Sanitär- und Kommunaltechnik; Umwelttechnik
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Organisationseinheit der BAM
- 4 Material und Umwelt (781)
- 1 Analytische Chemie; Referenzmaterialien (333)
- 4.3 Schadstofftransfer und Umwelttechnologien (211)
- 4.1 Biologische Materialschädigung und Referenzorganismen (198)
- 6 Materialchemie (190)
- 4.4 Thermochemische Reststoffbehandlung und Wertstoffrückgewinnung (169)
- 7 Bauwerkssicherheit (162)
- 1.8 Umweltanalytik (132)
- 6.6 Physik und chemische Analytik der Polymere (121)
- 4.0 Abteilungsleitung und andere (117)
Paper des Monats
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Mit der Plasmaspektrometrie (ICP) wurden in Abwässern aus dem Berliner Abwassersystem simultan 11 Elemente (Al, B, Ba, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, P, Ti, Zn) bestimmt. Der erforderliche Arbeitsaufwand ist erheblich geringer als nach Deutschen Einheitsverfahren zur Abwasseruntersuchung. Bestimmungsgrenzen werden mitgeteilt, auf systematische Fehlermöglichkeiten wird eingegangen. Durch Eindampfen der Proben lassen sich die Nachweisgrenzen in den meisten Fällen um den Faktor 10 weiter senken. Die Hydridtechnik zur Verbesserung der Nachweisempfindlichkeit bei den Elementen Sn, As, Sb, Se erwies sich in der Abwassermatrix als problematisch.
Zur Basisabdichtung von Mülldeponien werden zunehmend polymere Abdichtungen mit Foliendecken zwischen 1 und 3 mm eingesetzt, die vielfach als absolut dicht gegenüber Sickerwässer und deren Inhaltsstoffen gelten. Durch Permeationsvorgänge ist jedoch mit Restdurchlässigkeiten zu rechnen, die auch bei technisch einwandfreien, intakten Folien auftreten. Es werden Meßmethoden vorgestellt, derartige Restdurchlässigkeitsraten an handelsüblichen Dichtungsbahnen für Deponiebasisabdichtungen zu messen. Als Permeenten dienen neben Sickerwasser aus einer Hausmülldeponie, konzentrierte, reine organische Lösungsmittel, deren Gemische untereinander und stark verdünnte Lösungen organischer Lösungsmittel in Wasser. Meßergebnisse werden angegeben und diskutiert.
Les methods numerique et experimentelle sont les elements finis pour le sol infini et les mesures pour les parametres du sol, la vitesse des ondes et l'amortissement materielle. Les resultats sont les reductions dues aux elements elastiques, les effets de la trace elevee ou basse, et les reponses des batiments mesurees.
Erschütterungen durch Schienenverkehr – Messergebnisse, Quellstärken und Amplituden-Abstands-Gesetze
(1986)
Es werden Messergebnisse und theoretische Studien vorgetragen, die sich mit der Erschütterungsstärke in der Nähe von Bahnlinien und deren Abnahme mit der Entfernung beschäftigen. Durch die Ausdehnung der Anregung über die Zuglänge ergibt sich bei gleichphasiger Anregung ein Bereich konstanter Amplituden, bei zufälliger Phasenlage eine gleichmäßige Abnahme, die schwächer als bei einer Punktlast ist. Die Messungen belegen, dass es eine starke Abnahme für die Vorbeifahrt der statischen Achslasten gibt, so dass dieser Anteil spätestens in 10 m Abstand unbedeutend ist. Am Gleis selbst ist dieser (statische) Anteil dominant.
Some results of our measurements of the Intercity experimental are presented together with simulated results and their interpretation. Three frequeny ranges could be measured and calculated: low frequencies which decrease very rapidly with distance (the quasi-static part), high frequencies (mainly due to the sleeper passage), and a mid-frequency which has the weakest attenuation with distance and is therefore dominant at the far field. Mono-frequent excitations get a wide frequency band due to the Doppler effect of the moving high-speed train.
Die im In- und Ausland vorliegenden Forschungsarbeiten zur Kostenabschätzung der immissionsbedingten Materialschäden beruhen auf zwei ökonomischen Bewertungsverfahren. Bewertungsgrundlage des einen Verfahrens sind die in Labor- und Freibewitterungsversuchen ermittelten physikalisch-chemischen Dosis-Wirkungs-Beziehungen zwischen dem Schadstoffgehalt der Luft und den schadensanfälligen Materialien. Die andere Methode geht von den Unterschieden im Instandsetzungverhalten in Abhängigkeit vom Standort (Industrie-, Stadt- und Landatmosphäre) der Sachgüter aus.
Die ökonomische Bewertung der immissionsbedingten Materialschäden der Sachgütergruppen Freileitungsmaste, Brücken der Bundesautobahnen, Eisenbahnbrücken und -fahrleitungsmaste, fernmeldetechnische Einrichtungen der Deutschen Bundespost, Industrieanlagen, Wohngebäude und Denkmäler basiert auf sogenannten „Stock-at-risk“-Informationen, Dosis-Wirkungs-Funktionen der der Atmosphäre ausgesetzten Werkstoffe und auf in der Praxis vorliegenden Erfahrungswerten über Zeitintervalle der Erneuerung der Korrosionsschutzsysteme und Bauteile. In jenen Fällen, in denen der immissionsbedingte Anteil am Gesamtschaden noch nicht eindeutig nachgewiesen werden konnte, werden die Forschungslücken aufgezeigt bzw. Modellrechnungen durchgeführt.
