2000 - Zentrum für Umweltforschung (ZfU)

Transcription

Zentrum
für Umweltforschung
der
Johannes Gutenberg-Universität
Mainz
Jahresbericht 2000
Zentrum für Umweltforschung - Jahresbericht 2000
1
1 Inhalt
1
INHALT ....................................................................................................................................... 0
2
EINLEITUNG ............................................................................................................................. 3
3
ORGANISATIONSREGELUNG DES ZENTRUMS .............................................................. 7
4
SCHWERPUNKTSETZUNG .................................................................................................. 11
ARBEITSTHEMA „MITTELRHEINTAL“ .................................................................................. 13
ARBEITSTHEMA „AUSWIRKUNGEN VON EXTREMEREIGNISSEN“.......................................... 14
4.1
4.2
5
BETEILIGTE WISSENSCHAFTLER ................................................................................... 16
6
KOORDINATIONSAUSSCHUß ............................................................................................. 19
7
PROGRAMM DER WISSENSCHAFTLICHEN VERANSTALTUNG.............................. 21
8
GRADUIERTENKOLLEG...................................................................................................... 23
9
PROJEKTKURZDARSTELLUNGEN................................................................................... 25
9.1
9.2
9.3
9.4
10
ÖKOLOGIE ........................................................................................................................... 26
ANALYTIK ........................................................................................................................... 44
UMWELTÖKONOMIE - UMWELTRECHT ................................................................................ 60
SONSTIGE PROJEKTE............................................................................................................ 66
PUBLIKATIONSLISTEN ................................................................................................... 99
10.1
10.2
10.3
10.4
10.5
10.6
10.7
10.8
10.9
10.10
10.11
10.12
10.13
10.14
10.15
10.16
10.17
10.18
10.19
10.20
10.21
10.22
10.23
GRUPPE PROF. DR. H. BARTLING ................................................................................. 100
GRUPPE PROF. DR. H. BARTMANN ............................................................................... 100
GRUPPE PROF. DR. H.-W. LAUBINGER ......................................................................... 102
GRUPPE PROF. DR. W. ZOHLNHÖFER ........................................................................... 103
GRUPPE DR. G. REIFFERSCHEID (AMMUG)................................................................. 105
GRUPPE PROF. DR. DR. B. JANSEN ............................................................................... 106
GRUPPE PD DR. D. JUNG .............................................................................................. 108
GRUPPE PROF. DR. A. MUTTRAY.................................................................................. 111
GRUPPE PROF. DR. W.E.G. MÜLLER, PROF. DR. H.C. SCHRÖDER ............................... 112
GRUPPE PROF. DR. S. GRÄTZEL.................................................................................... 117
GRUPPE PROF. DR. G. HUBER/DR. G. PASSLER ............................................................ 118
GRUPPE PROF. DR. R. JAENICKE ................................................................................... 119
GRUPPE PD DR. K. WENDT .......................................................................................... 123
GRUPPE PROF. DR. W. BAUMANN ................................................................................ 125
GRUPPE PROF. DR. K. HEUMANN ................................................................................ 126
GRUPPE DR. N. TRAUTMANN........................................................................................ 129
GRUPPE PROF. DR. A. DORN ........................................................................................ 132
GRUPPE PROF. DR. G. EISENBEIS.................................................................................. 133
GRUPPE PROF. DR. J. W. KADEREIT ............................................................................. 134
GRUPPE PROF. DR. H. KÖNIG ....................................................................................... 135
GRUPPE PD DR. M. RICHTER ....................................................................................... 137
GRUPPE PROF. DR. G. ROTHE ....................................................................................... 138
GRUPPE PROF. DR. E.R. SCHMIDT ................................................................................ 139
10.24
10.25
10.26
10.27
10.28
10.29
10.30
10.31
10.32
2
GRUPPE ÖKOLOGIE (PROF. DR. A. SEITZ, PD DR. M. VEITH)...................................... 140
GRUPPE PROF. DR. A. WILD ......................................................................................... 145
GRUPPE PROF. DR. A. ESCHER ..................................................................................... 147
GRUPPE PROF. DR. M. KERSTEN .................................................................................. 148
GRUPPE PROF. DR. J. GRUNERT / PD DR. D. KÖNIG .................................................... 150
GRUPPE PROF. DR. J. PREUß ......................................................................................... 151
GRUPPE PROF. DR. D. SCHENK .................................................................................... 152
ESWE INSTITUT (GRUPPE PROF. DR. R.-D. WILKEN) ................................................. 157
MPI FÜR CHEMIE, ABT. LUFT- UND BIOGEOCHEMIE .................................................... 163
3
2 Einleitung
Anfang 1990 wurde das Zentrum für Umweltforschung der Johannes GutenbergUniversität in Mainz durch den Senat der Universität eingerichtet. Die Organisationsregelung ist in Abschnitt 3 dieses Berichts enthalten und in Abschnitt 4 wird das gegen Ende 1999 beschlossene Schwerpunktsthema und die dazu formulierten zwei
Arbeitsthemen sowie der Weg dahin diskutiert.
Abschnitt 5 listet die Mitglieder (ohne Diplomanden und Doktoranden) und Abschnitt
6 nennt die Mitglieder des Koordinationsausschusses, der das Zentrum leitet. Am 3.
März 2000 versammelten sich die Mitglieder des Koordinationsausschusses mit den
Projektleitern, die Anträge auf Projektförderung beim Zentrum gestellt hatten, beim
alljährlichen Treffen im Rittersaal der Altenbaumburg in Altenbamberg, um über die
Fächergrenzen hinweg Ergebnisse der bisherigen Arbeiten zu diskutieren und neue
Vorhaben vorzustellen. Das Programm ist in Abschnitt 7 wiedergegeben; es ließ
deutliche Freiräume zur Diskussion in kleinen Gruppen und zur Planung von fächerverbindenden Projekten.
Abschnitt 8 ist dem Graduiertenkolleg "Kreisläufe, Austauschprozesse und Wirkungen von Stoffen in der Umwelt" gewidmet, das im Berichtszeitraum auslief, Abschnitt 9 enthält eine Kurzdarstellung der laufenden Projekte und Abschnitt 10 die
Publikationslisten der am Zentrum aktiv beteiligten Gruppen für die Jahre 1998 bis
2000, nach Wissenschaftlern bzw. deren Gruppen geordnet.
Anfang 1998 war das Zentrum von externen Gutachtern vor Ort evaluiert worden.
Das sehr positive Ergebnis ist eine Bestätigung der bisherigen Arbeit, wenn auch
einige konstruktive Vorschläge zu weiteren inhaltlichen wie vor allem technischen
Verbesserungen gemacht wurden. So wurde u.a. die finanzielle Unterausstattung im
Hinblick auf die Breite der Umweltforschung sowohl im Sachmittel- wie vor allem im
Personalmittelbereich des Zentrums festgestellt, die zudem seit Jahren eine negative Tendenz zeigt, wie auch die (daraus folgende) zu wenig schlagkräftige Organisations- bzw. Leitungsstruktur. Hier bittet das Zentrum sowohl die Landesregierung
wie die Universitätsleitung, durch zusätzliche Sach- und insbesondere Personalmittel Verbesserungen zu ermöglichen. Sehr positiv wurden drei Schwerpunktsbereiche des Zentrums für Umweltforschung durch die Gutachter herausgestellt: 1. Ökologie, 2. Analytik und 3. Ökonomie/Ökologie (Umweltökonomie). Durch mehr Kooperation zwischen diesen Bereichen soll die Interdisziplinarität im Einklang mit dem
Gutachtervotum weiter verbessert werden. Der Koordinationsausschuß hat die Anregungen sehr ernst diskutiert und hat bereits entsprechende Konsequenzen gezogen, soweit die Anregungen sein Handlungsfeld betrafen. So war ein einziger neuer
Schwerpunkt mit zwei Arbeitsthemen schon Ende 1999 definiert worden und es
wurde ein Interdisziplinärer Arbeitskreises „Spurenanalytik“ gegründet, dessen Vorsitz Prof. Dr. K. Heumann übernahm. Dieser Arbeitskreis veranstaltete am 18. November 2000 sein "1. Mainzer Symposium über Spurenanalytik" mit sieben Vorträgen und einer Reihe von Postern, zu dem zahlreiche Gäste auch von außerhalb der
Universität angereist waren.
