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Occurrence and quantification of biogenic phosphorus pools at benthic and pelagic lake interfaces
(2026)
Phosphorus is an essential macronutrient and, together with nitrogen, often the limiting factor for primary production in lakes. Increased anthropogenic phosphorus inputs have made eutrophication one of the most pressing threats to water bodies worldwide. In stratified lakes, phosphorus transport across limnic boundary layers is of particular importance, as the location and extent of phosphorus availability determines its ecological impact. This work investigated the effects of two biogenic phosphorus pools at the pelagic and benthic boundary layers on the internal phosphorus cycle of stratified lakes in three studies: (1) the effect of the deep-living cyanobacterium Planktothrix rubescens on phosphorus sedimentation, (2) the seasonal formation and release of polyphosphate in the uppermost sediment layer, and (3) the antagonistic effect of iron on polyphosphate formation in lake sediments and activated sludge.
Since 2018, P. rubescens has become the dominant phytoplankton species in Lake Stechlin. Particulate phosphorus bound in P. rubescens was quantified via its characteristic pigment phycoerythrin using high-resolution vertical profiles. Planktothrix rubescens constituted approximately 20–30% of euphotic zone phosphorus during summer stratification and 10–20% of total water body phosphorus during winter circulation. Since its mass occurrence of P. rubescens, phosphorus sedimentation per biomass decreased by ~70%. The reduced sedimentation rates of phosphorus (and organic material) can be explained by the active buoyancy control of P. rubescens. Planktothrix rubescens thus forms a mechanism by which phosphorus is retained in the euphotic zone.
At the sediment-water interface, polyphosphate forms a variable biogenic phosphorus pool in benthic microorganisms. These microorganisms intracellularly accumulate or release polyphosphate depending on environmental conditions, especially redox conditions. Field studies at three stratified lakes confirmed pronounced seasonal polyphosphate dynamics in the uppermost sediment layer: polyphosphate was formed at the beginning of summer stratification when oxygen was still available and phosphate concentrations in the porewater where high, while it was degraded under anoxic conditions. A comparative study of lake sediments and activated sludge demonstrated that iron antagonistically suppresses polyphosphate formation due to the high phosphorus-binding capacity of amorphous iron hydroxides.
These results highlight the significant role of biogenic phosphorus pools at limnic boundary layers in the internal phosphorus cycle of stratified lakes. Furthermore, the reduced sedimentation by P. rubescens likely affects various biogeochemical processes in the hypolimnion and at the sediment-water interface. The antagonistic effect of iron on polyphosphate is also practically relevant, as chemical and biological phosphorus removal in wastewater treatment are often applied in tandem, offering optimisation potential.
Review #3
(2025)
Dieser Jahresrückblick aus dem Jahr 2025 dokumentiert unsere Gedanken, Forschung und Lehre am Fachgebiet von ara - atelier regenerative architecture, Institut Architektur an der BTU Cottbus. Der Fokus liegt beim klimagerechten und ökologischen Bauen. Die Publikation bündelt die vielfältigen Aktivitäten unseres Teams und der Studierenden und zeigt auf, wie Nachhaltigkeit in Forschung und Lehre konsequent zusammengedacht werden kann.
Studien zeigen, dass Auszubildende in der Pflege aufgrund von Theorie-Praxis-Differenzen, hoher Belastung und mangelnder Wertschätzung häufig Abbruchgedanken haben. Unzufriedenheit, fehlende Unterstützung und mangelnde Teamintegration fördern Abbrüche, doch viele bleiben trotz Unzufriedenheit im gewählten Versorgungsbereich. Eine differenzierte Betrachtung der Erfahrungen in verschiedenen Versorgungsbereichen ist notwendig, um Abbrüche und Berufswahl zu verstehen.
