Das Projekt "Dynamic (redox) interfaces in soil - Carbon turnover in microbial biomass and flux into soil organic matter" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH - UFZ, Department Umweltbiotechnologie durchgeführt. Existing models of soil organic matter (SOM) formation consider plant material as the main source of SOM. Recent results from nuclear magnetic resonance analyses of SOM and from own incubation studies, however, show that microbial residues also contribute to a large extent to SOM formation. Scanning electron microscopy showed that the soil mineral sur-faces are covered by numerous small patchy fragments (100 - 500 nm) deriving from microbial cell wall residues. We will study the formation and fate of these patchy fragments as continuously produced interfaces in artificial soil systems (quartz, montmorillonite, iron oxides, bacteria and carbon sources). We will quantify the relative contributions of different types of soil organisms to patchy fragment formation and elucidate the effect of redox con-ditions and iron mineralogy on the formation and turnover of patchy fragments. The develop-ment of patchy fragments during pedogenesis will be followed by studying soil samples from a chronosequence in the forefield of the retreating Damma glacier. We will characterize chemical and physical properties of the patchy fragments by nanothermal analysis and microscale condensation experiments in an environmental scanning electron microscope. The results will help understanding the processes at and characteristics of biogeochemical interfaces.
Das Projekt "Biodiversity of Heterobranchia from Southern Coast of Iran (Persian Gulf)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Zoologisches Forschungsmuseum Alexander König - Leibniz-Institut für Biodiversität der Tiere durchgeführt. Fauna of South Iranian shore lines and the Persian Gulf in general is hardly investigated at all, and only few studies document the occurrence of marine Heterobranchia, many of them generally known as sea slugs. We investigate biodiversity of these slugs analysing molecular data, as well as anatomical data by using Histology, Micro-Computer Tomography and Scanning Electron microscopy.
Das Projekt "Untersuchungen an Staubfaellen aus der Atmosphaere" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Trier, Fachbereich VI Raum- und Umweltwissenschaften, Fach Physische Geographie durchgeführt. Mit Hilfe rasterelektronenmikroskopischer und roentgengraphischer Untersuchungen war es 1983 bei mehreren Staubniederschlaegen moeglich, die Herkunftsgebiete einzelner Staubkompartimente zu identifizieren. Dadurch war es moeglich, Mischungsvorgaenge in der Atmosphaere sowie die Zugbahn von Luftmassen zu rekonstruieren. Die Untersuchungen sollen ganzjaehrig, wenn moeglich auf den gesamten Suedwesten der Bundesrepublik (und angrenzende Gebiete) ausgedehnt werden.
Das Projekt "Contribution of ectomycorrhizal fungi to the formation and mobilization of soil organic matter (SOM)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH - UFZ, Department Umweltmikrobiologie durchgeführt. In forest ecosystems ectomycorrhizal fungi are responsible for the mobilization of mineral nutrients from soil organic matter (SOM) resulting in a marked increase in productivity of their symbiotic host plants. In return the fungi obtain a significant amount of photosynthetic products from these plants, allowing the formation of an extensive hyphal system. These hyphae constitute a major part of soil biomass and, ultimately, a major source for SOM formation. While plant-fungal nutrient exchange has been analyzed extensively, this proposal is focused on the fungal contribution to SOM formation and on the processes leading to the acquisition of nutrients by the fungi. These two processes will be studied separately and in a quantitative way using isotopic labeling in soil bioreactors. Analysis of the fate of 13C labeled fungal material (Laccaria bicolor) in soil bioreactors will tell how fast and to what extent the various fractions of hyphal biomass are transformed into non-living SOM. As potential molecular or structural markers for SOM formation from fungal hyphae we will analyze characteristic remnants of fungal hyphae in SOM using scanning electron microscopy, DNAfragments using a PCR approach for the fungal rRNA internal transcribed spacerregions and biochemical markers like fatty acids and ergosterol. The impact of ectomycorrhizal mycelia supported by Pinus sylvestris plantlets on 13C- and 15N-labeled SOM and on microbial biomass will be analyzed in separate soil bioreactor experiments.
