Das Projekt "Mechanismen der Saeurepufferung in Blaettern von Quercus robur L. Bei SO2-Begasung in Abhaengigkeit von Dauer und Intensitaet der Belastung und von der Stickstoffernaehrungsform" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Göttingen, Systematisch-Geobotanisches Institut, Lehrstuhl für Geobotanik, durchgeführt. An der Stieleiche (Quercus robur L) sollen durch SO2-Begasung Mechanismen zur Pufferung der mit SO2-Belastung verbundenen Saeurebildung in Abhaengigkeit von Dauer und Intensitaet der Belastung und von der Stickstoffernaehrungsform untersucht werden. Schwerpunkte der Untersuchung liegen auf der Aufnahme und dem Umsatz von Schwefel, Stickstoff und Kationen sowie auf der Bildung und dem Abbau organischer Saeuren bzw von deren Anionen. Vor allem die folgenden Puffermechanismen koennen bei SO2-Belastung von Bedeutung sein: Die Reduktion von Sulfat zu Sulfid, die Reduktion von Nitrat zu Ammonium, die Verminderung der Gehalte an organischen Saeuren und die Decarboxylierung von in den Wurzeln gebildeten organischen Saeureanionen im Blatt (unter Ausscheidung von Protonen aus den Wurzeln). Es soll versucht werden, den Beitrag der einzelnen Mechanismen an der gesamten Pufferkapazitaet der Blaetter zu ermitteln.
Das Projekt "Entwicklungsarbeiten zum Einsatz von Redoxbarrieren bei der Ablagerung und Verwendung von anorganischen Rueckstaenden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Karlsruhe GmbH Technik und Umwelt, Institut für Technische Chemie, Bereich Wasser- und Geotechnologie, Technische Mineralogie durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist es bei der Neuanlage von Deponien aktive Redox-Barrieren einzusetzen, die eine in-situ-Fixierung von Schwermetallen ermoeglichen. Die Schwermetalle sollen ueber eine kontrollierte, mikrobiell katalysierte Sulfatreduktion mit organischen Reduktionsmitteln in einer Bentonitmatrix in extrem unloesliche Sulfide umgewandelt und fixiert werden. In den bisherigen Experimenten wurden geeignete Mikroorganismenquellen und organische Substrate ausgewaehlt und in batch-Reaktor-Experimenten eingesetzt. Die Ergebnisse zeigen Schwellenwerte fuer pH (groesser 6,5) und Redoxpotential (kleiner -200 mV), die ueber-, bzw. unterschritten werden muessen, um die Sulfatreduktion ablaufen zu lassen. Die Anwesenheit von Schwermetallen erhoeht die Induktionsperiode der Reaktion. Sulfatreduktionsraten von 80 Prozent konnten erreicht werden. Zukuenftig sollen Saeulenexperimente unter Inertgasbedingungen in Bentonit-/Quarzsandgemischen durchgefuehrt und die Kinetik der Sulfatreduktion gesteuert werden. Geochemische Modellrechnungen sollen Aussagen ueber den thermodynamischen Stabilitaetsbereich der geochemischen Barriere als Funktion des pH und des Redoxpotentials ermoeglichen.
Das Projekt "Anaerobe mikrobielle Reduktion von Schwefeldioxid aus Rauchgasen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Regensburg, Institut für Biochemie, Genetik und Mikrobiologie, Lehrstuhl Mikrobiologie und Archaeenzentrum durchgeführt. Da Schwefeldioxid als ein wesentlicher Verursacher des sauren Regens gilt, ist es notwendig, dieses aus den Rauchgasen industrieller Prozesse zu entfernen. Derzeit wird dazu ein Prozess verwendet, bei dem die Rauchgase mit Hilfe von Kalziumcarbonat unter der Bildung von Gips gereinigt werden. Der entstandene Gips stellt in der Regel jedoch ein Abfallprodukt dar. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Entwicklung einer biologischen Rauchgasentschwefelung, in der als Endprodukt elementarer Schwefel entsteht, der als Wertstoff wiederverwendet werden kann. Unsere Untersuchungen dienen der Suche und Optimierung von dafuer geeigneten Mikroorganismen, die dafuer bei erhoehten Temperaturen (50-65 Grad C) Sulfit zu Schwefelwasserstoff reduzieren koennen, die erste Stufe in dem gesamten Konzept. Dabei konnte bereits ein Mikroorganismus isoliert werden, der in einer Pilotanlage (2 MW) ausgezeichnete Umsatzraten lieferte und als Grundlage eines gerade eingereichten Patentes dient.
