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In the time of increased awareness about the environment problems by the public opinion and also intensive international efforts to reduce emissions of greenhouse gases, as well increase of the generation of electrical energy to facilitate industrial growth, the conference offers broad contribution towards achieving the goals of diversification and sustainable development.
Focus of the student conference is to promote the discussion of views from scientists and students from Wroclaw University of Technology, Technical University of Ostrava and Brandenburg Technical University of Cottbus.
The conference offers prominent academics and industrial practitioners from all over the world the forum for discussion about the future of electrical energy and environmental issues and presents a base for identifying directions for continuation of research.
Determination of specific metabolic activities of anammox bacteria and their sensitivity to oxygen
(2013)
The discovery of Anammox bacteria has bridged our knowledge gap in the nitrogen cycle. This is because it explained the direct conversion of nitrite and ammonium to nitrogen gas in many reducing natural environments. However, it has been found that the presence of oxygen is an important determinat factor for certain biochemical processes and distribution of organisms in the environment. In this work, two methodological approaches were used to investigate the specific metabolic activities of Anammox bacteria and their sensitivity to oxygen using a mixed biomass culture. Two laboratory-scale bioreactors were maintained and the biomass in the reactors served as the inoculum for the investigations. The molecular characterization of the biomass was done using the Fluorescence in situ hybridization (FISH) technique. The specific Anammox activity (SAA) and important inhibition kinetic parameter characterization were estimated while monitoring activities of the biomass using several batch experiments.
The results of the biochemical characterization revealed that several microbial activities such as denitrification, nitrification, dissimilatory nitrate reduction to ammonium and Anammox processes were competing in the bioreactors. These were observed in the analysis of effluent recirculation of the feed solutions in the bioreactors, however, the Anammox process was predominant. An optimum sonication time top of eight minutes was established used to determine the average optical density to dry mass (OD: DM) ratio of 0.87 in the biomass. The FISH characterization estimated 60.4 % ± 14.6% (mean ± standard deviation) Anammox bacteria concentration in the biomass of Bioreactor 1. The Anammox bacteria were made up C. Kuenenia Stuttgartiensis (̴ 78%) and the remaining C. Brocadia Fulgida.
The maximum SAA of 0.025 mgNH4-N (TSSAnammox-1. d-1) and 5.4 mgNH4–N (1011 CellAnammox-1. d-1) for ammonium, and 0.04 mg N2-N (TSSAnammox-1. d-1) and 9.4 mgN2–N (1011 CellAnammox-1. d-1) for nitrogen gas were found in the biomass. While a binding affinity constant Ki = 0.07 mgO2 /l, maximum half inhibition concentration IC50 ̴ 0.2 mg O2 /l and KM = 50 mg/l were estimated for the inhibition kinetics of oxygen in the biomass. The low Ki value found in this study indicates that oxygen is an efficient inhibitor for Anammox activities and concentrations between 0.4 - 0.64 mg O2 /l can lead to complete inhibition of Anammox activity. However, this process is reversible. Finally, the implication of this inhibition kinetic results might be important in tracing the distribution of Anammox processes in natural environments where fixed nitrogen is present.
In the time of increased awareness about the environment problems by the public opinion and also intensive international efforts to reduce emissions of greenhouse gases, as well increase of the generation of electrical energy to facilitate industrial growth, the conference offers broad contribution towards achieving the goals of diversification and sustainable development.
Focus of the student conference is to promote the discussion of views from scientists and students from Wroclaw University of Technology, Technical University of Ostrava and Brandenburg Technical University of Cottbus.
The conference offers prominent academics and industrial practitioners from all over the world the forum for discussion about the future of electrical energy and environmental issues and presents a base for identifying directions for continuation of research.
