Das Projekt "Mechanismen der NOx-Entstehung und -Reduktion bei der Verbrennung von Kohle" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bergbau-Forschung, Forschungsinstitut des Steinkohlenbergbauvereins durchgeführt. NOx entsteht bei der Kohleverbrennung zum grossen Teil aus dem Brennstoffstickstoff, der sich waehrend der im Feuerungsraum ablaufenden Pyrolyse auf den Restkoks und die Fluechtigen aufteilt. Ausschlaggebend fuer primaere Minderungsmassnahmen sind Reduktionsreaktionen in der Gasphase und am Restkoks. Zur Aufklaerung des komplexen Reaktionsgeschehens werden folgende Reaktionsgruppen getrennt untersucht: Fuer die Pyrolyse bei 300 - 1000 Grad C ein Sandwirbelbett und ein gasdurchstroemtes, elektrisch beheiztes Drahtnetz; fuer die Verbrennung des im Sandwirbelbett erzeugten Fluechtigenstromes ein elektrisch beheizter Rohrofen (geplant); fuer die NOx-Reduktion ein durchstroemter Festbettreaktor. Die Verteilung des Kohlestickstoffs bei der Pyrolyse wurde in Abhaengigkeit von Inkohlungsgrad, Temperatur, Maceralzusammensetzung und Korngroesse untersucht. die gasfoermigen Produkte wurden mit einem Gaschromatographen und nasschemisch analysiert, die kondensierbaren Produkte (Teere) durch Ionenaustauschchromatographie aufgetrennt und mittels nichtwaessriger potentiometrischer Titration charakterisiert. Dabei ergab sich folgendes: Stickstoff ist in Kohle und Teeren vorwiegend heterozyklisch in groesseren aromatischen Ringen gebunden. Teere gehen oberhalb etwa 600 Grad C Sekundaerreaktionen ein, durch die aber die Basizitaet der Stickstoffverbindungen nicht beeinflusst wird. An stickstoffhaltigen Gasen entstehen bei der Pyrolyse vorwiegend HCN und als dessen Folgeprodukt NH3. Gegenueber der Kohle enthaelt der Restkoks bei kurzer Verweilzeit leicht erhoehte Stickstoffkonzentrationen; im Gas werden unabhaengig vom Inkohlungsgrad etwa 6 - 7 v.H. des Gesamtstickstoffs.
Das Projekt "Retention of a multiple chemical system while increasing the recovery factor by chemical flooding" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Preussag, Abteilung Forschung und Entwicklung durchgeführt. Objective: The goal of this development project is to determine retention on the rock surface under simulated reservoir conditions. In the proposed investigation, retention data for both the individual surfactants and their combined mixture as well as data on the multichemical system containing both surfactants and polymers should be gathered and evaluated. Based on observations on linear flood tests it is presumed that, by post-flooding using additional surfactants and polymers, the retention of a surfactant mixture can be considerably reduced. This would result in a further reduction of the required concentration and slug size of the surfactant combination. General Information: 1. Development and optimization of the analytical process for specification of both the surfactant combinations and the multiple chemical system. The surfactants which are planned to be used in the field are technical products which contain a broad spectrum of compounds of varying molecular weight and reaction groups. In the past, different methods of analysis (infrared spectrography, UV-spectrography, two phased Titration, etc were attempted in the flood tests. The main problem is the chemical separation of the used components like a mixture of crude oil, brine emulsions. 2. Static absorption tests. The identification of absorption isotherms on sand surfaces should supply information on the absorption characteristics of both the various components and the multi-chemical system. Pressure-free-flooding: Using a model sandstone core with a porosity of 20Prozent and a permeability of 1000 md, pressure-free flooding can be done. The testing of the flood and displacement behaviour of the individual components, the surfactant combination, and the multi-chemical system is done in order to determine the retention behaviour and to show, if present, a chromatographic separation of the components. 4. The sand pack flood-tests. The sand pack flood-tests serve mostly in showing possible chromatographic separation. 5. High pressure flooding: The work on the high pressure flooding apparatus can be done as a supplement to the pressure-free flood tests; here the influence of pressure on the flood-behaviour of the chemical system can be tested under simulated reservoir pressures. Achievements: The retention of the multi component system : petroleum sulphonate - non ionic surfactant in reservoir brine showed strong interactions and a high retention potential. It was found that adsorption of xanthan is not automatically high on surfaces with higher area. Here it is important that the adsorption sites are accessible to the macromolecule, which is obviously not the case for all sites of the reservoir rock. The reservoir rock has a specific surface of 2,6 m2/g, but only a small part of this surface seems to be accessible to the big polymer molecules. The major part of the specific surface measured with the very much smaller n-Heptane-molecules is contributed by a fine structure on the ...
