole and Aldehyde als wichtiger Vorläufer von troposhärischen Radikalen und Ozon: Entwicklung und Anwendung neuer Methoden zur Messung von Flüssen zwischen Biosphäre und Atmosphäre, sowie von troposphärischen Mischungsverhä" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bremen, Institut für Umweltphysik durchgeführt. Research in the group focuses on the understanding of the atmospheric budgets of oxygenated volatile organic compounds, short OVOCs, a project funded by the Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) in its Emmy-Noether-Programme. Laboratory and field measurements in the boundary layer are carried out to study biosphere-atmosphere exchange of OVOCs such as acetone, methanol, acetaldehyde and other trace gases. Project kick-off was January 2003, first field measurements were carried out in summer 2003.The objectives of this research project are: - to expand and improve the current knowledge of (O)VOCs, in particular methanol, in the troposphere; - To develop a method to measure methanol mixing ratios in the troposphere based on the improved flourimetric measurement of formaldehyde; - to measure and interpret fluxes of these OVOCs in managed ecosystems, focusing on agricultural ecosystems for grain and forage production, and mid-latitude grasslands; - to relate measured fluxes to their environmental drivers, such as temperature, incident radiation, or humidity, and their anthropogenic drivers, such as harvesting or grazing of domestic animals; - to enhance the current capabilities of the Institut für Umweltphysik (IUP), University of Bremen, for interpreting/validating 1) satellite and ground-based data on formaldehyde, and 2) ground based data on peroxy radicals as acquired through the IUP s TROLAS group; - to generate synergistic products combining remote sensing data and flux measurements. This objective involves collaboration with IUP researchers using remote sensing techniques, will commence with a feasibility study on a limited spatial scale, and will carry the second phase of the project into subsequent research projects/objectives once the measurements have been successful. The techniques we use are Proton Transfer Reaction-Mass Spectrometry (PTR-MS) and photolytic detection of formaldehyde. In more detail, we will be measuring: - tropospheric mixing ratios of oxygenated VOCs at high time resolutions (0.1 to 10 Hz); - OVOC fluxes using eddy covariance (EC) and relaxed eddy accumulation (REA); - formaldehyde photolytically in the liquid phase after cyclization with acetylacetone in the presence of NH4+; - the conversion of methanol to formaldehyde in ambient air using a commercial catalyst; - fluxes of momentum, heat, water and CO2, and later ozone using standard micrometeorological techniques.
Das Projekt "Weniger Geruch und Keime bei der Bioabfallsammlung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Innsbruck, Institut für Mikrobiologie durchgeführt. Background: The emission of odour from organic waste collection systems is a nuisance to the user. Aims: The present project aims at facilitating detection of gaseous emissions by measuring volatile organic carbons (VOCs) with a novel PTR-MS gas measurement device, and to improve the odour situation by implementing an innovative waste collection method. Preliminary findings: VOC emissions may be related to the prevalent microorganisms.
Das Projekt "Flüsse von BOVOC zwischen Gebirgsgrasslandökosystemen und der Atmosphäre" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Innsbruck, Institut für Ökologie durchgeführt. Flüchtige organische Kohlenstoffverbindungen (sog. VOCs) beeinflussen die chemischen und physikalischen Eigenschaften der Atmosphäre und damit das Klima. Emittiert werden diese durch menschliche Aktivitäten und der Biosphäre, der bei weitem größte Teil der Emissionen stammt von Pflanzen. In der Vergangenheit wurden vor allem Kohlenwasserstoffverbindungen, wie Methan oder Isoprenoide, detailliert untersucht. Biogene oxygenierte VOCs (sog. BOVOCs), wie Methanol, Acetaldehyd und Aceton, wurden hingegen kaum untersucht obwohl diese in signifikanten Mengen in der Atmosphäre vorkommen und deren geschätzte gemeinsame Quellenstärke sich ungefähr auf die Hälfte jener von Isopren, welches die globalen VOC-Emissionen dominiert, beläuft. Dementsprechend unsicher sind die globalen Budgets von Methanol, Acetaldehyd und Aceton, und insbesondere die Abschätzung ihrer biogenen Senken/Quellengrößen. Das übergeordnete Ziel des beantragten Projektes ist es daher das Verständnis über den Austausch von Methanol, Acetaldehyd und Aceton zwischen terrestrischen Ökosystemen