4
Arbeiten zur Vorbereitung eines Sonderforschungsbereichs unter einem der beiden
definierten Arbeitsthemen, mußten im wesentlichen in das Jahr 2001 vertagt werden, da erst dann wichtige Berufungen abgeschlossen werden konnten (Ökologie,
Physik der Atmosphäre, MPI für Chemie).
Nach Auslaufen des Graduiertenkollegs "Kreisläufe, Austauschprozesse und Wirkungen von Stoffen in der Umwelt" wurde ein Antrag auf Einrichtung eines neuen
Graduiertenkollegs zum Thema „Analytik von Spurenstoffen und deren Bindungsformen“ bei der DFG gestellt. Dieses Thema berücksichtigt insbesondere auch das
Gutachten anläßlich der Evaluierung des Zentrums.
Die dem Zentrum vom Land zugewiesenen Mittel wurden im üblichen Verfahren
nach Vorlage von Projektanträgen insbesondere zur Förderung von Forschungsvorhaben von Nachwuchswissenschaftlern und zur Initiierung von Projekten im Hinblick
auf die für eine Antragstellung etwa bei der DFG notwendige Dokumentation von
eigenen Vorarbeiten vorgenommen. Die Abb.1 zeigt die Entwicklung der dem Zentrum jährlich aus Kapitel 1512 zugewiesenen Landesmittel einschließlich der Strukturhilfemittel.
Zuweisung/TD
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
1989
Abb. 1
1991
1993
1995
1997
1999
Vom Land Rheinland-Pfalz dem Zentrum aus dem Kapitel „Neue Technologien und Umwelt“ zugewiesene Sachmittel
Den Landesmitteln wird in der folgenden Graphik Abb. 2 nach Unterlagen der Universitätsverwaltung die Gesamtsumme der durch Mitglieder des Zentrums eingeworbenen Drittmittel über die letzten 10 Jahre gegenübergestellt.
5
Drittmittel/TD
18000
16000
14000
12000
10000
8000
6000
4000
2000
0
1990
Abb. 2
1992
1994
1996
1998
2000
Die von Zentrumsmitgliedern eingeworbenen Drittmittel
im Vergleich zu den dem Zentrum aus dem Kapitel des Landes
„Neue Technologien und Umwelt“ zugewiesenen Sachmitteln
Die eingeworbenen Drittmittel stehen seit Jahren auf dem hohen Niveau von etwa
12 - 15 Mio DM und stellen inzwischen das ca. 30-fache der vom Land über das
Zentrum aus Kapitel 1512 den einwerbenden Gruppen zugeflossenen Mittel dar.
Zieht man von der genannten Summe von ca. 12 - 15 Mio DM all die Mittel ab, die
Mitglieder des Zentrums zwar eingeworben haben, die aber nicht im engeren Sinne
Umweltprojekten dieser Arbeitsgruppen zugute kommen, dann stehen 450 TDM
Landesmittel im Jahr 2000 aus Kapitel 1512 einem Drittmittelzufluß für Umweltprojekte dieser Gruppen von ca. 6 Mio DM gegenüber. Das hohe Verhältnis von etwa
1 : 13 wird seit Jahren gehalten und macht deutlich, wie effektiv die Mittel aus dem
Landeskapitel 1512 „Neue Technologien und Umwelt“ im Sinne der Umweltforschung von den Mitgliedern des Zentrums eingesetzt werden. Natürlich fließen auch
reguläre Haushaltsmittel der Universität in die umweltbezogenen Arbeiten der Gruppen des Zentrums ein. Sie abzuschätzen ist sehr schwierig, da die meisten am
Zentrum beteiligten Gruppen nicht nur Umweltforschung betreiben. Auch gibt es
gerade unter den Nachwuchswissenschaftlern solche, denen nur sehr geringe
Haushaltsmittel zur Verfügung stehen. Insgesamt ändert sich aber auch unter Hinzuziehen von Abschätzungen des umweltrelevanten Anteils der den Zentrumsmitgliedern zufließenden regulären Haushaltsmittel an der hohen Effektivität der Verwendung der Mittel aus Kapitel 1512 im Sinne der Einwerbung von Drittmitteln
nichts.
Die am Zentrum beteiligten Wissenschaftler sind der Leitung der Universität und der
Landesregierung für die besondere Förderung ihrer umweltbezogenen Forschungsarbeiten sehr dankbar. Trotzdem ist nach wie vor ein empfindlicher Mangel an Personalstellen sowohl im wissenschaftlichen wie im technischen Bereich zu beklagen,
ohne die z.B. eine Dienstleistungsgruppe Analytik, ähnlich dem Zentrum für Umwelt-
6
forschung der Universität Frankfurt nicht machbar ist. Auch ist das Zentrum sehr
besorgt über die kontinuierlich zurückgehenden Mittel gemäß Abb.1, ohne die die
erwähnten Vorarbeiten zur Einwerbung von Drittmitteln nicht oder doch mindestens
sehr viel schwieriger durchführbar sind, zumindest nicht in der bisherigen interdisziplinären Breite. Auch wird die Bereitstellung von Grundausstattungsmitteln aus
den Zentrumsmitteln, wie sie als Ergänzung der Grundausstattung bei Berufungen
in relevanten Fächern praktiziert wurde - in 2000 (1999) ca 20 (30)% der dem Zentrum aus Kapitel 1512 zugewiesenen Mittel – immer schwieriger, was dann die Berufung herausragender Kollegen erschwert.
Mainz, im Juli 2001
3 Organisationsregelung des Zentrums
7
1.
8
Das Zentrum für Umweltforschung fördert interdisziplinär und fachbereichsübergreifend die Forschung mit den Schwerpunktsbereichen:
I.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
„Ökosystemforschung im Rhein-Main-Nahe-Gebiet“
„Entwicklung eines ökologisch-ökonomischen
Gesamtkonzepts der Raum- und Gesellschaftsordnung“
„Umweltanalytik“
„Ökotoxikologie“
„Umweltplanung“
„Umweltrecht“
„Umweltökonomie“
Weitere Aufgaben sind:
2.
II.
Aufbau eines umweltanalytischen und umweltplanerischen
inneruniversitären Dienstleistungssystems
III.
Erarbeitung von Vorschlägen für den weiteren Ausbau der
Umweltforschung im Dialog mit den Fachbereichen (z.B. durch
neue Lehrstühle oder u.U. ein Institut für Umweltforschung)
IV.
Einrichtung eines Graduiertenkollegs für Umweltforschung
V.
Vorbereitende Mitwirkung bei der Einrichtung eines der
Universität assoziierten Instituts für Umweltanalytik.
Dies beinhaltet sowohl die Koordination und die Unterstützung
bestehender Arbeitsgruppen als auch die Initiierung neuer
Forschungseinrichtungen.
Dem Zentrum für Umweltforschung gehören an:
a)
b)
c)
3.
Sonderforschungsbereiche
interdisziplinär kooperierende Forschungsgruppen der
Universität
sonstige Arbeitsgruppen der Universität,
soweit sie sich mit den unter Nr.1 umschriebenen
Forschungsbereichen befassen.
