Das Projekt "Verfluechtigung von Pflanzenschutzmitteln auf dem Agraroekosystem nach praxisgerechter Applikation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Jülich GmbH durchgeführt.
Das Projekt "Quecksilberisotopenverhältnisse als Werkzeug zur Bestimmung von Speziestransformationsprozessen in kontaminierten Boden-Aquifer-Systemen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Braunschweig, Institut für Geoökologie durchgeführt. Aufgrund seiner hohen Toxizität ist Quecksilber (Hg) immer noch ein großes Umweltproblem. Die Mobilität und Bioverfügbarkeit von Hg wird maßgeblich durch die chemisch-physikalischen Eigenschaften verschiedener Hg-Spezies (z.B. Hg(II)Cl2, Hg(0), HgS) bestimmt. Die Verteilung stabiler Hg-Isotope wird dabei in einem messbaren Ausmaß durch Speziestransformationsprozesse (z.B. Reduktion/Oxidation, Sorption, Fällung und Verflüchtigung) verändert, womit die Bestimmung des Hg-Umweltverhaltens durch Hg-Isotopenverhältnisse ein neues analytisches Werkzeug bietet. Verschiedene Spezies-Umwandlungsprozesse resultieren dabei in unterschiedlichen massenabhängigen und massenunabhängigen Fraktionierungs-Signaturen, die zum einen ein weiterreichendes Verständnis, zum anderen eine Quantifizierung der verschiedenen biogeochemischen Kontrollfaktoren ermöglichen. Zur Untersuchung der Isotopenfraktionierung durch Speziestransformationsprozesse in Boden-Grundwassersystemen wurden als natürliche Labore zwei Standorte ausgewählt, die durch die Anwendung von hochgiftigem HgCl2 zur Holzimprägnierung stark kontaminiert wurden und somit nur eine einzige Hg-Kontaminationsquelle aufweisen. Vorstudien belegen bereits das Auftreten verschiedener Speziestransformationsprozesse im Boden und Grundwasser und einer damit verbundenen Variation der Hg-Isotopie. Wir postulieren, dass die Hg-Isotopensignaturen im Boden und Grundwasser Hg-Speziestransformationsprozesse abbilden und somit eine Bestimmung dieser Prozesse an Fest-/Flüssigphasengrenzen sowie zwischen verschiedenen Hg-Festphasen-Pools möglich ist. Neben der Untersuchung umfangreicher Grundwasser - und Bodenproben sollen Labor-versuche zur Bestimmung der Hg-Fraktionierung während einzelnen Speziesumwandlungs-prozessen durchgeführt werden. Für ein tieferes Verständnis der biogeochemischen Prozesse der Hg-Speziesumwandlung im Grundwasser soll, basierend auf den gewonnenen Daten, darüber hinaus ein Modell zum reaktiven Hg-Transport im Grundwasser entwickelt werden, das auch die Implementierung der Isotopenfraktionierung beinhaltet. Die erstmalige Kombination von Hg-Speziationsverfahren (Pyrolyse-Thermodesorption) und der Hg-Isotopenbestimmung (Kaltdampf-MC-ICP-MS) in Flüssig-, Fest-, und Gasproben wird unsere Möglichkeiten die Mobilität und Speziation von Hg, nicht nur in den untersuchten kontaminierten Systemen, sondern auch in unbelasteten Boden-Grundwassersystemen signifikant verbessern. Im Gegensatz zur Anwendung von Hg-Isotopendaten zur Ermittlung von Kontaminationsquellen ist die Verwendung als Prozessanzeiger bisher nicht beschrieben. Zudem liegen in der Fachliteratur keine Daten zur Hg-Isotopie in Grundwässern vor.
