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Sub project: Active biomass in the marine subsurface tracked by intact polar membrane lipids

Das Projekt "Sub project: Active biomass in the marine subsurface tracked by intact polar membrane lipids" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bremen, Zentrum für marine Umweltwissenschaften durchgeführt. One primary goal of ODP/IODP is to obtain a detailed understanding of the nature of and the factors that control prokaryotic life in deeply buried sediments. We propose to extract information on the microbial ecology and the metabolism of prokaryotes from the structural and isotopic information encoded in intact polar lipids in deeply buried sediments. Intact polar lipids (IPLs) are ubiquitous membrane compounds that rapidly decay after death and thus select against fossil lipid signals that originated from an earlier point in the sediment's history. Studying sediments from ODP Legs 201, 204, and 207, we will address the two overarching research questions: (1) What ist the relationship between the sediments' geochemical regime and the structural diversity and abundance of IPLs? (2) What information regarding the metabolic pathways utilized by deeply buried prokaryotes in-situ can be inferred from down-core profiles of the carbon-isotopic compositions of bulk IPL fraction? The molecular-isotopic data will be integrated with complementary molecular-genetic data from national and international collaborators. The project seeks to support a PhD student... who will be integrated an international team of collaborators in Germany and the U.S.

Sources and reaction pathways of soluble Fe from the Western Antarctic Peninsula to the Southern Ocean

Das Projekt "Sources and reaction pathways of soluble Fe from the Western Antarctic Peninsula to the Southern Ocean" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung durchgeführt. During two campaigns on King George Island (Antarctica) in 2012 and 2013, numerous sediment and pore water samples were collected in Potter Cove and Maxwell Bay. Especially Potter Cove is strongly affected by glacier retreat, which is assumed to affect the biogeochemical processes in the area. Based on pore water profiles the degradation of sedimentary organic matter in the sediments in proximity to the marine-terminating Fourcade Glacier was found to be dominated by dissimilatory iron reduction (DIR). In contrast, sulfate reduction was apparent at shallow sediment depths in those parts of Potter Cove, where surficial meltwater streams discharge. Sediments in proximity to the glacier fronts contain significantly higher amounts of easily reducible (amorphous) Fe oxyhydroxides than stations in the central part of the bay or in discharge areas of surficial meltwater streams. Stable iron isotopes are considered a proxy for Fe sources, but respective data are scarce and Fe-cycling in complex natural environments is not understood well enough yet to constrain respective delta56Fe 'endmembers' for different types of sediments and environmental conditions. In order to enhance the usability of iron isotopes as proxies for iron sources and reaction pathways, we developed a new method that allows to measure delta56Fe on sequentially extracted sedimentary Fe phases and applied the new protocol to sediment from King George Island. We suggest that easily reducible Fe in proximity to the glacier front is mostly delivered from subglacial sources, where iron liberation from comminuted material beneath the glacier is coupled to biogeochemical weathering processes (pyrite oxidation or DIR). Our strongest argument for a subglacial source of the highly reactive iron pool in sediments close to the glacier front is its overall negative delta56Fe signature that remains constant over the whole ferruginous zone. This pattern implies that the supply with easily reducible Fe exceeds the fraction that afterwards undergoes early diagenetic DIR by far. The light delta56Fe values of easily reducible Fe oxides imply pre-depositional microbial cycling as it occurs in potentially anoxic subglacial environments. Interestingly, the strongest 56Fe-depletion in pore water and of the most reactive Fe oxides was observed in sediments influenced by oxic meltwater discharge. In terms of the potential of delta56Fe as a proxy for benthic Fe fluxes, the study demonstrates limitations due to a large variability of pore water delta56Fe deriving from DIR in the marine sediments at small spatial distances. The controlling factors are multi-fold and include the availability of reducible Fe oxides and organic matter, the isotopic composition of the primary ferric substrate, sedimentation rates, and physical reworking (bioturbation, ice scraping). Whereas delta56Fe may prove a valuable parameter to further investigate biochemical weathering of glacier beds, a quantification of benthic Fe fluxes bas

Watershed sediment yield modelling for data scarce areas; a case study, Awash River Basin, Ethiopia