Das Zentrum für Umweltforschung wird von einem Koordinationsausschuß
vertreten. Ihm gehören an:
a)
Die Sprecher oder jeweils ein Vertreter der beteiligten
Sonderforschungsbereiche der Universität Mainz einschließlich
der in Gründung befindlichen, sowie jeweils ein Mainzer
Vertreter der Sonderforschungsbereiche, an denen die Universität
beteiligt ist,
b)
jeweils ein Beauftragter aus den Fachbereichen
Geowissenschaften, Biologie, Chemie und Physik, sowie aus den
Fachbereichen Rechts- und Wirtschaftswissenschaften, Medizin
und Sozialwissenschaften, die von den Fachbereichsräten auf die
Dauer von zwei Jahren gewählt werden, sowie ein gemeinsamer
Vertreter der Fachbereiche Katholische Theologie, Evangelische
Theologie und Philosophie/Pädagogik, der durch den
Senatsausschuß für Forschungsförderung benannt wird,
9
c)
einem Vertreter der restlichen Fachbereiche, der vom
Senatsausschuß für Forschungsförderung benannt wird,
d)
je einem Vertreter der beiden Abteilungen des Max-PlanckInstituts für Chemie mit beratender Stimme,
e)
auf Antrag je ein Vertreter relevanter Forschungseinrichtungen
der Region, sofern sie sich mit den unter Nr. 1 umschriebenen
Forschungsbereichen befassen, mit beratender Stimme. Über den
Antrag entscheidet der Koordinationsausschuß,
f)
der Vizepräsident für Forschung mit beratender Stimme.
Für die unter Punkt 3 b) und c) genannten Fachbereichsbeauftragten kann
jeweils ein ständiger Vertreter gewählt werden. Dieser nimmt die Abwesenheitsvertretung der Beauftragten mit Stimmrecht wahr und hat das Recht,
ohne Stimmrecht an allen Sitzungen teilzunehmen.
4.
Der Koordinationsausschuß wählt aus seiner Mitte einen Vorsitzenden,
dem die Führung der laufenden Geschäfte obliegt. Die Bestimmungen des §
82 Abs. 2 und 3 HochschG gelten entsprechend.
5.
Der Koordinationsausschuß hat insbesondere folgende Aufgaben.
a)
Organisation einer jährlichen Zusammenkunft der Mitglieder des
Forschungszentrums, bei der die beteiligten Arbeitsgruppen aus
ihrer Forschung berichten,
b)
Beratung des Senats bzw. des Präsidenten bei Erstellung einer
wissenschaftlichen Planung für die Weiterentwicklung des
Forschungszentrums mit jährlicher Fortschreibung,
c)
Beratung des Senats bzw. Präsidenten für Mittelanforderungen
und bei Empfehlung eines Verteilungskonzeptes für das
Forschungszentrum
d)
Beratung des Senats bzw. des Präsidenten bei
Stellenzuweisungen und Berufungen in relevanten Fächern,
e)
Verwaltung von dem Forschungszentrum zugewiesenen
zentralen Personal- und Sachmittel für übergeordnete und
koordinative Aufgaben,
f)
Herausgabe eines jährlichen Rechenschaftsberichts über die
Arbeit des Zentrums.
Der Koordinationsausschuß bedient sich bei der Erfüllung seiner Aufgaben
auch auswärtiger Gutachter. Dies gilt insbesondere für die Wahrnehmung
der Aufgaben gemäß Buchstabe b, c und f.
10
6.
Der Koordinationsausschuß nimmt die Erfüllung seiner Aufgaben
in enger Kooperation mit den Fachbereichen wahr. Die unter
Punkt 3 b) aufgeführten Beauftragten der Fachbereiche berichten
den Fachbereichsräten bzw. den Dekanen regelmäßig über die
Arbeit des Koordinationsausschusses.
7.
Mit Einrichtung des Zentrums für Umweltforschung wird der "Interdisziplinäre
Arbeitskreis für Umweltforschung" aufgelöst.
4 Schwerpunktsetzung
11
12
Der Koordinationsausschuß des Zentrums für Umweltforschung der Universität
Mainz hatte ursprünglich Ende 1996 nach mehreren vorbereitenden Sitzungen die
folgenden Schwerpunkte seiner Arbeit definiert:
1.
Veränderte Ressourcennutzung und regionale
Wirkungen auf die Umwelt
2.
Globale Umweltveränderungen,
Ursachen, Wirkungen, Folgenabschätzungen
3.
Konzepte und Methoden zu Umweltfragen
Dabei war besonders die Expertise der an der Universität und dem Max-PlanckInstitut für Chemie damals arbeitenden Wissenschaftler berücksichtigt worden, aber
auch die in Mainz vorhandenen großen Instrumente, wie der TRIGA-Reaktor oder
die Anlagen zur Ultraspurenanalytik mit Lasern.
Die Erhebung neuer Daten oder die Entwicklung von Methoden zur Erhebung von
Daten sollte nur noch dort vom Zentrum gefördert werden, wo diese Daten zum
Verständnis oder zur Lösung eines Umweltproblems unabdingbar notwendig sind
und dann auch angewandt werden.
Nach etwa drei Jahren, sollte Koordinationsausschuß erneut über Schwerpunkte
diskutieren und sie gegebenenfalls an die Gegebenheiten anpassen.
Das tat der Koordinationsausschuß Ende 1999. Er tat das insbesondere vor dem
Hintergrund des seit Jahren sinkenden Etats des Zentrums. Um überhaupt eine
sinnvolle Forschungsförderung betreiben zu können, hat der Koordinationsausschuss für die kommenden fünf Jahre einen Schwerpunkt mit zwei Arbeitsthemen
festgelegt. Diese orientieren sich einerseits an regionalen Umweltfragen, sind aber
andererseits auch von allgemeinem Interesse, so dass die erzielten Ergebnisse
auch international publiziert werden können. Die Forschungsschwerpunkte erlauben
grundsätzlich einer großen Zahl von Mitgliedern des Umweltzentrums koordiniert an
gemeinsamen Rahmenthemen zu arbeiten.
Schwerpunkt:
Natur- und gesellschaftswissenschaftliche Analyse zur
nachhaltigen Entwicklung ökologischer Systeme
Arbeitsthemen:
• Auswirkung von Extremereignissen
• Ökosystem Mittelrhein.
Dieser Schwerpunkt mit den beiden Arbeitsthemen wurde insbesondere auch im
Hinblick auf das Gutachten anläßlich der Evaluierung des Zentrums im Februar
1998 gewählt, da es die dort genannten Schwerpunkte des Zentrums (Ökologie,
Analytik und Ökonomie/Ökologie) berücksichtigt und gleichzeitig die Empfehlung,
die Verbindung Ökologie und Analytik zu stärken, wie auch die Wirtschafts-, Sozialund Geisteswissenschaften einzubeziehen, berücksichtigt. Auch liegt das Thema
auf der Linie der Forderung des Gutachtens, „die Analytik stärker auf Umweltforschung abzustellen und eindeutige Bezüge hierzu zu haben“.
Sehr deutlich wurde aber bei dieser Diskussion auch, daß man den Ausschluß, bzw.
den freiwilligen Rückzug von hervorragenden Gruppen, nur weil sie in ihrer Ausrichtung nicht gut zum Schwerpunktthema paßten, doch nicht wollen kann – es wäre
eine starke inhaltliche Schwächung des Zentrums die Folge. Die nun beschlossenen
Arbeitstitel erlauben einer großen Zahl von Mitgliedern des Zentrums für Umweltforschung koordiniert an gemeinsamen Rahmenthemen zu arbeiten.
Die Arbeitsthemen seien im folgenden näher erläutert.
13
4.1 Arbeitsthema „Mittelrheintal“
Motivation
Das Mittelrheintal zwischen Mainz und Koblenz stellt als eine Kombination von Kultur- und Naturlandschaft eine in Europa, vielleicht sogar weltweit einzigartige Landschaft dar, die über 2000 Jahre vom Menschen geprägt worden ist. Der kulturell
herausragende Charakter dieser Region wird schon alleine dadurch unterstrichen,
dass sich die Gemeinden zwischen Bingen und Koblenz um die Anerkennung als
UNESCO Welt-Kulturerbe bewerben. Die Naturlandschaft wird neben den xerothermen Steillagen entlang des Rheintales durch den „Inselrhein“ zwischen Nackenheim und Kaub geprägt, der mit seinen 18 Inseln nahezu alle Reste von einstmals 2000 Rheininseln umfasst.