Das Projekt "AutKaM - Automatisierte Prozessparameterfindung für das Kalandrieren von Elektroden mittels eines Zusatzmoduls für die Batteriezellproduktion" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Aalen, Hochschule für Technik und Wirtschaft, Institut für Materialforschung durchgeführt. Der Verdichtungsvorgang der Elektrodenfolien (Kalandrieren) hat einen großen Einfluss auf die Mikrostruktur der Elektroden und damit auf die Leistungsfähigkeit von Li-Ionen Batterien. Die während des Verdichtens auftretenden Veränderungen in der Mikrostruktur sind enorm ausgeprägt. Eine detaillierte Analyse dieser Verformungen ist von zentraler Bedeutung um das Prozessverständnis zu vertiefen und die Produktionskosten weiter zu senken und Fehler, wie die Faltenbildung an den Beschichtungskanten zu verhindern. Dafür sind stabile und aussagekräftige Methoden notwendig, um die Mikrostruktur der Elektroden zu analysieren. Die Mikrostruktur wird mit unterschiedlichen Methoden wie Lichtmikroskopie, Rasterelektronenmikroskopie und Röntgenmikroskopie untersucht. Die notwendigen Methoden zur Probenpräparation und Bildaufnahme werden innerhalb des Projekts weiterentwickelt und angepasst. Für die Bildanalyse werden Algorithmen aus dem Bereich des Machine Learnings verwendet, die sich auf große Bilddatenmengen anwenden lassen. Die entwickelten Methoden werden dazu verwendet unterschiedliche Prozessparameter und unterschiedliche Materialien auf ihre Auswirkung auf die Mikrostruktur während des Kalandrierens zu charakterisieren. Dadurch kann das Prozessverständnis weiter gesteigert werden. Ein vertieftes Prozessverständnis hilft dabei Ausschussraten in der Produktion zu reduzieren und wirtschaftlich notwendige Entwicklungen im Bereich Fertigungsqualität und Fertigungsgeschwindigkeit zu realisieren.
Das Projekt "Biogeochemical interface formation in soils as controlled by different components" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Wissenschaftszentrum Weihenstephan für Ernährung, Landnutzung und Umwelt, Lehrstuhl für Bodenkunde durchgeführt. We consider clay minerals, iron oxides and charcoal as major components controlling the formation of interfaces relevant for sorption of organic chemicals, as they control the assemblage of organic matter and mineral particles. We studied the formation of interfaces in batch incubation experiments with inoculated artificial soils consisting of model compounds (clay minerals, iron oxide, char) and natural soil samples. Results show a relevant contribution of both iron oxides and clay minerals to the formation of organic matter as sorptive interfaces for hydrophobic compounds. Thus, we intend to focus our work in the second phase on the characterization of the interface as formed by organic matter associated with clay minerals and iron oxides. The interfaces will be characterized by the BET-N2 and ethylene glycol monoethyl ether (EGME) methods and 129Xe and 13C NMR spectroscopy for determination of specific surface area, sorptive domains in the organic matter and microporosity. A major step forward is expected by the analysis of the composition of the interface at different resolution by reflected-light microscopy (mm scale), SEM (scanning electron microscopy, micrometer scale) and secondary ion mass spectrometry at the nanometer scale (nanoSIMS). The outcomes obtained in combination with findings from cooperation partners will help to unravel the contribution of different types of soil components on the formation and characteristics of the biogeochemical interfaces and their effect on organic chemical sorption.