Das Projekt "Die Bedeutung volatiler Arsen-Emissionen aus vulkanischen Gebieten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bayreuth, Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften - Umweltgeochemie durchgeführt. Arsen ist durch sein ubiquitäres Vorkommen eines der bestuntersuchten Elemente in Gestein, Boden und Wasser. Über Arsen in der Atmosphäre ist dagegen wenig bekannt. Die größten Freisetzungen stammen aus Punktquellen, wobei vulkanische Gebiete die wichtigsten natürlichen Quellen sind. Meist wird angenommen, dass die atmosphärische Ausbreitung von partikulärem Arsen abhängt, während volatile Arsenspezies ignoriert wurden trotz hoher Toxizität schon bei geringen Konzentrationen. Sie wurden als exotisch und zu kurzlebig, um umweltrelevant zu sein, eingestuft. Neuere Untersuchungen zeigen aber, dass die Stabilität volatilen Arsens bislang unterschätzt wurde. Ein Mangel an Probenahme-, Stabilisierungs- und Analysetechniken verhinderte auch, dass speziesselektive Massenbilanzen für atmosphärisches Arsen aufgestellt und abiotische von biotischen Bildungsmechanismen unterschieden werden konnten. Die Hypothese des vorliegenden Antrags ist, dass volatile Arsenspezies mehr zum globalen biogeochemischen Kreislauf beitragen und über größere Distanzen transportiert werden als bisher angenommen. Desweiteren wird postuliert, dass neben primärer abiotischer Freisetzung mikrobielle Gemeinschaften sekundär Arsen volatilisieren und die Speziierung bestimmen. Ein erstes Ziel ist die Entwicklung einer neuen, feldtauglichen Methode zur Beprobung volatiler Arsenspezies. Dafür werden Extraktionsfallen aus Stahlnadeln gefüllt mit Polymersorbenten verwendet (Needle Trap Devices, NTDs). NTDs werden durch aktives Pumpen beladen, was die Quantifizierung der Flussrate und Berechnung absoluter Konzentrationen ermöglicht. NTDs werden in der organischen Chemie routinemäßig eingesetzt. Ihr Potential, volatiles Arsen quantitativ und spezieserhaltend zu sorbieren, ist unbekannt. Sorptionsmaterial, Pumpraten, Lagerbedingungen müssen optimiert und Konkurrenzsorption anderer volatiler Metall(oid)e oder vulkanischer Gase (H2O, SO2, H2S) eliminiert werden. Zur Analyse wird eine moderne Kopplungstechnik verwendet (GC-MS split ICP-MS): Nach gaschromatographischer Trennung wird der Probenfluss gesplittet; ein Massenspektrometer ermöglicht die molekulare Identifikation unbekannter Spezies, ein induktiv-gekoppeltes Plasma-MS die Element-Quantifizierung. Das zweite Ziel ist die Erfassung der Bedeutung volatiler Arsenfreisetzung und -verteilung in drei Gebieten unterschiedlicher vulkanischer Aktivität (Mt.Etna - Vulcano - Yellowstone National Park). Messungen entlang von Transekten sollen die Veränderung der volatilen Arsenmenge und -speziierung während des Transports aufzeigen. On-site Inkubationstests mit extremophilen Bakterien sollen zeigen, ob es zu mikrobieller Volatilisierung methylierter Arsenate und Methylierung von Arsin in der Gasphase kommt. Gesamtziel ist, durch das Bereitstellen einer Methode und den Nachweis der Rolle von volatilem Arsen exemplarisch in vulkanischen Gebieten eine neue Bewertung der Bedeutung volatiler Metall(oid)e für globale Stoffkreisläufe anzustoßen
Das Projekt "Bewertung des Eintrags von Pflanzenschutzmitteln in Oberflächengewässer; Weiterentwicklung der Konzepte zur Modellierung der Einträge über die Expositionspfade Runoff, Erosion und Drainage unter Berücksichtigung der Harmonisierungsanforderungen im zukünftigen europäischen Zulassungsverfahren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gesellschaft für Boden- und Gewässerschutz e.V. durchgeführt. Im Hinblick auf die neue Pflanzenschutzmittel-Verordnung (EG) 1107/2009 insbesondere der gegenseitigen Anerkennung von Pflanzenschutzmittelzulassungen und der weitestgehenden Harmonisierung der Bewertungskonzepte auf europäischer Ebene ist eine Anpassung und Verwendung einheitlicher Bewertungsgrundlagen und Expositionsmodelle zur Abschätzung des Eintrags von Pflanzenschutzmitteln in Oberflächengewässer via Runoff/Erosion und Drainage im Zulassungsverfahren erforderlich. Im Zulassungsverfahren von Pflanzenschutzmitteln nach Pflanzenschutzgesetz (PflSchG) wird der erwartete Eintrag von Pflanzenschutzmittelwirkstoffen und deren Abbauprodukte in Oberflächengewässer berechnet. Als wesentliche Eintragspfade gelten Sprayabdrift+Verflüchtigung/Deposition, Oberflächenabfluss nach Starkregenereignis (Runoff/Erosion) und Drainage. Für die Expositionsabschätzung via Runoff und Drainage wird im nationalen Verfahren derzeit das Modell EXPOSIT verwendet. Im Rahmen der Wirkstoffbewertung auf EU-Ebene wird hingegen mit dem Simulationsmodell FOCUS-SurfaceWater die erwartete Umweltkonzentration (PEC) modelliert.Aufgrund der unterschiedlichen Entstehungshistorie verfügen beide Ansätze aus heutiger Bewertungssicht über Vor- und Nachteile. Z.B. liegen bislang keine ausreichenden Erkenntnisse zur Repräsentativität des szenarienbasierten Modells FOCUS-Surface Water für die nationalen räumlichen Gegebenheiten und damit zur Sicherstellung des geforderten Schutzniveaus vor. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, die Modelle gegenüber zu stellen, Stärken und Schwächen zu identifizieren und Lösungsmöglichkeiten zu entwickeln für einen weitestgehend harmonisierten Ansatz zur Expositionsabschätzung unter Berücksichtigung des aktuellen Standes von Wissenschaft und Technik sowie nationaler Besonderheiten und Beibehaltung des bestehenden Schutzniveaus.
