Das Projekt "Immobilisation of arsenic in paddy soil by iron(II)-oxidizing bacteria" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Tübingen, Institut für Geowissenschaften, Zentrum für Angewandte Geowissenschaften.Arsenic-contaminated ground- and drinking water is a global environmental problem with about 1-2Prozent of the world's population being affected. The upper drinking water limit for arsenic (10 Micro g/l) recommended by the WHO is often exceeded, even in industrial nations in Europe and the USA. Chronic intake of arsenic causes severe health problems like skin diseases (e.g. blackfoot disease) and cancer. In addition to drinking water, seafood and rice are the main reservoirs for arsenic uptake. Arsenic is oftentimes of geogenic origin and in the environment it is mainly bound to iron(III) minerals. Iron(III)-reducing bacteria are able to dissolve these iron minerals and therefore release the arsenic to the environment. In turn, iron(II)-oxidizing bacteria have the potential to co-precipitate or sorb arsenic during iron(II)- oxidation at neutral pH followed by iron(III) mineral precipitation. This process may reduce arsenic concentrations in the environment drastically, lowering the potential risk for humans dramatically.The main goal of this study therefore is to quantify, identify and isolate anaerobic and aerobic Fe(II)-oxidizing microorganisms in arsenic-containing paddy soil. The co-precipitation and thus removal of arsenic by iron mineral producing bacteria will be determined in batch and microcosm experiments. Finally the influence of rhizosphere redox status on microbial Fe oxidation and arsenic uptake into rice plants will be evaluated in microcosm experiments. The long-term goal of this research is to better understand arsenic-co-precipitation and thus arsenic-immobilization by iron(II)-oxidizing bacteria in rice paddy soil. Potentially these results can lead to an improvement of living conditions in affected countries, e.g. in China or Bangladesh.
Das Projekt "Emmy Noether-Nachwuchsgruppen, Development and risk assessment of transgenic environmentally-friendly insect pest control methods for fruit flies and mosquitoes" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Gießen, Institut für Phytopathologie und Angewandte Zoologie, Abteilung Angewandte Entomologie.Various species of pest insects cause substantial damage to agriculture every year, or transmit deadly diseases to animals and humans. A successful strategy to control pest insect populations is based on the Sterile Insect Technique (SIT), which uses the release of mass-reared, radiation sterilized male insects to cause infertile matings and thus reduce the pest population level. However, irradiation is not applicable to every insect species. Thus, new strategies based on genetic modifications of pest insects have been developed or are currently under investigation.The goal of the proposed research is to improve the development and ecological safety of genetically engineered (GE) insects created for enhanced biological control programs, including the SIT and new strategies based on conditional lethality. A major concern for GE insect release programs is transgene stability, and maintenance of their consistent expression. Transgene loss or intra-genomic movement could result in loss of strain attributes, and may ultimately lead to interspecies movement resulting in ecological risks. To address potential transgene instability, a new transposon vector that allows post-integration immobilization will be tested in the Mediterranean, Mexican and Oriental fruit fly tephritid pest species. In addition, the system will be established in the mosquito species Aedes and Anopheles - carriers of dengue and malaria.Random genomic insertion is also problematic for GE strain development due to genomic position effects that suppress transgene expression, and insertional mutations that negatively affect host fitness and viability. Diminished transgene expression could result in the unintended survival of conditional lethal individuals, or the inability to identify them. To target transgene vectors to defined genomic insertion sites having minimal negative effects on gene expression and host fitness, a recombinase-mediated cassette exchange (RMCE) strategy will be developed that. RMCE will also allow for stabilization of the target site, will be tested in tephritid and mosquito species, and will aid to the development of stabilized target-site strains for conditional lethal biocontrol. This will include a molecular and organismal evaluation of an RNAi-based lethality approach. Lethality based on an RNAi mechanism in the proposed insects would increase the species specificity and having multiple targets for lethality versus one target in existing systems. By seeking to improve transgene expressivity and stabilization of transposon-based vector systems, this proposal specifically addresses issues related to new GE insects by reducing their unintended spread after field release, and by limiting the possibilities for transgene introgression.