Das Projekt "Watershed sediment yield modelling for data scarce areas; a case study, Awash River Basin, Ethiopia" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Wasserbau durchgeführt. The main goal of the research was to device an alternative solution for watershed sediment yield modelling for data scarce areas where the existing physically based models can not be applicable. Awash River Basin in Ethiopia was selected as case study area. GIS data on soil, land use, precipitation, temperature, stream flow and suspended sediment yield was collected from the Federal Ministry of Water Resources of Ethiopia (FMWRE) and from the National Metrology Service Agency (NMSA) offices. Soil data obtained from FMWRE and Food and Agriculture Organization (FAO) world soil 1974 database was used for derivation of the soil erodibility factor (ERFAC) estimation equation. The ratio of silt to sand and clay content was considered as the governing factor for soil erodibility in developing the ERFAC equation. The SWAT2005 model was selected for calibration and validation of stream flow and sediment yield. A sensitivity analysis was carried out to prioritize model calibration parameters. From the sensitivity analysis, curve number II (CN2), soilwater available to plants (SOL-AWC) and ground water base flow factor (ALPHA-BF) were selected as major stream flow calibration parameters. Similarly CN2, SURLAG (surface lag), slope and sediment routing factor (SPCON) were taken as the major sediment calibration parameters. Parameters related to the soil properties and river channel characteristics were given special attention during the model calibration. Eleven years (1990-2000) stream flow and sediment data were used for model calibration and six years data (2001-2006) were used for model validation. Calibration has been done at three gauging stations located in the Awash River basin. The statistical indicators, Coefficient of determination (R2), Nash-Sutclife efficiency (NSE), Root mean square error observations standard deviation (RSR were applied to evaluate the calibration and validation results. The values of these indicators were used to ratethe performance of the model. Watershed geomorphologic and topographic factors were extracted from the SWAT2005 watershed configuration, using a GIS tool and empirical equations. The relative importance of the factors was determined using Pearsons correlation coefficient based on the sediment yield output obtained from the SWAT2005 model calibration. The results show that, the sediment yield is highly correlated with stream flow, watershed area and watershed slope. Based on the identified parameters and the SWAT2005 model output, an alternative sediment yield estimation equation was derived and checked for its validity.

Krisenherde in Sachen Artenvielfalt: der Einfluss von Feuer und Klimastoerungen auf die Bereitstellung von Oekosystemdienstleistungen in Waeldern

Das Projekt "Krisenherde in Sachen Artenvielfalt: der Einfluss von Feuer und Klimastoerungen auf die Bereitstellung von Oekosystemdienstleistungen in Waeldern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Konstanz, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Sektion, Fachbereich Biologie, Sonderforschungsbereich 248 'Stoffhaushalt des Bodensees' durchgeführt. Recent fires in SE Asia caused large-scale impacts on ecosystems biodiversity. However, a critical limitation has been the lack of information about such events and climate change in the past. Such information is needed to put recent events in perspective and to better predict biodiversity responses, as well the role of ecological redundancy, landscape/ecosystem heterogeneity, and optimum patterns of biodiversity. We propose three linked approaches: investigation of dendrochronology in living/subfossil trees, sampling to determine present patterns of perturbation and biodiversity distribution in a montane transboundary region of Borneo, and a pilot programme for local community participation in environmental monitoring with emphasis on biodiversity integrity. Workshops will be a priority in setting up, carrying out and developing outcomes of the research which we see as leading to improved policy and management in relation to perturbation.

European experiment on transport/transformation of environmentally relevant trace constituents in the troposphere

Das Projekt "European experiment on transport/transformation of environmentally relevant trace constituents in the troposphere" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von EUROTRAC - International Scientific Secretariat durchgeführt. Objective: - Determination of the distribution of primary and secondary pollutants to validate models of atmospheric chemistry and to understand the transformation as well as transport of pollutants on fauna, flora and materials in Europe. - Laboratory and field experiments of physical and chemical processes involved in gases, aerosols and droplets in order to establish the formation of secondary pollutants, in particular photo-oxidants and acidic substances. - The development of fast response, sensitive and selective instruments for laboratory, ground and airborne measurements; enhancement of the quality of observational programs by stringent test and intercalibration of instruments. - Quantitative evaluation of gas and aerosol fluxes between the biosphere and atmosphere and validation of deposition models; establishment of an emission inventory of environmentally important trace constituents emitted by the biosphere. - Development of models which describe the transport and transformation of pollutants and which can be used to predict the effects of air pollution on the air quality on a regional and global scale and to calculate the influence of proposed regulatory measures. - Improvement of emission inventory of substances emitted by anthropogenic activities, e.g. industry, traffic, with main emphasis on trace constituents contributing to the build-up of photo-oxidants and acids. General Information: Partners from the following countries participated in the project: Austria - 5; Belgium - 10; Croatia - 1; Denmark - 3; European Union - 2; Finland - 1; France - 21; Germany - 47; Greece - 2; per cent: Hungary - 4; Ireland - 2; Italy - 9; Norway - 2; Poland - 2; Portugal - 2; Romania - 1; Russian Federation - 1; Slovenia - 2; Spain - 4; Sweden - 6; Switzerland - 8; The Netherlands - 8; Turkey - 2; United Kingdom - 13.

