Das Projekt "Natürliche Einflussfaktoren auf das Verhalten heißer und salinärer Quellen in der Taupo Vulkanischen Zone (TVZ) und den Norddeutschen Becken (NEGB)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum Potsdam Deutsches GeoForschungsZentrum durchgeführt. Hot and saline springs have implications for deep geothermal energy exploration and groundwater utilization and contamination and are of great scientific and economic interest. Springs are surface manifestations of coupled processes occurring at depth in the Earth. In this regard, the TVZ and the NEGB represent two end members in terms of the hydrology and thermodynamics encountered. In the TVZ hot springs often exhibit spectacular behaviour such as vigorous boiling, while in the NEGB springs occur in association with geological salt formations and exhibit a complex behaviour due to the buoyancy effects caused by salinity and temperature gradients. This project proposes to develop detailed numerical models of spring behaviour for both settings. The study will provide insights in the dynamics of springs resulting from flows through fracture systems connecting the deeper (hot and saline) aquifers and shallower (fresh and cold) surface waters. The goal is to understand their behaviour under environmental stresses such as those induced by geothermal developments in the TVZ and to explain the overall dynamics of saline springs with respect to the regional fluid migration in the NEGB.
Das Projekt "Ermittlung des Korrosionsablaufes an den am Koelner Dom verwendeten Natursteinen - F 26" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Lehrstühle für Baustoffkunde und Institut für Bauforschung durchgeführt. Erhaltungsmassnahmen an den verschiedenen am Koelner Dom verwendeten Natursteinvarietaeten sind nur dann erfolgversprechend, wenn der Korrosionsmechanismus fuer die verschiedenen Natursteine in Abhaengigkeit von der oertlichen Lage bekannt ist. Die verwitterten Schichten und Krusten der wichtigsten der mehr als 50 verbauten Natursteine wurden bis zum ungeschaedigten Kernbereich mit Hilfe chemischer und roentgenfluoreszensanalytischer Methoden sowie mit Hilfe der Roentgenbeugung und Lichtmikroskopie untersucht. Die einzigen untersuchten Proben des Drachenfelser und Berkumer Trachyts zeigten keine wesentliche Korrosion. Aus den oben angegebenen frueheren Untersuchungen ist jedoch bekannt, dass diese Gesteine unter Gips- und/oder Natriumsulfat-Bildung stark korrodieren koennen. Die Korrosion von Stenzelberger Andesit fuehrte zu Gips enthaltenden Ausbluehungen bzw. Korrosionsschichten. Die Verwitterungserscheinungen der untersuchten Sandsteine wurden in vier Gruppen eingeteilt: 1. Keine sichtbare Verwitterungserscheinung 2. Ausgewaschene Oberflaeche 3. Salzanreicherung im Gestein bei fester Oberflaeche a) ohne Schalenbildung b) mit Schalenbildung 4. Blaetterteigfoermige Abblaetterungen. Unabhaengig von der Herkunft des Gesteins konnte das Korrosionsverhalten der Sandsteinproben in diesen vier Gruppen gedeutet werden. Die Korrosion besteht im allgemeinen im Abbau des nicht quarzitischen Bindesmittels (Tonminerale und Karbonate) und in der Neubildung von Calcium-, Magnesium- und Natriumsulfat, welche gesteinszerstoerende Druecke entwickeln koennen. Die fuer die Bildung dieser Salze notwendigen Kationen konnten in die Proben, die diese nicht genuegend
Das Projekt "Field and laboratory studies of aerosol formation from halogenated precursor gases" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Technischen Umweltschutz durchgeführt. This project was part of the HaloProc research unit on natural halogenation processes, and explored the impact of reactive halogen species on aerosol formation in field and laboratory experiments. Field studies were focused on the Lake King salt lake area in Western Australia. New particle formation events were frequently observed and characterized by measuring the temporal evolution of the submicron aerosol size distributions, and collecting aerosol samples for subsequent chemical analysis. 