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- Zerstörungsfreie Prüfverfahren (1)
Organisationseinheit der BAM
- 6 Materialchemie (6)
- 8 Zerstörungsfreie Prüfung (6)
- 4 Material und Umwelt (3)
- 6.6 Physik und chemische Analytik der Polymere (3)
- 8.2 Zerstörungsfreie Prüfmethoden für das Bauwesen (3)
- 8.4 Akustische und elektromagnetische Verfahren (3)
- 4.1 Biologische Materialschädigung und Referenzorganismen (2)
- 6.2 Material- und Oberflächentechnologien (2)
- 6.5 Synthese und Streuverfahren nanostrukturierter Materialien (2)
- 1 Analytische Chemie; Referenzmaterialien (1)
On April 23rd 2013 at 2:07 a.m., a 1.3 kg meteorite fell in the Braunschweig suburb Melverode (52° 13′ 32.19″ N. 10° 31′ 11.60″ E). Its estimated velocity was 250 km/h and it formed an impact pit in the concrete fall site with a diameter of 7 cm and a depth of 3 cm. Radial dust striae are present around the impact pit. As a result of the impact, the meteorite disintegrated into several hundred fragments with masses up to 214 g. The meteorite is a typical L6 chondrite, moderately shocked (S4) – but with a remarkably high porosity (up to 20 vol%). The meteorite was ejected from its parent body as an object with a radius of about 10–15 cm (15–50 kg). The U,Th-He gas retention age of ∼550 Ma overlaps with the main impact event on the L-chondrite parent body ∼470 Ma ago that is recorded by many shocked L chondrites. The preferred cosmic-ray exposure age derived from production of radionuclides and noble gas isotopes is (6.0 ± 1.3) Ma.
Im Verbundprojekt RUSEKU wurde die Probenahme von Wasserproben entscheidend weiterentwickelt. Wichtig ist hierbei zu gewährleisten, dass genügend Merkmalsträger in jeder Probe untersucht werden. Es muss daher eine für den Probenahmeort repräsentative Beprobung hinsichtlich des Wasservolumens in Abhängigkeit der Partikelanzahl gewährleistet sein.
Das Hauptaugenmerk lag im vorliegenden Projekt auf einer praxisnahen Beprobungsstrategie. Es wurden verschiedene Konzepte ausprobiert.
• Grundsätzlich hat sich gezeigt, dass eine Stichprobe eine Momentaufnahme des MP-Massengehaltes zeigt. Es wird eine hohe Statistik, also eine Vielzahl an Messungen am gleichen Probenahmeort, benötigt, um eine valide Aussage über den MP-Gehalt zu machen.
• Es zeigt sich, dass eine integrale Probenahme über mehrere Wochen mit dem SK routinemäßig möglich ist. Die erfassten MP-Massen sind reproduzierbar und robust.
• Die DFZ ist für Stichproben geeignet. Partikel < 50 µm werden eventuell unterschätzt
• Die fraktionierte Filtration kann für Stich- und Mischproben direkt im Feld genutzt werden. Fraktionen von 10 und 5 µm werden später im Labor Vakuum filtriert. Es erfolgt eine Fraktionierung der Probe mit Siebmaschenweiten von 1000, 500, 100, 50, 10 und 5 µm.
• Die fraktionierte Filtration kann auch anschließend an die Beprobung mit dem SK zur Anwendung kommen. Wird die mit dem SK gewonnene Wasserprobe fraktioniert filtriert, kann neben einem MP-Gesamtgehalt auch eine Einschätzung über die Partikelgrößen gewonnen werden.
• Für Wässer mit geringen Partikelzahlen wurde ein Messfiltertiegel entwickelt. Dieser hat eine Maschenweite von 6 µm. Seine Anwendung kann mögliche Verluste beim Transferieren vom Probenahmetool zum Messgefäß und mögliche Kontaminationen reduzieren.
