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Sub project A

Das Projekt "Sub project A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DVGW Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches e.V. - Technisch-wissenschaftlicher Verein - Technologiezentrum Wasser (TZW) durchgeführt. Die mikrobiologischen Untersuchungen zielen auf die Charakterisierung der Abbau- und Umsetzungsprozesse von Stickstoff-Verbindungen und organischen Spurenstoffen sowie die PCR-Analytik von hygienerelevanten Parametern. Die Wasserqualität wird im Tai See und bei der Wasser-Aufbereitung erfasst. Die Trinkwasserqualität bei der Verteilung soll durch optimierte Spülpläne nachhaltig verbessert werden. Das technische Arbeitsziel besteht in der Weiterentwicklung des Spülstandes FlushInspect zur Exportfähigkeit. Wissenschaftliches Arbeitsziel ist die Anpassung der Vorgehensweise an die chinesischen Randbedingungen sowie der Know How-Transfer. Die Koordination des Verbundprojektes mit 16 Partnern sowie die mikrobiologischen Arbeiten wird das TZW Karlsruhe übernehmen. Wasserproben aus Tai See, Wasser-Aufbereitung und Verteilungsnetz werden mit Kultur-basierten und molekularbiologischen Methoden analysiert. Als weiterer innovativer Ansatz wird eine Methodik zur Bestimmung von Umsatzraten auf Basis der Isotopenfraktionierung in Kooperation mit dem Projektpartner Hydroisotop entwickelt. Das TZW Dresden wird nach der Auswertung relevanter Daten ein angepasstes Programm zur Netzspülung in Abstimmung mit den chinesischen Partnern erstellen. Der Spülstand FlushInspect und die Software Tools OptFlush und FlushVis werden weiterentwickelt und Spülungen im Trinkwassernetz von Suzhou durchgeführt.

Teilprojekt B 04: Die Rolle der Pilze bei Entwicklung und Abbau von Schilf

Das Projekt "Teilprojekt B 04: Die Rolle der Pilze bei Entwicklung und Abbau von Schilf" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Konstanz, Mathematisch- Naturwissenschaftliche Sektion, Fachbereich Biologie durchgeführt. Eine umfassende Analyse der mit Schilf (Phragmites australis) assoziierten Pilze und Oomyceten hat gezeigt, dass nur wenige Arten regelmäßig in den Pflanzen nachweisbar sind, während die überwiegende Mehrzahl nur sporadisch auftritt. Symbiontische Mykorrhiza-Pilze kommen nur auf trockeneren Standorten vor, während endophytische Ascomyceten mit ähnlichen Aufgaben auf überschwemmten Schilf-Standorten überwiegen. Ein neu beschriebener, weitverbreiteter Oomycet aus der Gattung Pythium, P. phragmitis, ist hochaggressiv gegenüber Schilf, und kann offenbar hauptsächlich unter dem Einfluß von Hochwasser zu Schäden führen. Ein nah verwandtes Pathogen aus derselben Gattung, P. arrhenomanes, das möglicherweise mit landwirtschaftlichen Kulturen (Mais) eingeführt wurde, scheint mit dem Schilfpathogen zu hybridisieren. Dies hat offenbar zur Entstehung einer weiteren Art mit möglicherweise völlig neuen Wirtsspektren geführt. In diesem Zusammenhang ergeben sich einige neue Fragestellungen, die im Rahmen des Projektes beantwortet werden sollen. Zunächst soll der Frage nach der Verbreitung des neuen Schilfpathogens Pythium phragmitis und möglicher Antagonisten nachgegangen werden. Von Interesse ist hierbei insbesondere eine quantitative Analyse der Epidemiologie und saisonalen Dynamik von P. phragmitis. Molekulargenetische Untersuchungen sollen den Nachweis einer natürlichen Hybridisierung zwischen nah verwandten Pythium spp. ermöglichen. Ferner soll untersucht werden, ob durch diese Hybrid-Bildung möglicherweise ein neues, aggressives Pathogen mit völlig neuem Wirtskreis (landwirtschaftliche Nutzpflanzen) entstanden ist.