Die Region des Mittelrheins ist seit mehreren Jahrzehnten einer tiefgreifenden Veränderung unterworfen, die auf veränderte wirtschaftliche Rahmenbedingungen zurückzuführen ist. Ein entscheidender Punkt ist der Verlust an Arbeitsplätzen und die
weitgehende Aufgabe des Steillagen-Weinbaus.
Während sich diese Umstellungen zunächst nur wirtschaftlich ausgewirkt haben,
beginnt in den letzten Jahren aufgrund der veränderten Landnutzung eine zunehmende Umstrukturierung der Landschaft. Sie war ursprünglich geprägt durch einen
extremen Grad an Heterogenität, die sowohl durch die natürliche Gliederung durch
Gebirgszüge und Flüsse, aber auch durch anthropogene Nutzung (Landwirtschaft
und Verkehrswege) hervorgerufen wurde. Dieser Charakter macht einerseits den
ästhetischen Reiz der Landschaft des Mittelrheintales aus und ist andererseits für
eine große Diversität der Tier- und Pflanzenwelt verantwortlich.
Da sich die Landwirtschaft aus xerothermen Steillagen zurückgezogen hat, beginnt
hier eine Verbuschung, die das Landschaftsbild verändert und den Bestand an teilweise endemischen, an die offenen Xerothermstandorte gebundenen Tier- und
Pflanzenarten gefährdet. Da die Trockenmauern der ehemaligen Weinberge nicht
mehr instand gehalten werden, kommt es zu einer zunehmenden Destabilisierung
der Hänge und eine Gefährdung durch Hangrutschungen bei starken Niederschlagsereignissen. Inwieweit eine Veränderung der Kleinklimas aufgrund der anderen Oberflächendeckung erfolgen wird, ist zunächst nicht abzuschätzen.
Forschungsbedarf
Die Problematik der Aufgabe von Xerothermstandorten betrifft auch andere Regionen in Deutschland. Im Mittelrheintal sind aber die Probleme des Landschafts- und
Artenschutzes gekoppelt mit wirtschaftlichen und gesellschaftspolitischen Aspekten.
Die Erkenntnisse einer Forschung im Mittelrheintal haben deshalb Modellcharakter
und sind zumindest teilweise auch auf andere Regionen übertragbar.
Ein Forschungsbedarf und Forschungsmöglichkeiten ergeben sich für verschiedene
natur-, sozialund wirtschaftswissenschaftliche Disziplinen, die hier nur kurz skizziert werden sollen:
• Auswirkungen der veränderten Bodendeckung auf das Kleinklima (Luftströmungen, Temperatur und Niederschläge)
• Stabilisierung der Steilhänge durch Bewuchs und Destabilisierung durch Aufgabe der Pflege und Nutzung
• Auswirkung von veränderter Erosion und Stoffaustrag
• Beeinträchtigung von Tier- und Pflanzenpopulationen durch Verlust an Lebensräumen, verkleinerten Populationen und verringerter Vernetzung der Landschaft
• Möglichkeiten einer alternativen Bewirtschaftung und Offenhaltung der Landschaft
•
•
14
Auswirkung der Landschaftsveränderung auf den Tourismus
Auswirkungen von landschaftpflegerischen und wirtschaftslenkenden Maßnahmen auf die Bevölkerungsstruktur
4.2 Arbeitsthema „Auswirkungen von Extremereignissen“
Motivation
Die Struktur und Funktion von gesellschaftlichen, wirtschaftlichen und natürlichen
Systemen sind das Ergebnis von Interaktionen innerhalb und zwischen diesen Systemen. Der aktuell beobachtbare Zustand ist dabei fast immer ein dynamischer Anpassungsprozess an sich ändernde Umweltbedingungen. Mehr oder weniger häufige und intensive Störungen führen in der Regel dazu, dass kein stabiler Endzustand, sondern ein dynamisches Gleichgewicht erreicht wird.
Derartige dynamische Systeme müssen zwangsweise auf Veränderungen der Häufigkeit und Stärke von Störung mit einer Verschiebung des Gleichgewichtspunktes
reagieren. Insbesondere starke Störungen (Extremereignisse, ökologische Katastrophen) müssen zu beobachtbaren, reversiblen oder irreversiblen Veränderungen
gesellschaftlicher, wirtschaftlicher und/oder natürlicher Gleichgewichte führen. Die
globalen Veränderungen führen dazu, dass Extremereignisse häufiger und/oder
stärker werden. So häufen sich in den letzten Jahren beispielsweise Stürme und
Hochwasser, aber auch andere extreme Witterungsbedingungen wie ungewöhnliche
Wärme oder Kälteeinbrüche, extreme Niederschläge oder Trockenheiten.
Forschungsbedarf
Extremereignisse sind in der Regel selten und treten unerwartet auf. Sie können
nicht verhindert werden, jedoch können unerwünschte Auswirkungen bei richtiger
Einschätzung verringert werden. In natürlichen Systemen können ökologische Katastrophen auch positive Wirkungen haben. Stürme können zur Ausbreitung von
Pflanzen und Tieren beitragen und das Überwinden von Migrationsbarrieren ermöglichen oder es kann ein Sukzessionszustand erhalten werden, der durch eine besonders hohe genetische und Artenvielfalt gekennzeichnet ist.
Forschungsbedarf und Forschungsmöglichkeiten ergeben sich für alle Bereiche der
Geistes-, Sozial- und Naturwissenschaften. Fragestellungen, an denen gearbeitet
werden kann sind z.B.
• Frequenz und Stärke von Extremereignissen
• Prognose von Extremereignissen
• Vergleich der gegenwärtigen Häufigkeit mit früheren Ereignissen
• Auswirkung auf Stoffflüsse (Transport durch die Atmosphäre oder Hochwasser)
• Aussterbe- und Besiedelungsprozesse, die durch Extremereignisse induziert
werden
• Kosten/Nutzenanalyse von Schutzmaßnahmen
• Reaktion der Gesellschaft (Bewertung, Rolle der Stärke und Häufigkeit von Extremereignissen)
Forschungen zu Extremereignissen können und sollen sich an lokalen Gegebenheiten orientieren. Geeignete Objekte sind z.B. Auswirkungen von Hochwässern des
Rheins und seiner Nebenflüsse oder Hangrutschungen. Es können sich dabei sinnvolle Interaktionen und Ergänzungen zum Forschungsschwerpunkt Mittelrheintal
ergeben.
15
Der Koordinationsausschuß hat in 2000 unter Berücksichtigung der hohen Kompetenz in Analytik auch in diesem Bereich Zeichen gesetzt: in Zusammenarbeit mit
dem Interdiszipläreren Arbeitskreis „Spurenanalytik“ wurde ein Kompetenzzentrum
Spurenanalytik gegründet, das aus Mitteln des Landes eine erste Förderung von
360 TDM erhielt, die zur Anschaffung von Geräten im Bereich der Analytik antragsgemäß genutzt wurden. Eine ergänzende Anschaffung eines ESI-TOF-Geräts über
einen HBFG-Antrag wurde vom Zentrum auch finanziell im Sinne der Bildung eines
analytischen Schwerpunkts gestützt. Die genannten Geräte konnten Anfang 2001 in
Betrieb genommen werden.