Das Projekt "Teilprojekt: Deformationsmechanismen in Sedimenten kurz vor Eintritt in einen Subduktionskomplex zu flachen seismischen Bewegung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Fachgruppe für Geowissenschaften und Geographie, Lehr- und Forschungsgebiet für Neotektonik und Georisiken durchgeführt. Erdbeben vorherzusagen ist enorm schwierig, jedoch sind solche Vorhersagen für unsere Gesellschaft wichtig, um die Risiken abzuschwächen, die von Erdbeben ausgehen. Durch immer besseres Erkennen der großen Vielfalt seismischer Ereignisse, die von massiven, zerstörerischen Beben wie etwa dem 2004 Sumatra Beben, bis zu langsamen Beben reicht, erhöht sich der Anspruch die geologischen Ursachen hinter Erdbeben zu verstehen. Deshalb wurde in der IODP Expedition 362 die Bengal/Nicobar Fächersequenz bis in die ozeanische Kruste erbohrt und beprobt, um die Materialien zu untersuchen, die in die Subduktionszone gelangen und dort zu extremen Beben beitragen werden. Das Sumatrabeben ist von spezieller Bedeutung, da es näher als vermutet am Tiefseegraben auftrat, was zu einem besonders starken Beben und Tsunami beitrug. Ein kürzlich veröffentlichter Artikel argumentiert, dass das flache Beben im Offshore-Bereich Sumatras durch diagenetisches Verfestigen von tief versenkten störungsbildenden Sedimenten verursacht wurde. Dieses Verfestigen wird mit kompletter Entwässerung der Silikate vor der Subduktion in Verbindung gebracht, was konventionellen Modellen widerspricht. Um zum besseren Verständnis dieser atypischen flachen seismischen Bewegung beizutragen, schlagen wir vor, die Mirko- und Poren-Strukturen von Kernproben, die während der Expedition in LN2 gefroren wurden, zu charakterisieren um (1) Anomalien in den Mikrostrukturen zu erkennen, die in Kombination mit Daten zu seismischen und physikalischen Eigenschaften, auf Horizonte zukünftiger Störungslokalisierung und Bildung von Abscherflächen hinweisen und (2) Deformationsmechanismen während der Versenkung und kleinmaßstäbliche Faltung zu erkennen, die helfen werden, die mechanischen Eigenschaften der Gesteine von ihrer derzeitigen Position in den Sumatra-Subduktions-Komplex zu extrapolieren. Um diese Zielvorgaben zu erreichen, werden wir zunehmend verfestigte und wenig deformierte Proben, die vor Ort unter kryogenen Bedingungen genommen wurden (d.h. keine Veränderung der Struktur durch Austrocknen des Probenwassers) und mehrere langsam getrocknete Proben mit (kryogenem) Broad Ion Beam Polieren und (kryogener) Rasterelektronenmikroskopie untersuchen. Wir werden diese Ergebnisse mit Mikrostrukturen von Kernproben vergleichen, für die die Spannungs-Verformungs-Kurve im Labor gemessen wird, um Hypothesen zu testen, wie die Sedimentsäule auf zusätzliche Versenkung oder Scherung reagiert, die sie in der Subduktionszone erfährt.
Das Projekt "Visualisierung mikrobieller Gemeinschaften auf marinem Mikroplastik: Identifikation, Interaktionen und Auswirkungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel (GEOMAR), Forschungsbereich 2: Marine Biogeochemie, Forschungseinheit Chemische Ozeanographie durchgeführt. Marines Mikroplastik (MMP) ist eine zunehmende anthropogene Verschmutzung in den Meeren. Der Einfluss auf marine Tiere, durch Verfangen und verschlucken von Plastikmüll, ist bekannt. Aber der Einfluss von MMP auf Mikroorganismen, wie Bakterien, Archaeen und Protisten, die die Basis der Nahrungsnetze bilden, ist kaum verstanden. Auf Grund der besonderen Eigenschaften von MMP, kann es als neues Habitat und als Transportmittel für bestimmte u.a. auch gesundheitsgefährdende Mikroorganismen dienen, die über lange Distanzen bis in entlegene Regionen transportiert werden können. Darüber hinaus kann MMP das Zusammenleben von Mikroorganismen in enger Nachbarschaft ermöglichen und die Stoffwechselwege vieler verschiedener Verbindungen beeinflussen. Um