Die Studie gibt einen Überblick über den Umfang und die Struktur der Gefahrgutbeförderung auf Binnenschiffen und stellt die maßgeblichen sicherheitstechnischen Vorschriften dar. Aus dem Unfallgeschehen läßt sich entnehmen, daß in West-Deutschland jährlich ca. 1200 Binnenschiffsunfälle mit größenordnungsmäßig insgesamt 100 bis 300 m³ Ladungsaustritt verbunden sind, wozu fast ausschließlich Mineralölprodukte gehören, und zumeist ein oder zwei Unfälle den größten Beitrag liefern. Während nach Unfällen häufig mit Erfolg Ölsperren zur Begrenzung von Gewässerverunreinigungen eingesetzt werden können, führen ungeklärte Entsorgungsprobleme zu wesentlich kritischer einzuschätzenden, verdeckten Verunreinigungen der Gewässer. Insbesondere die Entsorgung von Ladungsresten bedarf in technischer, administrativer und wirtschaftlicher Hinsicht einer zufriedenstellenden Klärung wie sie z. B. bei der Bilgenwasserentsorgung existiert.
Determining a pore structure’s mechanical and chemical data on lime rendering exposed
outdoors and including masonry in the laboratory, with regard to their behaviour on moisture
transport and weathering was the objective. In search of clues for a dose-response relation -
i.e. upon a connection between the emission rate of SO2 and NOx on one hand and the degree
of damage to mainly plaster having a lime component on the other - it has been of interest to
what extent their structural characteristics including pore space are modified and so
consequently also physico-technical properties and chemical composition. For determining
corresponding criteria, a widely diversified spectrum of test methods such as to obtain data
concerning porosity and moisture transport, mechanical behaviour, and chemistry as well is
available. A description of the manufacture of plate-shaped rendering specimens with lime
putty, industrially hydrated lime and dolomitic hydrate (the last two also having a cement
admixture) and also hydraulic lime as binding agents is included. First deposition velocity and
absorption rate for SO2 were determined in laboratory tests on these materials in dry and
moist states. After their exposure on outdoor racks at six locations in the Berlin region with
differing SO2 atmospheric contents over at least 5 years, the samples of course show timedependent
modifications of chemical and physical qualities which are especially reflected in
the form of profiles of structure, strength and concentration, e.g. for sulphate. Local climatic
differences, however, partly exert a greater influence on material than emissions. Similar
investigations were performed on samples of comparable composition exposed 4 and 17
years. But the real surprise is furnished by the renderings’ behaviour depending upon
orientation and upon height at a building. Since weathering behaviour and moisture transport
(absorption, storage, release) are directly interdependent, further criteria are necessary for a
critical assessment of a plasters’ pore structure. Starting from sands, plasters were
characterized. The structural parameters were lastly influenced by the respective contents of
sand, binder and mixing water. These results and those gained from bricks naturally find their
expression in masonry sections manufactured there from, and above all in their capillary and
evaporative behaviours, and also when applying different test liquids. Summary and cited
literature is given at the end of this report.
In den Zeiten der Globalisierung und der beschleunigten technologischen Entwicklungen lassen sich in den Industrieländern nur mit einer entsprechenden Innovationsdynamik und -dichte die Herausforderungen im Hinblick auf Wachstum, Beschäftigung und Strukturwandel erfüllen. Grundvoraussetzung hierfür ist eine leistungsfähige Forschung. Um die Forschungsinfrastruktur in der Bundesrepublik zu erhalten und global wettbewerbsfähig zu bleiben, sind verstärkte Investitionen des Staates und der Wirtschaft notwendig. Mit den Investitionen im Rahmen der Hightech-Strategie hat die Bundesregierung einen wichtigen Schritt zur Förderung des wissenschaftlich-technischen Fortschritts in Deutschland getan. Die Investitionen in die Forschungsinfrastruktur des Landes sind nun von den Forschungseinrichtungen und Universitäten effektiv und effizient zu nutzen.
Für einen möglichst wirksamen Einsatz der Forschungsetats sind Forschungsprogramme sowohl für die Forschungseinrichtung als auch für die Mittelgeber ein wichtiges Instrument im Hinblick auf die Darstellung der Aktivitäten. Dies gilt insbesondere für die Ressortforschungseinrichtungen des Bundes, zu denen die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) zählt. Diese Einrichtungen verfügen über einen klaren Auftrag und ihre Forschung ist mit der Wahrnehmung öffentlicher Aufgaben verbunden. Forschungsprogramme dienen daher besonders in diesen Einrichtungen dazu, Perspektiven im Bereich ihres Aufgabenfeldes sowie ihre Forschungsaktivitäten transparent darzustellen und politisch vertretbar zu machen.
Das vorliegende Forschungsprogramm der BAM gibt einen Überblick über die in den nächsten Jahren aktuellen Forschungsthemen und die hierfür erforderlichen Ressourcen und Rahmenbedingungen.
Biofilms living on gold (Au) grains play a key role in the biogeochemical cycle of Au by promoting the dispersion of Au via the formation of Au nanoparticles as well as the formation of secondary biomorphic Au. Gold grains from Queensland, Australia, are covered by a polymorphic, organic-inorganic layer that is up to 40 μm thick. It consists of a bacterial biofilm containing Au nanoparticles associated with extracellular polymeric substances as well as bacterioform Au. Focused ion beam (FIB) sectioning through the biofilm revealed that aggregates of nanoparticulate Au line open spaces beneath the active biofilm layer. These aggregates (bacterioform Au type 1) resulted from the reprecipitation of dissolved Au, and their internal growth structures provide direct evidence for coarsening of the Au grains. At the contact between the polymorphic layer and the primary Au, bacterioform Au type 2 is present. It consists of solid rounded forms into which crystal boundaries of underlying primary Au extend, and is the result of dealloying and Ag dissolution from the primary Au. This study demonstrates that (1) microbially driven dissolution, precipitation, and aggregation lead to the formation of bacterioform Au and contribute to the growth of Au grains under supergene conditions, and (2) the microbially driven mobilization of coarse Au into nanoparticles plays a key role in mediating the mobility of Au in surface environments, because the release of nanoparticulate Au upon biofilm disintegration greatly enhances environmental mobility compared to Au complexes only.