Das Projekt "Teilprojekt 3: NH3-Verluste nach Ausbringung von Gärrückständen aus Biogasanlagen in verschiedenen Fruchtfolgesystemen Schleswig-Holsteins Phase I und ll" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungs- und Entwicklungszentrum Fachhochschule Kiel GmbH durchgeführt. Um die Emissionen klimawirksamer Spurengase zu reduzieren, wird in Deutschland gefördert von Bund und Ländern neben Wind- und Sonnenergie verstärkt die Energiegewinnung aus nachwachsenden Rostoffen durch Vergärung in Biogasanlagen ausgebaut. Die dabei anfallenden Gärrückstände können wegen ihrer hohen NH4+-N-Gehalte als Dünger im Pflanzenbau eingesetzt werden. Diese Gehalte und die hohen pH-Werte (bis zu pH größer als 8) der Gärrückstände stellen aber andererseits auch gute Ausgangsbedingungen für die Verflüchtigung von Stickstoff in Form von Ammoniak nach Ausbringung der Gärrückstände dar. Die starke atmosphärische Verfrachtung von mineralischem N aus landwirtschaftlichen Quellen (hauptsächlich als NH3 und NH4+) führt aber schon heute zu Schädigungen an Pflanzen und in N-limitierten naturnahen Ökosystemen. Die Verluste von NH3 nach Ausbringung von Gärrückständen aus der Biogasproduktion, vor allem nach ausschließlicher Fermentation pflanzlicher Substrate (z.B. Energiemais), sind bisher kaum untersucht. Ziel des hier beantragten Vorhabens ist die Quantifizierung der NH3-Verflüchtigung nach Ausbringung von Gärrückständen in Vergleich zu Flüssigmist und mineralischem N-Dünger. Zur Messung der NH3-Ausgasung sollen in Feldversuchen an zwei regionaltypischen Standorten Schleswig-Holsteins zwei kleinskalige und ein mikrometeorologisches Messverfahren eingesetzt werden. Durch begleitende Prozessstudien werden die der NH3-Entgasung zugrunde liegenden Mechanismen näher untersucht. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse werden zur Entwicklung und Parametrisierung von NH3-Emissionsmodellen eingesetzt. Die erarbeiteten Modellmodule sollen in einer zweiten Projektphase mit Modellbausteinen zur Simulation von Boden- und Pflanzenwachstumsprozessen gekoppelt und für die Berechnung regionalisierter NH3-Verluste in Schleswig-Holstein herangezogen werden.
Das Projekt "Einfluss von Bodenwassergehalten und Bodenredoxpotenzialen auf die Löslichkeit und Verflüchtigung von Hg-Spezies aus kontaminierten Böden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Duisburg-Essen, Campus Essen, Institut für Umweltanalytik und Angewandte Geochemie durchgeführt. Quecksilber (Hg) verteilt sich nach natürlicher und anthropogener Mobilisierung in der Umwelt. Insbesondere Auenböden waren über lange Zeiträume Senken für Hg. Das in diesen Böden gebundene Metall wird gegenwärtig dem globalen Kreislauf im Wesentlichen gasförmig wieder zugeführt. Welche Hg-Spezies in welchem Ausmaß ausgasen und welchen Einfluss die Bodenfaktoren Temperatur, Wassergehalt und Redoxpotenzial dabei ausüben, soll in diesem Projekt geklärt werden. Dazu werden zwei periodisch überflutete, belastete Auenböden beprobt und im Labor untersucht. Die Analytik organischer und anorganischer Hg-Spezies erfolgt mittels Kopplung von Gaschromatographie/induktiv gekoppelter Plasmamassenspektrometrie nach Hydrierung bzw. Ethylierung. Mikrokosmenversuche mit kontrollierten Redoxpotenzialen und Temperaturen sollen den Einfluss dieser Faktoren auf die Hg-Speziesverteilung in der Lösungs- und Gasphase zeigen. Naturnahe Säulenversuche an ungestörten Bodenproben dienen dazu, den Zusammenhang zwischen Hg-Ausgasung, Speziesverteilung und regulierten Bodenwassergehalten sowie damit einhergehenden Redoxpotenzialen zu klären.