Die Optimierung der Probenahmestrategie wurde durch Modellversuche und Simulationen unterstützt. Modellversuche zum Sinkverhalten und Simulationen von MP in realen Gewässern verdeutlichten das komplexe Verhalten der Partikel. Es konnte gezeigt werden, dass Partikel ab einer bestimmten Größe (und kleiner) bei genügend starker Turbulenz sich in der Wassersäule unabhängig von ihrer Dichte verhalten und so auch MP mit kleiner Dichte (z.B. PE) in der gesamten Wassersäule zu finden sind. Es konnte mit dem TEM die Existenz von NP gezeigt werden.
Ein wesentlicher Aspekt des RUSEKU Projektes war die Beprobung realer Kompartimente. Beprobt wurde neben Oberflächengewässern, das urbane Abwassersystem der Stadt Kaiserslautern, Waschmaschinenabwasser und Flaschenwasser.
• In Oberflächengewässern wurde hauptsächlich PE gefunden. Je nach Probe und Gewässer konnten auch PP, PS, PET, PA, SBR und Acrylate nachgewiesen werden.
• Im urbanen Abwassersystem der Stadt Kaiserslautern konnte an allen Probenahmestandorten MP nachgewiesen werden. Es wurde hauptsächlich PE, neben geringeren Mengen an PP, PS und SBR gefunden. Nach einem Regenereignis war der SBR Anteil deutlich erhöht.
• Die Beprobung eines realen Wäschepostens, bestehend aus T-Shirts und Hemden mit PA/CO oder PES/CO Mischgewebe, zeigte einen PA- und PES-Austrag im Waschwasser. Der überwiegende Teil der detektierten Fasern ist aber auf Baumwolle zurückzuführen. Reine gravimetrische Messungen zur Detektion von MP führen zu einer starken Überschätzung.
• In Flaschenwasser (PET-Flaschen) konnte MP detektiert werden. PET wurde nur im stillen Mineralwasser, nicht in Mineralwasser mit Kohlensäure gefunden werden. Teilweise wurde auch das MP-Material des Verschlusses im Wasser detektiert.
• Für Luftproben konnte ein Aufbau zur größenselektiven Beprobung getestet werden.
Neben der Probenahme hat das Projekt auch gezeigt, dass die TED-GC/MS geeignet für die MP-Detektion im Routinebetrieb ist. Die TED-GC/MS konnte weiter optimiert werden. Es wurden MP-Massen bestimmt.
Im Projekt wurden erste realitätsnahe Referenzmaterialien für die MP Detektion hergestellt. Die Herstellung von realitätsnahen Polymeren in ausreichender Homogenität und Menge hat sich als große Herausforderung herausgestellt.
The existence of microbial activity hotspots in temperate regions of Earth is driven by soil heterogeneities, especially the temporal and spatial availability of nutrients. Here we investigate whether microbial activity hotspots also exist in lithic microhabitats in one of the most arid regions of the world, the Atacama Desert in Chile. While previous studies evaluated the total DNA fraction to elucidate the microbial communities, we here for the first time use a DNA separation approach on lithic microhabitats, together with metagenomics and other analysis methods (i.e., ATP, PLFA, and metabolite analysis) to specifically gain insights on the living and potentially active microbial community. Our results show that hypolith colonized rocks are microbial hotspots in the desert environment. In contrast, our data do not support such a conclusion for gypsum crust and salt rock environments, because only limited microbial activity could be observed. The hypolith community is dominated by phototrophs, mostly Cyanobacteria and Chloroflexi, at both study sites. The gypsum crusts are dominated by methylotrophs and heterotrophic phototrophs, mostly Chloroflexi, and the salt rocks (halite nodules) by phototrophic and halotolerant endoliths, mostly Cyanobacteria and Archaea. The major environmental constraints in the organic-poor arid and hyperarid Atacama Desert are water availability and UV irradiation, allowing phototrophs and other extremophiles to play a key role in desert ecology.