9 out of 11 measurement days in 2013 showed secondary aerosol formation with particle growth rates from 2.9 to 25.4 nm h^-1. Raman spectroscopy and ultrahigh resolution mass spectrometry revealed a contribution of organohalogen compounds (mostly organochlorine) to the secondary organic aerosol, however, organosulfate and organonitrate formation seemed to play a larger role in the studied environment. Nevertheless, a new experimental approach that made use of a mobile Teflon chamber set up above the salt crust and the organic-rich mud layer of various salt lakes directly linked new particle formation to the hypersaline environment of Western Australia. For more detailed process studies, these field results provided realistic scenarios and constraints for simulation experiments in the laboratory. Salt lake conditions were successfully simulated in aerosol chamber experiments and showed secondary aerosol formation in the presence of light and organic precursor compounds. The particle formation dynamics and the chemical speciation of aerosol samples, which were collected from the chamber experiments and analyzed by Raman spectroscopy and mass spectrometry, indicated a coupling of aqueous phase chemistry and secondary aerosol formation. In particular, the Fe(II) concentrations of the simulated salt lakes were a key control for the intensity of new particle formation. In saline environments with low pH values and high solar radiation, Fe(II) might be converted to Fe(III) in the presence of organic matter in a Fenton-like reaction, which can act as a major source for highly reactive OH radicals in the aqueous phase. On the one hand, this expands the potential oxidation pathways for organic compounds, which led to a larger chemical diversity. On the other hand, Fe(II)-controlled aqueous phase chemistry competes with secondary aerosol formation in the gas phase, which led to reduced particle formation in our experiments. While it is premature to fully incorporate these findings in chemistry box models, additional laboratory studies provided experimental data that will guide the development of model parameterizations, e.g., for the organic aerosol yield from the oxidation of organic compounds by chlorine and bromine, or for reactive bromine loss due to uptake in secondary organic aerosol. In conclusion, this project bridged gaps between field studies of halogen-influenced new particle formation in the real world and laboratory experiments within the HaloProc research u
Das Projekt "Prevention of salt damage to the built cultural heritage by the use of crystallisation inhibitors (SALTCONTROL)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Münster, Institut für Mineralogie durchgeführt. The project aims to develop a new method for the prevention of salt damage, based on the use of compounds that inhibit the growth of salt crystals. When inhibitors are applied, salt crystallisation within the pores of stones is prevented, allowing the salts to form as non-disruptive efflorescences along the stone surface. The effects of crystallisation inhibitors will be evaluated in different ways, ranging from atomic scale studies to macro-scale crystallisation tests and site trials, to evaluate the possibilities, limits and risks of their use in this new field of application for these products. The use of these inhibitors as a conservation method in the field of cultural heritage requires a profound understanding of the mechanisms and factors that determine the development of salt damage. Hence, several important aspects of salt formation will be investigated, by experiments with and without added inhibitors: (i) the relationship between porosity, threshold supersaturation and salt damage, (ii) the mechanisms of transport of moisture and ions during drying and crystallisation, and (iii) the influence of environmental conditions, including temperature, relative humidity and air speed. The final outcome of the project is the formulation of a tested reliable procedure for the use of crystallisation inhibitors in conservation. Prime Contractor: Universiteit Gent; Gent; Belgium.