den Einfluss von MMP und ihrer assoziierten Mikroorgansimen auf marine Ökosysteme zu verstehen, müssen wir die Zusammensetzung und Interaktionen von mikrobiellen Gemeinschaften auf MMP identifizieren und ihre globale Ausbreitung untersuchen. Ich möchte die Diversität und die räumliche Verteilung von mikrobiellen Gemeinschaften auf MMP charakterisieren. Proben von MMP wurde bereits von meinem Gastinstitut in verschiedenen Meeresregionen (Atlantik, Pazifik, Indischer Ozean) gesammelt. Mein Ziel ist es: 1) zu identifizieren, welche Mikroorganismen auf MMP vorkommen; 2) die lokale Verteilung und Struktur der mikrobiellen Gemeinschaft auf MMP und in Experimenten auf Bioplastikpartikeln zu untersuchen; 3) zu verstehen, welche Mikroorganismen am stärksten mit der Polymer Oberfläche assoziiert sind; 4) herauszufinden, ob es charakteristische Mikrobiome auf MMP in verschiedenen Meeresregionen gibt und 5) zu untersuchen, welche Mikroorganismen MMP abbauen können. Die Chancen für die erfolgreiche Durchführung des vorgeschlagenen Projekts ist hoch, da präperierte Proben bereits in meinem Gastlabor vorhanden sind, an denen die innovative Mikroskopiertechnik namens CLASIFISH (Combinatorial Labelling and Spectral Imaging Fluorescence In Situ Hybridization) angewandt werden kann. Diese Methode ermöglicht es viele verschiedene Mikroorganismen und ihre räumliche Verteilung auf einem Plastikpartikel schnell und präzise zu identifizieren. Ich möchte diese Methode an Proben aus dem Atlantik und Pazifik anwenden, sowie Mikroben identifizieren, die im offenen Ozean Plastik abbauen. Zusätzlich möchte ich Inkubationsexperimente mit Bakterienkulturen, die bereits auf Plastik identifiziert wurden und in meinem Gastinstitut zur Verfügung stehen, auf Bioplastikpartikeln durchführen. Mit diesen Experimenten möchte ich herausfinden, wie sich mikrobielle Gemeinschaften auf Bioplastik über die Zeit entwickeln und ob bzw. wie diese Mikroben Plastik abbauen. Für diese Inkubationsexperimente möchte ich FISH, CLASIFISH, scanning electron microscopy sowie metagenomische und metatranscriptomische Ansätze verwenden.
Das Projekt "In-situ Messungen von eiskeimbildenden Partikeln (INP) und quantitative Bestimmung von biologischen INP" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am Main, Institut für Atmosphäre und Umwelt durchgeführt. Die Bildung der Eis Phase in der Troposphäre stellt einen wichtigen Fokus der aktuellen Atmosphärenforschung dar. Durch heterogene Nukleation entstehen bei Temperaturen oberhalb von -37°C primäre Eiskristalle an sogenannten eiskeimbildenden Partikeln (INP, engl, ice nucleating particles). Die räumliche Verteilung der INP und deren Quellen variieren stark. In der Atmosphäre finden sich INP nur in sehr geringer Anzahlkonzentration, oft weniger als ein Partikel pro Liter, und sie stellen nur eine kleine Untergruppe des gesamten atmosphärischen Aerosols dar. Ziel dieses Antrages ist es die Anzahlkonzentrationen von eiskeimbildenden Partikeln und deren Variabilität in der Atmosphäre zu messen. Außerdem sind Laborstudien geplant, in denen unser Verständnis über die chemischen und biologischen Eigenschaften der Partikel, die die Eisbildung initiieren, verbessert werden soll. Mit dem von unserer Arbeitsgruppe entwickelten Eiskeimzahler FINCH (Fast Ice Nucleaus CHamber) sollen die atmosphärischen Anzahlkonzentrationen von INP bei verschiedenen Gefriertemperaturen und Übersättigungen an mehreren Standorten gemessen werden. Die Kopplung von FINCH mit einem virtuellen Gegenstromimpaktor (CVI, engl, counter-flow virtual impactor, Kooperation mit RP2), die während lNUIT-1 entwickelt und getestet wurde, soll nun weiter charakterisiert und Messungen damit fortgesetzt werden. Bei dieser Methode werden die Eispartikel, die in FINCH gebildet werden, von den unterkühlten Tröpfchen und inaktivierten Partikeln