Teilprojekt 1

Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde (IOW), Sektion Meereschemie durchgeführt. Phosphor (P) ist ein essentielles, produktionslimitierendes Element, das als Dünger knapp wird, in Gewässern aber oft im Überschuss vorhanden ist und Eutrophierung bewirkt. Mittels Prozess- und Modellstudien werden die Wissensgrundlagen zu P-Quellen, -Transportwegen, -Umsatzprozessen und -Fraktionen erweitert und Reduktionsmaßnahmen untersucht. Ziel sind überarbeitete Bewirtschaftungspläne und Monitoringkonzepte, die für die Erreichung der durch Wasserrahmenrichtlinie, Meeresstrategierahmenrichtlinie und Ostseeaktionsplan vorgegebenen Gewässerqualitätsziele notwendig sind. Der Fokus der Untersuchungen liegt auf dem Warnow-Einzugsgebiet, das typisch für das landwirtschaftlich geprägte norddeutsche Tiefland ist, der brackwasserbeeinflussten Unterwarnow und der direkt angrenzenden Ostsee. Dabei wird die gesamte Fließstrecke von der Quelle bis ins Meer integrativ betrachtet, da Managemententscheidungen in den Flusseinzugsgebieten Auswirkungen auf die P-Einträge bis ins Meer haben. Am IOW sind 6 Arbeitspakete angesiedelt. Im AP1.1c erfolgt die Kopplung eines Küstengewässer-Modellsystems (ERGOM) mit dem Einzugsgebietsmodell SWAT, um die zeitliche und räumliche Dynamik der P-Flüsse bis ins Meer zu verfolgen. AP2.2 beschreibt die Konzentration und Transformation einzelner P-Fraktionen und Bioverfügbarkeit entlang der Fließstrecke im Einzugsgebiet, um vertiefte Kenntnisse über die P-Einträge und ihre Auswirkungen bis in die Ostsee zu gewinnen. AP2.3 untersucht die Bedeutung des Übergangsbereichs zwischen Einzugsgebiet und Meer (Unterwarnow) für P-Konzentration, -Transformation, -Bioverfügbarkeit und -Retention. Ziel des AP3.1c ist, die Wirkung von Verrohrungen/Entrohrungen von Fließgewässern auf den P- und Wasserrückhalt zu bestimmen. Im AP3.2 wird der Vergleich verschiedener Nährstoffreduktionsmaßnahmen für ein optimiertes P-Management von der Quelle bis ins Meer vorgenommen und Maßnahmenkonzepte abgeleitet. Im AP5 werden die Gesamtaktivitäten des Projektes koordiniert.

Teilprojekt 5

Das Projekt "Teilprojekt 5" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Zweckverband Landeswasserversorgung, Betriebs- und Forschungslabor durchgeführt. In der Gesamtvorhabensbeschreibung sind die Punkte Gesamtziel, Stand der Wissenschaft und Technik, gemeinsamer Arbeits-, Zeit- und Ressourcenplan sowie Zuordnung der Zuständigkeiten und übergeordnete Verwertungsstrategie für den Verbund beschrieben. AP 5.1: Methodenentwicklung (0,3 wiss. Mitarbeiter, 0,4 CTA x) - Basierend auf der bisherigen WBA/TLC-Methode mit AChE-Detektion soll durch Modifikation der TLC-Platte die Empfindlichkeit auf kleiner als 100 ng/L gesteigert werden. - Zur Verbesserung der Trennleistung der HPTLC soll eine zweidimensionale WBA/TLC entwickelt werden. - Weiterentwicklung und Erprobung des bestehenden Auswerteverfahrens sowie Durchführung der Validierung von WBA mit TLC. - Entwicklung einer Methode zum Nachweis von Substanzen, die erst nach metabolischer Aktivierung die AChE hemmen. - Optimierung der Kopplung mit der LC-HRMS anhand der Wiederfindungsrate und Minimierung des Blindwertes. AP 5.2: Monitoring (0,2 wiss. Mitarbeiter, 0,4 CTA x) - Monitoring von verschiedenen Wässern aus dem Wasserkreislauf. - Untersuchung auf Transformationsprodukte von bekannten AChE-Inhibitoren durch technische Prozesse der Trinkwassergewinnung. AP 5.3: Korrelation TLC-AChE mit TP 6 (0,5 wiss. Mitarbeiter x) - Korrelation mit den Ergebnissen aus dem TP 6 Monitoring-2 zum Einsatz in der WBA im Hinblick darauf, ob mit beiden Untersuchungsmethoden der Teilprojekte 5 und 6 vergleichbare Aussagen zur AChE-Aktivität getroffen werden können. AP 5.4: Qualitätskontrolle Referenzmaterial (0,2 CTA x) - Referenzmaterialien von Projektpartner sollen anhand ihrer AChE-Hemmung auf ihre Reinheit geprüft werden. M1: Vorliegen einer validierten Methode als Standardarbeitsvorschrift M2: Vorliegen der Ergebnisse des Monitorings M3: Vergleichendes Bewertungskonzept der Ergebnisse TP 5 und TP 6 M4: Vorliegen der Ergebnisse der Reinheitsüberprüfung der Standards (x Anteil der jeweiligen Gesamtpersonenmonate).