Die Mikro- und Nanotechnologie gehört zu den Schlüsseltechnologien des 21. Jahrhunderts mit hohen Wachstumsprognosen, wie auch die im Auftrag des BMBF durchgeführte Studie “Nanotechnologie als wirtschaftlicher Wachstumsmarkt” von 2004 ausführlich darstellt. Aus diesem Trend resultiert ein steigender Bedarf an Messsystemen, die Nanostrukturen prozessnah bzw. im Fertigungsprozess charakterisieren können. Virtuelle Messgeräte liefern Erkenntnisse zur Entwicklung neuartiger Messsysteme, Analyse und Optimierung bestehender Verfahren sowie die Bestimmung der Messunsicherheit und modellbasierten Korrektur systematischer Fehler. Der virtuelle Messprozess umfasst neben dem Messmittel auch die Probe und die Wechselwirkungen zwischen beiden. In diesem Beitrag werden virtuelle Messgeräte vorgestellt sowie deren Anwendung diskutiert.
An investigation of microplastic (MP) occurrence in a municipal wastewater treatment plant (WWTP) effluent with tertiary treatment was carried out. Representative sample volumes of 1 m3 were taken by applying a fractionated filtration method (500, 100, and 50 µm mesh sizes). The detection of MP mass fractions by thermal extraction desorption–gas chromatography/mass spectrometry (TED-GC/MS) was achieved without the previously required additional sample pretreatment for the first time. Different types of quantification methods for the evaluation of TED-GC/MS data were tested, and their accuracy and feasibility have been proven for real samples. Polyethylene, polystyrene, and polypropylene were identified in effluent samples. The polymer mass content varied significantly between 5 and 50 mg m−3. A correlation between the MP load and the quantity of suspended matter in the WWTP effluents, particle size distribution, particle type, and operation day (i.e., weekday, season, and capacity) was not found. It can be concluded that a meaningful assessment of WWTPs requires a comprehensive sampling campaign with varying operation conditions.
Microplastic particles with sizes between 1 to 1000 μm are widely distributed worldwide. Origin, transport pathways and fate are poorly known, as sampling, sample preparation and detection methods are major challenges. In addition, reference materials that mimic environmental particles are lacking. Most challenging is the yield of MP particle production and the need for resource-intensive grinding with liquid nitrogen. In this paper, a machine is designed to produce aged microplastic particles as reference material candidates with high yield. The machine is based on ultraviolet aging of a thin foil and mechanical fragmentation using clean air. An example of aging and fragmentation of high density polyethylene with additional physical and chemical characterization of shape, size, aging state by carbonyl index and density is presented.
By adding hyaluronic acid (HA) to dioctyl sodium sulfosuccinate (AOT)‐stabilized gold nanotriangles (AuNTs) with an average thickness of 7.5±1 nm and an edge length of about 175±17 nm, the AOT bilayer is replaced by a polymeric HA‐layer leading to biocompatible nanoplatelets. The subsequent reduction process of tetrachloroauric acid in the HA‐shell surrounding the AuNTs leads to the formation of spherical gold nanoparticles on the platelet surface. With increasing tetrachloroauric acid concentration, the decoration with gold nanoparticles can be tuned. SAXS measurements reveal an increase of the platelet thickness up to around 14.5 nm, twice the initial value of bare AuNTs. HRTEM micrographs show welding phenomena between densely packed particles on the platelet surface, leading to a crumble formation while preserving the original crystal structure. Crumbles crystallized on top of the platelets enhance the Raman signal by a factor of around 20, and intensify the plasmon‐driven dimerization of 4‐nitrothiophenol (4‐NTP) to 4,4′‐dimercaptoazobenzene in a yield of up to 50 %. The resulting crumbled nanotriangles, with a biopolymer shell and the absorption maximum in the second window for in vivo imaging, are promising candidates for biomedical sensing.