The halophilic bacterium Halomonas elongata takes up the compatible solute ectoine via the osmoregulated TRAP transporter TeaABC. A fourth orf (teaD) is located adjacent to the teaABC locus that encodes a putative universal stress protein (USP). By RT-PCR experiments we proved a cotranscription of teaD along with teaABC. Deletion of teaD resulted in an enhanced uptake for ectoine by the Transporter TeaABC and hence a negative activity regulation of TeaABC by TeaD. Atranscriptional regulation viaDNA binding could be excluded. ATP binding to native TeaD was shown by HPLC, and the Crystal structure of TeaD was solved in complex with ATP to a resolution of 1.9 A ° by molecular replacement. TeaD forms a dimer-dimer complex with one ATP molecule bound to each monomer, which has a Rossmann-like R/β overall fold. Our results reveal an ATP-dependent oligomerization of TeaD, which might have a functional role in the regulatory mechanism of TeaD. USP-encoding orfs, which are located adjacent to genes Encoding for TeaABC homologues, could be identified in several other organisms, and their physiological role in balancing the internal cellular ectoine pool is discussed.
Numerous membrane importers rely on accessory water-soluble proteins to capture their substrates. These substrate-binding Proteins (SBP) have a strong affinity for their ligands; yet, Substrate release onto the low-affinity membrane transporter must occur for uptake to proceed. It is generally accepted that release is facilitated by the association of SBP and transporter, upon which the SBP adopts a conformation similar to the unliganded state, whose affinity is sufficiently reduced. Despite the appeal of this mechanism, however, direct supporting evidence is lacking. Here, we use experimental and theoretical methods to demonstrate that an allosteric mechanism of enhanced substrate release is indeed plausible.
First, we report the atomic-resolution structure of APO TeaA, the SBP of the Na!-coupled ectoine TRAP transporter TeaBC from Halomonas elongata DSM2581T, and compare it with the substrate-bound structure previously reported. Conformational freeenergy landscape calculations based upon molecular Dynamics simulations are then used to dissect the mechanism that couples ectoine binding to structural change in TeaA. These insights allow us to design a triple mutation that biases TeaA toward apo-like conformations without directly perturbing the binding cleft, thus mimicking the influence of the membrane transporter. Calorimetric measurements demonstrate that the ectoine affinity of the conformationally biased triple mutant is 100-fold weaker than that of the wild type. By contrast, a control mutant predicted to be conformationally unbiased displays wild-type affinity. This work thus demonstrates that substrate release from SBPs onto their Membrane transporters can be facilitated by the latter through a mechanism of allosteric modulation of the former.
CHEF provides knowledge about flood protection of cultural heritage objects and directly supports the European Floods Directive by giving recommendations on how to assess the vulnerability of monuments. A comprehensive analysis of protective measures BEFORE, DURING and AFTER a flood has been carried out within the project, including technical and administrational measures. An overview of these measures is given, followed by recommendations on how to establish the most effective protective strategies.
Vor dem Hintergrund der anhaltenden öffentlichen Diskussion um mögliche gesundheitliche Risiken von Ultrafein- und Feinstaubemissionen aus Bürogeräten mit Laserdruckfunktion (LPD, Laser Printing Device) wurde vom Umweltbundesamt ein Forschungsvorhaben zur Entwicklung einer Prüfprozedur für die Quantifizierung der emittierten Partikel durch Zählung unter Standardbedingungen in Emissionsmesskammern, sowie zur physikalischen und chemischen Charakterisierung dieser Aerosole initiiert. Als Ergebnis konnte die Partikelzählung in den Entwurf des Prüfverfahrens für die Bestimmung von Emissionen (RAL-UZ-122, Anhang S-M) des Umweltzeichens "Blauer Engel" für Bürogeräte sowie in den Prüfstandards ECMA-328 und den Entwurf der ISO/IEC 28360 integriert werden. Die Methode wurde in einem internationalen Ringversuch erfolgreich getestet. Auf dieser Basis können Vergabekriterien und -werte für die Emission von Fein- und Ultrafeinpartikeln im Rahmen der Vergabe des Umweltzeichens Blauer Engel vereinbart und Produktprüfungen vorgenommen werden.
Für die vom Bundesumweltministerium vorgesehene Mantelverordnung sind validierte Unter-suchungsmethoden erforderlich. Dazu gehört auch die Herstellung von wässrigen Eluaten, z.B. zur Beurteilung der Mobilität von Schadstoffen und der Ableitung von Grenzwerten.
Ziel des Vorhabens war es, auf der Grundlage geeigneter Testmaterialien (mit prioritären organischen Schadstoffen kontaminierte Böden und Bodenmaterialien) Ringversuche zur Validierung des Schüttelverfahrens nach E DIN 19527 und des Säulenverfahrens für die Übereinstimmungs-untersuchung nach DIN 19528 durchzuführen. Auf der Grundlage der Untersuchungsergebnisse sollten beide Normen bezüglich der Vorgehensweise präzisiert werden und es sollten die während des Ringversuchs ermittelten Verfahrenskenndatenn zur Validierung der Normen herangezogen werden. Darüber hinaus sollten Säulen- und Schüttelverfahren als Übereinstimmungstest vergleichend bewertet werden.