Teilvorhaben 1: N2-Umsetzer und MALDI-TOF/MS Analytik

Das Projekt "Teilvorhaben 1: N2-Umsetzer und MALDI-TOF/MS Analytik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Agrartechnik Potsdam-Bornim e.V., Abteilung Bioverfahrenstechnik durchgeführt. Die Gewinnung von Biogas aus nachwachsenden Roh- und landwirtschaftlichen Reststoffen ist wesentlicher Baustein einer nachhaltigen und CO2-neutralen Energieerzeugung. Verantwortlich für den anaeroben Abbau der Biomasse zu Biogas ist eine komplexe und dynamische Mikroflora bestehend aus einer Vielzahl von Bakterien und Archaeen. Die Mehrheit der beteiligten Mikroorganismen ist ebenso wie ihre Stoffwechselleistungen bislang nicht wissenschaftlich untersucht. Die Kenntnis der Biogas-Mikrobiologie wird jedoch als Schlüssel für die weitere technologische Optimierung der Biogasproduktion angesehen. Zur Aufklärung der mikrobiologischen Zusammenhänge gewinnen Hochdurchsatztechnologien zur DNA-Analyse zunehmend an Bedeutung. Jedoch sind die hiermit erhaltenen Datenmengen bislang nur ansatzweise auswertbar, da es häufig an Referenzdaten mangelt. Um die Hochdurchsatz-DNA-Analytik auch für die Biogasforschung zu erschließen, soll im Rahmen dieses Forschungsvorhabens eine Referenzdatensammlung für das Kern-('core') Mikrobiom von Biogasanlagen aufgebaut werden. 1. Auswahl und Beprobung von repräsentativen Biogasanlagen; 2. Etablierung neuartiger Verfahren zur Isolierung von Mikroorganismen aus Biogasreaktoren und Gewinnung von Isolaten; 3. Sequenzierung der Genome der Isolate und bioinformatische Auswertung; 4. Aufbau einer Referenzdatenbank für den Kernbestand an Mikroorganismen; 5. Etablierung einer zeitnahen Diagnostik des Reaktorzustandes mittels MALDI-TOF MS

Teilprojekt 3

Das Projekt "Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von biota - Institut für ökologische Forschung und Planung GmbH durchgeführt. Der folgende Teilantrag zum Verbundprojekt 'Von der Quelle bis zum Meer - Integriertes Phosphor- und Wasserressourcenmanagement für nachhaltigen Gewässerschutz PhosWaM' soll im Rahmen des gebildeten Verbundes dazu beitragen, dass dieser die Ziele der BMBF-Fördermaßnahme zum 'Regionalen Wasserressourcen-Management' (ReWaM) erfüllt, indem unterschiedlichste wirtschaftliche und ökologische Aktivitäten mit dem Schutz der Gewässer verknüpft werden, anwendungsorientierte, innovative und langfristige Lösungen für zentrale Akteure der Wasserbewirtschaftung und Landwirtschaft erarbeitet werden, um ein nachhaltiges Management der Gewässer und der dazugehörigen Einzugsgebiete auf regionaler Ebene zu ermöglichen. Das Teilprojekt umfasst Bestandteile des Gesamtvorhabens, die von Grundlagenuntersuchungen wie der Erfassung von P-Retention und -Freisetzung (in situ und unter Laborbedingungen) in Flüssen und Seen bis zur Durchführung von Maßnahmenkonzepten für praktische Umsetzungen reichen. Das Gesamtvorhaben setzt sich aus mehreren Arbeitspaketen zusammen; hiervon werden durch den Antragsteller vor allem die AP 2.1, 3.2 und 4 bearbeitet. Es bestehen folgende Arbeitsaufgaben am Gesamtvorhaben: Beiträge zu Arbeitspaketen 1 'Wasser- und Phosphorhaushalt', darunter insbesondere zu AP 1.1 'P-Flüsse/Modellierung', AP 2 'Phosphorrelevante Prozesse von den Quellen bis ins Meer', darunter zu 2.2 'P-Transformation/Bioverfügbarkeit' (Seen/Flüsse) und 2.3 'P-Retention/P-Transformation' (Übergang Fluss/Meer), AP 3 'Wasserseitige Maßnahmen für ein optimiertes P-Management und nachhaltigen Gewässerschutz', dabei zu 3.2 'Vergleich/Entscheidungssystem', AP 4 'Implementierung' und AP 5 'Koordination'.

