4 Material und Umwelt
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The hydrogen permeation current increase was noticed for carbon steel in 0.5 mol/L NaCl solution under strong anodic potentials, which is contrary to the common understanding. Hydrogen permeation under cathodic potentials has been widely studied because of possible hydrogen embrittlement failures of high strength steels in seawater, but investigations of anodic polarization on hydrogen permeation are fairly rare, as the hydrogen evolution reaction shall be retarded. To corroborate the observed phenomenon, experiments were conducted using both as-received and vacuum-annealed sheet specimens. It was verified that the observed phenomena originated from the released hydrogen in traps by metal dissolution under anodic polarization.
The feasibility of microbial hydrogen consumption to mitigate the hydrogen embrittlement (HE) under different cathodic potentials was evaluated using the Devanathan-Stachurski electrochemical test and the hydrogen permeation efficiency h. The hydrogen permeation efficiency h in the presence of strain GA-1 was lower than that in sterile medium. The cathodic potential inhibited the adherence of strain GA-1 to AISI 4135 steel surface, thereby reducing the hydrogen consumption of strain GA-1. The adherent GA-1 cells were capable of consuming ‘cathodic hydrogen’ and reducing the proportions of absorbed hydrogen, indicating that it is theoretically possible to control HE by hydrogen-consuming microbes.
Based on recently published research on leaching control mechanisms in electric arc furnace (EAF) slags, it is assumed that a FeO/SiO2 ratio of around one leads to low leached V and Cr concentrations. This ratio influences the mineral phase composition of the slag toward higher amounts of spinel and a lower solubility of calcium silicate phases by suppressing the formation of magnesiowuestite and highly soluble calcium silicate phases. To evaluate this hypothesis, laboratory and scaled up tests in an EAF pilot plant were performed on slag samples characterized by elevated V and Cr leaching and a high FeO/SiO2 ratio. Prior to the melting experiments, the optimum FeO/SiO2 ratio was calculated via FactSageTM. In the melting experiments, the ratio was adjusted by adding quartz sand, which also decreased the basicity (CaO/SiO2) of the slag. As a reference, remelting experiments without quartz sand addition were conducted and additionally, the influence of the cooling rate of the slag was examined. The remelted (without quartz sand) and the remelted modified slags (with quartz sand) were analyzed chemically and mineralogically and the leaching behavior was investigated. The modification of the slags yielded a minimized release of V and Cr, supporting the hypothesis that the FeO/SiO2 ratio influences the mineralogy and the leaching behavior.
Das Element Phosphor ist für Pflanzen, Tiere und Menschen essenziell. Um die Phosphorversorgung für Pflanzen in der Landwirtschaft zu gewährleisten, werden Phosphordünger eingesetzt. Die Nährstoffe werden hauptsächlich durch Wirtschaftsdünger (Gülle, Jauche, Stallmist) zurückgeführt. Zusätzlich werden in der konventionellen Landwirtschaft mineralische Phosphordünger eingesetzt, die vorwiegend aus dem fossilen Rohstoff Phosphorit gewonnen werden. Um die Abhängigkeit von fossilen Rohstoffen zu reduzieren, sollen nährstoffhaltige Rest- und Abfallstoffe zur Phosphordünger aufbereitet werden. In Abwasserkläranlagen fällt phosphorreicher Klärschlamm als Abfallstoff an. Der größte Anteil des Klärschlammes wird in Steinkohlekraftwerken, Zementwerken oder in Monoklärschlammverbrennungsanlagen verbrannt. Die Klärschlammaschen aus den Monoverbrennungsanlagen enthalten bis zu 12 Gew.-% Phosphor und sind daher für die Düngerherstellung geeignet.
Ein geeignetes Verfahren zur Aufbereitung der Klärschlammaschen ist die thermochemische Behandlung im Drehrohrofen. Mit dem sogenannten AshDec®-Prozess, kann ein Phosphordünger hergestellt werden. Aktuell wird eine großtechnische Anlage in Altenstadt (Bayern) geplant, die im Jahr 2023 den Betrieb aufnehmen soll. Der zentrale Bestandteil ist die Phasenumwandlung von schlecht pflanzenverfügbaren Phosphaten in der Klärschlammasche (vorwiegend das Calciumphosphat Whitlockit und Aluminiumphosphat) zu gut pflanzenverfügbaren Calciumalkaliphosphaten im Produkt. Um dies zu erzielen, werden die Aschen mit Natrium- und/oder Kalium-Verbindungen gemischt und einer thermochemischen Behandlung bei 800-1000 °C zugeführt. Um die Pflanzenverfügbarkeit und Düngewirkung von Phosphaten abschätzen zu können, ist die chemische Extraktionsmethode mit neutraler Ammoniumcitratlösung geeignet.
