Beim Umgang mit Stoffen, die mit Sauerstoff reagieren können, ist immer dann mit einer Explosion zu rechnen, wenn in einem Raumvolumen der brennbare Stoff mit einem bestimmten Partialdruck oder als feinkörniger Staub in der Luft vorliegt und eine mögliche Zündquelle vorhanden ist. Ein explosives Gas-Luft-Gemisch liegt dann vor, wenn der Anteil des brennbaren Gases oder einer verdampften Flüssigkeit zwischen der unteren (UEG) und oberen (OEG) Explosionsgrenze liegt. Bei Stäuben muss für das Auftreten einer explosionsfähigen Atmosphäre eine ausreichend geringe Größe der Staubkörner und eine Mindestdichte vorliegen. Zur Vermeidung von Brand- und Explosionsgefährdungen hat der Arbeitgeber Maßnahmen nach folgender Rangfolge zu ergreifen: 1. gefährliche Mengen oder Konzentrationen von Gefahrstoffen, die zu Brand- oder Explosionsgefährdungen führen können, sind zu vermeiden, 2. Zündquellen oder Bedingungen, die Brände oder Explosionen auslösen können, sind zu vermeiden, 3. schädliche Auswirkungen von Bränden oder Explosionen auf die Gesundheit und Sicherheit der Beschäftigten und anderer Personen sind so weit wie möglich zu verringern. Der Arbeitgeber hat ein sogenanntes Explosionsschutzdokument zu erstellen (§6 Abs. 9 GefStoffV). Daraus muss u.a. hervorgehen, dass die Explosionsgefährdungen ermittelt und bewertet worden sind, dass angemessene Vorkehrungen getroffen sind, um die Ziele des Explosionsschutzes zu erreichen und inwieweit Bereiche in Zonen eingeteilt wurden.
Das Projekt "Dynamics of soil structure and physical soil functions and their importance for the acquisition of nutrients from the subsoil" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Institut für Pflanzenernährung und Bodenkunde, Professur für Bodenkunde durchgeführt. Subsoils are an often neglected nutrient source for crops. The mobilisation and use of this potential nutrient source is an important factor in sustainable land use. Nutrient accessibility, release, and transport are strongly dependent on soil structure and its dynamics controlled by spatiotemporally variable physical functions of the pore network. A well structured soil, for example, with numerous interconnected continuous biopores will enhance root growth and oxygen availability and hence nutrient acquisition. In contrast to soils with a poorly developed structure nutrient acquisition is limited by restricted root growth and reduced aeration. The goal of this research project is to investigate different preceding crops and crop sequences in developing characteristic biopore systems in the subsoil and to elaborate their effect on the functional performance of pore networks with respect to nutrient acquisition. The main research question in this context is how soil structure evolves during cultivation of different plant species and how structure formation influences the interaction of physical (water and oxygen transport, shrinking-swelling) biological (microbial activity, root growth) and geochemical processes (e.g. by creating new accessible reaction interfaces). In order to study and quantify pore network architectures non-invasively and in three dimensions X-ray computed microtomography and 3D image analysis algorithms will be employed. The results will be correlated with small- and mesoscale physical/chemical properties obtained from in situ microsensor (oxygen partial pressure, redox potential, oxygen diffusion rate) and bulk soil measurements (transport functions, stress-strain relationships) of the same samples. This will further our process understanding regarding the ability of various crop sequences to form biopore systems which enhance nutrient acquisition from the subsoil by generating pore network architectures with an efficient interaction of physical, biological and geochemical processes.
Das Projekt "Erhoehter CO2-Partialdruck in der Atmosphaere: Anpassung des Stoffwechsels und Inhaltsstoffe von Nutzpflanzen (insbesondere Getreide)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Getreide-, Kartoffel- und Fettforschung, Institut für Biochemie und Analytik des Getreides durchgeführt. Hypothesen: Der steigende CO2-Partialdruck in der Erdatmosphaere veraendert die Expression von Genen und damit den Stoffwechsel der Pflanzen. Folgen sind veraenderter Naehrstoffbedarf und veraenderte Zusammensetzung auch der landwirtschaftlichen Produkte. Ergebnisse: Der Phosphatbedarf der Pflanzen steigt in Hoch CO2. - Der Stickstoffbedarf faellt in Hoch-CO2 (Wachstum) - Das C/N Verhaeltnis in Pflanzen ist erhoeht in Hoch-CO2; sehr hohe Stickstoffgaben wirken diesem Effekt entgegen. - Modifizierungen im Phosphat- und Stickstoffwechsel erfolgen in den Blaettern. - Die Expression mancher photosynthetischer Gene wird von Hoch CO2 beeinflusst. - Aufklaerung des Stoffwechsels in Sink-Geweben der Pflanze (insbesondere Speicherorgane) - Untersuchungen zu CO2-Effekten auf die Rhizosphaere und Mineralstoffaufnahme (einschl. Schwermetalle).