Es wurden vier geeignete Ringversuchsmaterialien hergestellt und an insgesamt 18 Ringversuchsteilnehmer ausgegeben. Die Auswertung der Ringversuche erfolgte auf der Grundlage klassischer Statistik nach DIN ISO 5725 mit Hilfe der AuswertesoftwareProLab 2011 (quo data).
Auf der Grundlage der Validierungsringversuche wurden die Verfahrenskenndaten für die Norm DIN 19527 ermittelt. Die statistische Auswertung der eingereichten Datensätze war aufgrund der großen Streubreite der Daten schwierig. Die vorgeschriebenen statistischen Methoden zur Datenauswertung adressieren die Behandlung nicht gleichverteilter Datensätze nur ungenügend. Das muss bei der Bewertung der Ergebnisse und deren Zuverlässigkeit berücksichtigt werden.
Generell kann festgestellt werden, dass keine signifikanten Unterschiede zwischen den Ergebnissen der Schüttel- und Säulenelution beobachtet werden. Dabei werden beim Schüttelverfahren tendenziell etwas geringere Gesamtmittelwerte erzielt als beim Säulenverfahren, die berechneten Vergleichsvariationskoeffizienten sind für das Schüttelverfahren meist etwas niedriger. Dennoch erweisen sich beide Elutionsverfahren bei den eingesetzten Ringversuchsmaterialien als gut vergleichbar.
Nebulizing of polymer solutions, in a high-voltage field under atmospheric conditions by electrospray ionization (ESI), is a comfortable way to deposit ultra-thin layers of polar or ionic polymers onto any conductive substrate materials. The substrate is grounded and the polymer solution is sprayed through a powered capillary. The formed charged droplets shrink by solvent evaporation during their way to the grounded substrate, the charges close ranks and the droplets collapse consecutively by charge repulsion, thus forming finally charged single macromolecules. After their discharging at the grounded substrate, an ultrathin ‘quasi-monomolecular’ polymer layer is formed. It could be shown by imaging of scratches through the polymer layer by atomic force microscopy that the deposited polymer layers are dense at a thickness of about 10 nm. Carbon fibre bundles were coated with poly (allylamine) (PAAm) or poly(acrylic acid) (PAA) as potential adhesion-promoting layers in fibre–polymer composites. The polymer deposition is self-inhibiting after formation of a continuous coverage of about 200 nm for PAAm and 30 nm for PAA as result of surface charging. Continuous deposition onto such isolating layers or polymers without charging can be achieved by using current of alternating polarity. The film formation is self-healing because of the electrophoretic effect, i.e. the ion discharging occurs preferentially at noncoated areas. This electrophoretic effect of ESI was demonstrated by completely enwrapping all the carbon fibres of the roving within a distance of about 100 μm far from its outside and also at the backside of the fibre bundle with about 80% of the topside coverage, as measured by X-ray photoelectron spectroscopy and visualized using scanning electron microscopy.
Among the borates in the Middle European Zechstein Salt Succession boracite Mg3[B7O13Cl] is the most common mineral in quantity and local distribution. An exceptional enrichment is observed in Stassfurt Serie Z2) in the Stassfurth seam K2H. Boracite is to be found in two varieties: individual crystals in cubic, tetrahedral or dodecahedral habit on the one hand and fibrous crystals so-called “stassfurtite” on the other hand. The formation conditions such widely spread borates in the salt succession are ambiguous in two respects. First of all the synthetic formation of boracites is to be made by hydrothermal or melt conditions. Both processes can be suspended for the salt succession. Furthermore the cubic modification is stable above 265°C for the Mg-boracite. The cubic, tetrahedral or dodecahedral habit could be used as a geothermometer, but such conditions can be exclude by the paragenetic minerals, esp. carnallite (MgKCl3 x 6H2O). The chemical composition of orthorhombic, pseudo-cubic boracite depends on the location. Pure Mg-boracite in hexahedral habit and in fibrous habit, so-called “stassfurtite”, occurs in the North Harz region, whereas the Fe-, Mn-, Mg-boracite appears in the South Harz region. Until now the source of boron, the time of formation of crystals, but also the reasons for the differences in habit of the single hexahedral crystals are still unclear. The formation during a diagenetic/metamorphic process is evident. However, the preferred formation in Stassfurt seam could be an indication for the boron enrichment in an early diagenetic process. Furthermore permit the determination of the thermal stability and the volatile content of crystals conclusions to the chemical composition of the fluid. The observed variation suggests that the condition of crystal growth as well as the chemical composition of fluid repeatedly changed over the time. Randomly occuring xenomorpheous anhydrite and magnesite inclusions within single boracite crystals have been interpreted as an indication to factors of chemical milieu during the formation of crystals. The reversible phase transition temperature of the boracite is a linearly function of the iron and manganese content and varies from 265°C for Mg-boracite to 330°C for Fe(Mn)-boracite. The thermal decomposition of boracite is determined by two processes. The decomposition started with a boron-chlorine release (BOCl?), having a maximum rate at 1050°C. Additionally to this release one observes a simultaneous emission of H2O, HCl, HF, CO2 , N2 , SO2 , H2 , and hydro carbons. The results give evidence for the aged approach of a secondary formation of boracite within the complete Stassfurt seam, possibly in connection with the formation of salt diapirs in the Jura and Cretaceous period. The wider environmental distribution of borates is an indication of chemical transport processes within the salt succession. This should be a more important issue in the discussion about the utilisation of salt diapirs for the storage of nuclear waste.