Das Projekt "Zum Verhalten von anorganischen Verbindungen in unterschiedlichen bepflanzten Bodenfiltern/Planzenkläranlagen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Halle-Wittenberg Zentrum für Ingenieurwissenschaften durchgeführt. Constructed wetlands (CWs) are valuable systems for treatment of various types of wastewater. Different processes take place in CWs and contribute to the removal of the contaminants. Due to the associated high degree of complexity, our understanding of the processes and their interactions is still incomplete. In addition, the dynamics of sulphur cycle processes in CWs are not well understood. The occurrence and intensity of dissimilaotry sulphate reduction and its consequences on the other treatment processes in different types of CWs will be investigated. Furthermore, the mechanisms of reoxidation of reduced S species and the significance of the different intermediately oxidized S species will be explored. Besides, the effects of the hydraulic characteristics of the CW on the S cycle processes will be inspected. Moreover, the toxic effects of sulphides on different species of wetland plants will be studied. Additionally, the processes of sulphide removal in CWs will be examined. It is expected to gain a better understanding of S transformations in CWs and its impacts on treatment performance, which in turn will lead to design optimization and costs saving; and to obtain more confident performance expectations. This will consequently provide for decreasing and controlling the eventual pollution loads that will be disposed to the environment. This is highly beneficial for future application not only for developing, but for transitional and developed countries as well.
Das Projekt "Untersuchung der Neutralisierungsprozesse in Sedimenten saurer Braunkohletagebaurestseen zur Abschaetzung der Langzeitentwicklung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bayreuth, Lehrstuhl für Hydrologie, Limnologische Station durchgeführt. In fuenf verschiedenen sauren Restseen einer Restlochkette des ehemaligen Tagebaugebiets Plessa/Gruenewalde wurden verschiedene geochemische und mikrobiologische Aspekte hinsichtlich der Frage der Langzeitentwicklung der Gewaesserguete untersucht. Hauptaugenmerk wurde auf den Restsee 77 gelegt, der im unmittelbaren Abstrom hochmineralisierten Kippenwassers liegt und den Beginn der Seenkette markiert. Die anderen Seen sind ueber ein Grabensystem mit dem Restsee 77 verbunden. Ein gutes Mass fuer die Menge an Aziditaet, die in den Sedimenten der Restseen neutralisiert wurde, ist der Gehalt an reduziertem Schwefel, der sich im Sediment akkumuliert hat. Dieser nimmt mit zunehmender Entfernung zu den Kippen zu. Im selben Masse sinkt auch die Aziditaet des Seewassers, d.h. die Basenpufferungskapazitaet. Ausschlaggebend fuer die im Sediment akkumulierte Menge an reduziertem Schwefel ist der Eintrag von dreiwertigem Eisen in das Sediment, da dadurch der Elektronenfluss im Sediment entscheidend beeinflusst wird. Im Restsee 77, dem am staerksten vom Eiseneintrag gepraegten See, wirkt sich dies auf zweierlei Weise aus: Zum einen bildet sich ein stabiler Eisenkreislauf an der Sediment-Wasser-Grenzschicht aus, der permanent Aziditaet generiert und damit die mikrobielle Sulfatreduktion unterdruekt. Zum anderen findet in der darunter liegenden Zone der Sulfatreduktion eine anaerobe Oxidation von Sulfid an Eisenoxiden statt, die einer Fixierung von Sulfidschwefel entgegen wirkt. Einen ganz entscheidenden Einfluss auf den Saeure-Base-Haushalt von Restsee 77 hat die Bildung von Schwertmannit im See, einem Eisenoxihydroxosulfat, der als Aziditaetsspeicher absedimentiert und seine Aziditaet durch Transformation zu Goethit im Sediment wieder abgibt. Durch diese Protonenpumpe erfolgt eine zusaetzliche Stabilisierung der metabolischen Aktivitaet auf der dissimilatorischen Eisenreduktion, so dass auch langfristig nicht mit einer nennenswerten Eisensulfidbildung im Sediment zu rechnen ist. Aus diesem Grunde wird auch in Zukunft Restsee 77 eine hohe Konzentration alt Aziditaet aufweisen. Im Gegensatz dazu ist sowohl die Sulfidakkumulation als auch die Sulfatreduktion in den im Abstrom gelegenen Restseen deutlich ausgepraegter. Trotz des Mangels an biologisch verfuegbaren Kohlenstoffs entspricht die Neutralisationsrate Werten, wie sie auch in anderen, durch atmosphaerische Saeureeintraege gepraegten Seen beobachtet wurden. Dies ist nach unserer Einschaetzung auf die Retention von Eisen im Restsee 77 zurueckzufuehren, so dass die fuer diesen See beobachteten Folgen des Eiseneintrags in den abstromig liegenden Seen, denen zusaetzlich weniger mineralisiertes Grundwasser zufliesst, deutlich vermindert sind. Diesen Effekt koennte man nach unseren Untersuchungen noch erheblich steigern, wenn man den Eisenfluss in die abstromigen Seen weiter verringert. Wir schlagen daher eine gezielte Rueckhaltung von Eisen im Restsee 77 vor.