Das Projekt "Development and performence assessment of measurement systems for nuclear materials, 1992-1994" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von European Commission, Joint Research Centre (JRC). Institute for Transuranium Elements (ITU) durchgeführt. Objective: To develop methods for the destructive analysis of the samples taken from the open fuel cycle and, in particular, from reprocessing plants. General Information: Progress to end 1991. The analytical tools for safeguards analysis were further refined and progress was made in achieving the set goal of an overall error of less than 0.1 per cent . A set-up to accelerate plutonium dissolution by applying a high frequency field (microwave) was successfully tested. The titration program was modified and extended. The data transfer between the mass spectrometer and the PDP computer was improved. Progress was made in the development of an expert system for quality assurance and error detection. An expert system for the programming of robotized sample dissolution was developed. The results of this work were summarised in 5 conference papers. Detailed description of work foreseen in 1992 (expected results). Investigations will be made to reach the goal of 0.1 per cent accuracy in critical safeguards measurements and the application of these methods to an on-site laboratory. The processes of dissolution and titration of product samples of U and Pu will be robotized for the onsite laboratory. Investigations of the error sources of the measurement of U and Pu concentrations by isotope dilution will be carried out and the results incorporated in the quality assurance program. The measurement of Pu by isotope dilution gamma spectrometry for safeguards purposes will be investigated for potential application at reprocessing plants. A portable K-edge absorption device using an isotope source for uranium products samples will be tested for its application on- site at reprocessing plants. Short description of evolution of work in 1993. Further improvement of techniques for the destructive analysis of fissile materials.
Das Projekt "Development and performance assessment of measurement systems for nuclear materials; destructive analysis, 1988-1991" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von European Commission, Joint Research Centre (JRC). Institute for Transuranium Elements (ITU) durchgeführt. Objective: To develop methods for the destructive analysis of the samples taken from the open fuel cycle and, in particular, from reprocessing plants. General Information: Progress to end 1990. A device was developed to prepare targets for alpha-spectroscopy by a robot. Several techniques to dissolve fresh fuel samples for subsequent analyses by titration and K-edge densitometry using the robot were compared. The existing quality control scheme of the laboratory is being studied in order to serve as a basis for an expert system and to improve the overall accuracy of the analyses with the target set at 0.1 per cent . Detailed description of work foreseen in 1991 (expected results). A prototype of an alpha-spectrometer to be operated by a robot will be developed. A dissolution apparatus for fresh fuel based on microwave will be developed. An expert system will be developed for the programming of the robotized sample dissolution and titration. - The error sources of the existing method will be determined in greater detail with the aim to reduce the overall error to 0.1 per cent . An appropriate quality assurance will be set up. - The programming of an expert system for quality assurance and error detection will begin. Short description of evolution of work in 1992. It is foreseen that activities of this type will be continued in the new multi-annual specific JRC programme in order to maintain our competence in this field at a level which is necessary to back up ongoing service activities for DG I and Dg XVII in the safeguards field. Achievements: The analytical tools for safeguards analysis were further refined and progress was made in achieving the set goal of an overall error of less than 0.1 per cent . A set up to accelerate plutonium dissolution by applying a high frequency field (microwave) was successfully tested. The titration program was modified and extended. The data transfer between the mass spectrometer and the PDP computer was improved. Progress was made in the development of an expert system for quality assurance and error detection. An expert system for the programming of robotized sample dissolution was developed.