Industrial production of the cell protectant ectoine: protection mechanisms, processes, and products
(2014)
Bacteria, Archaea and Eukarya can adapt to Saline environments by accumulating compatible solutes in order to maintain an osmotic equilibrium. Compatible solutes are of diverse chemical structure (sugars, polyols, amino acid derivatives) and are beneficial for bacterial cells not only as osmoregulatory solutes, but also as protectants of proteins by mitigating detrimental effects of freezing, drying and high temperatures. The aspartate derivative ectoine is a wide spread compatible solute in Bacteria and possesses additional protective properties compared with other compatible solutes, and stabilizes even whole cells against stresses such as UV radiation or cytotoxins. The protective properties of ectoine for proteins can be explained by its strong (kosmotropic) interaction with water and subsequent exclusion from Protein surface, the decrease of the solubility of the peptide backbone and the strengthening of intramolecular hydrogen bonds (secondary structures). The stabilizing and UV-protective properties of ectoine attracted industry, which saw the potential to market ectoine as a novel active component in health care products and cosmetics. In joint efforts of industry and research large-scale fermentation procedures have been developed with the halophilic bacterium Halomonas elongata used as a producer strain. The two key technologies that allow for the annual production of ectoine on a scale of tons are the bacterial milking procedure and the development and application of ectoine-excreting mutants (“leaky” mutant). The details of these two procedures including the strain development and Fermentation processes will be introduced and current and future applications of ectoine will be discussed.
Small grain sizes of municipal solid waste incineration (MSWI) bottom ash (BA) contain elemental and chemically bonded metals in appreciable amounts, especially copper. As different copper species have in general a higher density compared to the prevalent minerals, processes for density separation seemed to be favorable for the recovery of copper. Investigations with a centrifugal classifier were therefore carried out with BA from MWSI which have been used for a few years as the covering material for a landfill. The results show an appreciable enrichment of the precious copper. The concentrates contained up to 60 mg/kg copper in the dry weight (DW) (in general about 30 – 40 mg/kg DW) with enrichment factors of around 20 and a copper recovery of up to 50 % (in general around 20 %). A test series in order to evaluate the potential benefit for sequential processing illustrate the low efficiency for a further processing of the tailings.
Diclofenac (DCF) wird als nicht-steroidales-antientzündliches Arzneimittel gegen Fieber, Entzündungen, rheumatische Erkrankungen und Schmerzen eingesetzt. 70 % werden nach Einnahme wieder ausgeschieden. Aufgrund unvollständiger Elimination in den Kläranlagen lassen sich Rückstände im Trinkwasser und im Oberflächengewässer nachweisen. Diclofenac wird in der Umweltanalytik v.a. mittels GC-MS oder LC-MS nachgewiesen. Bioanalytische Methoden machen sich die spezifische Antigen-Antikörper-Wechselwirkung zunutze, so z.B. Immunoassays. Die hierfür erforderlichen Antikörper werden durch Immunisierung mit einem Konjugat aus dem Analyten und einem Trägerprotein gewonnen. Die Kopplung kann direkt über die Carboxylfunktion von Diclofenac erfolgen. Um Abschirmungseffekte zu vermeiden, kann zwischen Protein und Analyt ein Spacer sinnvoll sein.
Due to the large quantities of construction and demolition waste (CDW) in Europe, its reuse or recycling is of particular importance. Although several countries already recycle high amounts of CDW, the use as secondary raw materials is often limited by inferior building material properties. Specific characteristics, like high porosity and low density are caused by hardened cement paste in crushed concrete and the content of mortar and plaster in brick debris. Impurities like wood or gypsum and also harmful substances like organic pollutants may be a major problem for a reuse and should be minimized. Therefore unwanted materials and impairing substances have to be separated from the secondary building material stream. This can be done during the demolition process by using techniques for selective dismantling or during the subsequent treatment of the resulting rubble. Since almost all processing steps are associated with environmental impacts, the benefits of saving natural resources by applying secondary building materials should be weighed carefully. An environmental performance evaluation was undertaken to assess different techniques for reducing gypsum in recycled concrete aggregates, aiming at a minimization of elutable sulfates. These results were compared to the environmental impacts of the extraction of natural aggregates for concrete.
Reliable analysis of chemical indicators in water, sediment and soil samples for the purpose of environmental pollution assessment poses one of the greatest analytical challenges, having in mind the complexity of sample matrix and low concentrations of pollutants. Organics (pesticides, PAHs, PCBs, etc.) and heavy metals (Hg, Cd, Ni, Pb and As) represent target parameters. Laboratories performing sampling and tests in this field regulated by respective EU directives, need strong support in terms of providing them with appropriate matrix CRMs enabling the process of quality control. NMIs and DIs with proven metrological capabilities for the production and certification of such materials are necessary for the provision of quality data. This project is aiming to develop capacity to produce CRMs for environmental analysis by transferring the theoretical and practical know-how between the partners and combining their skills to focus on environmental CRM production in accordance with ISO Guide 34. Production process includes good manufacturing practices for processing materials, method development and validation for homogeneity, stability and characterisation tests, characterisation of selected analytes together with additional information about matrix constituents, the calculation of individual uncertainties (between units inhomogeneity, long term stability, characterisation) and combination of uncertainties to determine overall uncertainty of the matrix reference materials. Inter laboratory comparison registered as EURAMET project is set as the ultimate project outcome, confirming the partners’ capabilities in applying newly acquired skills.