Das Projekt "Stickstoff-Immobilisierung - Regionalisierung von Eingangsdaten der Critical-Load-Berechnung" wird/wurde gefördert durch: Umweltbundesamt. Es wird/wurde ausgeführt durch: Johann Heinrich von Thünen-Institut Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei - Institut für Waldökosysteme.Ziel der vorliegenden Studie ist es, für Deutschland flächendeckend Stickstoffimmobilisierungsraten für die Critical-Load-Berechnung abzuleiten. Es soll dabei geprüft werden, inwieweit die landnutzungs spezifische Bodenübersichtskarte Deutschland 1/1.000.000 (BÜK1000N v2.3) sowohl als Karten- wie auch als Datengrundlage genutzt werden kann. Aufbauend auf dem Vorgängerprojekt (Projektnr. 76011) werden die Stickstoffimmobilisierungsraten anhand rezent gemessenen Stickstoffvorräte und dem dazugehörigen Bodenalter abgeleitet. Die Eignung der BÜK1000N als Datengrundlage wird dabei aufgrund der Datenlage zu den Stickstoffvorräten als unzureichend eingeschätzt. Die Nutzung der Daten der zweiten Bodenzustandserhebung im Wald (BZE II) wird favorisiert. An den BZE-Punkten können Stickstoffvorräte der organischen Auflage und des Mineralbodens bis zu einer Tiefe von 90 cm berechnet werden. Das Bodenalter der BZE-Punkte wird entsprechend dem Vorgehen des Vorgängerprojektes anhand der maximalen Vereisung während der letzten Eiszeit festgelegt. Die Stickstoffvorräte der BZE-Aufnahmepunkte werden den BÜK1000N-Einheiten und Corine Landnutzungsklassen zugeordnet. Es zeigt sich, dass sich die Stickstoffimmobilisierungsraten anhand der BÜK1000N-Einheiten in drei Klassen gruppieren lassen. Die höchsten Immobilisierungsraten finden sich in den organischen Böden der BÜK1000N-Einheiten 6 und 7 mit 1,37 Ì 0,29 kg ha-1 a-1, mittlere Raten in Höhe von 0,93 Ì 0.06 kg ha-1 a-1 in den BÜK1000-Einheiten 19 ââ‚ Ì 21 mit mittel- bis tiefgründige Böden vorwiegend aus Geschiebelehm oder ââ‚ Ìmergel sowie Böden im montanen und subalpinen Bereich des Alpenraums. In den übrigen BÜK1000N-Einheiten weisen die Böden Raten von 0,31 Ì 0,04 kg ha-1 a-1 auf. Innerhalb der einzelnen BÜK1000N-Einheiten zeigen sich kaum Unterschiede zwischen den Waldtypen der Corine Landnutzungsdaten, so dass empfohlen wird, die Stratifizierung der Immobilisierungsraten anhand der BÜK1000N-Einheiten vorzunehmen. Mit dem vorliegenden Regionalisierungsansatz können 98,8 % der Rezeptorflächen der Critical-Load-Berechnung abgedeckt werden.