und der Atmosphäre zu erhöhen und damit die Fähigkeit diese Prozesse zu simulieren zu verbessern. Dazu wird eine Studie die experimentelle Aspekte mit Simulationsstudien kombiniert für ein Grünlandökosystem im Stubaital (Österreich) durchgeführt. Im Detail werden dabei folgende Zielsetzungen verfolgt: (i) Quantifizierung der saisonalen Flüsse von Methanol, Acetaldehyd und Aceton. In der Vergangenheit wurden VOC-Austauschmessungen häufig im Rahmen von kurzen intensiven Kampagnen bzw. maximal über eine Vegetationsperiode durchgeführt was eine Analyse der interannuellen Variabilität nicht zulässt. Im Rahmen des beantragten Projektes ist daher geplant für zwei weitere Jahre BOVOC-Flussmessungen durchzuführen um so, unter Einbeziehung von zwei Jahren Daten aus einem Vorgängerprojekt, erstmals die interannuelle Variabilität dieser Flüsse untersuchen zu können. (ii) Quantifizierung der Beiträge der Vegetation und des Bodens zum gesamten BOVOC-Austausch. Dazu werden, sowohl im Labor wie im Freiland, BOVOC-Austauschmessungen an Blättern der vorkommenden Pflanzenarten, wie auch, unter Einsatz einer neuartigen nicht destruktiven Methode, vom/zum Boden durchgeführt. (iii) Hochskalierung der unter (ii) erhobenen Daten auf Ökosystemebene mittels eines prozess orientierten Modells und Vergleich der Modellsimulationen mit den unter (i) mit einer unabhängigen Methode erhobenen Ökosystemflüsse. Dieser Vergleich stellt den ultimativen Test unseres Prozessverständnisses über den Austausch zwischen Biosphäre und Atmosphäre dieser drei wichtigen BOVOCs dar.
Das Projekt "Klimawechsel im späten Eifelium: Auswirkungen auf tropische Korallenfaunen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Graz, Institut für Erdwissenschaften, Bereich Geologie und Paläontologie durchgeführt. Während des frühen bis mittleren Devon (ca. 418-383 Mio. Jahre) herrschten Treibhausverhältnisse auf der Erde. Die Klimaentwicklung zu jener Zeit führte schließlich zu einem Höhepunkt an Diversität, Größe und Verbreitung von Riffen im mittleren Devon (Eifelium und Givetium). Doch auch während des Klimax im Mittel-Devon kam es vermehrt zu Klimaschwankungen, die in mehr oder weniger schweren biotischen Krisen resultierten. Eine dieser Krisenzeiten entspricht dem Kacak-Event während des späten Eifelium, der als Schwarzschiefer und Hornstein-Horizont in marinen Sedimenten global nachgewiesen ist. Das mehrphasige dysoxische/anoxische Ereignisintervall beschränkt sich auf die kockelianus und ensensis Biozone (Conodontenzonierung) und entspricht in etwa einer Dauer von 200+-10 Tausend Jahren. Der Event ist geprägt von markanten Faunenwechsel, die mit signifikanten Exkursionen im geochemischen und geophysikalischen Signal gekoppelt sind. Bisher durchgeführte Untersuchungen haben gezeigt, dass vor allem benthische Organismen aus tiefer marinen Ablagerungen auf die veränderten Umweltbedingungen reagiert haben. Neuere Erkenntnisse über diesen Event basieren vor allem auf Conodonten-Stratigraphie, sowie der Studie von stabilen Isotopen und Untersuchungen zur Magneto-Suszeptibilität von Sedimenten. Im Rahmen des vorgeschlagenen Projektes sollen Veränderungen in tropischen Korallen-Vergesellschaftungen (im speziellen von rugosen Korallen) während der Kacak-Krise untersucht werden. Die Lokalitäten der ausgewählten Gebiete (Karnische Alpen, Grazer Paläozoikum, Barrandium und Mähren) befanden sich zur damaligen Zeit, als Teile des Kontinentalschelfs von Nord-Gondwana, an unterschiedlichen Positionen in den niederen Breiten. Vor allem aus dem Mittel-Devon der Karnischen Alpen und des Grazer Paläozoikums sind fossile Kollektionen bekannt, die eine reiche und vielfältige rugose Korallenfauna beinhalten. Neben einer Menge an nicht bearbeitetem Material, welches sich in den Sammlungen wieder findet, gibt es unter den beschriebenen Korallen auch Arten, die Unstimmigkeiten hinsichtlich ihrer taxonomischen Stellung sowie der stratigraphischen Reichweite aufzeigen. Dazu kommt noch umfangreiches Material an rugosen Korallen aus Mähren, welches bis heute noch keiner detaillierten Bearbeitung unterzogen werden konnte. Ziel dieses Projektes ist es, einen Überblick über die rugosen Korallen geben zu können, die vom Kacak-Event betroffen waren. Dadurch sollen Fragen zur Resonanz von Klima empfindlichen Organismen auf sich verändernden Umweltbedingungen geklärt werden. Zusätzlich soll die Berechnung von Meerwasser Temperaturen aus unterschiedlich niederen Breiten und die Anwendung von geochemischen und geophysikalischen Methoden dazu beitragen, Ursachen die für den Kacak-Event verantwortlich waren, heraus zu finden. usw.