Das Projekt "Teilvorhaben: Werkstoffcharakterisierung mittels zerstörender Prüfung, zerstörungsfreier Prüfung und Oxidationsversuchen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung durchgeführt. Dieses Projekt konzentriert sich auf die Wirkung der Verbrennungsatmosphären während der Transformation des Energiemarktes bis zur vollständigen Substitution des Erdgases durch Wasserstoff. Der Übergang von Erdgas zu Wasserstoff als Treibstoff für Back-up Kraftanlagen, welche zukünftig Gasturbinen und Kombianlagen mit Gas- und Dampfturbine sein werden, verändert das Abgas der Anlage von CO2-H2O-O2-N2 zu H2O-O2-N2. Dabei ändert sich das Verhältnis (Mol(CO2)/(MolH2O)+Mol(O2)), wobei der Partialdruck des O2 in der Verbrennungsatmosphäre nahezu konstant bleibt. Das Verhältnis der Gase durchläuft während der Erhöhung des Wasserstoffanteils sowohl Bereiche in denen Fe-Basiswerkstoffe eine hohe Oxidationskinetik zeigen als auch den Bereich, der eine Aufkohlung der oberflächennahen Bereiche des Metalls ermöglicht. Der Werkstoff kann unter diesen Bedingungen entlang der Korngrenzen eines Austenits tief durch Oxidation der Korngrenzen geschädigt werden, was während der regelmäßigen Inspektionen zerstörungsfrei mit Ultraschall geprüft werden muss. Im Arbeitspaket zur zerstörungsfreien Prüfung wird das Verhalten des Werkstoffes evaluiert und die Prüftechnik entsprechend angepasst. Die Tiefe der Oxidationsschäden vergrößert die Wahrscheinlichkeit der Bildung von Anrissen und wirkt damit auf die mechanische Sicherheit. In welchem Ausmaß wird durch mechanische Tests an voroxidierten Werkstoffen untersucht. Letztendlich wird das Erreichen unserer Ziele, es ermöglichen, die Oxidationstiefe zerstörungsfrei zu bestimmen und aus diesen Daten zu entscheiden, ob das Bauteil noch sicher betreiben werden kann. Den zeitlichen Fortschritt der Oxidationsschädigung wird als Grundlage aller auf die Laufzeit der Anlage ausgerichteten Berechnungen der aktuellen Schädigung genutzt. Dazu wird ein Modell erstellt, welches die oxidative Schädigung beschreibt. Dieser Beitrag ermöglicht es, Fe-Basiswerkstoffe auf ihre Einsatzfähigkeit in der Wasserstofftechnologie einzuschätzen.
Das Projekt "Auswirkungen eines erhöhten CO2-Partialdruck auf die Struktur und Funktion mikrobieller Lebensgemeinschaften des Bodens, der Rhizosphäre und Rhizoplane im Langzeitversuch" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Gießen, Institut für Angewandte Mikrobiologie, Professur für Mikrobiologie der Recycling-Prozesse durchgeführt. Zusammensetzung und zeitliche Veränderungen der mikrobiellen Lebensgemeinschaften von Rhizoplane, Rhizosphäre und des Bodenkörpers eines extensiv genutzten Grünlandes sollen unter derzeitigem und erhöhtem atmosphärischen CO2-Partialdruck im Langzeitversuch (unter Einbindung und Verzahnung in das beantragte Vorhaben des Instituts für Pflanzenökologie der JLU-Gießen; Prof.Dr. H.-J. Jäger) untersucht werden. Dabei sollen molekularbiologische und z.T. klassisch kulturelle Verfahren zum Einsatz kommen. Untersuchungen zur Zusammensetzung der mikrobiellen Lebensgemeinschaften sollen mittels der in situ-Hybridisierung mit unterschiedlich spezifischen 16S bzw. 23S rRNA gerichtete Oligonukleotidsonden erfolgen (Gesamtzellzahlenbestimmug mittels DAPI Färbung). Dabei sollen mit Bezug auf das o.g. Parallelprojekt die Nitrifikanten und methanogenen Organismen quantifiziert und hinsichtlich ihrer Zusammensetzung beschrieben werden (Spurengasmessungen erfolgen parallel durch die AG Jäger). Eine Quantifizierung (und nachgehende weitgehende Qualifizierung) der Nitrifikanten, der methano- und der methylotrophen Organismen soll mittels des Most Probable Number (MPN) Verfahrens erfolgen. Zusätzlich soll die Bestimmung des Gehaltes an mikrobiellem C und N nach Fumigationextraktion erfolgen, um Zusammenhänge zwischen der direkt ermittelten Zellzahl und dem Gehalt an Kohlenstoff und Stickstoff in der mikrobiellen Biomasse zu erfassen.