Das Projekt "The fate of phosphorus in forest and treeline ecosystems in Ecuador" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Tübingen, Fachbereich Geowissenschaften, Forschungsbereich Geographie.Even remote areas such as tropical montane forests suffer from continuously high atmospheric nitrogen (N) and phosphorus (P) deposition. In studies on ecosystem responses to atmospheric nutrient deposition, P cycling has played an underrated role compared to N, although P is thought to limit organism growth in main parts of the Tropics. Furthermore, the responses of tropical montane forests to atmospheric nutrient deposition might depend on the predicted climate change i.e., shifts in temperature and precipitation. Altitudinal gradients represent an ideal means to study environmental changes in tropical montane forests in southern Ecuador, because climate scenarios and unpublished trends in longer-term climate data predict increasing temperatures and decreased moisture which parallels the altitudinal gradient from 4000 m to 1000 m asl.Previous experiments, including the NUMEX experiment in Ecuador, showed that the main proportion of P added to forests to simulate atmospheric deposition was retained in soil. While total P pools in soil respond slowly to low P addition rates, the biological and geochemical processes underlying retention in the organic layer or in soil are expected to react faster. Our overarching objective is to assess the fate of fertilized P in the organic layer and in mineral soil and to elucidate the processes involved in P cycling in soil (immobilization and release rates by microorganisms, sorption/desorption, precipitation/dissolution) along the NUMEX-X altitudinal gradient (1000, 2000, 3000, 4000m; the latter including a Polylepis and a Páramo ecosystem). We will assess P fractions in soil and use a combination of 33P tracer studies and incubation experiments to disentangle biological and geochemical processes controlling P retention. The mechanistic understanding gathered by this proposal is crucial for predictions of ecosystems responses to the continuously high atmospheric N (and P) deposition, because single mechanisms might respond differently (and oppositionally) in the long run. Because the processes involved in P cycling are expected to respond faster to environmental changes than e.g., P pools in soil, these different responses are an essential basis to evaluate effects of environmental change and finally, to develop early-warning ecosystem indicators for environmental change.
Das Projekt "Interactive effects of global warming and nutrient enrichment on litter decomposition in freshwater marshes" wird/wurde gefördert durch: Schweizerischer Nationalfonds zur Förderung der Wissenschaftlichen Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Eawag - Das Wasserforschungsinstitut des ETH-Bereichs.Many human activities have repercussions that are profoundly altering natural ecosystems at large-scales. The physical interference by humans with the climate systems has been intensively studied and has become increasingly clear. Significant progress has also been made in assessing range shifts of species and various other ecological responses such as altered species interactions. However, the consequences for ecosystem functioning and possible feedbacks on climate are still poorly understood. This is particularly true for aquatic ecosystems. In addition, information is exceedingly scant on the interactive effects of multiple environmental factors that are changing simultaneously. The proposed project builds on our previous experiments in a freshwater marsh to assess the combined effects of elevated temperature and nutrient loading on litter decomposition, a critical component of carbon cycling at the local and global scale in a variety of ecosystems. The general hypothesis is that impacts of elevated temperature, nutrient loading and the interaction of both are not readily predictable from current theory or through simple laboratory experiments, and that the magnitude of effects is such that important ramifications for elemental flows both within wetlands and across their boundaries are likely to result. I propose testing at this stage a series of specific hypotheses derived from our previous findings and relating to the effects of temperature and nutrients on decomposition. The focus will be on three priorities: (1) testing whether the lack of stimulation of litter decomposition by nitrogen enrichment that we observed is due to the limiting role of phosphorus in the marsh; (2) testing whether a shift in life-history patterns of specific detritivore taxa is responsible for the observed dramatic acceleration of litter decomposition in spring under simulated global warming; and (3) assessing whether the observed lack of effects by elevated temperature and nutrient loading on stem litter decomposition may be related to changes in O2 regimes during long-term operation of enclosures. The backbone of the proposed experiments to address these questions is a unique manipulative field experiment in enclosures installed in a littoral marsh dominated by Phragmites australis. Enclosures are heated to 4 C above ambient water temperature or enriched with Ca(NO3)2 or both. The experiment is set up as a randomized block design (N = 4) with two factors (temperature and nitrate enrichment), each with two levels. An open-marsh control is also included. The first two questions will be addressed in combined field enclosure and laboratory microcosm experiments, while the third question will be addressed in a field enclosure experiment only. The processes considered in different experiments include litter decomposition, nutrient immobilization, microbial respiration and productivity, enzymatic activity, and various measures of detritivore performance.