5 Am Zentrum für Umweltforschung
beteiligte Wissenschaftler
Stand: Ende 2000
16
Dr. R. Ambos
Prof. Dr. H. Bartling
Prof. Dr. H. Bartmann †
Prof. Dr. W. Baumann
Prof. Dr. D. E. Berg
Dr. J. Beyer
Prof. Dr. W. Bühler
Prof. Dr. R. Buhl
Prof. Dr. A. Cesana
Prof. Dr. H.-O. Denschlag
Dr. J. Dietz
Prof. Dr. M. Domrös
Prof. Dr. A. Dorn
Prof. Dr. H. Drescher
Dr. J. Eichhorn
PD Dr. G. Eisenbeis
Prof. Dr. A. Escher
Prof. Dr. S. Grätzel
Prof. Dr. J. Grunert
Prof. Dr. V. Heidt
Prof. Dr. K. Heumann
Prof. Dr. W. Hofmeister
Prof. Dr. G. Huber
Prof. Dr. W. Jacoby
Prof. Dr. R. Jaenicke
Prof. Dr. Dr. B. Jansen
Prof. Dr. J. W. Kadereit
Prof. Dr. O. Kandler
Prof. Dr. J. Keesmann
Prof. Dr. M. Kersten
PD Dr. D. König
Prof. Dr. H. König
Prof. Dr. J. Konietzko
Prof. Dr. K.-L. Kratz
Dr. R. Kreth
Dr. K. Kritsotakis
Prof. Dr. I. Kubin
Prof. Dr. H.-W. Laubinger
Dr. W. Licht
Dr. H. Lücke
Prof. Dr. J. Markl
Prof. Dr. J. Martens
Dr. O. Mayer-Popken
Dr. D. Mertz
Prof. Dr. J. Michaelis
Prof. Dr. M. Mols
Prof. Dr. W. E. G. Müller
Prof. Dr. F. Oesch
Prof. Dr. E. W. Otten
Prof. Dr. H. Paulsen
Dr. G. Passler
Prof. Dr. R. Peffekoven
Dr. P. Pfeifer
Prof. Dr. J. Preuß
Dr. J. Rauscher
17
FB 22
Tel.
22494
FB 03
22564
FB 03
22114
FB 19
22727
FB 22
22851/52
FB 21
23125
FB 17
22829
FB 04
17/
7270
Studium Generale
22660/23275
FB 19
25881
FB 19
22196
FB 22
22296
FB 21
24267
FB 23
07274 / 50841
FB 18
22866
FB 21
22574
FB 22
25654
FB 11
225668
FB 22
2694
FB 22
22431
FB 19
25882
FB 22
22431
FB 18
25969
FB 22
23223
FB 18
22283
FB 04
17/
3126
FB 21
23755/ 22533
FB 22
22771
FB 22
22721
FB 22
24366
FB 22
24492
FB 21
24634
FB 04
17/
3235
FB 19
25892
FB 22
24494
FB 22
22844
FB 03
24191
FB 03
25942
FB 21
22626
FB 22
22137
FB 21
22314
FB 21
22675
FB 04
17 /
3119
FB 22
22857
FB 04
17 /
3252
FB 12
22728
FB 04
25910
FB 04
17 /
7283
FB 18
22518
FB 21
24633
FB 18
23711
FB 03
22617
FB 21
23542
FB 22
22466
FB 11
22791
Dr. G. Reifferscheid
Dr. T. Reischmann
Dr. M. Richter
Prof. Dr. W. Riedel
Prof. Dr. Ch. Rittner
Prof. Dr. G. Rothe
Prof. Dr. R. Rupprecht
Prof. Dr. D. Schenk
Prof. Dr. E.R. Schmidt
Prof. Dr. H.-C. Schröder
Dr. L. Schütz
J. Schwaab
Prof. Dr. A. Seitz
Prof. Dr. H. Singer
Prof. Dr. F. Sirocko
M. Stewen
Dr. N. Dr.Trautmann
Prof. Dr. R. Trettin
Prof. Dr. Unden
Prof. Dr. K. Unger
Dr. M. Veith
Dr. P. Waldmann
Prof. Dr. G. Wegener
Prof. Dr. L. S. Weilemann
Prof. Dr. A. Wild
PD Dr. K. Wendt
Prof. Dr. R.-D. Wilken
PD Dr. R. Zecher
Prof. Dr. W. Zohlnhöfer
FB 04
FB 22
FB 21
FB 14
FB 04
FB 21
FB 21
FB 22
FB 21
FB 04
FB 18
FB 03
FB 21
FB 19
FB 22
FB 03
FB 19
FB 22
FB 21
FB 21
FB 21
FB 04
FB 21
FB 04
FB 21
FB 18
FB 22
FB 11
FB 03
18
17/
17/
17/
3314
22859
23166
23296
22118
22535
22659
22858
25224
25791
22865
24425
24411
25716
22417
22553
25847
22370
23552
25745
22984
3311
22315
7167
22688
22882
24146
22544
22554
6 Koordinationsausschuß
des Zentrums für Umweltforschung
Stand: Ende 2000
19
FB 18
Prof. Dr. G. Huber
Prof. Dr. R. Jaenicke
FB 19
Prof. Dr. W. Baumann
Dr. N. Trautmann
FB 21
Prof. Dr. A. Seitz
Prof. Dr. H. König
FB 22
Prof. Dr. J. Preuß
Prof. Dr. M. Kersten
FB 03
Prof. Dr. H. Bartmann †
Prof. Dr. W. Zohlnhöfer
FB 04
Prof. Dr. Dr. B. Jansen
Prof. Dr. R. Buhl
FB 12
Prof. Dr. I. Strecker
Prof. Dr. T. Bierschenk
FB 01/02/11
Prof. Dr. S. Grätzel
Dr. J. Rauscher
FB 13-17/23-26
Prof. W. J. Bühler, Ph.D.
N.N.
Studium generale
Prof. Dr. A. Cesana
Vizepräsident
Prof. Dr. J. Preuß
Kanzler
G. Scholz
MPI für Chemie
Dr. D. Perner
Prof. Dr. J. Kesselmeier
IAK Spurenanalytik
PD Dr. K. Wendt
Ministerium für
Umwelt und Forsten Dr. W. Thüne
AKUT
Prof. Dr. L. S. Weilemann
ESWE-Institut
WFM GmbH
Dr. Ursula Obst
Geolog. Landesamt Prof. Dr. C. Jahnel
Abt. 11
Dr. K.P.C. Spath
20
7 Programm der wissenschaftlichen Veranstaltung
am 3. März 2000
auf der Altenbaumburg in Altenbamberg
21
09.00
- 09.15
Begrüßung
09.15
- 09.30
Dr. N. Trautmann
Messung der Umweltradioaktivität nach
einem Extremereignis
09.35
- 09.50
Prof. Dr. H.-W. Laubinger
Bewältigung umweltbeeinflussender
Naturkatastrophen und Störfälle
09.55
- 10.10
A. Busch, Prof. Dr. H. Bartmann
Ökonomische Bewertung bei Extremereignissen
10.15
- 11.00
Kaffee- und Diskussionspause
11.00
- 11.15
Prof. Dr. J. Grunert
Hangrutschungen
11.20
- 11.35
Prof. Dr. A. Escher
Extremsportarten
10.40
- 11.55
Chemieunfälle am Rhein
12.00
- 12.15
Prof. Dr. W. Bühler
Forschungskompetenzen der Arbeitsgruppe
Mathematische Stochastik im FB 17
12.20
- 14.00
Mittagessen
14.00
- 14.15
Prof. Dr. F. Sirocko
Eifelvulkanismus und Einwirkungen auf
Landschaftsentwicklung
14.20
- 14.35
Prof. Dr. A. Seitz
Ökologische Auswirkung von extremen Wasserständen
auf Tierpopulationen
14.40
- 14.55
HD Dr. M. Richter
Algen und erhöhte UV-B-Strahlung
15.00
- 15.45
Kaffeepause
15.45
- 16.00
Prof. Dr. H. König
Einfluß extremer Veränderungen von Umweltchemikalien
auf die Darmflora
22
16.05 - 16.20
Prof. Dr. W.E.G. Müller
Entwicklung neuer Methoden zur Beobachtung der
Auswirkung von Extremereignissen
16.25 - 16.55
PD Dr. Dr. R. Zecher
Zur Signatur des Verhältnisses von Philosophie und
Naturwissenschaften – Substitution, Koexistenz oder Integration?