Afin de garantir la qualité des eaux en Europe, la Commission Européenne a demandé aux États Membres, de leur fournir des résultats de mesure comparables et traçables pour l’analyse des polluants critiques. Devant ces enjeux considérables pour la protection de l’environnement, l’apport de la métrologie est nécessaire pour améliorer la fiabilité des analyses et permettre la comparabilité des résultats. C’est pourquoi, le projet de recherche européen Euramet/EMRP/ENV08 « Traçabilité des mesures pour la surveillance des polluants critiques de la DCE, Directive Cadre européenne sur l’Eau (2000/60/CE) », financé par l’EMRP, avait pour objectif de fournir des éléments pour la mise en place d’une base métrologique. Des méthodes de référence primaires permettant d’analyser des substances dangereuses prioritaires y sont développées pour répondre aux exigences de la DCE en termes de niveaux de performance (limites de quantification et incertitudes). Les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), substances dangereuses prioritaires « orphelines » de méthodes DCE compatibles, font partie des polluants ciblés par le projet. Le développement et la validation de la méthode d’analyse des HAP dans l’eau totale ont été réalisés. La méthode qui satisfait au mieux les exigences de la DCE en termes de concentrations et d’incertitudes accessibles est l’extraction en phase solide (SPE) sur un support disque suivie d’une analyse par dilution isotopique associée à la chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectroscopie de masse (DI-CG/SM).
The reliable characterization of subsurface contamination of spatially extended contaminated sites is a challenging task, especially with an unknown history of land use. Conventional technologies often fail due to temporal and financial constraints and thus hinder the redevelopment of abandoned areas in particular. Here we compare two site screening techniques that can be applied quickly at relatively low cost, namely Direct Push (DP)-based groundwater sampling and tree core sampling. The effectiveness of both methods is compared for a rural megasite contaminated with chlorinated hydrocarbons. Unexpected pollution hot spots could be identified using both of these methods, while tree coring even enabled the delineation of the contaminant plume flowing into an adjacent wetland inaccessible for DP units. Both methods showed a good agreement in revealing the spatial pattern of the contamination. The correlation between groundwater concentrations and equivalent concentrations in wood was linear and highly significant for trichloroethene. Correlation was less obvious for its metabolite cis-dichloroethene, but still significant. As outcome of our study we recommend tree coring and for initial screening in combination with a DP sampling to retrieve quantitative data on groundwater pollutants in order to assess the contamination situation of a non- or only partly investigated site. The subsequent placement of monitoring wells for long-term monitoring of contamination levels is recommended. A combination of methods would achieve more relevant information at comparable or possibly even lower efforts in comparison to a conventional site investigation.
Microorganisms accumulate molar concentrations of compatible solutes like ectoine to prevent proteins from denaturation. Direct structural or spectroscopic information on the mechanism and about the hydration shell around ectoine are scarce. We combined surface plasmon resonance (SPR), confocal Raman spectroscopy, molecular dynamics simulations, and density functional theory (DFT) calculations to study the local hydration shell around ectoine and its influence on the binding of a gene-S-protein (G5P) to a single-stranded DNA (dT(25)). Due to the very high hygroscopicity of ectoine, it was possible to analyze the highly stable hydration shell by confocal Raman spectroscopy. Corresponding molecular dynamics simulation results revealed a significant change of the water dielectric constant in the presence of a high molar ectoine concentration as compared to pure water. The SPR data showed that the amount of protein bound to DNA decreases in the presence of ectoine, and hence, the protein-DNA dissociation constant increases in a concentration-dependent manner. Concomitantly, the Raman spectra in terms of the amide I region revealed large changes in the protein secondary structure. Our results indicate that ectoine strongly affects the molecular recognition between the protein and the oligonudeotide, which has important consequences for osmotic regulation mechanisms.
In order to estimating the amount and kind of emissions from polymeric sporting tracks a laboratory test was developed in BAM that combines artificial weathering and subsequent batch and column tests [1, 2, 3]. The goal consisted in nvestigating a possible change of emissions into soil and groundwater of a new sporting ground as a function of ageing and egradation of the system. At various stages of the weathering, the samples were removed and subjected to especially designed column extraction tests for the solid samples. Both these extracts and the accumulated rainwater run-off of the weathering device were subjected to analytical tests of their ingredients. The overall aim of the test consisted in developing ontrollable, reproducible, and standardisable conditions and methods of investigation that would allow an estimation of the emissions in the course of outdoor application of about five years.
The need for technological progress in bio-diagnostic assays of high complexity requires both fundamental research and constructing efforts on nano-scaled assay recognition elements that can provide unique selectivity and design-enhanced sensitivity features. Nanoparticle induced sensitivity enhancement and its application related to multiplexed capability Surface-Enhanced InfraRed Absorption (SEIRA) assay formats are well suitable for these purposes. The potential of diverse fluorophore–antibody conjugates, being chemisorbed onto low-cost gold nanoparticulate SEIRA substrates, has been explored with respect to their spectral discriminability. These novel biolabels deliver molecular SEIRA fingerprints that have been successfully analyzed by both uni- and multivariate analyzing tools, to discriminate their multiplexing capabilities. We show that this robust spectral encoding via SEIRA fingerprints opens up new opportunities for a fast, reliable and multiplexed high-end screening in biodiagnostics.