Das Projekt "Modellvorhaben: Anwendung und Weiterentwicklung innovativer Verfahren zur Reduzierung der Salzbelastungen von umweltgeschaedigten Natursteinen und Fugenmoerteln am Beispiel der Vorderburg des Schlosses Frankenberg/Bayern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Carl Freiherr von Lerchenfeld durchgeführt. Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Die ursprünglich verputzten Fassadenflächen der Vorburg zeigten eine außergewöhnlich starke Salzbildung, die auf eine frühere Stallnutzung in Teilbereichen des Gebäudes zurückgeht. Eine Neuverputzung der Fassade des Baudenkmals war nur bei einem Abbau des Salzgehaltes möglich. Durch geeignete Entsalzungsmethoden sollten die Voraussetzungen für eine Neuverputzung geschaffen werden. Ein Hauptziel des Projektes war aber auch die Abschätzung der Salzreduzierung auf der Grundlage theoretischer und im Labor ermittelter Werte in Verbindung mit einem Rechenprogramm, entwickelt am Fraunhofer Institut für Bauphysik. Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden: Phase 1: Ermittlung der Kenndaten von Sandstein, Mörtel und Kompressen im Labor. Herstellung von Probekörpern von Kompressen bzw. Opferputz, zur Ermittlung von Kennwerten wie Wasseraufnahme und Diffusionsfähigkeit. Phase 2: Anlage und Untersuchung von Musterflächen mit nachfolgender Ermittlung der Feuchteverteilung und Vergleich der Ergebnisse mit den computerunterstützten Berechnungen. Phase 3: Vergleich der rechnerischen und experimentellen Untersuchungsmethoden. Durch den Vergleich der Laborergebnisse mit den rechnerischen Ergebnissen konnten Aussagen über den Feuchtetransport im salzbelasteten Baustoff erfolgen. Aus diesen Ergebnissen wurde der Entsalzungserfolg berechnet bzw. abgeschätzt. Dabei konnten notwendige Korrekturen bzw. die Werte von Korrekturfaktoren festgesetzt werden. Die eigentliche Entsalzung erfolgte nach Auswertung der Musterflächen. Fazit: Die im Abschlußbericht des Labors Dr. Ettl - Dr. Schuh aufgeführten Salzgehalte mit einem Mittelwert von 2,3 M.- Prozent bei leicht versalzenen Proben, von 6,6 M.- Prozent bei stark versalzenen Proben wurden durch die Entsalzungsmaßnahmen auf einen Wert von 0,3 M.- Prozent im oberflächennahen Bereich reduziert (siehe Kurzbericht Dr. Ettl - Dr. Schuh vom 03.06.2003). Im tieferen Bereich des Mauerwerks liegen diese Werte noch günstiger (ca. 0,1 M.- Prozent). Da in der Fachliteratur und auch bei den Fachlabors keine eindeutigen Angaben zur Rezeptur und Anwendung geeigneter Entsalzungsprodukte zur Verfügung standen, waren die wissenschaftlichen Untersuchungen im Vorfeld der Außenputzarbeiten zwingend notwendig. Die bei den Untersuchungen nachgewiesenen Zusammenhänge der Salzbewegungen innerhalb der Wandstärken zur Optimierung des letztlich verwendeten Entsalzungsputzes führten zu einem überzeugenden Ergebnis. Ohne die wissenschaftlichen Voruntersuchungen im Rahmen des DBU-Projektes wäre das jetzt nach Auftragen des Außenputzes festgestellte Endergebnis nicht erreicht worden. Das Projekt unter wesentlicher Beteiligung der Deutschen Bundesstiftung Umwelt wurde mit sehr großem Erfolg abgeschlossen. Die Ergebnisse der Untersuchungen, auch im Zusammenhang mit der Anwendung des Rechenprogramms 'Wufi' können als Grundlage bei zukünftigen Projekten Anwendung finden.
Das Projekt "Experimente zur immissionsbedingten Verwitterung der Naturbausteine des Koelner Doms im Vergleich zu deren Verhalten am Bauwerk" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Köln, Institut für Mineralogie und Petrographie durchgeführt. Seit ca. 100 Jahren unterliegen viele Naturbausteinarten des Koelner Doms einem verstaerkten und beschleunigten Zerfall, der schon damals als Folge der mit der Industrialisierung und dem Wachstum der Staedte gaenderten Luftqualitaet erkannt wurde. Die an diesen Gesteinen, auch von eigener Seite bereits durchgefuehrten Untersuchungen ueber die Schadensformen und die sie begleitenden, chemisch-mineralogischen Veraenderungen waren der Ausgangspunkt fuer eine experimentelle Arbeit ueber die immissionsbedingte Natursteinverwitterung. Im Mittelpunkt stand dabei die Frage, inwieweit man den Verwitterungsverlauf eines Gesteins aus den Gesteineigenschaften ableiten kann. In die Untersuchung wurden 12 sich in Mineralbestand und Gefuege stark unterscheidende Natursteinarten einbezogen (davon 7 vom Koelner Dom). Das Verhalten dieser Gesteine Feuchtigkeitsaufnahme und -abgabe, bei Einwirkung der in Luft, Regen und Saub vorhandenen, sauerstoffhaltigen Schwefelverbindungen sowie gegenueber Salzsprengkraeften wurden systematisch erfasst. Die beobachteten Unterschiede wurden soweit moeglich auf spezielle Gesteinseigenschaften zurueckgefuehrt. Die Untersuchungen zur chemischen Verwitterung konnten zeigen, dass v.a. das gasfoermige Schwefeldioxid der Luft in Verbindung mit der natuerlichen Gesteinsfeuchte und weniger als sulfationenhaltige, sog. saure Regen die saeureanfaellige Mineralsubstanz angreift und somit entscheidend zur Salzbildung beitraegt. ...