Das Projekt "Spülverfahren und Spülstrategien für Trinkwasserverteilungssysteme - Einsatzmöglichkeiten und Einsatzgrenzen" wird/wurde gefördert durch: DVGW Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches e.V. - Technisch-wissenschaftlicher Verein. Es wird/wurde ausgeführt durch: Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches e.V., Technologiezentrum Wasser Karlsruhe (TZW), Außenstelle Dresden.Der Eintrag partikulärer und gelöster Verbindungen über die Wasseraufbereitung sowie insbesondere die Korrosionsvorgänge in ungeschützten Guss- und Stahlleitungen führen zur Bildung von Ablagerungen in Trinkwasserverteilungssystemen. Ablagerungen sollten entfernt werden, da eine Remobilisierung infolge einer Veränderung hydraulischer Bedingungen zu Braunwassererscheinungen bei den Kunden führen kann, sie in der Regel eine hohe bakteriologische Besiedlung aufweisen, sie aufgrund der hohen bakteriologischen Besiedlung eine Nahrungsgrundlage für höhere Organismen (z.B. Asseln) darstellen können. Zur Spülung des Trinkwassernetzes können verschiedene Verfahren und Strategien eingesetzt werden, die sich z.T. hinsichtlich Effektivität, Aufwand, Kosten sowie nachteiliger Auswirkungen unterscheiden. Von Wasserversorgern wird häufiger berichtet, dass das eingesetzte Verfahren bzw. die Vorgehensweise nicht zum gewünschten Erfolg führte, bzw. nachteilige Effekte auftraten. Bisher wurde keine umfassende Bewertung der Leistung und der Einsatzgrenzen einzelner Spülverfahren und Spülstrategien vorgenommen, so dass für Wasserversorger keine fundierte Grundlage für die Auswahl eines für eine spezifische Problematik geeigneten Verfahrens existiert. Im Rahmen des vorliegenden Forschungsverhabens sollen verschiedene Spülverfahren und Strategien detailliert untersucht und bewertet werden. Ziel des Projektes ist die Erarbeitung von Empfehlungen zur geeigneten Spülstrategie bzw. zum geeigneten Spülverfahren in Abhängigkeit von der Problemstellung.
Das Projekt "Nanopore Sensing" wird/wurde gefördert durch: Schweizerischer Nationalfonds zur Förderung der Wissenschaftlichen Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Basel, Institut für Organische Chemie.Nanofabricated pores in 20 nm-thick silicon nitride membranes were used to probe various protein analytes as well as to perform an antigen-antibody binding assay. A two-compartment electrochemical cell was separated by a single nanopore, 28 nm in diameter. Adding proteins to one compartment caused current perturbations in the ion current flowing through the pore. These perturbations correlated with both the charge and the size of the protein or of a protein-protein complex. The potential of this nanotechnology for studying protein-protein interactions is highlighted with the sensitive detection of -human chorionic gonadotropin, a hormone and clinical biomarker of pregnancy, by monitoring in real time and at a molecular level the formation of a complex between hormones and antibodies in solution. In this form, the assay compared advantageously to immunoassays, with the important difference that labels, immobilization, or amplification steps were no longer needed. In conclusion, we present proof-of-principle that properties of proteins and their interactions can be investigated in solution using synthetic nanopores and that these interactions can be exploited to measure protein concentrations accurately.