Das Projekt "Organische Chlor-, Brom- und Iodverbindungen (AOCl, AOBr, AOI) in kommunalen Berliner Abwaessern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Technischen Umweltschutz, Fachgebiet Wasserreinhaltung durchgeführt. In Westteil der Stadt Berlin wurden ungewoehnliche hohe Konzentrationen an organischen Iodverbindungen (AOI) gefunden (bis zu 60 Prozent des NPAOX). Ziel der Untersuchung war es, zu klaeren, inwieweit diese auch im Ostteil der Stadt vorkommen, ob dort insgesamt eine aehnliche Belastung des Abwassers mit NPAOX vorliegt, wie sich die einzelnen NPAOX-Anteile (AOCL, AOBr, AOI) in den verschiedenen Klaeranlagen verhalten und ob eine Quelle fuer den AOI gefunden werden kann. Der NPAOX wurde nach DIN 38409-H14 (Saeulenmethode) bestimmt. Statt der ueblichen microcoulometrischen Titration wurde die Ionenchromatographie mit einem Leitfaehigkeitsdetektor und einem UV-Detektor eingesetzt. Die Belastung des Abwassers mit NPAOX ist im gesamten Raum Berlin aehnlich (20 - 170 Mikrogramm/L NPAOX, hohe Anteile an organischen Chlor- und Iodverbindungen). Die AOI-Belastung in der Klaeranlage Schoenerlinde ist aehnlich der in der Klaeranlage Ruhleben. Die anderen Klaeranlagen weisen 3 bie 4 mal niedrigere Konzentrationen auf. Der AOI wies signifikante Konzentrationsunterschiede an Werktagen (10 - 160 Mikrogramm/L I) und am Wochenende (7 - 30 Mikrogramm/L I) auf. Er liess sich in den Klaeranlagen nur schwer wieder eliminieren (unter 20 Prozent), waehrend sich die AOCl-Fraktion bis zu 70 Prozent entfernen liess. Als Hauptquelle fuer den AOI wurden iodorganische Roentgenkontrastmittel identifiziert. Aufgrund ihrer hohen Polaritaet und Persistenz sind sie nur schwer wieder in der Klaeranlage oder aus der Umwelt zu entfernen. Sie koennen so ins Oberflaechen-, Grund- und Trinkwasser gelangen. Die Einleitung der iodorganischen Roentgenkontrastmittel ins Abwasser sollte daher vermieden werden. Die Moeglichkeit ihrer Elimination aus und die Vermeidung ihrer Einleitung ins Abwasser durch Krankenhaeuser und Arztpraxen muss untersucht werden. Daneben muss auch die Bildung von Metaboliten der Roentgenkontrastmittel waehrend der biologischen Abwasserbehandlung und ihr Gefaehrdungspotential fuer Mensch und Umwelt untersucht werden.
Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Leipzig, Institut für Anorganische Chemie durchgeführt. Im Rahmen des Vorhabens sollen Struktur-Wirkungsbeziehungen zwischen f-Elementen und calixarenartigen Ligandensystemen mit Naturstoffbasierten Bindungsfunktionen in Hinblick auf eine mögliche Mobilisierung in der Umwelt untersucht werden. Zur Aufklärung solcher Wechselwirkungsmuster werden verschiedene Teilaspekte bearbeitet werden, die von der Synthese makrozyklischer, calixarenartiger Liganden mit Chitosan-analogenindungsfunktionen, über experimentelle und theoretische Studien zum Komplexbildungsverhalten in Lösung bis hin zu einer exakten Aufklärung von Speziesverteilungen sowie Verteilungs- und Transportmechanismen in umweltrelevanten Systemen reichen und eine Ableitung der geltenden Struktur-Wirkungsbeziehungen erlauben Für die Verwirklichung dieser Ziele müssen sowohl synthetische Arbeiten zur Darstellung der Liganden und entsprechender Metallkomplexe als auch verschiedene Charakterisierungsmethoden für die Identifizierung der in Lösung oder festen Zustand vorliegenden Spezies durchgeführt werden: a) Synthese und Charakterisierung von naturstoffbasierten Liganden in Form von funktionalisierten, calixaren-artigen Makrozyklen mit Chitosan-analogen Bindungsfunktionen (z.B. Ethanol-Amin, Hydroxamat, oder Catecholat-Donorfunktionen). b) Darstellung und Charakterisierung ausgewählter Lanthanid- und Actinoid-Komplexe (z.B. Actinid: (U(VI,IV), Th(IV), Lanthanoide: Pr, Tb, Dy, Lu)). Charakterisierung der neu synthetisierten Komplexe im festen Zustand (Kristallstrukturanalyse, IR-Spektroskopie), und in Lösung (Massenspektrometrie, IR- und Raman-Spektroskopie, UV/Vis- und NMR-spektroskopische Titrationen. c) Um ein möglichst vollständiges Bild von den chemischen und physikalischen Eigenschaften der neu synthetisierten Komplexe zu erhalten, sind insbesondere auch die Mikrokalorimetrie (isothermale Kalorimetrie) und dazu komplementäre spektrophotometrische Titrationen erforderlich (Bestimmung thermodynamischer Parameter der Komplexbildung).