Teilprojekt 6

Das Projekt "Teilprojekt 6" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH - UFZ - Fachbereich Analytik und Ökotoxikologie - Department Bioanalytische Ökotoxikologie durchgeführt. In Teilprojekt 6 sollen 3 Ziele erreicht werden, die einen Beitrag zur Beurteilung der Risiken von potentiell neuroaktiven Oberflächen- und Trinkwasserkontaminationen im Rahmen des GOW- Konzeptes leisten. Zum einen sollen durch wirkungsorientierte Analytik und differentieller Analyse unter Nutzung von Embryonen des Zebrabärblings (Danio rerio) neuroaktive Substanzen aus realen wässrigen Umweltproben isoliert und identifiziert werden. Zweitens sollen synthetische Mischungen von identifizierten Wasserkontaminanten auf ihre möglichen Effekte in den Fischembryonen untersucht werden. Dabei werden die zwei Haupttheorien für Kombinationswirkungsprognosen nämlich der 'Konzentrationsadditivität' sowie der 'unabhängigen Wirkung' als Grundlage der Mischungsbetrachtung genutzt. Die Ergebnisse werden für Empfehlungen für die Betrachtung und Bewertung von Mischungseffekten für das GOW-Konzept zusammengestellt. Drittens soll begleitend zu den o.g. Analysen synthetischer Mischungen die interne Konzentration der identifizierten Substanzen in den Fischembryonen quantifiziert werden und dabei bestimmt werden, ob, wann, in welcher Form und in welchem Umfang die Fischembryonen in der Lage sind, neuroaktive Substanzen zu biotransformieren und damit zu bioaktivieren oder zu entgiften. Die Arbeiten gliedern sich auf in die 3 Arbeitspakete Differentialanalyse und Monitoring (AP1), Analyse der Mischungstoxizität (AP2) und interne Konzentration und Biotransformation (AP3). Das AP1 ist über den Zeitraum der ersten 2 Jahre des Projektes veranschlagt. Die anderen beiden APs werden über den gesamten beantragten Zeitraum bearbeitet, wobei sich das AP 3 auf die letzten Monate des Projektes konzentriert. Wesentliche übergreifende Arbeitsschritte sind eine Stoffauswahl der darauf experimentell zu prüfenden Substanzen und deren Mischungen, die Etablierung der Analytik in den Embryonen und der Untersuchung der verschiedenen neuroaktiven Effekte in den Embryonen.