Das Projekt "Investigation of Secondary Organic Aerosol Formation in the PSI Smog Chamber" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Paul Scherrer Institut, Labor für Atmosphärenchemie durchgeführt. Ambient aerosol particles have a variety of important impacts, including adverse health effects, visibility reduction and their influence on climate. Carbonaceous particles comprise a large fraction of the atmospheric aerosol, however, their concentrations as well as formation and transformation mechanisms are still very little understood. A major question relates to their primary versus secondary sources, i.e. which fraction is emitted directly in particulate form into the atmosphere, and which fraction is formed in the atmosphere by oxidation reactions. Another important question concerns their biogenic versus anthropogenic origin, especially for the secondary organic aerosol (SOA). In order to address these questions, the formation and transformation mechanisms of SOA, both from anthropogenic and biogenic sources, will be investigated in the PSI smog chamber. The chamber is equipped with a variety of state of the art gas and aerosol instrumentation, allowing for experiments in unprecedented completeness. This project is part of a large ongoing collaborative effort, which has the following objectives: To better understand the mechanisms of gas phase degradation, especially for non-traditional SOA precursors (sesquiterpenes, semivolatile organics from diesel and wood combustion) and for non-traditional reactants (NO3 etc.). To quantify aerosol yields from these non-traditional SOA precursors and their contribution to the overall SOA concentration. To discriminate SOA into its anthropogenic and biogenic contributions, including the elucidation of a potential anthropogenic impact on biogenic SOA. To assess the importance of the various oligomer formation mechanisms. To assess the fate of SOA through further aging processes. To explore ways to assess the health effects of secondary organic aerosol Within the core project, the topics to be investigated include gas phase degradation and SOA formation from non-traditional SOA precursors, aging of aerosol with potential volatilization of SOA, and discrimination of anthropogenic and biogenic SOA. The project is embedded in a number of national and international networks and activities, showing that the PSI smog chamber has been established as a well perceived user facility. This will result in a significant enhancement of its own research potential. A better understanding of SOA formation and transformation processes will have a substantial impact towards a better understanding both in air quality and climate. Concerning air quality, this will help in designing optimal mitigation strategies. Especially the question of anthropogenic versus biogenic SOA is of prime importance here. Concerning climate, this will help in reducing the uncertainties associated with aerosol processes, which has been identified by the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) as a key element in improving climate change assessment.
Das Projekt "Eintrag von PBT und vPvB in die Nahrungskette durch globale Destillation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesamt für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit , Dienststelle Berlin durchgeführt. Statuserhebung zum Eintrag von PBT und vPvB in die Nahrungskette durch globale Destillation. Vergleich von Kontaminanten in Heringen aus drei maritimen Regionen, der Nordsee, der Ostsee und dem Atlantik nördlich.