X-ray emission hazards from ultrashort pulsed laser material processing in an industrial setting
(2021)
Interactions between ultrashort laser pulses with intensities larger than 10^13 W/cm^2 and solids during material processing can lead to the emission of X-rays with photon energies above 5 keV, causing radiation hazards to operators. A framework for inspecting X-ray emission hazards during laser material processing has yet to be developed. One requirement for conducting radiation protection inspections is using a reference scenario, i.e., laser settings and process parameters that will lead to an almost constant and high level of X-ray emissions. To study the feasibility of setting up a reference scenario in practice, ambient dose rates and photon energies were measured using traceable measurement equipment in an industrial setting at SCHOTT AG. Ultrashort pulsed (USP) lasers with a maximum average power of 220 W provided the opportunity to measure X-ray emissions at laser peak intensities of up to 3.3 × 10^15 W/cm^2 at pulse durations of ~1 ps. The results indicate that increasing the laser peak intensity is insufficient to generate high dose rates. The investigations were affected by various constraints which prevented measuring high ambient dose rates. In this work, a list of issues which may be encountered when performing measurements at USP-laser machines in industrial settings is identified.
The Alpine Fault zone in New Zealand marks a major transpressional plate boundary that is late in its typical earthquake cycle. Understanding the subsurface structures is crucial to understand the tectonic processes taking place. A unique seismic survey including 2D lines, a 3D array, and borehole recordings, has been performed in the Whataroa Valley and provides new insights into the Alpine Fault zone down to ∼2 km depth at the location of the Deep Fault Drilling Project (DFDP)-2 drill site. Seismic images are obtained by focusing prestack depth migration approaches. Despite the challenging conditions for seismic imaging within a sediment filled glacial valley and steeply dipping valley flanks, several structures related to the valley itself as well as the tectonic fault system are imaged. A set of several reflectors dipping 40°–56° to the southeast are identified in a ∼600 m wide zone that is interpreted to be the minimum extent of the damage zone. Different approaches image one distinct reflector dipping at ∼40°, which is interpreted to be the main Alpine Fault reflector located only ∼100 m beneath the maximum drilled depth of the DFDP-2B borehole. At shallower depths (z < 0.5 km), additional reflectors are identified as fault segments with generally steeper dips up to 56°. Additionally, a glacially over-deepened trough with nearly horizontally layered sediments and a major fault (z < 0.5 km) are identified 0.5–1 km south of the DFDP-2B borehole. Thus, a complex structural environment is seismically imaged and shows the complexity of the Alpine Fault at Whataroa.
Normung und Standardisierung in der zerstörungsfreien Prüfung finden auf nationaler, europäischer und internationaler Ebene statt. Die Übernahme von Leitungsfunktionen in diesen Gremien erzeugt die Möglichkeit der Steuerung von Themen und Inhalte der relevanten Normen. Das persönliche Engagement der Fachexpert*innen in den nationalen Gremien und den europäischen und internationalen Arbeitsgruppen ist ein zusätzlicher Faktor für die inhaltliche Korrektheit und die erwünschte inhaltliche Ausrichtung der Norm. Denn wer nicht normt wird genormt und muss letztlich Regeln verwenden, die andere entsprechend ihrer eigenen Interessen gestalten. Voraussetzung für die Teilnahme in europäischen und internationalen Normungsgremien ist die Mitwirkung in den entsprechenden DIN-Spiegelgremien, welche die europäischen (CEN) und internationalen (ISO) Aktivitäten spiegeln und die Fachexperten für die Mitarbeit autorisieren. Auf internationaler Ebene findet die Normungsarbeit in den technischen Komitees ISO/TC 135 “Non-destructive testing” und ISO/TC 44/SC 5 “Testing and inspection of welds” und ihren Arbeitsgruppen statt. Das europäische Pendant ist das CEN/TC 138 “Zerstörungsfreie Prüfverfahren” mit seinen Arbeitsgremien. Die DIN-Spiegelgremien sind für die deutsche Mitarbeit in diesen Gremien und die inhaltliche Bewertung der Norm-Entwürfe zuständig.