The central topic of this dissertation is the 3D spatial description of geomorphic and sediment mass balance development in initial phases of ecosystem development. The introductory chapters give an overview on the consideration of characteristics and relevance of the initial development phase in geomorphological landform development concepts and summarize the state of the art of research for experimental studies on landform development and for 3D soil-landscape modeling approaches. The central aim of the work is a 3D-spatially and temporally resolved description of the development of mass balances of the sediment solid phase during the initial years of ecosystem development and of its dependence on initial and boundary conditions in the 6 ha, artificially-created catchment ‘Hühnerwasser’. This aim is approached using remotely-sensed data, methods of quantitative soil landscape modeling and geomorphic change detection, and the application of a numerical landscape evolution model. The construction of a 3D volume model of the catchment’s sediment body based on digital elevation data is described. Possibilities for the quantification of sediment mass balances and for the 3D spatial description of sediment properties within this model are discussed. Digital elevation models based on airborne and terrestrial laser scanning and photogrammetry are evaluated for their suitability for sediment mass balance quantification and reconstruction of initial morphologic development; and methods for the modification and combination of elevation data for improved sediment mass balance quantification are described. The development of the catchment’s surface morphometry and of the geometry of the evolving erosion rill network is reconstructed and analysed based on aerial photographs and digital elevation models. Relations between structures of the initial surface and the developing hydro-geomorphic structures are discussed. Effects of initial surface morphology and precipitation characteristics during the initial development phase are further assessed by simulations with a numeric landscape evolution model. Results allow for a quantification of geometry and volume of the catchment’s initial sediment body and for a visualization of sediment layers deposited in time intervals. It is shown that a combination of different elevation data, based on their suitability for depicting the sediment surface in areas of different morphologic and vegetation characteristics, allows for an improved quantification of sediment mass balances. Results allow for a characterization of phases of rill network growth, contraction and stabilization and suggest influences of initial morphology, precipitation characteristics, and developing structure-process-interactions on rill network geometry in the catchment. The phases of hydro-geomorphic surface structure evolution can be related to the spatial organization of surface flow patterns during initial phases of landform development.
Die Geoarchäologie ist ein noch sehr junges, interdisziplinäres Feld in der Wissenschaftslandschaft. Umso erfreulicher ist das steigende Interesse an diesem Bereich. Diese Beliebtheit zeigt sich auch durch die stetig zunehmenden Beitragsmeldungen bei den Jahrestagungen des AK Geoarchäologie. Zudem finden Sessions zur Geoarchäologie bei nationalen und internationalen archäologischen und geowissenschaftlichen Konferenzen großen Zuspruch.
Viele Mitglieder des AK Geoarchäologie gestalten diese Konferenz aktiv mit ihren Beiträgen. Vorträge und Posterpräsentationen, Exkursionen und nicht zuletzt persönliche Gespräche sind essentielle Grundlage für den wissenschaftlichen Austausch.
Vom 2. bis 4.Mai 2013 richten die Brandenburgische Technische Universität Cottbus (BTU), das Brandenburgische Landesamt für Denkmalpflege und Archäologische Landesmuseum (BLDAM) und das Landesamt für Bergbau, Geologie und Rohstoffe (LBGR) des Landes Brandenburg die neunte Jahrestagung des AK Geoarchäologie aus. Wir freuen uns sehr, dass unserer Einladung nach Cottbus mehr als 90 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sowie Vertreter von Behörden, Kommunen und Wirtschaftsunternehmen gefolgt sind.
26 Vortrags- und 31 Postermeldungen konnten berücksichtigt werden, und die Exkursion in den Tagebau Jänschwalde ist mit 60 Teilnehmern ausgebucht. Wir hoffen, dass unser Treffen in Cottbus einen Beitrag zur Stärkung und Weiterentwicklung der Geoarchäologie in Deutschland leisten kann. In diesem Sinne möchten wir mit dem vorliegenden Tagungsband auch eine Handreichung für die wissenschaftliche Nachbereitung geben.
Unser Dank gilt allen Teilnehmerinnen und Teilnehmern sowie den zahlreichen Helferinnen und Helfern aus den ausrichtenden Institutionen, die bei der Vorbereitung der Tagung aktiv waren. Wir wünschen der Tagung ein gutes Gelingen und zahlreiche anregende Diskussionen.
Unter dem Motto „Landschaftswandel – Landscape Change“ haben der LSGL, das FZLB, das BLDAM, und die VEM im Juni 2009 ein gemeinsames Symposium an der BTU Cottbus organisiert und ausgerichtet. Um dem wachsenden wissenschaftlichen, politischen und gesellschaftlichen Interesse an dieser Thematik Rechnung zu tragen, sind in diesem Band ausgewählte Beiträge von Referenten des Symposiums veröffentlicht. Die Beiträge zeigen die Breite der am Thema „Landschaftswandel – Landscape Change“ beteiligten Disziplinen, Akteure und Regionen: vom Bergbaubetreiber über die Botanik zur Archäologie und der physischen Geographie, von der Lausitz über Bayern bis nach Griechenland.