In der Dissertation werden die (Phosphor-)Phasenreaktionen und die Prozessbedingungen des thermochemischen Verfahrens untersucht, um das Verfahren gezielt zu modifizieren und die Wirtschaftlichkeit zu steigern. Die Zielphasen der thermochemischen Behandlung sind die Calciumalkaliphosphate CaNaPO4 und CaKPO4, und deren Mischphasen Ca(Na,K)PO4, welche in der Publikation 3.1 synthetisiert wurden. Für diese Calciumalkaliphosphate wurden die thermodynamischen Daten der Standardbildungsenthalpie, Standardentropie, Wärmekapazität und die Wärmemenge der Phasenumwandlung bestimmt (Publikation 3.1).
Bei der thermochemischen Behandlung von Klärschlammaschen wurden als Additive Natrium- und Kaliumsulfat bei verschiedenen Temperaturen getestet. Der Einsatz von Kaliumadditiven ist erwünscht, um den Marktwert des Produktes durch die Produktion eines Phosphor-Kalium-Düngers zu erhöhen. Zusätzlich wird eine möglichst geringe Prozesstemperatur angestrebt, bei der die erwünschten Calciumalkaliphosphate gebildet werden.
In den Publikationen 3.2 und 3.3 wird gezeigt, dass für Klärschlammaschen eine komplette Phasenumwandlung zu Calciumnatriumphosphaten ab 875 °C in Laborversuchen (Korundtiegel) mit dem Additiv Natriumsulfat erzielt werden kann. Der Einsatz von Kaliumsulfat erforderte notwendige Reaktionstemperaturen von über 1100 °C. Diese
unterschiedlichen Reaktionstemperaturen hängen mit den Schmelzpunkten von Natriumsulfat (890 °C) und Kaliumsulfat (1070 °C) zusammen. Um Kaliumsulfat in den Prozess bei niedrigen Temperaturen zu integrieren, wurden Natriumsulfat und Kaliumsulfat vor der Behandlung gemischt. Dies führte zu einer Schmelzpunkterniedrigung und resultierte in Reaktionstemperaturen zwischen 900 °C bis 1000 °C für die untersuchten Mischungen von Natrium- und Kaliumsulfat (Publikation 3.3).
Die Zusammensetzung der Calciumalkaliphosphate Ca(Na,K)PO4 war anders als erwartet. Bei der Phasenanalytik stellte sich heraus, dass bei geringem und mittlerem Anteil von Kaliumsulfat im Alkali-Additiv nur Calciumnatriumphosphate mit sehr geringen Kaliumgehalten gebildet wurden. Erst bei einem hohen Anteil von Kaliumsulfat in der Mischung der Alkalisulfate konnten kaliumhaltige Calciumalkaliphosphate nachgewiesen werden (u.a. (Ca0.9Mg0.1)(Na0.6K0.4)PO4). Dieser geringere Einbau von Kalium in die Calciumalkaliphosphate hängt mit den zusätzlich stattfindenden Reaktionen zwischen den Alkalien und den Silikaten zusammen. Es ist bekannt, dass die zugegebenen Alkalisulfate zuerst mit Silikaten und anschließend mit den Phosphaten reagieren. Silikate bauen bevorzugt Kalium ein, deswegen konnten erst kaliumhaltige Phosphate gebildet werden, wenn die Reaktion mit den Silikaten abgeschlossen war. Dies führte zu einem geringeren Kaliumanteil in den gebildeten Phosphaten im Vergleich zum Kaliumanteil der verwendeten Alkaliadditive. Das in Silikaten gebundene Kalium ist wahrscheinlich schlecht für die Pflanzen verfügbar. Dies könnte den Einsatz der produzierten Phosphor-Kalium-Dünger einschränken. Der bevorzugte Kaliumeinbau in Silikaten konnte auch in Kalkulationen mit den thermodynamischen Daten aus der Publikation 3.1 gezeigt werden.