Die Studie untersucht Einflussfaktoren bei der Wahl des Versorgungsbereichs, prägende Erlebnisse in der Ausbildung, Gravitations- und Abstoß-Faktor sowie Wünsche der Auszubildenden an die praktische Ausbildung, um diese zu verbessern. Methode: Im Januar 2025 wurden mit zehn Auszubildenden der generalistischen Pflegeausbildung leitfadengestützte Interviews geführt, transkribiert, anonymisiert und mittels qualitativer Inhaltsanalyse nach Kuckartz mit MAXQDA ausgewertet. Die Wahl des Versorgungsbereichs erfolgt oft nicht informiert, sondern durch externe Impulse. Prägende Praxiserfahrungen beeinflussen die Berufswahl, Abbruchgedanken treten häufig auf, insbesondere durch hohe Anforderungen. Dennoch bleiben viele Auszubildende mangels Alternativen. Sie wünschen sich lernförderliche Möglichkeiten und eine bessere Teamintegration. Die Analyse war methodisch sorgfältig, jedoch durch ein homogenes Sample und mögliche Verzerrungen begrenzt. Eine offene Kategorisierung ermöglichte tiefgehende Interpretationen, birgt aber Bias-Risiken. Teamreflexion und Literatur stärkten die Auswertungsqualität. Zukünftige Studien sollten Perspektiven aus ambulanten, pädiatrischen und psychiatrischen Bereichen einbeziehen, um ein Beratungsinstrument zu entwickeln. Die Haltung von Pflegefachkräften und eine lernförderliche Atmosphäre sollten erforscht werden, um die Ausbildungsqualität zu steigern und zukünftige Pflegekräfte zu fördern.
Für die moderne Industrie und ihren hohen Bedarf an Rohstoffen sind Gurtförderanlagen ein unverzichtbares Transportsystem für Stück- und Schüttgüter. Bei einer bedarfsgerechten Auslegung und Instandhaltung sind sie äußerst betriebssicher und zuverlässig. Die hohen dynamischen Kräfte durch das Fördergut und die rauen Einsatzbedingungen beim Betrieb von Hochleistungsgurtförderanlagen beanspruchen insbesondere die Obertrumtragrollen in hohem Maß. Ein Verschleiß der in ihnen verbauten Wälzlager führt vielfach zu einem starken Anstieg der Geräuschemissionen der Anlage und zu einem vorzeitigen Ausfall der Tragrollen. Ungeeignete oder fehlende Instandhaltungsmaßnahmen an immissionsrelevanten Anlagen können einen Komplettaustausch aller Tragrollen erforderlich machen, ohne dass die möglichen Leistungsreserven ausgeschöpft werden. Das kann hohe Ausfallzeiten und Folgekosten nach sich ziehen. Neben dem Abdichtsystem spielt auch der konstruktive Aufbau des Maschinenelements Tragrolle eine große Rolle bei der erreichbaren Lebensdauer der Wälzlager. Insbesondere das fertigungsseitig eingestellte Betriebsspiel der Lagerung beeinflusst die wirkenden Beanspruchungen der Lager im Betriebszustand stark. Die Arbeit erläutert die Einflussparameter und deren Auswirkungen auf das Betriebsspiel der Wälzlager in Tragrollen. Unter Berücksichtigung dieser werden Grenzwerte und Kriterien für
die Prüfung der axialen Verschiebbarkeit von Tragrollen für die Qualitätsüberwachung abgeleitet. Darüber hinaus fließen die gewonnenen Erkenntnisse in die Entwicklung und Konstruktion eines Prüfstands ein, der eine zuverlässige und normgerechte Überprüfung der Werte ermöglicht. Die vorgestellte Methode zur zustandsbezogenen Instandhaltung an Gurtförderanlagen basiert auf der Aufnahme und Auswertung von akustischen Kenndaten. Auswertungen von Praxisbeispielen leiten die Messbedingungen des Verfahrens ab und erläutern diese. Regelmäßige Überwachungen und der kontinuierliche Austausch defekter Tragrollen halten die Anlagen auf dem mechanischen und akustischen Zustand einer Neuanlage. Die dadurch zu erwartenden Standzeiten der Gurtförderanlagen übersteigen die nominal ausgelegte Betriebszeit erheblich, was mit deutlichen Kosteneinsparungen verbunden ist.