Das Projekt "Troposphaerische volatile organische Komponenten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Innsbruck, Institut für Ionenphysik durchgeführt. Waehrend der letzten zehn Jahre setzte sich mehr und mehr die Einsicht durch, dass die wesentlichen Quellen der volatilen organischen Komponenten (VOCs), die als Vorgaengersubstanzen des troposphaerischen Ozons wirken, biogenen Ursprungs sind. Nahezu alle diese Komponenten lassen sich gut mittels Protonen-Transfer-Reaktions-Massenspektrometrie (PTR-MS) nachweisen und quantifizieren, einer schnellen on-line Methode, die im Laufe der letzten sieben Jahre an unserem Institut entwickelt wurde. Die meisten, im Rahmen dieses Projektes geplanten Untersuchungen stuetzen sich auf diese Methode, die sich bisher bereits ueberaus erfolgreich im Bereich der Umweltphysik sowie in der medizinischen und Lebensmittelforschung bewaehrt hat. Ziel dieses Projektes ist es, das Wissen ueber die verschiedenen biogenen Quellen von VOCs zu erweitern und zu quantifizieren. In Zusammenarbeit mit Prof. Crutzen, Mainz, haben wir kuerzlich an unserem Institut erstmals festgestellt, dass zerfallende Biomaterie eine bedeutende Quelle fuer troposphaerisches Aceton und Methanol darstellt. Diese Untersuchungen sollen auf C5- und C6-Alkohole, sowie auf verschiedene Aldehyde und andere VOCs ausgedehnt werden. In Zusammenarbeit mit Prof. Fall, Boulder, haben wir 'Pflanzenverwundungen' als Quellen von kurzlebigen C6-Komponenten, einschliesslich (Z)-3-Hexenal, (E)-2-Hexenal und Hexenol, sowie von Acetaldehyd festgestellt. Diese Quellen sollen einerseits durch Cuvettenmessungen (kleine Cuvetten von einigen cm3 , mit starkem Durchfluss, fuer Einzelblattuntersuchungen; grosse Cuvetten von 30 bis 100 Liter, fuer integrale Feldemissionen), und andererseits ueber mikrometeorologische Flusssysteme, basierend auf Eddy-Kovarianzmessungen mittels einer Kombination eines schnellen Realzeitsensors (PTRMS) und sonarem Anemometer quantifiziert werden. Pflanzenemissionen hinsichtlich bisher nicht erfasster Komponenten, sowie Biomasseverbrennung sind ebenfalls Ziel der geplanten Untersuchungen. Alle VOCs, die aus verschiedenen biogenen Quellen stammen, sind auch als Spuren in der Troposphaere vorhanden. Ihre absoluten Dichten und Dichtegradienten als Funktion der Hoehe haengen sowohl von den Quellstaerken, wie auch Reaktivitaeten, insbesonders mit OH-Radikalen aber allenfalls auch anderen Reaktanten ab. Waehrend der LBA-CLAIRE-Flugexperimente im Fruehjahr 1998 ueber dem suedamerikanischen Regenwald, konnte PTR-MS erfolgreich eingesetzt werden, um die Dichten einer Vielzahl von VOCs hinauf bis in Hoehen von 11 km zu messen. Wir werden daher mittels PTR-MS auf Bergen verschiedener Hoehe und im Inntal ueber Zeitraeume von mehreren Monaten und jeweils zu verschiedenen Jahreszeiten die Dichten von VOCs verfolgen. Daneben werden Hoehenprofile in Tirol (Kitzbuehel) und Bayern (Gruenten) ueber eine Hoehendistanz von ca. 1000 m aufgenommen, indem das PTR-MS-System auf einer Seilbahn auf- und abgefahren wird. Diese Daten sollen in der Folge fuer Modellrechnungen zur troposphaerischen Ozonchemie u. a. durch die