Mittels Phasenanalytik vor und nach der chemischen Extraktion, konnte die Zugehörigkeit zu verschiedenen Modifikationen der Calciumalkaliphosphaten sicher bestimmt werden und eine ungefähre Zusammensetzung dieser Calciumalkaliphosphate abgeschätzt werden. So konnte nachgewiesen werden, dass die Modifikation vom CaNaPO4 ungefähr 10 % Magnesium einbauen kann. Wenn mehr Magnesium eingebaut wird, bildet sich die Phase (Ca,Mg)NaPO4, die eine vergleichbare Struktur wie die bekannte Phase (Ca0.72Mg0.28)NaPO4 aufweist. Dieses magnesiumreiche Calciumnatriumphosphat entstand vermutlich, wenn entweder erhöhte Anteile an Kalium eingebaut wurden (Ca0.8Mg0.2)(Na0.85K0.15)PO4 (Publikation 3.3) oder die Phasenumwandlung vom Calciumphosphat Whitlockit zum Calciumalkaliphosphat CaNaPO4 noch nicht abgeschlossen war (Publikation 3.2). Wenn mehr Kalium eingebaut wird, dann entsteht eine Phase (u.a. (Ca0.9Mg0.1)(Na0.6K0.4)PO4) ähnlich zu den Mischphasen aus der Publikation 3.1.
In den Publikationen 3.4 und 3.5 wurden keine Klärschlammaschen untersucht, sondern Biokohlen aus Modellklärschlämmen (Publikation 3.5) und Biomasseaschen (Publikation 3.4) aus der Vergasung oder Verbrennung einer Mischung aus Zuckerrohrbagasse und Hühnertrockenkot. Die thermochemischen Produkte der Biokohlen bzw. Biomasseaschen enthielten das gewünschte CaNaPO4 und hatten eine hohe Düngewirkung in Pflanzenwachstumsversuchen mit Sojapflanzen bzw. Gräsern.
This work presents a spectroscopic study of metallic pigments and metal foils used in reverse glass paintings that were created between 1912 and 1954. Metallic pigments induce a notable sparkling effect by means of the lateral incidence of light, whereas metal foils enhance the gloss and create a glittering effect when the painting is viewed in reflected light. Both effects were desired features especially in modern reverse paintings on glass and applied by artists in manifold creative manner. The paper gives an overview on the composition of the metalfoils and metal pigments in 14 works as determined in situ by X-ray spectrometry. Metal foils made of tin, brass, aluminium and silver were found in nine paintings. Gold imitating Cu-Zn pigments in different hues and with various Cu/Zn net intensity ratios were recorded for six paintings. Silvery pigments were identified mainly as Al pigments, but also as Cu-Zn-Ni alloy in one case. Other uncommon metallic pigments were detected in Arlequin vindicatif (c. 1925) by Floris Jespers, who used not only Cu-Zn and Al pigments, but also brownish Cu and Cu-Zn-Sn pigments. Non-invasive diffuse reflectance infrared Fourier-transform spectroscopy (DRIFTS) was used to classify the binding media of the metallic pigments. Drying oil and natural resin probably mixed with oil were the most common binding media. A polysaccharide-based binder was found in the silvery Cu-Zn-Ni pigment of Ohne Titel (1954) by Marianne Uhlenhuth.
With the advent of widely accessible and cost-effective next-generation sequencing technologies, it has become increasingly feasible to study insect immunity on a deep genomic or transcriptomic level. Here we introduce a protocol that is aimed at exploiting transcriptomic data to study immunity in non-model insect organisms. We provide instructions for an entire workflow, starting with successfiil extraction of insect RNA through to bioinformatic guidelines for the effective analysis of mRNA sequencing data. The RNA extraction procedure is based on TRIzol Reagent and a spin-column clean-up Step. The bioinformatic pipeline is intended to help users identify immune genes from de novo transcriptome data and includes guidelines for conducting differential gene expression analyses on transcriptomic data. The immune gene prediction method is based on inferring protein homologs with HMMERand Blastp and talces Advantage ofthe ImmunoDB database, which is a valuable resource for research on insect immune-related genes and gene families. The differential gene expression analysis procedure utilizes the DESeq2 package as implemented in R. We hope this protocol will serve as a usefi.il resource for researchers aiming to study immunity in non-model insect species.