Initiative zum Setzen von Prioritaeten - Synergie zwischen europaeischen und nationalen Energie-RTD-Prioritaeten

Das Projekt "Initiative zum Setzen von Prioritaeten - Synergie zwischen europaeischen und nationalen Energie-RTD-Prioritaeten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Jülich GmbH, Projektträger Biologie, Energie, Umwelt des Bundesministeriums für Bildung und Forschung und des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie durchgeführt. General Information: The primary objective of the proposed project PSI: Priority Setting Initiative, is the development and first application of a framework analysis to support processes of energy RTD priority setting in the EU, relating possible RTD support to expected contributions to present EU policy objectives, taking into account possible synergies between national and EU programmes. This project intends to use updated JOULE PANEL and SENSER project results and combine them with quantitative results from energy modelling activities, to clarify the national energy RTD priorities in the EU member states and the possible synergies and benefits obtained from future EU-level RTD support. Updated SENSER results regarding national energy RTD activities, the market factors driving RTD and the methodologies used for technology characterisation, foresight, evaluation and monitoring will be utilised to develop the framework. Reviews carried out by national teams and consultation of representatives from industries and utility organisations will be used to confront the views with the visions of the different parties involved. The work content is divided into four principal areas: Area 1: Analysis of national energy RTD priorities, classification of RTD areas and assessment of RTD needs; Area 2: Application of priority setting methodologies for the evaluation of benefits; Area 3: Evaluation of market factors and socio-economic aspects, relevant for RTD measures; Area 4: Establishment of model inputs and review of modelling results. The PSI project will also lay a basis for a yearly cycle of updating and evaluation of possible EU energy policy measures and of energy RTD policy measures. Therefore, also a cooperation structure between the project team and the institutes involved in EU modelling activities will be established. Prime Contractor: Nederlands Organisatie voor Energie en Milieu, Department of International affairs, Energy Generation and Transport; Utrecht.

Teilprojekt: Calcium Isotopenfraktionierung bei Transport- und Rekristallisationsprozessen in marinen Tiefseesedimenten

Das Projekt "Teilprojekt: Calcium Isotopenfraktionierung bei Transport- und Rekristallisationsprozessen in marinen Tiefseesedimenten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Münster, Institut für Geologie und Paläontologie durchgeführt. Biogene Kalziumkarbonatschalen aus marinen Sedimenten sind wichtige Archive für Veränderungen im System Erde durch die Erdgeschichte, da ihre Element- und Isotopenzusammensetzung in vielfältiger Weise als Paläo-Umwelt-Proxies verwendet werden. Die Zuverlässigkeit der proxy-basierten Rekonstruktionen hängt dabei neben primären Faktoren auch von der Erhaltung der biogenen Karbonate ab, die wiederum von diagenetischen Prozessen im Sediment, wie bspw. partieller Lösung oder Rekristallisation bedingt wird. Die während IODP Expeditionen 320/321 erbohrten Sedimente liefern ein hochaufgelöstes Klimaarchiv durch das Känozoikum mit guter Karbonaterhaltung, und sind damit die Basis für vielfältige wichtige Klima Rekonstruktionen. Trotz der überwiegend sehr guten Erhaltung der Karbonate, zeigen Porenwasseranalysen Hinweise für Rekristallisation an. Ein Werkzeug zur Untersuchung diagenetischer Prozesse in marinen Sedimenten, u.a. der Bestimmung von Rekristallisationsraten, ist die Isotopenzusammensetzung des Elements Calcium (Ca). Ein wesentliches Ziel dieses Vorhabens ist die Bestimmung der Kalziumkarbonatrekristallisation in den Tiefseesedimenten des äquatorialen Pazifiks, für eine bessere Einschätzung der Proxy-Erhaltung. Die Ca-Isotopen Zusammensetzung im Porenwasser und dem dazugehörigen Sediment zeigt an verschiedenen Lokationen charakteristische Tiefenprofile. Erste Ergebnisse des Projekts zeigen, dass neben der Rekristallisation insbesondere die Diffusion von Ca im Porenwasser eine wichtige Rolle spielt, und bei der Modellierung von Rekristallisationsraten berücksichtigt werden muss. Isotopenfraktionierung bei diffusivem Ca Transport ist ein Prozess, der noch nicht hinreichend charakterisiert ist. Im weiteren Verlauf des Projektes werden wir experimentelle Versuche zur Quantifizierung massenabhängiger Isotopenfraktionierung bei der Diffusion durch Sedimente durchführen, um diese Effekte bei der Bestimmung von Rekristallisationsraten zu berücksichtigen. Die Ergebnisse werden dazu beitragen systematische Fehler beim Modellieren zu vermeiden und zu einem besserer Verständnis von Prozessen, die im Porenwasser mariner Sedimente ablaufen, beizutragen.