Das Projekt "Bestimmung von Spuren- und Nebenbestandteilen in Dieselruss" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Ulm, Sektion Analytik und Höchstreinigung durchgeführt. Es wurden 21 Spuren- und Nebenbestandteile (Metalle, Stickstoff und Schwefel) in Dieselrussproben bestimmt. Die Probenahme erfolgte auf dem Pruefstand der Mercedes-Benz AG in Stuttgart-Untertuerkheim an einem alten bzw neuen Motorentyp fuer Personenkraftwagen bei unterschiedlichen Drehzahlen und Belastungen. Als Analysenverfahren kamen zur Anwendung: Instrumentelle Neutronenaktivierungsanalyse (INAA) Elemente: As, Au, Ba, Ca, Cd, Co, Cr, Fe, La, Mn, Na, Ni, Sb, Se, Zn, Flammenlose Atomabsorptionsspektrometrie (GFAAS) Elemente: Cd, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Se, V, Flammen Atomabsorptionsspektrometrie (FAAS) Elemente: Ca, Na, Zn, Stickstoffbestimmung durch Verbrennung der Probe und anschliessender gaschromatographischer Trennung von CO2, H2O und N2, Schwefelbestimmung durch Reduktion zu H2S und anschliessender Mikro-Titration mit Cd-Loesung (Bestimmung des anorganisch gebundenen Schwefels sowie des Gesamtschwefelgehaltes). Die Bestimmung mittels atomspektrometrischer Methoden erfolgte nach dem Aufschluss der Dieselrussproben in Teflon Druckbomben bzw nach einem Mikrowellen-Druckaufschluss. Zusaetzlich wurden auch noch Dieselkraftstoff sowie Motorenoel analysiert. Aufgrund der Analysendaten wurde versucht, die Beitraege von Dieselkraftstoff, Motorenoel und Materialabrieb abzuschaetzen.
Das Projekt "Teilprojekt: Eintrag von gelöstem Fe in das Oberflächenwasser von Ozeanen - quantitative Ansätze von der ICDP-Bohrung Hawaii durch Untersuchung des grenzflächengesteuerten Fe-Transfers aus vulkanischen Gesteinen des tieferen Untergrundes" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz Universität Hannover, Institut für Mineralogie durchgeführt. Eisen ist ein limitierender Nährstoff für das Wachstum von Phytoplankton im Oberflächenwasser der Ozeane und beeinflusst damit den globalen C-Kreislauf. Vulkanischen Produkten wird ein starker Einfluss auf das Fe-Budget in einigen Teilen der Ozeane zugeschrieben. So gibt es einen deutlichen Anstieg des Fe-Gehaltes im Oberflächenwasser um Hawaii und anderer Vulkaninseln. Für die quantitative Abschätzung des Fe-Eintrages in die Ozeane ist das Wissen über die komplexen, grenzflächengesteuerten Prozesse der Fe-Freisetzung und -Löslichkeit derzeit zu begrenzt (Ayris & Delmelle, 2012). Offen ist auch die Frage, ob mikrobielle Aktivität einensignifikanten Beitrag liefern kann. Es ist zu erwarten, dass die durch Grundwasserflüsse aus dem Boden und dem Meer erhöhte Bioaktivität, die Alteration der Gesteine beschleunigt und organische Komplexbildner liefert, die die Fe-Mobilität in der wässrigen Phase erhöhen. Die Proben der ICDP Bohrung HSDP2 bietet ein einzigartiges Archiv für verschiedene schwach bis stark alterierte vulkanische Gesteine bestehend aus Aschen, Lava und Kissenbasalten. Ein Vergleich dieser Proben mit Laborversuchen wird wichtige neue Erkenntnisse zu den Mechanismen der Fe- Mobilisierung liefern. Im ersten Jahr des Projektes wurden geeignete Proben ausgewählt. Die verschiedenen Bindungsformen von Eisen in den Bohrproben wurden durch sequentielle Extraktion identifiziert und quantifiziert. Es zeigte sich, dass Proben aus dem Süsswasserbereich deutlich besser kristallisiert sind als solche aus dem Salzwasserbereich. Besiedlungsexperimente mit dem Bakterienstamm Burkholderia fungorum führten zu einem sehr veränderten Freisetzungsverhalten von Eisen und anderen Elementen im Vergleich zu abiotischen Bedingungen. In Experimenten mit synthetischen Gläsern konnte gezeigt werden, dass spannungsreiche und Fe(II)reiche Gläser besonders leicht besiedelt werden. Im zweiten Jahr des laufenden Projektes werden wichtige Daten über die spezifische Oberfläche der Proben und deren Zetapotential in Abhängigkeit von Lösungszusammensetzung, Temperatur und Zeit ermittelt. Im dritten Jahr soll die Charakterisierung der Proben und deren Freisetzungscharakteristik für Eisen fortgesetzt werden. Hierfür sind u.a. Porenvolumen und -konnektivitätsbestimmungen mittels temperaturabhängiger Karl-Fischer Titration, Einbringen von Woods Metall und Quecksilberporosimetrie geplant. Diese Wasserfreisetzungsversuche liefern auch Informationen über Gehalte von Sekundärmineralen. Kombiniert mit tomographischen und spektroskopischen Methoden sowie Leachingversuchen werden diese Untersuchungen helfen, den Unterschied zwischen Süss- und Seewasserbedingungen auf die Entwicklung der Gesteine und die Mobilisierung von Fe besser zu verstehen.