Normung und Standardisierung in der zerstörungsfreien Prüfung finden auf nationaler, europäischer und internationaler Ebene statt. Die Übernahme von Leitungsfunktionen in diesen Gremien erzeugt die Möglichkeit der Steuerung von Themen und Inhalten der relevanten Normen. Das persönliche Engagement der Fachexpert*innen in den nationalen Gremien und den europäischen und internationalen Arbeitsgruppen ist ein zusätzlicher Faktor für die inhaltliche Korrektheit und die inhaltliche Ausrichtung der Norm. Denn wer nicht normt, wird genormt und muss letztlich Normen anwenden, die andere entsprechend ihrer eigenen Interessen gestaltet haben. Voraussetzung für die Teilnahme in europäischen und internationalen Normungsgremien ist die Mitwirkung in den entsprechenden DINSpiegelgremien, welche die europäischen (CEN) und internationalen (ISO) Aktivitäten spiegeln und die Fachexpert*innen für die Mitarbeit autorisieren.
Auf internationaler Ebene findet die Normungsarbeit in den technischen Komitees ISO/TC 135 “Non-destructive testing” und ISO/TC 44/SC 5 “Testing and inspection of welds” und ihren Arbeitsgruppen statt. Das europäische Pendant ist das CEN/TC 138 “Zerstörungsfreie Prüfverfahren” mit seinen Arbeitsgremien. Die DINSpiegelgremien sind für die deutsche Mitarbeit in diesen Gremien und die inhaltliche Bewertung der Norm-Entwürfe zuständig.
Im DIN-Normenausschuss Materialprüfung (NMP) wurde das Normungsgremium NA 062-08-28 AA „Qualifizierung von zerstörungsfreien Prüfungen“ reaktiviert. Das Ziel der Reaktivierung ist die Erarbeitung einer Norm für einen standardisierten Prozess zur probabilistischen Bewertung von Prüfverfahren.
In der zerstörungsfreien Prüfung (ZfP) führt die Ermittlung von Mess- / Prüfunsicherheiten von Prüfverfahren, in normativer Hinsicht in Deutschland und Europa, noch ein Schattendasein. Die Norm ISO IEC 17025 und auch der VDA-Band 5 wurden weiter in Richtung Messunsicherheit entwickelt, allerdings führt ihre Anwendung in der ZfP zu Problemen.
Der Arbeitsausschuss NA 062-08-28 AA soll hier den Brückenschlag zwischen Messunsicherheit, objektiver statistischer Bewertung für ZfP-Verfahren und eine weitere Stärkung der probabilistischen Bruchmechanik erreichen. Geplant ist daher die Erarbeitung einer DIN-Norm, welche die Kriterien für eine korrekte Versuchsplanung, ein praktikables Vorgehen zur Bewertung der Prüfergebnisse und die mathematische Überführung in eine Zuverlässigkeitsaussage enthält. Es soll ein Leitfaden erstellt werden, der für ein möglichst breites Branchenspektrum eingesetzt werden kann, unabhängig von den Besonderheiten verschiedener Industriezweige.
Dargestellt werden das relevante Normungsgremium sowie der Hintergrund des zu erstellenden Dokuments.
The Great Pacific Garbage Patch, a significant collection of plastic introduced by human activities, provides an ideal environment to study bacterial lifestyles on plastic substrates. We proposed that bacteria colonizing the floating plastic debris would develop strategies to deal with the ultravioletexposed substrate, such as the production of antioxidant pigments. We observed a variety of pigmentation in 67 strains that were directly cultivated from plastic pieces sampled from the Garbage Patch. The genomic analysis of four representative strains, each distinct in taxonomy, revealed multiple pathways for carotenoid production. These pathways include those that produce
less common carotenoids and a cluster of photosynthetic genes. This
cluster appears to originate from a potentially new species of the Rhodobacteraceae family. This represents the first report of an aerobic anoxygenic photoheterotrophic bacterium from plastic biofilms. Spectral analysis showed that the bacteria actively produce carotenoids, such as betacarotene and beta-cryptoxanthin, and bacteriochlorophyll a. Furthermore, we discovered that the genetic ability to synthesize carotenoids is more common in plastic biofilms than in the surrounding water communities. Our findings suggest that plastic biofilms could be an overlooked source of bacteria-produced carotenoids, including rare forms. It also suggests that photoreactive molecules might play a crucial role in bacterial biofilm communities in surface water.