Das Projekt "Entwicklung eines einfach zu verarbeitenden Elektrolyten zur Dekontamination durch anodisches Polieren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Kraftanlagen AG Heidelberg durchgeführt. Objective: electro polishing has become an approved and suitable decontamination process achieving high decontamination factors. However, the spent electrolyte is hard to process and convert into a waste form suitable for disposal. For example, in order to solidify phosphoric acid at a concentration above 60 per cent in cement, it must be neutralised and heavily diluted. As a result, the waste volume for disposal is much higher than the initial electrolyte volume. The aim and objective of this research is to find an easy-to-process electrolyte with high decontamination factors, suitable for disposal, which would give a much wider range of application to electro polishing as a decontamination process. This means that is should be possible to condition the spent electrolyte in simple process steps, such as filtration, sedimentation and thermal decomposition, to produce a waste form that is easy to fix in cement. The specified requirements with a view to easy processing of the electrolyte are fulfilled by a number of organic acids. In 1983, the contractor carried out various tests and experiments on organic acids. Whereas decontamination factors were satisfactory, unsatisfactory results were obtained for the electro polishing time, the service life and thermal stability of the electrolyte, current density etc. These process parameters must be optimised. This work will be carried out in collaboration with team, Italy. General information: 1. Literature survey for identification of the available information on already existing experience. 2. Selection of electrolytes other than phosphoric acid, promising easier conditioning and waste disposal. 3. Test series on contaminated and non-contaminated samples in order to optimise the electrolytes with regard to decontamination efficiency (effect of chemical additives, of modifying process parameters...). 4. Optimisation of the process to minimise the final waste volume. 5. Development of procedures to extend the lifetime of electrolytes, in particular by continuous filtration. 6. Processing of selected electrolytes (sediment elimination, salt precipitation, solidification of sludges, volume reduction of the residual liquid, solidification of electrolyte residues). 7. Investigations about 'on-the-job-safety': chemical aggressiveness, formation of toxic products, explosion hazards, etc.
Das Projekt "Die hydraulische Aktivierung von Stomata (HAS) - Entstehung; Einfluss auf Nährstoff- und Wasserhaushalt; Anwendung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bonn, Institut für Nutzpflanzenwissenschaften und Ressourcenschutz (INRES) - Bereich Pflanzenernährung durchgeführt. The 'hydraulic activation of stomata' (HAS) describes the establishment of continuous liquid water connections along stomatal walls, which affects individual stomata. It enables the efficient bidirectional transport of water, solutes, and hydraulic signals between the leaf interior and leaf surface and makes stomatal transpiration partly independent of stomatal aperture. While in our earlier work we postulated the existence of these connections and contributed substantially to their final approval, this research proposal focusses on the fundamental significance of HAS for the water and nutrient relations of plants, for atmosphere/plant interaction, and for the modelling of gas exchange. The planned experimental investigations aim to describe HAS formation by hygroscopic salts, to examine new concepts of the plant humidity sensor, nocturnal transpiration, stomatal water uptake, and the 'extended apoplast', as well as the significance of epicuticle waxes for atmospheric particle capture. Together, this should lead both to the further development of new theoretical concepts describing plant adaptations to aerosol regimes, and to practical applications in foliar fertilization, plant protection, and improvement of salt stress tolerance.