Untergrundspeicher für Roh- und Abfallstoffe gewinnen zunehmend an Bedeutung. Verwendet werden sie vor allem für Stoffe wie Erdgas, Wasserstoff, Erdöl und neuerdings auch für Kohlen-stoffdioxid (CO2). Diese Stoffe werden meist unter Druck in Kavernen- oder Porenspeichern einge-lagert. Die Speicher dienen einerseits zum Ausgleich von Ungleichgewichten zwischen Ange-bot/Förderung und Nachfrage/Verbrauch und zur Erhöhung der Versorgungssicherheit. Anderer-seits bestehen Konzepte Abfallstoffe oder Gefahrstoffe für die Umwelt (aktuell CO2-Speicherung) dort für lange Zeiträume einzulagern. Mit den Einlagerungsstoffen verbunden ist ein signifikantes Gefahrenpotential für Mensch und Umwelt, falls es trotz aller Sicherheitsmaßnahmen zu einem unkontrollierten Austritt dieser Stoffe kommen sollte. Daher kommt dem Monitoring derartiger Untergrundspeicher und den darüber befindlichen Bodenstrukturen eine extrem hohe Bedeutung zu.
Ein hochaktuelles Beispiel, das die Überwachung entsprechender Bodenflächen fordert, ist die unterirdische CO2-Speicherung im Rahmen der CO2-Abscheidung und -Speicherung (Carbon Dioxide Capture and Storage, CCS). CCS gilt als wichtige Brückentechnologie der Energiewirtschaft und wird weltweit vorangetrieben, während die Sicherheit von Bevölkerung und Biosphäre noch kont-rovers diskutiert wird. Auch die EU setzt auf CCS und gibt in der EU-Richtlinie 2009/31 als Ziel-setzung bis 2015 vor, 15 Pilotanlagen zu bauen und in Betrieb zu nehmen. Als Bedingung für die Genehmigung der CO2-Speicherung ist explizit die Überwachung der Speicheranlagen durch Monito-ring vorgeschrieben, wobei die technisch besten Lösungen zum Einsatz kommen sollen.
Das zu entwickelnde Messsystem adressiert neben den o.g. Anwendungsfeldern weitere, bei denen insbesondere die Emission von Gasen ein Risiko für Mensch und Umwelt darstellt oder wirt-schaftlichen Schaden verursachen kann. Hierzu zählen die Überwachung von Abfalldeponien, Ge-fahrgutlagerstätten, kontaminierten Altlastengebieten, Moor-, Torf-, Kohleflözen (präventive Branderkennung) und geodynamisch aktiven Regionen. Auch moderne Fördertechnologien, wie das Hot-Dry-Rock-Verfahren (HDR) zur Energiegewinnung durch Einpressen von überkritischem CO2 in den Erdkörper, das die Beweglichkeit eines Gases mit der Dichte einer Flüssigkeit kombiniert und Wärmeaustausch im Erdinneren bewirkt, bergen das Risiko unkontrollierter Gasemissionen und bedürfen der umfassenden Überwachung.
Globalisierung und die beschleunigte technologische Entwicklung bringen heute für die Industrieländer Herausforderungen im Hinblick auf Wachstum, Beschäftigung und Strukturwandel mit sich, denen nur mit einer entsprechenden Innovationsdynamik und -dichte begegnet werden kann. Grundvoraussetzung hierfür ist eine leistungsfähige Forschung und Entwicklung ebenso wie Wissens- und Technologietransfer zur Umsetzung von Forschungsergebnissen in marktfähige Produkte und Dienstleistungen. Europa hat sich im Rahmen des Lissabon-Prozesses zum Ziel gesetzt, den Anteil der Forschungsausgaben am Bruttoinlandsprodukt auf 3 % zu steigern. Um die Forschungsinfrastruktur in der Bundesrepublik zu stärken und global wettbewerbsfähig zu bleiben, hat die Bundesregierung mit der Hightech-Strategie einen weiteren wichtigen Schritt zur Förderung des wissenschaftlich-technischen Fortschritts in Deutschland getan.
Forschungsprogramme sind sowohl für Forschungseinrichtungen als auch für Mittelgeber ein wichtiges Instrument für die Darstellung und Steuerung ihrer Aktivitäten. Dies gilt auch für die Bundeseinrichtungen mit Forschungs- und Entwicklungsaufgaben, zu denen die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) zählt. Die BAM verfügt über einen klaren gesetzlichen Auftrag für die Sicherheit in Technik und Chemie. Ihre Forschung ist mit der Wahrnehmung öffentlicher Aufgaben verbunden. Das Forschungsprogramm zeigt Perspektiven im Bereich ihres Aufgabenfeldes sowie ihrer damit verbundenen Forschungsaktivitäten transparent und politisch nutzbar auf und dient darüber hinaus der Koordinierung der Ressortforschung. Das Forschungsprogramm der BAM wird alle zwei Jahre aktualisiert. Es gibt einen Überblick über die aktuellen und zukünftigen Forschungsthemen und die hierfür erforderlichen Rahmenbedingungen.
Der Fänger im Spülgas
(2015)
Due to the large quantities of construction and demolition waste (CDW) in Europe, its reuse or recycling is of particular importance. Although several countries already recycle high amounts of CDW, the use as secondary raw materials is often limited by inferior building material properties. Specific characteristics, like high porosity and low density are caused by hardened cement paste in crushed concrete and the content of mortar and plaster in brick debris. Impurities like wood or gypsum and also harmful substances like organic pollutants may be a major problem for a reuse and should be minimized. Therefore unwanted materials and impairing substances have to be separated from the secondary building material stream. This can be done during the demolition process by using techniques for selective dismantling or during the subsequent treatment of the resulting rubble. Since almost all processing steps are associated with environmental impacts, the benefits of saving natural resources by applying secondary building materials should be weighed carefully. An environmental performance evaluation was undertaken to assess different techniques for reducing gypsum in recycled concrete aggregates, aiming at a minimization of elutable sulfates. These results were compared to the environmental impacts of the extraction of natural aggregates for concrete.