Das Projekt "Australisch-deutsches Kooperationsprojekt - Teilvorhaben A: Untersuchung und Modellierung der Transportvorgaenge durch geschichtete aktive Barrieren-Systeme (ABS)" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Forschungszentrum Karlsruhe GmbH Technik und Umwelt, Institut für Technische Chemie, Bereich Wasser- und Geotechnologie, Technische Mineralogie.Ziel der gemeinsamen Arbeiten ist die experimentelle Untersuchung von 'aktiven Barrieresystemen' (ABS) zur in-situ-Verminderung der Freisetzung von Schadstoffen aus belasteten Materialien, wie z.B. Ablagerungen von Schlaemmen und Sedimenten. Im Teilprojekt A soll der Aspekt des Transportes von Naehrstoffen (Stickstoff und Phosphor) und Schwermetallen (Zink, Blei, Kupfer, Cadmium, Eisen, Mangan) durch derartige Barrieren untersucht und modellmaessig beschrieben werden. Zunaechst soll die Sediment/Wassergrenzflaeche selbst - sowohl im 'natuerlichen' Zustand als auch nach Abdeckung mit inertem Material (z.B. Sand oder Kies) in einem geschlossenen System untersucht werden. Eine sichere Einstellung und Kontrolle von Temperaturen, pH-Wert und des geloesten Sauerstoffs soll dabei durch eine im Forschungszentrum Karlsruhe entwickelte Apparatur verwirklicht werden. Die weiteren Untersuchungen sollen folgende Aspekte abdecken: - Charakterisierung der eingesetzten Sedimente und die Bedingungen, unter denen die Naehrstoffe und/oder Schwermetalle aus dem Sediment freigesetzt werden. - Die generelle Eignung derartiger Remobilisierungsuntersuchungen, um Qualitaetsrichtlinien fuer Sedimente zu entwerfen. - Voraussagen ueber den Nutzen von geplanten Gegenmassnahmen (z.B. Reduktion der Naehrstoffkonzentration im Zulauf und/oder Belueftung), um die Freisetzung von Naehrstoffen aus Bodensedimenten zu limitieren. Hierunter ist insbesondere eine weitere Rueckloesung von im Sediment gespeicherten Naehrstoffen zu verstehen, die dann, wenn die Zulaufkonzentration im Wasser stark herabgesetzt ist, zum Tragen kommen kann. - Auffinden von Moeglichkeiten, sowohl Naehrstoffe als auch Schwermetalle im Sediment zu fixieren. - Untersuchungen der Effektivitaet der entwickelten aktiven Barriere Systeme (ABS), deren Auswahl im Teilprojekt B (Prof. Foerstner) erfolgt. Es sollen sowohl sorbierende als auch redoxabsenkende Stoffe (wie z.B. Eisenhydroxide, organische Materialien) getestet werden. - Optimierung der raeumlichen Anordnung der einzelnen Barrierekomponenten. - Modellierung der Transportvorgaenge im geschichteten Sediment mit dem Ziel, Prognosemoeglichkeiten fuer derartige System auszuarbeiten.
Das Projekt "Bioverfuegbarkeit gebundener Triazin - Rueckstaende in Boden" wird/wurde gefördert durch: Novartis Crop Protection. Es wird/wurde ausgeführt durch: Technische Hochschule Aachen, Fachbereich 01 Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät, Lehrstuhl Biologie V - Umweltanalytik.Triazin Herbizide bilden in Boden zT betraechtliche Mengen gebundener Rueckstaende, deren Bioverfuegbarkeit im Vergleich zum freien Wirkstoff reduziert ist. Im Projekt soll die Bioverfuegbarkeit 14C-markierter Simazinrueckstaende in toto bzw nach Fraktionierung in bindende Huminfraktionen in verschiedenen Pflanzenspezies sowie in Pflanzenzellkulturen untersucht werden. Ausserdem wird untersucht, inwieweit die Rueckstaende durch die Rhizosphaerenaktivitaet und durch sie gebildetes loesliches organisches Material remobilisiert bzw wieder bioverfuegbar wird.
Das Projekt "Dekontaminierende Wirkung belebter Bodenzonen bei verkehrsbedingter Beeintraechtigung der Bodenqualitaet" wird/wurde gefördert durch: Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt). Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität-Gesamthochschule Essen, Fachbereich 10 Bauwesen, Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft.Die Ableitung des Regenabflusses von Autobahnen und Schnellstrassen erfolgt in der Regel ueber begruente Bankette, wobei eine Gefaehrdung von Boden und Grundwasser durch den erhoehten Schadstoffeintrag nicht ausgeschlossen werden kann. Ziel der Untersuchungen ist die Ermittlung des Rueckhaltes und der Remobilisierung von Schwermetallen und organischen Substanzen bei der flaechenhaften Versickerung ueber strassennahe Bankettboeden. Transport-, Speicher- und Abbauprozesse der Schadstoffe sollen orts- und zeitabhaengig erfasst und analysiert werden, um den Einfluss des natuerlichen Niederschlages im Zusammenwirken mit unterschiedlichen Verkehrsstaerken und Boeden zu quantifizieren.
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| Förderprogramm | 24 |
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