Eutrophierung von Oberflächengewässern durch anthropogene Einträge von Stickstoff und Phosphor ist ein globales Problem. Die Einträge stammen aus der Landwirtschaft (v. a. diffuse Einträge) und aus urbanen Gebieten (Punktquellen und diffuse Einträge). In Deutschland wurden in den letzten drei Jahrzehnten die Einträge von Stickstoff in Fließgewässer um ca. 45% und von Phosphor um ca. 71% vermindert [1], wozu insbesondere Modernisierungen in Kläranlagen beigetragen haben. Dennoch beträgt der derzeitige Anteil der urbanen Quellen 21% der Stickstoff- und 45% der Phosphoreinträge [1]. Daher besteht im urbanen Bereich noch immer Handlungsbedarf für weitere Maßnahmen zur Nährstoffreduktion, um den von der EU-WRRL geforderten „guten“ ökologischen Zustand der Gewässer zu erreichen.
Konkret stammen in urbanen Bereichen die Einträge aus geklärten Abwässern aus Klärwerken, Regenwasserabflüssen und Überläufen aus Mischwasserkanalisation. In Mischwasserkanälen wird häusliches Abwasser und Regenwasser zusammen zum Klärwerk geleitet. Tritt ein Starkregenereignis auf, kann überschüssiges Mischwasser ungeklärt in ein Gewässer gelangen und dieses kurzfristig mit hohen Schmutz- und Nährstofffrachten belasten. Regenwasser, das im separaten Kanalnetz (Trennkanalisation) gesammelt wird, wird meist direkt einem Oberflächengewässer zugeführt. Es enthält Nährstoffe aus der Atmosphäre und insbesondere aus der Abwaschung von Dächern und Straßen (z.B. aus Blättern und Pollen). Bei der Trennkanalisation behandeln Klärwerke nur das im Schmutzwasserkanalnetz gesammelte Abwasser (in der Regel ohne Regenwasseranteil).
Ein Katalog zu Maßnahmen zur Reduktion von Nährstoffeinträgen aus urbanen Bereichen, deren Effizienz und Kosten sowie eine Bewertung der aus den Maßnahmen resultieren-den Umweltauswirkungen existieren bislang nicht. Insbesondere im Fall von Großkläranlagen, welche bereits ca. 80% der Stickstoff- und ca. 97% der Phosphorfrachten aus dem Abwasser entfernen, gilt es zu berücksichtigen, dass Verfahren zu einer weitergehenden Reduktion teilweise erhebliche Aufwendungen an zusätzlicher Energie, Chemikalien und Infrastruktur benötigen.
In NITROLIMIT wurde die bisher größte Datenbank zu Gewässergüteparametern aus 373 natürlichen Seen der norddeutschen Tiefebene zusammengestellt.
Die Auswertung dieser Daten zeigte:
• Der größte Teil der Seen befindet sich in einem mäßigen bis schlechten ökologischen Zustand.
• Sowohl Stickstoff als auch Phosphor sind eng mit der Phytoplanktonbiomasse korreliert. Als Prädiktor für N- bzw. P-Limitation wurde ein DIN:TP-Massenverhältnis von 1,6 ermittelt.
• N-Limitation tritt fast genauso häufig auf wie P-Limitation, wobei seentypspezifische und saisonale Limitationsmuster auftreten: N-Limitation tritt häufiger in flachen durchmischten Seen und Flussseen auf, und P-Limitation häufiger in tiefen geschichteten Seen. Im Verlauf der Vegetationsperiode findet häufig ein Wechsel von P-zu N-Limitation statt und zudem nimmt die Häufigkeit von anderen Limitationszuständen (beispielsweise Licht und Temperatur) zu.
• Die ermittelten TN- und TP-Zielwerte zum Erreichen der oberen Grenze der ökologischen Zustandsklasse „gut“ reichen für die verschiedenen Seentypen von 480-800 μg L-1 TN und 22-66 μg L-1 TP.
• Die derzeitigen TN- und TP-Konzentrationen in den Seentypen überschreiten die oben genannten Zielwerte in den meisten Fällen deutlich. Dies trifft insbesondere auf die TN-Konzentrationen zu. Der große Anteil von Seen mit einem mäßigen bis schlechtem ökologischem Zustand zeigt, dass zur Umsetzung der WRRL weitere Anstrengungen unternommen werden müssen.
Dabei bekräftigen unsere Ergebnisse, nach denen P-Limitation etwas häufiger als N-Limitation auftritt, die derzeitige Strategie, durch Maßnahmen zur Reduktion der Phosphoreinträge eine Verbesserung des ökologischen Zustandes herbeizuführen. Unserer Ansicht nach sollte diese Strategie fortgeführt werden, wobei auch strengere Reduktionsziele für Phosphoreinträge zu erwägen sind.