Normung und Standardisierung in der zerstörungsfreien Prüfung finden auf nationaler, europäischer und internationaler Ebene statt. Durch die Übernahme von Leitungsfunktionen in diesen Gremien kann ein deutlicher steuernder Einfluss auf Themen und Inhalte der Normen genommen werden. Unabdingbar für den Erfolg ist zusätzlich das persönliche Engagement der Fachexpert*innen in den nationalen Gremien und den europäischen und internationalen Arbeitsgruppen. Denn wer nicht normt wird genormt und muss letztlich Regeln verwenden, die andere entsprechend ihrer eigenen Interessen gestalten. Voraussetzung für die Teilnahme in europäischen und internationalen Normungsgremien ist die Mitwirkung in den entsprechenden nationalen Spiegelgremien der nationalen Normungsinstitute, welche die europäischen und internationalen Aktivitäten spiegeln und die Fachexperten für die Mitarbeit autorisieren.
Gezeigt werden die relevante Gremienstruktur auf internationaler Ebene (ISO/TC 135 “Non-destructive testing”, ISO/TC 44/SC 5 “Testing and inspection of welds”), auf europäischer Ebene (CEN/TC 138 “Zerstörungsfreie Prüfverfahren”), die Struktur der nationalen deutschen Spiegelgremien, das Zusammenspiel der Gremien, und die Einflussmöglichkeiten.
Im DIN-Normenausschuss Materialprüfung (NMP) wurde das Normungsgremium NA 062-08-28 AA „Qualifizierung von zerstörungsfreien Prüfungen“ reaktiviert. Das Ziel der Reaktivierung ist die Erarbeitung einer Norm für einen standardisierten Prozess zur probabilistischen Bewertung von Prüfverfahren.
In der zerstörungsfreien Prüfung (ZfP) führt die Ermittlung von Mess- / Prüfunsicherheiten von Prüfverfahren, in normativer Hinsicht in Deutschland und Europa, noch ein Schattendasein. Die Norm ISO IEC 17025 und auch der VDA-Band 5 wurden weiter in Richtung Messunsicherheit entwickelt, allerdings führt ihre Anwendung in der ZfP zu Problemen.
Der Arbeitsausschuss NA 062-08-28 AA soll hier den Brückenschlag zwischen Messunsicherheit, objektiver statistischer Bewertung für ZfP-Verfahren und eine weitere Stärkung der probabilistischen Bruchmechanik erreichen. Geplant ist daher die Erarbeitung einer DIN-Norm, welche die Kriterien für eine korrekte Versuchsplanung, ein praktikables Vorgehen zur Bewertung der Prüfergebnisse und die mathematische Überführung in eine Zuverlässigkeitsaussage enthält. Es soll ein Leitfaden erstellt werden, der für ein möglichst breites Branchenspektrum eingesetzt werden kann, unabhängig von den Besonderheiten verschiedener Industriezweige.
Dargestellt werden das relevante Normungsgremium sowie der Hintergrund des zu erstellenden Dokuments.
Terrestrial mud volcanoes are unique structures driven by tectonic pressure and fluids from the deep subsurface. These structures are mainly found in active tectonic zones, such as the area near the Los Bajos Fault in Trinidad. Here we report a chemical and microbiological characterization of three mud volcanoes, which included analyses of multiple liquid and solid samples from the mud volcanoes. Our study confirms previous suggestions that at least some of the mud volcano fluids are a mixture of deeper salt-rich water and surficial/precipitation water. No apparent water quality differences were found between sampling sites north and south of a major geological fault line. Microbiological analyses revealed diverse communities, both aerobic and anaerobic, including sulfate reducers, methanogens, carbon dioxide fixing and denitrifying bacteria. Several identified species were halophilic and likely derived from the deeper salt-rich subsurface water, while we also cultivated pathogenic species from the Vibrionaceae, Enterobacteriaceae, Shewanellaceae, and Clostridiaceae. These microorganisms were likely introduced into the mud volcano fluids both from surface water or shallow ground-water, and perhaps to a more minor degree by rain water. The identified pathogens are a major health concern that needs to be addressed.