The Scythica Vindobonensia, the new fragments on Gothic incursions into Roman provinces in the Balkans in the middle of the third century AD that were revealed some years ago in a Greek palimpsest at the Austrian National Library in Vienna (ÖNB), are commonly considered as one of the most important additions of the last decades to the corpus of texts from classical Antiquity. Tere is a high degree of confdence among scholars in supposing that the fragments come from the lost work Scythica written in Greek by the third-century historian P. Herennius Dexippus (Δέξιππος) of Athens. The new fragments have hence also been called Dexippus Vindobonensis. In his Scythica, Dexippus recorded wars of the Romans with the Goths (and other tribes) whom he called Scythians.
The work had been hitherto known only from excerpts and quotes by later authors. Eight pages of a Byzantine manuscript copy of the ancient text have survived hidden underneath the visible surface of the last four parchment folios of the Vienna manuscript Historicus graecus 73, f. 192r -195v4. The copy is written in a Greek calligraphic minuscule which has been estimated by palaeographers to be of the middle or the second half of the eleventh century. In the thirteenth century, the text (on each of the eight pages arranged in one column, with 30 lines per page) was washed of the parchment and the valuable material made from animal skin was re-used for Christian texts. The new writing largely covered the faded remnants of the original text. It thus became hidden from the human eye for more than seven hundred years. Its discovery by Jana Grusková, a classical philologist specialized in the transmission of Greek texts, resulted from a systematic review of all Greek palimpsests kept at the Austrian National Library in Vienna at the beginning of the twenty-first century and a detailed examination of the four folios in 2007-20097.
The physical and chemical analysis of aerosols using reliable and physically traceable methods is important for the thorough investigation of airborne particles to support a better understanding of their origin as well as their health and climate impacts. Within the European Metrology Research AeroMet project,the aim of hysikalisch–Technische Bundesanstalt’s (PTB) X-ray spectrometry group is to develop and establish traceable and reliable X-ray methods to measure the elemental mass deposition per unit area, the elemental composition,and the chemical binding state of particulate matter supported by a flat substrate. This approach can substantially contribute to support quantitative analytical methods during on-site measurement campaigns where portable Instrumentation is employed by qualifying suitable calibration samples for commercial analytical X-ray instruments and by investigating samples collected during the field campaign.
The scribe of ‘Erfurt 7’, a thirteenth-century Torah scroll now kept in Berlin, initially left blank spaces for the divine appellations Elohim ( אלהים ) and YHWH Elohim ( ,(יהוה אלהים which were filled in during a second stage of writing. The appearance of the ink employed to write the appellations was significantly darker than that of the surrounding ink.
X-ray fluorescence analysis (XRF) has shown that the light and dark brown inks had similar elemental compositions, but contained different ratios of iron to potassium, which could be explained by the use of different batches of ink.
According to some medieval sources, the divine appellations were sometimes filled in during a second stage of writing in the presence of ten men from the Jewish community. In Erfurt 7, the two-stage procedure was only performed in the first 1.5 columns of the original sheets, suggesting it may have been part of a public ceremony inaugurating the writing of the divine names in the scroll. Erfurt 7 emerges from this study not only as a ritual object used for liturgy, but as a rallying point for the Jews of Erfurt to come together as a community to express their reverence for the written form of God’s name. The divine name YHWH ( יהוה ) was written in a smaller script than the surrounding text on three replacement sheets using the same two-stage procedure. The ink used on the replacement sheets contained zinc, which is characteristic of other Erfurt manuscripts as well. This suggests that Erfurt was the place where the scroll was used, cherished and eventually repaired.
There are viral, fungal, bacterial and trypanosomal pathogens that negatively impact the individual and superorganismal health of the western honey bee. One fungal pathogen, Ascosphaera apis , affects larvae and causes the disease chalkbrood. A previous genome analysis of As. apis revealed that its genome encodes for RNA interference genes, similar to other fungi and eukaryotes. Here, we examined whether As. apis -targeting double-stranded RNA species could disrupt the germination of As. apis.
We observed that when spores were co-incubated with As. apis -targeting dsRNA, fewer spores were activated for germination, suggesting an uptake of exogenous genetic material at the very onset of germination and consequent damage to essential transcripts needed for germination. Overall, these results indicate that the causative agent of chalkbrood disease, As. apis , can be successfully targeted using an RNAi-based strategy.