17.00
Raum für freie Diskussion ( mit Imbiß)
- 18.45
23
8 Graduiertenkolleg
„Kreisläufe, Austauschprozesse und Wirkungen
von Stoffen in der Umwelt“
24
Um Auswirkungen menschlichen Handelns und menschlicher Eingriffe in die Natur
richtig beurteilen zu können, sind gründliche Kenntnisse von Austauschprozessen
und Kreisläufen in der Natur aber auch der Methoden zu ihrer Erforschung notwendig. Den entsprechenden Ausbildungsbedarf sollte das Graduiertenkolleg "Kreisläufe, Austauschprozesse und Wirkungen von Stoffen in der Umwelt" ab WS
1990/91 decken helfen. Zum 30. 9. 2000 lief es endgültig aus.
Die folgenden Doktoranden/innen waren im Jahre 2000 noch aus Mitteln des Graduiertenkollegs gefördert worden:
Blaum, Klaus
Blaum, Peter
Enzmann, Frieder
Grüning, Carsten
Kirkman, Grant
Mense, Anne
Müller, Peter
Schmidt, Wieland
Schmitt, Thomas
Simon, Simone
Wojtyna, Siegfried
(FB 18)
(FB 22)
(FB 22)
(FB 19)
(MPI)
(FB 22)
(FB 18)
(FB 21)
(FB 22)
(FB 22)
(FB 21)
bis 30. 9.
bis 30. 9.
bis 31. 3.
bis 30. 9.
bis 30. 9.
bis 30. 9.
bis 31. 3.
bis 31. 1.
bis 31. 10.
bis 31. 5.
bis 30. 9.
25
9 Projektkurzdarstellungen
Die im Rahmen des Zentrums in den Jahren 1998-2000 bearbeiteten, aber nicht notwendigerweise von diesem finanziell geförderten Projekte werden im folgenden auszugsweise und
kurz in Fortschreibung der Übersicht aus dem Vorjahr dargestellt.
Die Gliederung basiert wieder auf einer Zuordnung der Projekte zu den drei von den Gutachtern anläßlich der Evaluierung definierten Schwerpunkten des Zentrums, sowie zu einem
Block „Sonstige“, in dem umweltrelevante Projekte aufgeführt sind, die sich nicht einem der
drei Schwerpunktbereiche zuordnen lassen, insbesondere auch die, die sich dem Problemkreis Klima - Atmosphäre zuordnen lassen. Die vorgenommene Zuordnung ist sicher nicht in
allen Fällen optimal; sie kann aber auch in sehr vielen Fällen nicht eindeutig vorgenommen
werden. Auch gibt es viele Projekte, deren Förderung weniger unter dem Gesichtspunkt der
Schwerpunktsförderung, als etwa dem der Förderung von Nachwuchswissenschaftlern vorgenommen wurde, und schließlich sind auch Projekte aufgeführt, die nicht finanziell vom
Zentrum gefördert werden, aber evtl. zu einem früheren Zeitpunkt im Sinne einer Anschubfinanzierung gefördert worden waren. Projekte des MPI für Chemie, Abt. Luftchemie und Biogeochemie, sind wegen der starken Verflechtung mit einigen Arbeitsgruppen der Universität
und der Verbindungen zur Universität im Graduiertenkolleg ebenfalls mit aufgenommen worden.
9.1 Ökologie
26
27
Untersuchungen über Nahrungspräferenzen und biologische Bekämpfungsmöglichkeiten von Schadinsekten an Eiche
A. Dorn (Inst. Zoologie, Uni Mainz)
A. Wild (Inst. Allg. Botanik, Uni Mainz)
A. Simon (Inst. Allg. Botanik, Uni Mainz)
M. Alexenizer (Inst. Zoologie, Uni Mainz)
Seit Anfang der neunziger Jahre haben sich einige Forstschädlinge zu einer Bedrohung der Eichenbestände in Rheinland-Pfalz entwickelt. Die Bekämpfung mit Insektiziden, aber auch den vorhandenen biologischen Präparaten, ist umstritten. Ziel
dieses Projekts ist die Erforschung von Pflanzeninhaltsstoffen mit fraß- oder
entwicklungshemmender Wirkung auf Eichenschädlinge, die nur sanft in das
Ökosystem Wald eingreifen. In der Gruppe Dorn und der Gruppe Wild werden über
150 verschiedene Pflanzenarten mit fraßwidrigen Eigenschaften auf geeignete
Wirkstoffe geprüft. Insbesondere Pflanzeninhaltsstoffe mit neuartigem Wirkmechanismus sollen in Bioassays aufgespürt, mittels HPLC isoliert und GC-MS in
ihrer Struktur aufgeklärt werden.
Finanzierung: Zentrum für Umweltforschung
Fa. Bayer
Untersuchung zur Bedeutung der Fruchtfolge für die Bodenqualität und die
Verteilung der Bodenmesofauna auf einer ökologisch bewirtschafteten Agrarfläche
Gerhard Eisenbeis (Institut für Zoologie, Universität Mainz)
Thomas Heiber (Institut für Zoologie, Universität Mainz)
Die Untersuchung beschäftigt sich mit den Auswirkungen einer fünfgliedrigen
Fruchtfolge auf die biologische Aktivität landwirtschaftlicher Böden. Als Versuchsflächen dienten die für das ‘Projekt ökologische Bodenbewirtschaftung‘ (PÖB) der Stiftung Ökologie & Landbau angelegten Parzellen in Wörrstadt-Rommersheim. In den
Ergebnissen zeigt sich eine Steigerung der organischen Bodensubstanz (OBS)
durch den Einsatz der Grünbrache als Fruchtfolgeglied. Die so verbesserte Nährstoffversorgung der Bodenorganismen konnte anhand von signifikant positiven Korrelationen für OBS und Basisrespiration wie auch den mikrobiellen Kohlenstoffgehalt
nachgewiesen werden. Auf der Grünbrache wurde die höchste Diversität für die
Gruppe der Collembola festgestellt.
Finanzierung: Landesanstalt für Pflanzenschutz u. Pflanzenernährung
28
Der Einfluß differenzierter Bodenbearbeitung auf die Aktivität von Bodenfauna
und Bodenmikroflora und auf die Populationsstruktur bodenlebender Nematoden
Gerhard Eisenbeis (Inst. f. Zoologie, Universität Mainz)
Ralf Lenz (Inst. f. Zoologie, Universität Mainz)
In der Studie wurden die Auswirkungen unterschiedlicher Bodenbearbeitungsmaßnahmen (unbearbeitet, Schichtengrubber, Pflug, Zweischichtenpflug) auf die biologische Aktivität von Ackerböden mit Hilfe von Bodenproben und Streuproben untersucht. Die Bodenmikroflora reagierte auf die Bearbeitung und auf die Zufuhr organischer Substanz zunächst mit einer Steigerung der Aktivität und danach mit einer
Zunahme der Biomasse. Am deutlichsten waren die Unterschiede zwischen den
wendend bearbeiteten Varianten Pflug und Zweischichtenpflug einerseits und der
nicht wendend bearbeiteten Schichtengrubbervariante und der unbearbeiteten Kontrolle andererseits. Die Zusammensetzung der Nematodenfauna änderte sich sowohl auf struktureller (taxonomischer), als auch auf funktioneller (trophische Gruppen, Lebens-strategien) Ebene. Der Streuabbau war auf der unbearbeiteten Kontrolle gegenüber den bearbeiteten Böden verzögert.