Das Projekt "Teilprojekt 3: Radarmessungen zur Abschätzung von CO2 Eintrag in den Ozean (RACEO)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum hereon GmbH durchgeführt. Die Ziele von dem Verbundprojekt EUREC4A-OA, die in diesem Teilprojekt bearbeitet werden sollen sind die Bestimmung und Parametrisierung des Austausches von Kohlendioxid (CO2) zwischen dem Ozean und der Atmosphäre sowie die Bestimmung der räumlichen und zeitlichen Variabilität des Austausches. Des Weiteren sollen die räumlich kleinskaligen Prozesse und deren Einfluss auf den CO2 Austausch zwischen Ozean und Atmosphäre bestimmt werden. Außerdem soll der Einfluss des Tagesgangs auf die Oberflächennahe Schicht des Ozeans und die daraus resultierenden Änderungen im Gasaustausch quantifiziert werden. Als Basis dazu dienen Feldmessungen mit dem am Helmholtz-Zentrum Geesthacht (HZG) entwickelten Doppler Radar zur Abschätzung der lokalen Dynamik der Meeresoberfläche, der Partialdrucks des Kohlendioxids (pCO2) sowie atmosphärische Messungen wie zum Beispiel der Wind und ozeanographische Messungen insbesondere der Wassertemperatur und des Salzgehaltes. Das HZG misst an Bord der M.S. Merian mit dem Doppler Radar und trägt damit direkt zur Datenerhebung bei. Zur Entwicklung der Methoden zur Abschätzung der Oberflächennahen Dynamik (Schubspannungsgeschwindigkeit, Wellenbrechung) werden auch die vom HZG erhobenen Radardaten von weiteren Forschungsreisen sowie von der in der Deutschen Bucht befindlichen Forschungsplattform FINO-3 genutzt. Diese Teilprojektziele sollen im Rahmen des Verbundprojekts EUREC4A-OA helfen die Prozesse in hochaufgelösten Modellen besser zu repräsentieren und Unsicherheiten im globalen Kohlenstoffbudget zu verringern. Um die Zielsetzungen in RACEO in Bezug auf EUREC4A-AO zu erreichen ist eine enge Zusammenarbeit mit dem Max-Planck-Institut für Meteorologie in Hamburg unabdingbar. Die Durchführung der unten beschriebenen Arbeiten baut auf eine enge Kooperation zwischen den Partnern.