Wirkungen wasserlöslicher organischer Substanzen auf die Stabilisierung und den Abbau organischer Bodensubstanz

Das Projekt "Wirkungen wasserlöslicher organischer Substanzen auf die Stabilisierung und den Abbau organischer Bodensubstanz" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bochum, Geographisches Institut, Arbeitsgruppe Bodenkunde und Bodenökologie durchgeführt. Mikrobielle Umsetzungsprozesse im Boden verlaufen fast ausschließlich unter Beteiligung einer gelösten Phase, da alle lebenden Zellen von einem Wasserfilm umgeben sind, durch den Substrate hindurchdiffundieren müssen, oder über den Exoenzyme und andere Exsudate abgegeben werden. Bei der Mineralisierung organischer Substanzen kommt daher der gelösten organischen Substanz (DOM) als Substrat für Mikroorganismen eine entscheidende Rolle zu. In dem Vorhaben wird der Frage nachgegangen, ob bestimmte streu- und wurzelbürtige DOM-Komponenten wie Kohlenhydrate oder Phenole darüberhinaus die mikrobielle Aktivität in einem Maße fördern oder hemmen können, daß von ihnen Auswirkungen auf den Abbau oder die Stabilisierung der organischen Bodensubstanz auftreten können. Zur Untersuchung solcher 'Priming Effekte' sollen umfangreiche Inkubationsversuche durchgeführt werden, bei denen die Wirkung unterschiedlicher gelöster 14C-markierter Einzelverbindungen und von DOM-Lösungen unterschiedlicher 13C-Signatur auf die Mineralisierung von Modellsubstanzen und der organischen Substanz verschiedener Bodenproben ermittelt wird. Ein daraus berechneter Priming Index gibt Auskunft darüber, inwieweit es durch die zugesetzten DOM-Lösungen zu einem verstärkten oder vermindertem Abbau der organischen Bodensubstanz kommt

Primäre Immigration und Etablierung von zoophagen und saprophagen Makroarthropoden auf unterschiedlich meliorierten, tertiären und forstlich rekultivierten Kippenböden des Lausitzer Braunkohletagebaus

Das Projekt "Primäre Immigration und Etablierung von zoophagen und saprophagen Makroarthropoden auf unterschiedlich meliorierten, tertiären und forstlich rekultivierten Kippenböden des Lausitzer Braunkohletagebaus" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Brandenburgische Technische Universität Cottbus-Senftenberg, Institut für Boden, Wasser, Luft, Lehrstuhl Bodenschutz und Rekultivierung durchgeführt.

Chemische Primaerdosimetrie

Das Projekt "Chemische Primaerdosimetrie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesamt für Metrologie und Akkreditierung durchgeführt. Das Projekt bezweckt die Realisierung einer Primaerbasis fuer hochenergetische Elektronendosimetrie durch ein chemisches Messverfahren. Dieses beruht auf der Totalabsorption eines monoenergetischen Elektronenstrahles bekannter Stromstaerke in einer waesserigen Eisenammoniumsulfat Loesung (Frickeloesung). Die Messung der Konzentration des von Fe(II) auf Fe(III) oxidierten Eisens als Mass fuer die deponierte Wasserenergiedosis erfolgt mittels UV-Spektrophotometrie. Das Projekt beinhaltet die Bereitstellung der dazu noetigen instrumentellen Einrichtungen, der chemischen Praeparationsmethoden und der physikalischen Mess-, Rechen- und Korrekturverfahren. Charakterisierung des Totalabsorptions-Messplatzes fuer Elektronenenergien von 3.5 MeV bis 22 MeV, was erstmals, unter Verwendung des EAM-Elektronenbeschleunigers, in diesem breiten Energiebereich geschieht. Ein weiteres Ziel ist die Untersuchung von systematischen Abweichungen zu alternativen Methoden der Primaerdosimetrie wie etwa der Kalorimetrie; dies im Kontakt mit auslaendischen Nationalen Metrologieinstituten.

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