Finanzierung: Feldbauschstiftung
Entwicklung einer in situ-Feldmethode zur Messung mikrobieller Aktivitäten in
Böden: Beispiel reblauskontaminierte Weinbergsböden in der Rheinregion
Gerhard Eisenbeis (Inst. f. Zoologie, Universität Mainz)
Lars Huber (Inst. f. Zoologie, Universität Mainz)
Die Reblaus Viteus vitifolii ist ein gefährlicher Rebenschädling mit zunehmender
Ausbreitungstendenz im Mittelrheingebiet. Als Folge ihrer Saugtätigkeit werden
ganze Wurzelabschnitte infektiös und sterben ab. In unserem ZfU-Projekt wollen wir
in Kooperation mit der Forschungsanstalt Geisenheim im Verlauf der Vegetationsperiode 2001 spezifische, für das Wachstum von Mikroorganismen geeignete Nährböden im Wurzelraum von Reben versenken. Hierzu soll das von unserer Arbeitsgruppe für bodenökologische Untersuchungen entwickelte Minicontainer-System eingesetzt werden. Ziel ist die Isolierung aktiver Mikroorganismen (Pilze, Bakterien, Strahlenpilze) und der Nachweis saisonaler Aktivitätsunterschiede.
Finanzierung: Zentrum für Umweltforschung, DFG (ab 2000) Az. Ei 87/6-1
29
Mosquito Survey FRA
R. Kuhn (Inst. f. Zoologie / Abt. Ökologie, Uni Mainz)
Die zunehmende Anzahl von Malariafällen in Mitteleuropa, die, in Unkenntnis der
exakten Infektionswege, als Airport- und / oder Baggage- deklariert wurden, geben
dringende Veranlassung, sich nicht nur um die Patienten und die Bestimmung der
Erreger sondern auch um die Herkunft bzw. den Verbleib der Vektoren zu kümmern.
Wenn aber mit Plasmodien infizierte Anopheles-?? durch Flugverkehr zu uns gebracht werden, ist dies zweifellos auch für andere gefährliche Stechmücken anzunehmen. Da sich in den letzten 15 Jahren Aedes albopictus (Vektor für DENGUEHF und GELB-FIEBER-VIREN) nahezu weltweit ausgebreitet hat (insbesondere
durch den Transport von Auto- bzw. Flugzeugreifen), soll auf und rund um den
Flughafen Frankfurt auch nach dieser Species gezielt gesucht werden. Nur so wird
die erfolgreiche Bekämpfung einer “founder colony” möglich sein.
Finanzierung: FAG (Flughafen Aktiengesellschaft Frankfurt)
Physiologische Aktivitäten von sulfatreduzierenden Bakterien und Identifizierung von Methan-bildenden Bakterien im Verdauungssystem von Insekten
und ihre Bedeutung für globale Stoffkreisläufe
H. König, R. Rupprecht, G. Eisenbeis, A. Dorn
(Institut für Mikrobiologie und Weinforschung, Mainz)
Hr. Deckert (Zoologischer Garten, Frankfurt)
Es wurde untersucht, ob die Schwefelwasserstoffproduktion der Sulfatreduzierer im
Termitendarm eine globale Rolle spielen kann. Im Darm der australischen Termite
Mastotermes darwiniensis wurde eine Produktionsrate zwischen 4.9 - 13.4 nmol pro
ml Darminhalt und Stunde gemessen. Daraus ergibt sich eine weltweite jährliche
Schwefelwasserstoffproduktion zwischen 0.5 - 2.9 x 1012 g. Damit beträgt die jährliche Schwefelwasserstoffproduktion etwa ein hundertstel der geschätzten Methanproduktion (1.5 x 1014 g). Im Darm des Rosenkäfers Pachnoda marginata betrug die
Produktionsrate 104 nmol pro ml Darminhalt und Stunde. Die ekto- und endosymbiontischen Methanbakterien im Darm der Termite Mastotermes darwiniensis und
Neotermes sp. wurden mit Hilfe von 16S rDNA-Sequenzanalysien verschiedenen
Species der Gattung Methanobrevibacter zugeordnet.
Fianzierung: Zentrum für Umweltforschung der Universität Mainz
DFG Ko 785/8-(1-3)
Pflanzengesellschaften und Standortsfaktoren
W. Licht, Institut für Spezielle Botanik und Botanischer Garten
Unsere Untersuchungen befassen sich mit der Artenzusammensetzung und Struktur
von Pflanzengesellschaften sowie deren Zusammenhang mit jeweils kennzeichnenden edaphischen und/oder standortsklimatischen Faktoren. Im Vordergrund stehen dabei regional typische Pflanzengesellschaften, die zumeist auch aus Sicht des
Naturschutzes bedeutsam sind; auf die Verwertbarkeit der gewonnenen Daten für
die praktische Landespflege wird deshalb geachtet.
30
Untersuchungsgebiet ist der Raum Rheinhessen/ Nahe/ Hunsrück/ Mosel, aber
auch Süditalien und die westgriechischen Inseln.
Die Meß- und Nachweisgeräte für die ökologischen Untersuchungen wurden weitestgehend vom Zentrum für Umweltforschung finanziert.
Reduktion der NH3-Emissionen und Stickstoffverluste im Rapsanbau durch
Modulation des Expressionsverhaltens unterschiedlicher GlutaminsynthetaseIsoformen
G. Ochs (Institut für Allgemeine Botanik, Uni Mainz)
C. Möllers (Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung, Uni Göttingen)
Durch eine unzureichend ausgeprägte Stickstoffverwertungseffizienz kommt es im
Rapsanbau zu beträchtlichen Stickstoffverlusten, die in Form von NH3-Emissionen
zu einer Belastung des atmosphärischen Gleichgewichtes beitragen können. Erhebliche Stickstoffmengen gelangen auch während des vorzeitigen Blattfalles beim
Raps in den Boden und stellen deshalb ein ökologisches Gefährdungspotential dar.
Die Stickstoffassimilation der höheren Pflanzen wird in erster Linie durch die enzymatische Aktivität der Glutaminsynthetase (GS) geprägt. Eine Steigerung der Enzymaktivität oder eine Veränderung der gewebe- bzw. entwicklungsspezifischen
GS-Expression könnte zu einer verbesserten Stickstoffverwertung führen. Die hierbei gewonnenen Erkenntnisse sollen in pflanzenzüchterische Programme einfließen
und langfristig neue Rapslinien bereitstellen, die bei gleichem Ertrag ein geringeres
Gefährdungspotential für das ökologische Gleichgewicht besitzen.
Untersuchungen zu einer Erkrankung von Douglasien (Pseudotsuga menziesii
var. viridis) in Rheinland-Pfalz
Prof. Dr. H. Paulsen (Institut für Allgemeine Botanik)
Prof. Dr. A. Wild (Institut für Allgemeine Botanik)
Dipl. Biol. A Klaus-Thiel (Institut für Allgemeine Botanik)
Prof. Dr. A. Roeder (Abt. Waldschutz, Forstl. Versuchsanstalt Rh.-Pfalz, Trippstadt)
Dr. J. Block (Abt. Waldschutz, Forstl. Versuchsanstalt Rh.-Pfalz, Trippstadt)
Seit 15-20 Jahren wird an der Douglasie Douglasien (Pseudotsuga menziesii var.
virididis eine Erkrankung beobachtet, deren Ursachen noch unklar sind. Als Ursachenhypothese wird ein durch Manganüberschuß induzierter Nährstoffmangel diskutiert, wobei vor dem Eisen eine besondere Bedeutung zukommt (physiologischer
Eisenmangel). Das vorliegende Projekt soll mittels diverser mikrotechnischer und
chemischer Verfahren Aufschluß über Kausalzusammenhänge zwischen Ursache
und Wirkung der Erkrankung liefern, um Gegenmaßnahmen ergreifen zu können.
Die Douglasie ist ein extrem schnellwüchsiger Baum und übertrifft die Fichte in Wert
und Masse um 50-100%, daher ist diese wichtigste ausländische Baumart von erheblicher forstwirtschaftlicher Bedeutung.
31
Auswirkungen erhöhter CO2-Konzentrationen auf carboxylierende Enzyme
von Pflanzen und den Austausch von Carbonylsulfid (COS, OCS) zwischen
Vegetation und Atmosphäre.