The scope of this thesis is two-fold. One is to design an LNA with improved linearity in 5G FR1 bands, and a robust, compact, and multifunctional half-duplex RF front end in 5G FR2 bands. Another is to compare the performance of RF components such as LNA and PA fabricated in the newly developed GaN/AlN HEMT process and the established GaN HEMT process at FBH.
Linearity enhancement using derivative superposition (DS) technique is demonstrated for the first time in GaN-based LNA MMIC. In the design process, the limitation of DC-based bias selection at high frequency is highlighted and a novel RF-based approach to implement the DS technique is presented. An excellent 6 dB improvement of OIP3 is achieved in the two-tone measurements around 5 GHz, without compromising gain and power consumption, with a slightly degraded noise figure and reasonable form factor.
In this thesis, two Ka-band half-duplex RF front-end modules are designed and characterized. One module is designed with an LNA, a PA and an RF SPDT switch. To realize a more compact front-end module, an RF SPST switch is integrated with both LNA and PA. An innovative approach to integrate the RF SPST switch in LNA is presented, while the RF switch integration in PA is relatively straightforward but very effective in realizing a compact front-end module. The two front-end modules exhibit identical RF performance. However, the latter module occupies a significant 24% less chip area due to the integrated RF SPST switch in both LNA and PA. In half-duplex systems, the transmit and receive path are not in operation simultaneously. The power supply to the idle component can, therefore, be turned off to reduce power consumption. This is addressed by integrating a DC supply switch with all Ka-band LNAs and PAs.
An innovative idea of RF switch-less receiver is presented using an LNA with only DC supply switch. The LNA provides a high input reflection coefficient (-3 dB at 30 GHz) and a high port-to-port isolation (20 dB at 30 GHz) in transmit mode without degrading RF performance in receive mode. The RF switch-less receiver, upon realization, will significantly improve receiver gain, noise figure, sensitivity, and module form factor.
Ka-band LNAs are also characterized for input stress. LNAs either as stand-alone or in front-end modules survive more than 34 dBm of input stress at 30 GHz, demonstrating highly rugged LNA or receiver in GaN and GaN/AlN HEMT process.
GaN/AlN-based LNA exhibits very competitive small-signal performance, but slightly higher noise figure compared to that of GaN-based LNA. The noise figure is expected to improve with the maturity of the technology. On the other hand, GaN/AlN-based PA cannot outperform the GaN-based PA in terms of large-signal performance, indicating the presence of trap-related dispersion in the GaN/AlN HEMT process as well. Improved and optimized epitaxial layers in the GaN/AlN HEMT process are required to fully benefit from this exciting technology.