Das Projekt "Auslegungsgrundlagen für die Konzeption einer Seeabtrennung zur Stimulierung und Steigerung des Sulfatabbaus in einem Restsee" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Cottbus, Institut für Umwelttechnik, Lehrstuhl Wassertechnik durchgeführt.
Das Projekt "Schwefelwasserstoffbildung im Hochwasserrueckhaltebecken, Ursachen und Folgen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Fakultät II Biologie, Institut für Mikrobiologie durchgeführt. Die im Hochsommer auftretende Schwefelwasserstoffbildung im Breitenauer See kann auf mikrobielle Reduktion von Sulfat zu Sulfid zurueckgefuehrt werden. Sulfat stammt aus dem Bachzulauf (Sulm) und aus dem Gips-Keuper-Untergrund des Sees. Es wurde gezeigt, dass die Aktivitaet von H2S-bildenden Bakterienarten waehrend der Sommermonate stark zunimmt, ueberraschenderweise im gesamten Tiefenbereich des Sees von 0 bis 14 m. Sauerstoff- und Nitratmangel liessen aerobe und zur Nitratatmung befaehigte, sulfidoxidierende Bakterienarten etwa zeitgleich vermindert auftreten. Die Stoerung des Gleichgewichts von sulfatreduzierenden Bakterien fuehrte zu der beobachteten Schwefelwasserstoffemission.
Das Projekt "Einfluss von Sauerstoff und anderen Elektronenakzeptoren auf die metabolische Aktivitaet anaerober Bakterienpopulationen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ADW - Institut für Biotechnologie durchgeführt. Ausgangspunkt fuer die fuer 1991 vorgeschlagenen Untersuchungen soll die Methangaerung sein. Die Methanogenese ist durch konkurrierende Prozesse wie Nitratreduktion, Sulfatreduktion, aerobe Atmung usw beeinflussbar. Zur Konkurrenz zwischen Denitrifizierung und Methangaerung gibt es nur sehr wenige Untersuchungen. Aus Literaturhinweisen geht hervor, dass beide Prozesse durchaus parallel laufen koennen. Es wird deshalb vorgeschlagen, die Koexistenz bzw Konkurrenz beider Prozesse detaillierter zu untersuchen.
Das Projekt "Teilprojekt: Mikrobiologische Grundlagen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Umweltforschungszentrum Leipzig-Halle, Sektion Umweltmikrobiologie durchgeführt. Mikrobiologisches Verfahren zur Reinigung radioaktiv und chemisch belasteter Wässer des Sanierungsgebietes Ronneburg. Die Ergebnisse der in der Vorphase durchgeführten Arbeiten zeigen die grundsätzliche Durchführbarkeit des Prozesses mit der Hilfe der isolierten Methanol verwertenden Sulfatreduzierer. In der Hauptphase des Projektes sollen folgende Teilaufgaben bearbeitet werden: - die phänotypische Charakterisierung und taxonomische Einordnung der Isolate aus der Vorphase - physiologisch-biochemische Untersuchungen zur Aufklärung des Stoffwechsels, insbesondere der Methanolverwertung - Nutzung anderer Kohlenstoffquellen, u.a. Abfallprodukte der Industrie und Landwirtschaft - Eignung der Sulfatreduzierer für die Metall- bzw. Ionenabtrennung - Desorption und Abtrennung von Metallen und Radionukliden - Optimierung der Sulfatreduktion und des Wachstums der Bakterien.
Das Projekt "Teilprojekt: Verfahrenstechnische Untersuchungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von C & E Consulting und Engineering GmbH, Geschäftsfeld Umweltengineering durchgeführt. Es sollen die Grundlagen eines in einer Vorphase analysierten mikrobiologischen Reinigungsverfahrens für die Behandlung saurer, sulfat-, schwermetall- und radionuklidreicher Bergbauwässer erarbeitet werden. Die Grundlagenreaktionen des Gesamtprozesses sind eine Sulfatreduktion und Verschiebung des pH-Wertes in den Neutralbereich, die Abtrennung der Schwermetalle über eine Sulfidfällung, die Abtrennung der Radionuklide über eine Reduktion und/oder Biosorption durch die sulfatreduzierenden Mikroorganismen. Dabei werden besonders die selektierten methylotrophen anaeroben Mikroorganismen taxonomisch beschrieben, die kinetischen und stöchiometrischen Daten für die Gestaltung des Prozesses präzisiert und die beeinflussenden größten analysiert, Aussagen zur Strategie der Prozessführung und Definition der Endpunkte abgeleitet sowie die Überprüfung der Ergebnisse in einem Laborverfahren vorgesehen. Die Aufgaben werden arbeitsteilig mit dem UFZ Halle/Leipzig bearbeitet.
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