separiert und mit weiteren Messmethoden untersucht. In Kooperation mit RP2 und RP8 planen wir hierbei die Charakterisierung der INP mittels Größen- und Aerosolmassenspektrometer sowie die Sammlung der INP auf Filtern oder Impaktorplatten zur anschließenden Analyse mit einem Elektronenmikroskop (ESEM, engl. DFG fomi 54.011 -04/14 page 3 of 6 Environmental Scanning Electron Microscopy). Die Feldmessdaten werden von umfangreichen Laborstudien an den Forschungseinrichtungen AIDA (RP6) und LACIS (RP7) ergänzt. Dort soll das Immersionsgefrieren von verschiedenen Testpartikeln aus biologischem Material (z.B. Zellulose), porösem Material (z.B. Zeolith) und Mineralstaub mit geringem organischem Anteil im Detail untersucht werden. Des Weiteren planen wir Labormessungen, bei denen eine verbesserte Charakterisierung der Messunsicherheiten von FINCH erarbeitet werden soll. Außerdem werden regelmäßige Tests und Kalibrierungen mit FINCH durchgeführt, für die Standardroutinen festgelegt werden sollen. Um die Rolle der INP bei der Wolken- und Niederschlagsbildung sowie bei den Wolkeneigenschaften abzuschätzen, werden die gewonnenen Messergebnisse am Ende als Eingabeparameter für erweiterte Wolkenmodelle (Kooperation mit WP-M) dienen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Mikrostrukturelle und mechanische Charakterisierung von Hochtemperatur-Elektrolyseurzellen im Neuzustand und nach Betrieb unter Volllast (HTEL_durability)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bayreuth, Institut für Materialforschung (IMA), Lehrstuhl Keramische Werkstoffe durchgeführt. Die Hochtemperaturelektrolyse zeichnet sich im Vergleich zu anderen Elektrolysetechnologien durch einen hohen Wirkungsgrad und niedrige Betriebskosten aus. Daher stellt diese Technologie einen vielversprechenden Ansatz zur Erzeugung von Grünem Wasserstoff dar. Kernelement zur Produktion von grünem H2 mithilfe der HTEL sind HTEL-Zellen und HTEL-Stacks. Diese stellen einen Schlüssel für die großwirtschaftliche und kosteneffiziente Herstellung von grünem H2 bei hoher Grundlast dar. Um den H2-Markt mit großskaligen HTEL-Zellen und -Stacks bedienen zu können, bedarf es weiterer Entwicklungsschritte hinsichtlich Lebensdauer, Materialkosten, Effizienz, Fertigungstechnologien sowie Produktionshochskalierung. Das Verbundvorhaben adressiert den Entwicklungs- und Forschungsschwerpunkt genau auf diese Themen und trägt damit einen entscheidenden Beitrag zur Realisierung der Ziele der Nationalen Wasserstoffstrategie und somit zur Hochskalierung der Elektrolysetechnologie in den MW-Maßstab bei. In HTEL-STACKS übernimmt Sunfire die Gesamtkoordination und bearbeitet gemeinsam mit Unternehmen aus der Industrie und Forschung Fragestellungen zur Industrialisierung der HTEL-Zellen und -Stacks. Der Lehrstuhl Keramische Werkstoffe (Universität Bayreuth) ist für die Charakterisierung von neuen sowie betriebenen Elektrolyseurzellen hinsichtlich Mikrostruktur sowie der Prüfung und Untersuchung der thermomechanischen Eigenschaften mit Fokus auf die Festigkeit (bis 850 Grad Celsius) zuständig. Als Methoden werden neben Licht- und Rasterelektronenmikroskopie Röntgenbeugung und IR-Spektroskopie zur Untersuchung der Mikrostrukturen eingesetzt. Die mechanischen Kennwerte werden durch Doppelring-Biegeversuche sowie Zugversuche ermittelt. Ziel des Teilvorhabens ist die Korrelation der Mikrostrukturen mit den thermomechanischen Eigenschaften, insbesondere hinsichtlich der Alterungsmechanismen. Zudem soll die Mikrostrukturanalyse computerunterstützt durchgeführt werden.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 207 |
| Type | Count |
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| Förderprogramm | 207 |
| License | Count |
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| offen | 207 |
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