Das Projekt "Linking micro-aggregation to the sequestration of organic pollutants in soil" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Freiburg, Institut für Geo- und Umweltnaturwissenschaften, Professur für Bodenökologie durchgeführt. Aggregation processes of (organo)mineral associations are assumed to be key processes for the formation and functioning of biogeochemical interfaces in soil. However, a direct link between the forces which induce aggregation and aggregate functioning is still missing. Our hypothesis is that interparticle forces control the diffusion of organic substances within aggregates by shaping the porosity, structure and stability of aggregates. We will analyze aggregates, which we synthesize from different primary particles (goethite, koalinite) using different methods to induce aggregate formation (increase of ionic strength, addition of polyvalent cations, addition of organic polyelectrolytes). Interparticle forces within the aggregates will be calculated based on dynamic light scattering (DLS) and the heat of aggregation (titration calorimetry). The calculations will be validated exemplarily by AFM measurements. In addition we will characterize the porosity, the structure and the stability of the artificial aggregates as well as the particle fraction less than 250 nm of soils and artificial soil materials of the SPP 1315 central experiment. Results will be related to the diffusion of the pollutants into the aggregates, derived from sorption/desorption experiments and nanoSIMS analyses.
Das Projekt "Ansatz zu einer Quantifizierung der wichtigsten Mechanismen zur Saeurepufferung carbonatfreier Boeden im Hinblick auf die Prognose des Gewaessereintrags" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Fakultät III Agrarwissenschaften I, Institut für Bodenkunde und Standortslehre, Fachgebiet Allgemeine Bodenkunde und Gesteinskunde durchgeführt. Nachdem im Vorhaben PW 89.075 fuer pH 2,5 die Umsatzmengen und -raten der Saeurepufferung ermittelt sind, soll untersucht werden, wie sich die Kenngroessen kinetischer Funktionen mit dem pH-Wert veraendern. Anhand der hieraus abgeleiteten Beziehung erst kann die uebertragung der in Laborversuchen gewonnenen Erkenntnisse auf aktuelle Freilandverhaeltnisse erfolgen und eine langfristige Abschaetzung der Folgen zukuenftiger Prozesse sowohl bei weiterer Versauerung als auch im Hinblick auf eine Wiedererhoehung des pH (Kalkung) vorgenommen werden. Die Laborarbeiten wurden zum 31.12.94 abgeschlossen. Die Ergebnisse zeigen, dass bei verringerter Saeurebelastung (pH-stat-Titrationen von pH 2,5 - 4) der Gesamtumsatz um ca. 90 Prozent sinkt. Die Freisetzung von Al ist ueber den gesamten untersuchten pH-Bereich annaehernd aequivalent dem Protonenverbrauch. Als Hauptpufferreaktion konnte die Protonierung aluminoorganischer Komplexe nachgewiesen werden, wodurch es zur Mobilisierung von Al und organischen Verbindungen (DOC) kommt (Korrelationskoeffizienten (r) fuer Al: 0,81 0,96, fuer DOC: 0,86 - 0,92). Die Verluste (in 100 h bei pH 2,5) betrugen fuer Al zwischen 37 und 81 Prozent (Mittel 65 Prozent; Sd 15,5 Prozent) und fuer organische Stoffe zwischen 2,3 und 45 Prozent (Mittel 14,7 Prozent; Sd 12,8 Prozent), was eine hohe Reaktivitaet der Verbindungen widerspiegelt. Die erhebliche Streuung besonders bei DOC weist auf eine heterogene Substanzklasse mit in denjeweiligen Horizonten unterschiedlicher Zusammensetzung an Einzelkomponenten verschiedener Reaktivitaet hin.