Das Projekt "Vorhaben: Integration ostseeweiter Treibhausgasdaten zur Bestimmung saisonaler Konzentrationskarten für die Gase Kohlenstoffdioxid, Lachgas und Methan" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel (GEOMAR) durchgeführt. Das übergeordnete Ziel des WP4 ist, Konzentrationsfelder der Treibhausgase CO2, N2O und CH4 für die Ostsee zu bestimmen und dem WP5, anderen Wissenschaftlern und Nutzern zur Verfügung zu stellen. Das Teilprojekt wird von Hermann Bange geleitet und beinhaltet Beiträge von allen INTEGRAL Kooperationspartnern. Die von WP2 gesammelten historischen Messdaten werden mit den aktuellen pCO2, CH4 und N2O Messungen der einzelnen INTEGRAL-Projektpartner zusammengefügt. Diese werden mit Fernerkundungsdaten kombiniert, um genauere und räumlich besser abgedeckte Treibhausgas-Felder zu berechnen. Die Langzeit-Zugänglichkeit dieser Datenprodukte wird durch die Archivierung der Daten zusammen mit den Methoden zur Konzentrationsfelder-Berechnung in einschlägigen Open-Access Datenbanken gewährleistet. WP4 Aufgaben: Datenintegration und -harmonisierung (GEOMAR, mit Beteiligung aller Projektpartner): Die Daten werden einer Qualitätskontrolle nach etablierten Methoden unterzogen. - Berechnung ostseeweiter Treibhausgas-Konzentrationsfelder (UU, mit Beteiligung von UoE, GEOMAR,TTU und IOW) mittels SOMLO (self-organizing multiple linear output) Methode durch Kombination von Fernerkundungsdaten mit den in-situ gemessenen Treibhausgaskonzentrationen. - Datenarchivierung in globalen Datenbanken (GEOMAR): Die gemessenen Daten werden an Open-Access Datenbanken weitergegeben, um die langfristige Zugänglichkeit dieser Daten zu sichern. Darüber hinaus beinhalten die Arbeiten die Mitarbeit in den Teilprojekten: WP1: Datenarchivierung WP2: Identifizierung und Assimilierung von existierenden Daten WP3: T3.1: Installation eines N2O/CO-Analyzers auf dem VOS (Voluntary Observing Ship) Transpaper. T3.2: Zeitserien-Messungen von Treibhausgasen und anderen Parametern in der Eckernförder Bucht T3.3: N2O/CH4 Messungen auf Feldkampagnen T3.4: Teilnahme an Messungen in der Danziger Bucht. WP7: Beitrag zu INTEGRAL Sommerschule und anderen Outreach-Aktivitäten.
Das Projekt "Teilvorhaben 3: Optimierung des Wachstums von Torfmoosen im Labor, Entwicklung und Bau eines Trickle bed-Reaktors zur großskaligen Massenproduktion" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Bio- und Lebensmitteltechnik, Bereich III: Bioverfahrenstechnik durchgeführt. Die Verwendung von fossilem Torf für Substrate im Erwerbsgartenbau trägt substantiell zur Klimaerwärmung bei (CO2-Emission), führt zu Verlusten an Biodiversität und anderen Moor-Ökosystemdienstleistungen sowie an landwirtschaftlich nutzbarer Fläche. Torfmoos-Biomasse ist die meistversprechende Alternative. Sie kann mit vielfältigen Benefits nachhaltig auf wiedervernässtem, degradiertem Hochmoor kultiviert werden. Diese Paludikultur reduziert CO2-Emissionen, erhält landwirtschaftliche Flächen, erhöht Biodiversität, erhält Arbeitsplätze im ländlichen Raum und stärkt die regionale und nationale Wirtschaft. Die Ziele von 'MOOSzucht' sind Produktivitätssteigerung auf züchterischer Basis, um Torfmoos rentabel anzubauen und massenhafte Vermehrung von Torfmoos als Saatgut für die Umsetzung von Torfmooskultivierung im industriellen Maßstab. Das Teilvorhaben KIT zielt auf die Massen-Kultivierung von Torfmoossaatgut im Photobioreaktor. Basierend auf zu bestimmenden Wachstumskinetiken wird die optimale Lichtintensität und -Qualität sowie Zufütterungsprofile für die Nährstoffe im 2L Scale-Down-Reaktor ermittelt. Die weitere Vermehrung wird in einem selbstentwickelte LED-beleuchteten Trickle bed-Reaktor erfolgen. In TV-KIT werden die ausgewählten Torfmoose in einem 2l Scale-Down-Reaktor kultiviert. Dieser erlaubt eine exakte Regelung von pH, pCO2, Temperatur und idealer Beleuchtung zur exakten Messung von Wachstumskinetiken und die Optimierung von Lichtintensität, Temperatur, CO2- und Nährstoffkonzentration sowie für die entsprechende vollständige Bilanzierung. Neben der online-Messung der genannten Parameter wird das Wachstum durch gravimetrische/optische Bestimmung der Biomasse quantifiziert. Ionenchromatographie wird eingesetzt für die Messung der wachstumslimitierenden Nährstoffe und die Einstellung des Fütterungsschemas. Mittels 3D Zeichnungen wird der Trickle bed-Reaktor konzipiert und die notwendigen einzelnen Teile (Gehäuse, Beregnung, Peripherie, LED-Beleuchtung) gefertigt.