Drei-Schluchten-Stausee am Yangtze - China - Teilprojekt 2: Mikrobieller Abbau

Das Projekt "Drei-Schluchten-Stausee am Yangtze - China - Teilprojekt 2: Mikrobieller Abbau" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DVGW Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches e.V. - Technisch-wissenschaftlicher Verein - Technologiezentrum Wasser (TZW) durchgeführt. Das Vorhaben soll zum Verständnis der Stoffaustauschprozesse zwischen Sediment und Wasserkörper und der mikrobiellen Umsetzungsprozesse beitragen. Mit dem beantragten Projekt soll ein verbessertes Prozessverständnis zu anaeroben und aeroben biologischen Abbauprozessen erreicht und eine Gefährdungsabschätzung und Prognose des Schadstoffverhaltens in Wasserkörper und Sediment ermöglicht werden, welches die Basis für die Entwicklung angepasster Management-Strategien bietet. Die Untersuchungen am TZW beinhalten ein analytisches Screening der Schadstoffe und Abbau-relevanter Begleitverbindungen (z.B. Huminstoffe) im Wasserkörper und zielen auf das Verständnis der mikrobiologischen Abbauprozesse. Bei den mikrobiologischen Untersuchungen wird besonderes Augenmerk auf Partikel-/Sediment-gebundenen Massentransfer gelegt, der zum Transport von Mikroorganismen und Partikeln zwischen unterschiedlichen Redoxbereichen führt. Als Modellsubstanzen sind z.B. aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK, NSO-Heterozyklen) und halogenierte Verbindungen (z.B. PCP, Chlorethene) vorgesehen. Die Dynamik des Systems Schadstoff-Sediment-Abbau wird erfasst und der Einfluß wechselnder Redoxverhältnisse (aerob/anaerob) auf die Umsetzungsprozesse ermittelt. Zur Erfassung der mikrobiellen Besiedelung und Stoffwechselaktivität sollen Kulturverfahren (MPN) sowie insbesondere auch molekularbiologische Verfahren (PCR) weiterentwickelt und eingesetzt werden.

Einfluss von Umweltfaktoren auf die Fertilitaet der Frau I. Dioxine und Fortplanzungsstoerungen

Das Projekt "Einfluss von Umweltfaktoren auf die Fertilitaet der Frau I. Dioxine und Fortplanzungsstoerungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Freiburg, Klinik für Frauenheilkunde durchgeführt. Neue wissenschaftliche Erkenntnisse begruenden den Verdacht, dass die Fortpflanzungsorgane moeglicherweise empfindlicher auf Dioxin-Belastungen reagieren als andere Organe. Diese Hinweise sind sehr ernstzunehmen, da ohne Fortpflanzung kein Leben moeglich ist. In unserem Vorhaben sollen Gewebe aus den inneren Geschlechtsorganen der Frau (z.B. Gebaermutter, Eierstock) im Labor mit Dioxinen behandelt werden. Diese Gewebe koennen bei Operationen oder Geburten ohne Risiko fuer die Patientinnen gewonnen werden. Es soll ueberprueft werden, ob die normalen Gewebefunktionen (v.a. Hormonausschuettung und Stoffwechselaktivitaet) durch Dioxine beeintraechtigt werden. Durch diese orientierenden Laborexperimente soll eingegrenzt werden, ob und welche Gewebe aus den Fortpflanzungsorganen empfindlich auf Dioxine reagieren, und welche Laborparameter gegebenenfalls als empfindliche Indikatoren einer Dioxinwirkung Infrage kommen. Unser Projekt soll dazu dienen, das Risikopotential von Dioxinen fuer die menschliche Fortpflanzung besser abschaetzen zu koennen. Die erhobenen Daten sollen auch einen Beitrag zur Ableitung von Richtwerten und zur Ausarbeitung von Praeventivmassnahmen leisten.

Der Einfluss organischer Peroxide auf die Photosynthese von Fichten (picea abies)

Das Projekt "Der Einfluss organischer Peroxide auf die Photosynthese von Fichten (picea abies)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gesellschaft für Strahlen- und Umweltforschung, Institut für Ökologische Chemie durchgeführt. Mit Hilfe detaillierter Gaswechselmessungen soll die Wirkung organischer Peroxide auf die Photosynthese erfasst werden. Dabei soll durch Aufnahme von CO2- und Lichtsaettigungskurven eine grobe Schadenslokalisierung im Photosyntheseapparat vorgenommen werden. Die ausgewaehlten Peroxide (PAN und analoge Verbindungen u.a.) sind nachgewiesene oder vermutete troposphaerische Umwandlungsprodukte, die durch radikalinduzierte Oxidation bzw. Reaktion mit Ozon aus natuerlich vorkommenden oder anthropogenen Spurenstoffen gebildet werden. Diese muessen entsprechend synthetisiert und reproduzierbar in einem Gasstrom dosiert werden.

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