Der Beitrag untersucht das Trennungsgebot zwischen Polizei und Nachrichtendiensten in Deutschland. Unterschieden werden ein ideelles Trennungsgebot und dessen einfachgesetzliche Ausprägungen. Das ideelle Trennungsgebot umfasst mehrere Ebenen: organisatorische Trennung, Kompetenztrennung, Exklusivität von Aufgaben und Mitteln sowie eine mögliche Trennung des Informationshaushalts. Gesetzlich klar kodifiziert sind vor allem die organisatorische Trennung, der Ausschluss polizeilicher Befugnisse für Nachrichtendienste sowie das Verbot gegenseitiger Weisungsbefugnisse. Eine strikte personelle Trennung ist dagegen nicht ausdrücklich geregelt. Ebenso wenig besteht eine vollständige Exklusivität nachrichtendienstlicher Mittel: Polizeigesetze enthalten vielfach verdeckte Ermittlungs- und Beobachtungsbefugnisse, die funktional nachrichtendienstlichen Mitteln ähneln. Der Beitrag spricht insoweit von einer „Vernachrichtendienstlichung“ der Polizei. Bei den Aufgaben bleibt eine dogmatische Unterscheidung bestehen: Polizei handelt zur Gefahrenabwehr und Strafverfolgung, Nachrichtendienste sammeln und bewerten Informationen über Strukturen, Handlungsmuster und Bedrohungslagen. Überschneidungen bei Einsatzfeldern, etwa beim internationalen Terrorismus, bedeuten daher nicht zwingend eine Aufgabenverschmelzung. Entscheidend ist, ob die jeweilige Behörde weiterhin ihre eigene gesetzliche Aufgabe erfüllt. Eine absolute informationelle Trennung lehnt der Beitrag ab. Informationsaustausch ist gesetzlich vorgesehen und verfassungsrechtlich nicht per se ausgeschlossen. Grenzen ergeben sich vor allem aus Datenschutzrecht, Zweckbindung, Normenklarheit und dem Schutz des Rechts auf informationelle Selbstbestimmung. Insgesamt zeigt der Beitrag, dass das Trennungsgebot aus mehreren Teilaspekten besteht, von denen nur einige ausdrücklich normiert sind; nicht kodifizierte Aspekte können aber mittelbar bindend wirken, wenn sonst die gesetzlich geregelte Trennung leerlaufen würde.
Atomic patterns were introduced as a lightweight countermeasure against simple side-channel analysis for elliptic curve scalar multiplication (kP) algorithms. By decomposing point operation into uniform atomic blocks, atomicity aims to ensure indistinguishability between point doubling and point addition, thereby preventing information leakage through observable executions. This thesis presents an experimental evaluation of Chevallier-Mames et al.’s on an embedded platform Texas Instruments LAUNCHXLF28379D development board using electromagnetic side-channel measurements. Three kP algorithms were implemented using the open-source FLECC cryptographic library: left-to-right double-and-add, right-to-left double-and-add and left-to-right with projective coordinate randomization. All three algorithms were implemented using the atomic patterns for elliptic curve point doubling and point addition operations corresponding to Chevallier-Mames. For each implemented algorithm, the distinguishability of the atomic blocks was evaluated by analyzing an electromagnetic (EM) trace of a single kP execution, i.e. performing a horizontal EM analysis. EM traces were captured for kP algorithm using a fixed 5-bit key and a template-based synchronization approach was developed to align atomic blocks within each single trace. The analysis shows that although atomicity improves resistance against simple visual inspection, distinguishable features remain observable in practice. In particular, consistent leakages were identified at the start of field multiplication operations, enabling classification of atomic blocks. Projective coordinate randomization mitigates
data-bit leakage but did not eliminate structural leakage exploitable through horizontal analysis. The results demonstrate that atomic patterns alone do not guarantee indistinguishability in practical embedded implementations. This work highlights the importance of experimentally validating theoretical countermeasures under realistic EM side-channel conditions.
Diese Evaluation analysiert das Beratungsangebot der Unabhängigen Beschwerdestelle für Geflüchtete bei ESTAruppin e.V. in Neuruppin. Sie verfolgt das Ziel, die Rolle der Beschwerdestelle im Gewaltschutz und zur Stärkung der Rechte von Geflüchteten zu erfassen. Trotz der identifizierten rechtlichen und strukturellen Herausforderungen (z.B. fehlender gesetzlicher Rahmen) zeigt sich die Unabhängigkeit der Stelle als bedeutender Erfolgsfaktor. Die Studie empfiehlt eine gesetzliche Verankerung und finanzielle Sicherung der Beschwerdestellen, verbesserte Öffentlichkeitsarbeit und die dauerhafte Unterbringung von Geflüchteten in Wohnungen. Diese Maßnahmen könnten die Effektivität und Übertragbarkeit des Modells weiter steigern.