Das Projekt "Teilprojekt 3: Eisbildung und Wolkenmikrophysik bei CERN-CLOUD-Kampagnen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Meteorologie und Klimaforschung, Atmosphärische Aerosolforschung durchgeführt. Ziel des CLOUD-Experiments am CERN ist die Untersuchung der Bildung und des initialen Wachstums von Partikeln (Aerosolen) in der Atmosphäre, um ein verbessertes Verständnis des Strahlungsantriebs durch Aerosole zu erreichen. Das Teilprojekt beteiligt sich mit Messungen zur Wolkenmikrophysik an der CLOUD Kammer. Diese beinhalten Messungen des Wasserdampfpartialdrucks sowie der eisbildenden Aerosolpartikel. Der Wasserdampfpartialdruck wird mit einem vom KIT eigens für die CERN-CLOUD-Kammer entwickelten in situ TDL (Tuneable Diode Laser) Spektrometer gemessen. Neu hinzu kommt ein mobiles Gerät namens INKA (Ice Nucleating Particle Counter of the Karlsruhe Institute of Technology) zur Messung eisbildender Aerosolpartikel (INPs = Ice Nucleating Particles) bei kontrollierten Temperaturen und Eisübersättigungen. Im Rahmen des Projekts wird INKA auch mit den INP-Geräten FINCH und SPIN der Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt und des Leibniz-Instituts für Troposphärenforschung (TROPOS) in Leipzig verglichen. Derartige Vergleichsmessungen sind eine wichtige Grundlage für die Weiterentwicklung und Anwendung dieser neuen Messgeräte in der Atmosphären-, Wolken- und Klimaforschung. Die Ergebnisse tragen dazu bei, Wettervorhersagen und Klimaprognosen weiter zu verbessen.
Das Projekt "Teilprojekt 4 Glaziale biogeochemische Simulationen mit dem Modell HAMOCC" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Institut für Meteorologie durchgeführt. Das Hauptziel des Teilprojekts ist es, die Darstellung mariner biogeochemischer Prozesse in dem Teilmodell HAMOCC zu verbessern. Wesentliche Mechanismen für Glazial-Interglaziale Veränderungen sind bereits im Modell enthalten und funktionieren im aktuellen Set-up. Mehrere glaziale pCO2 Regulierungsmechanismen sind postuliert, aber noch nicht in bisherigen Modellstudien implementiert worden. Bereits existierende Modellkomponenten in HAMOCC werden verfeinert/kalibriert und neue Komponenten werden implementiert und getestet in der LGM (letztes glaziales maximum) HAMOCC Version (Basis für weitere, anschließende gekoppelte Modell-Experimente). Dies beinhaltet vier Aufgaben: (1) Ein Korallenriff-Modul wird in das Glazial Set-up von HAMOCC implementiert. (2) Dynamische Redfield Verhältnisse werden implementiert. (3) Die Export und Remineralisierungs-Schemata von organischem Material werden im LGM Modell Set-up verbessert. Bei diesem Schritt wird die temperaturabhängige Darstellung der Remineralisierung von organischem Material genutzt. Das Aggregations-Schema wird eingebettet und die Sinkgeschwindigkeiten werden als Funktion der umliegenden Meerwassereigenschaften definiert. (4) Basierend auf jüngsten Arbeiten der Gruppe wird eine verfeinerte Darstellung von stabilen Isotopen als diagnostisches Werkzeug eingeführt. Modell-Simulationen werden von einem LGM Gleichgewichtszustand starten. Der Einfluss der LGM Ozeanzirkulation auf marine Sedimente wird evaluiert werden. Das Modell HAMOCC wird mit ozeanbecken-weiten Durchschnittsverteilungen von Kohlenstoff und Nährstoffen initialisiert. Die Initialisierung des Sediments wird mit 100 % Ton und unter Gebrauch eines Sedimentations-Beschleunigungswerkzeuges durchgeführt. Im Zuge dieses Schrittes stehen Veränderungen in Nährstoffregimen und Nährstoffinventaren im Fokus der Modellierung. Es ist geplant, die Rolle des freigesetzten Eisens durch Staub, mit Fokus auf der Biogeochemie des Südlichen Ozeans, zu untersuchen.