Das Projekt "Modellhafte Sanierung des umweltgeschädigten gotischen Dachstuhls der St. Stephanskirche in Tangermünde einschließlich Weiterbildung (Sachsen-Anhalt)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Förderverein St. Stephanskirche Tangermünde - Sanierung Kirchturm durchgeführt. Die Schäden am Dachstuhl der Stephanskirche, insbesondere im Bereich der Sparrenfußpunkte und der Mauerlatten wurden durch eindringende Feuchtigkeit und die daraus resultierenden Nitrate und Pestizidausschwemmungen aus dem Taubenkot verursacht, diese Belastung der Holzsubstanz führte zu einer höheren Anfälligkeit der Hölzer und Ziegel. Die Sanierung zum Schutz des bedeutenden Kulturgutes erfolgt im Rahmen eines Modellvorhabens, welches sich in die drei Hauptphasen Dokumentation-Sanierung / Ertüchtigung-Prävention untergliedert und vom Deutschen Fachwerkzentrum Quedlinburg begleitet und zum Teil durchgeführt wird. Die Sanierung mittels traditioneller Handwerkstechniken im Rahmen einer Qualifizierung mittelständiger Betriebe bietet die Möglichkeit, Handwerks- und Restauratorenbetriebe in einzelnen Sanierungsabschnitten an diese Umsetzung wieder heranzuführen. Ein Schwerpunkt ist die exemplarische Sanierung eines Gespärres mittels computergestützter Abbundanlage. Eine Gegenüberstellung der Kosten, der Effektivität sowie der Qualität einer computergestützten Sanierung eines Gespärres im Vergleich mit einer traditionellen Sanierung soll hierbei für weitere Sanierungsschritte untersucht werden. Ein weiterer Schwerpunkt der geplanten Sanierung bildet der Einsatz von Baustoffen, die mit NO belasteten Feuchte dahingehend 'umgehen' können, das Schäden an den verschiedenen Bauteilen durch unkontrollierte Salzbildung abgewendet werden. Ein solcher Baustoff ist der HAZ-Mörtelsystem, welches seine Eigenschaften durch Feuchtezufuhr verbessert und einem Salztransport entgegenwirkt.
Das Projekt "Energieeffiziente Verdampfungskristallisation mittels Membrandestillation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von K-UTEC AG Salt Technologies durchgeführt. Ziel des beantragten Vorhabens ist es, ein neuartiges und energieeffizientes Verfahren zur Herstellung von Salzen zu entwickeln und zu erproben. Dabei soll der sehr energieaufwändige Prozessschritt des Wasserentzugs, der bislang meist durch industrielle Verdampfung erfolgt, mittels der Membrandestillation erprobt und bis in den Bereich der Kristallisation von Salzen weiterentwickelt werden. Bei der Membrandestillation wird unterhalb der Siedetemperatur gearbeitet, wodurch Energieträger nutzbar werden, die bei klassischen Eindampfprozessen nicht oder nur begrenzt Anwendung finden. Potenziell verwendbar sind industrielle Abwärme, Solarenergie, Geothermie oder Wärmepumpen. Bei der industriellen Wasserverdampfung in Deutschland ist mit 100-250 Mio. t/a zu rechnen. Innerhalb von 5 bis 10 Jahren kann durch Umrüstung auf Membrandestillation eine Energieeinsparung von 5-20 PJ (PE) erzielt werden. Zunächst werden anhand von Experimenten in einer Laboranlage für verschiedene Stoffsysteme wichtige technologische Daten gesammelt und ausgewertet. Diese fließen in ein theoretisches Modell ein, mit dem die experimentell ermittelten Sachverhalte möglichst genau nachgebildet werden. Auf der Basis dieser Ergebnisse wird eine Technikumsanlage ausgelegt, in der anschließend Versuche durchgeführt werden, mit denen die Massen und Energieströme bei verschiedenen Stoffsystemen und Verfahrensweisen in Kombination mit einer Salzkristallisation erfasst werden. Im letzten Schritt wird das Zusammenspiel regenerativer Energiequellen und industrieller Abwärme untersucht.
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