This project aims to develop capacity to produce certified reference materials (CRMs) for environmental analysis by transferring know-how between the partners and combining their skills to focus on environmental CRM production. The production process includes good manufacturing practices for processing materials, method development, the validation and application of homogeneity, stability and characterisation tests, the calculation of individual uncertainties (between-unit inhomogeneity, long term stability, characterisation) and combination of uncertainties to determine overall uncertainty of the matrix reference materials. An inter laboratory comparison registered as a EURAMET project is set as the ultimate project outcome, confirming the partners’ capabilities in applying newly acquired skills.
This project aims to develop capacity to produce certified reference materials (CRMs) for environmental analysis by transferring know-how between the partners and combining their skills to focus on environmental CRM production. The production process includes good manufacturing practices for processing materials, method development, the validation and application of homogeneity, stability and characterisation tests, the calculation of individual uncertainties (between-unit inhomogeneity, long term stability, characterisation) and combination of uncertainties to determine overall uncertainty of the matrix reference materials. An inter laboratory comparison registered as a EURAMET project is set as the ultimate project outcome, confirming the partners’ capabilities in applying newly acquired skills.
Aufgrund der natürlichen und vom Menschen verursachten Heterogenität von Böden erfordert der Erhalt und die Verbesserung ihrer Fruchtbarkeit durch landwirtschaftliche Bewirtschaftungsmaßnahmen sorgfältig geplante Ent-scheidungen, die auf einer detaillierten Erfassung der Bodeneigenschaften und einem vertieften Verständnis der Bodenprozesse beruhen. Es ist bekannt, dass die konventionelle, flächen-einheitliche Bewirtschaftung Ertragsver-luste durch zu geringe Bewirtschaftungsintensität (z. B. Düngung) auf einen Teil der Fläche verursacht, während andere Teile des Feldes zu hohe Dosen erhalten und es dadurch zu Verschwendung von Ressourcen und zu Um-weltbelastungen kommt. Trotz der Verfügbarkeit von Technologien für ortsspezifische Düngung ist die Akzeptanz ortsspezifischer Bewirtschaftung (Precision Agriculture) in der Praxis noch gering. Ein wesentlicher Grund dafür ist das Fehlen von kostengünstigen Methoden zur Erfassung der bewirtschaftungsrelevanten Bodenmerkmale. So-wohl für die elementanalytische Untersuchung von Böden als auch für die Untersuchung von Ausgangsmaterialien (z.B. Klärschlammaschen) für ihre Verwendung als Dünger ist eine zuverlässige Analytik und Prozessüberwachung erforderlich.
The increasing pollution of terrestrial and aquatic ecosystems with plastic debris, which leads to the accumulation of microscopic plastic particles of still unknown fate, is an upcoming problem of our time. In order to monitor the degree of contamination and to understand the underlying processes of degradation and internalization of plastic debris, analytical methods are urgently needed, which help to identify and quantify microplastics. Currently, expensive collected and purified materials enriched on filters are investigated by (micro) infrared spectroscopy (FTIR). Few studies using micro-Raman spectroscopy have been published as well. In contrast to FTIR, Raman spectroscopy can handle wet samples, but it suffers from interference of fluorescent materials. Both micro-FTIR- and micro-Raman, always include time consuming scanning and mapping procedures followed by the manual inspection and measurement of selected particles.
Reliable analysis of chemical indicators in water, sediment and soil samples for the purpose of environmental pollution assessment poses one of the greatest analytical challenges, having in mind the complexity of sample matrix and low concentrations of pollutants. Organics (pesticides, PAHs, PCBs, etc.) and heavy metals (Hg, Cd, Ni, Pb and As) represent target parameters. Laboratories performing sampling and tests in this field regulated by respective EU directives [1], need strong support in terms of providing them with appropriate matrix CRMs enabling the process of quality control. NMIs and DIs with proven metrological capabilities for the production and certification of such materials are necessary for the provision of quality data. This project is aiming to develop capacity to produce CRMs for environmental analysis by transferring the theoretical and practical know-how between the partners and combining their skills to focus on environmental CRM production in accordance with ISO Guide 34 [2]. Production process includes good manufacturing practices for processing materials, method development and validation for homogeneity, stability and characterisation tests, characterisation of selected analytes together with additional information about matrix constituents, the calculation of individual uncertainties (between units inhomogeneity, long term stability, characterisation) and combination of uncertainties to determine overall uncertainty of the matrix reference materials. Inter laboratory comparison registered as EURAMET project is set as the ultimate project outcome, confirming the partners’ capabilities in applying newly acquired skills.
Teil 1: In der Öffentlichkeit werden immer wieder mögliche gesundheitliche Auswirkungen von Laserdruckeremissionen diskutiert. Um diese möglichen Auswirkungen genauer zu analysieren, wurden die Effekte 75-minütiger Expositionen von sogenannten Low-Emittern (LE, Untergrund 2000-4000 UFP/cm3) gegenüber High-Emittern (HE, 100.000 UFP/cm3) untersucht.
Teil 2: Mögliche gesundheitliche Auswirkungen von Laserdruckeremissionen sind immer wieder Gegenstand öffentlicher Aufmerksamkeit. Die dabei auftretenden potenziellen psychologischen Aspekte, wurden in einem standardisierten Szenario mittels 75-minütiger Expositionen gegenüber Low-Emittern (LE, Untergrund 2000-4000 UFP/cm3) und High-Emittern (HE, 100.000 UFP/cm3) untersucht.