Das Projekt "Ligninumsatz in Böden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Zürich, Geographisches Institut durchgeführt. Ziel dieses Forschungsprojekts ist es, die Mechanismen zur Stabilisierung von Lignin, einer relativ schwer abbaubaren Komponente des organischen Bodenkohlenstoffs, zu klären. Das Projekt steht im Kontext zur Erforschung des Speicherpotentials von Kohlenstoff in Böden. Innerhalb der globalen Kohlenstoffbilanz stellt der organische Bodenkohlenstoff die grösste terrestrische Kohlenstoffsenke dar: Böden speichern weltweit etwa 1580 Milliarden Tonnen Kohlenstoff. Zum Vergleich enthält die lebende Biomasse nur ca. 620 Milliarden Tonnen Kohlenstoff. Der Kohlenstoff im Boden und in der Biomasse stammt ursprünglich aus atmosphärischem Kohlendioxid (CO2), welches Pflanzen der Atmosphäre während der Photosynthese entziehen um Biomasse zu bilden. Wird pflanzliche Streu (z.B. abgestorbene Wurzeln oder Laub) im Boden durch Bodentiere und Bodenmikroorganismen abgebaut, dann wird ein Teil der organischen Substanz wieder zu CO2 veratmet. Einige organische Verbindungen sind jedoch relativ stabil gegenüber mikrobiellen Abbauprozessen, zum Beispiel der komplex strukturierte Zellwandbestandteil Lignin. Die Anreicherung solcher Verbindungen könnte theoretisch dazu beitragen, grössere Mengen Kohlenstoff im Boden zu stabilisieren und somit die atmosphärischen CO2-Konzentrationen zu verringern. Mögliche Mechanismen, die zur Stabilisierung von organischer Substanz im Boden führen, sind (i) die chemische Struktur der organischen Substanz, (i) der Einschluss von organischer Substanz zwischen Bodenpartikeln und (iii) die Wechselwirkung von organischer Substanz mit Mineraloberflächen. Es existiert bisher jedoch noch keine anerkannte Methode, um die drei Stabilisierungsmechanismen quantitativ zu erfassen. Wir schlagen vor, dass jeder Stabilisierungsmechanismus messbaren Korngrössen- und Dichtefraktionen im Boden zugeordnet werden kann, die sich in Zusammensetzung und Masse unterscheiden. Im Rahmen dieses Projektes untersuchen wir die relative Bedeutung der drei möglichen Stabilisierungsmechanismen für Lignin als eine der relativ schwer abbaubaren Komponenten des Bodenkohlenstoffs. Ziel ist es herauszufinden, welcher der drei Speichermechanismen die grösste Bedeutung hat. Aufgrund dieser Kenntnis könnten wiederum Verfahren entwickelt werden, die die Speicherung von organischem Kohlenstoff im Boden fördern.
Das Projekt "Arsenic Contamination of Paddy Soils through Irrigation Water in Bangladesh: Field Evidence and Investigation of Relevant Processes" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Eidgenössische Technische Hochschule Zürich, Institut für Biogeochemie und Schadstoffdynamik durchgeführt. Over the past decades, the source of drinking water in Bangladesh has been largely shifted from surface water to groundwater and more and more ground water is being used for the irrigation of paddy rice to meet the increasing food demand. Only in 1998 has it been established that 40-50Prozent of the abstracted groundwater in Bangladesh contains arsenic at concentrations above the WHO drinking water guideline (10 myg/L). 30-50 million people in Bangladesh are estimated to consume drinking water with >50 myg/L As. More than 100'000 cases of As poisoning have been >documented so far. In addition to the immediate threat from the consumption of As-rich drinking water, arsenic input into soils may lead to additional long-term risks for the environment and human health. Arsenic may accumulate in surface soils and eventually decrease the crop yield. Arsenic taken up by rice plants additionally increases the arsenic burden to the local population. Numerous biogeochemical processes affect the cycling of arsenic in the paddy soil - rice plant system. However, the relative importance of these processes and their effect on the fate and impact of arsenic are only poorly understood. In this context, we perform a combined field and laboratory study involving two research teams in Switzerland (EAWAG and ETHZ) and researchers from the Bangladesh University of Engineering and Technology (BUET). One part of the project consists of an extensive field study in the village of Srinagar 30 km south of Dhaka, where we collect extensive data on the fate of arsenic in the irrigation and flood water and its distribution in the paddy fields and the uptake by rice plants. The second part of the project consists of well-controlled laboratory experiments related to the biogeochemistry of arsenic in the studied field system. The aim of these laboratory studies is to gain a detailed understanding of the most relevant biogeochemical processes that control the fate of arsenic at the field scale. The project is the basis for two dissertations. One PhD student working at the EAWAG focuses on transformation processes of arsenic in the irrigation and flood water at the field site and performs laboratory studies on the chemical interactions of arsenic at mineral surfaces. The second PhD student working at the ETH investigates the spatial and temporal variations of the arsenic concentration in the field soils and in paddy rice and performs complementary laboratory experiments on the reduction and oxidation of As in paddy soil and the uptake of As by rice. This project will provide detailed information on the fate of As that is transported into rice fields by irrigation. Detailed investigations of the relevant biogeochemical processes will lead to a better understanding of the key reactions that determine the spatial distribution and the temporal behavior of arsenic in these soils and its uptake by rice.
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| Bund | 41 |
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| offen | 41 |
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| Keine | 36 |
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| Topic | Count |
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| Boden | 36 |
| Lebewesen & Lebensräume | 41 |
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| Mensch & Umwelt | 41 |
| Wasser | 36 |
| Weitere | 41 |