H. Paulsen, A. Wild und V. Schmitt (Inst. für Allgemeine Botanik, Universität Mainz)
J. Kesselmeier (Max Planck-Institut für Chemie, Mainz)
Carbonylsulfid (COS) ist ein klimatisch bedeutendes Spurengas, für das die Stärken
der bekannten Quellen und Senken derzeit noch nicht völlig bekannt sind. Als wichtigste Senke für COS wird die terrestrische Vegetation betrachtet. Die Aufnahme
von COS in Pflanzen erfolgt in Analogie zur CO2-Aufnahme mit Hilfe verschiedener
carboxylierender Enzyme, wie der Carboanhydrase, der Ribulose-1,5-bisphosphatCarboxylase und der Phosphoenolpyruvat-Carboxylase. Die Aktivität dieser Enzyme
wird vermutlich bei einer längerfristigen Exposition gegenüber verdoppelten CO2Konzentrationen herabgeregelt werden. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens
soll im Verlauf von drei Jahren an krautigen Pflanzen (Raps, Sonnenblume) sowie
jungen Laubbäumen (Buche, Eiche) die längerfristigen Akklimationsreak-tionen der
genannten Enzyme an verdoppelte CO2-Konzentrationen (ca. 800 ppm) untersucht
und deren Einfluß auf den COS-Austausch ermittelt werden. Die Untersuchungen
sollen in den neu entwickelten Klimakammern des Instituts für Allgemeine Botanik
durchgeführt werden.
Auswirkungen erhöhter CO2-Konzentrationen auf den Ploidiegrad und den
anatomischen Bau von Laubblättern verschiedener Pflanzen.
M.-B. Schröder (Forschungsanstalt Geisenheim)
Unter dem Einfluß erhöhter CO2-Konzentrationen kommt es bei den meisten Pflanzen zu einer Steigerung der Biomassenproduktion. Diese kann sich sowohl in einer
Vermehrung, als auch einer Vergrößerung verschiedener Organe, wie z.B. der
Laubblätter, äußern. Die Vergrößerung individueller Blätter scheint in den meisten
Fällen mit einer Vergrößerung der Zellen der einzelnen Blattgewebe, in den selteneren Fällen mit einer Verkleinerung und Vermehrung der Zellen einherzugehen. Im
ersteren Falle liegt die Vermutung nahe, daß die Zellvergrößerung mit einer (verstärkten) Polyploidisierung der Blattgewebe durch Endomitosen einhergeht. Ziel
dieses Vorhabens ist es, den möglichen Zusammenhang zwischen Polyploidisierung und CO2-bedingter Zellvergrößerung zu überprüfen. Weiterhin soll das Auftreten der beiden alternativen Strategien zur Vergrößerung individueller Organe Zellvergrößerung und Zellvermehrung - an einer größeren Anzahl verschiedener
Pflanzenarten überprüft werden. Soweit uns bekannt ist, wurde diese Fragestellung
bislang nicht bearbeitet.
Finanzierung:
Zentrum für Umweltforschung
32
Kieselalgen unter dem Einfluß erhöhter UV-B-Strahlung
HD Dr. Michael Richter (Inst. Allg. Botanik, Uni Mainz)
Die möglichen Auswirkungen zukünftig ansteigender UV-B-Einstrahlungen auf das
marine Phytoplankton sollen am Objekt Phaeodactylum tricornutum studiert werden.
Phaeodactylum tricornutum ist ein Vertreter der Kieselalgen, die mit ca. 60 % den
Hauptanteil des marinen Phytoplanktons stellen. Das marine Phytoplankton besitzt
eine große Bedeutung als Ausgangspunkt mariner Nahrungsketten und als eine
Hauptsenke für das Kohlendioxid der Atmosphäre. Im vorliegenden Projekt werden
die Formen und das Potential der Anpassung an erhöhte UV-B-Strahlung untersucht. Am Beispiel der Kieselalgen sollen mögliche Folgen für die Biomasseproduktion des Phytoplanktons abgeschätzt werden. Die 1998 bewilligten Sachmittel dienten der Einrichtung einer kombinierten Starklicht- und UV-B-Bestrahlungseinheit für
Algen, sowie der Anschaffung einer Meßapparatur zur gleichzeitigen Erfassung von
Photosynthese und Chlorophyllfluoreszenz.
Unterschiedliche UV-Empfindlichkeiten der Starklichtadaptation in verschiedenen Algenklassen und ihre Beziehung zu UV-bedingten Sukzessionen in
Phytoplanktongemeinschaften
HD Dr. Michael Richter (Inst. Allg. Botanik, Uni Mainz)
Prof. C. Wilhelm (Inst. Botanik, Uni Leipzig)
Dr. G. C. Zuccavelli (School of Biological Science, Sidney)
Die Zunahme der globalen UV-B-Strahlung infolge eines anhaltenden Abbaus der
stratosphärischen Ozonschicht stellt eine potentielle Bedrohung aquatischer Ökosysteme dar. Im vorliegenden Projekt werden in kontrollierten Laborexperimenten
mit definierten Algengemeinschaften und unter Freilandbedingungen die Gründe für
Unterschiede in der UV-Empfindlichkeit zwischen verschiedenen Algenklassen des
Phytoplanktons und die daraus resultierenden Sukzessionen von Phytoplanktongemeinschaften untersucht. Im Mittelpunkt des Projekts steht der von uns erstmals bei
Kiesel- und Grünalgen gefundene Zusammenhang zwischen UV-Empfindlichkeit
einer Art und dem Ausmaß der durch UV-B-Strahlung in natürlicher Intensität verursachten Unterdrückung der jeweiligen Starklicht-adaptationsmechanismen.
Nachweis von Gentransfer bei Freisetzungsexperimenten transgener Nutzpflanzen in Rheinland-Pfalz
E. R. Schmidt, R. C. Feldmann, T. Hankeln (Inst. Molek. Genetik & Gentechn. Sicherheitsforschung, Uni. Mainz)
Transgene Nutzpflanzen werden in zunehmenden Maße freigesetzt oder bereits
kommerziell angebaut. Ein viel diskutiertes Risiko ist der unbeabsichtigte "Gentransfer" entweder durch Kreuzung mit nicht-transgenen Pflanzen (Pollentransfer) oder
"horizontal" d.h. durch Transfer transgener DNA zwischen genetisch nicht verwandten Organismen. Ob Gefahren mit einem solchen Gentransfer verbunden sind, ist
bisher noch unklar. Mit Hilfe der Polymerasekettenreaktion, einer extrem empfindli-
33
chen Nachweismethode für DNA, wird untersucht, wie groß die Häufigkeit eines
Gentransfers in der Nähe eines Versuchsfeldes mit transgenem Raps ist. Darüberhinaus wird der Verbleib transgener DNA im Ackerboden über einen längeren
Zeitraum hinweg verfolgt.
Finanzierung: Landesamt für Umweltschutz und Gewerbeaufsicht, Rh.-Pf.
Untersuchung der Biodiversität von Ektomykorrhizen in Wald-Ökosystemen
des Rhein-Main-Nahe-Raumes
G.M. Rothe (Institut für Allgemeine Botanik, Uni Mainz)
G. Kahl, G. Winter (Biozentrum, Uni Frankfurt/M.)
E. Schmidt (Institut für Molekulargenetik, Uni Mainz)
Forstliche Versuchsanstalt Rheinland-Pfalz (Trippstadt)
Hessische Landesanstalt für Forsteinrichtung, Waldforschung und Waldökologie
(Hann. Münden)
Die meisten Waldbäume bilden mit Bodenpilzen eine Wurzelsymbiose, die Ektomykorrhiza. Die genetische Variabilität von Populationen des Ektomykorrhizapilzes
Xerocomus chrysenteron wurde von uns in drei Buchen- und einer Eichenpopulation
untersucht. Isoenzymatische Untersuchungen und RFLP-Analysen der IGS1-Region
weisen auf eine Beeinflußung der Allel- und Genotypen-Häufigkeiten durch den Wirt
hin. Im Rahmen des Neuantrags soll der Einfluß der Nadelbaumart Fichte auf die
Populationsstruktur des Mykorrhizapilzes untersucht und die resultierenden Daten
mit den Untersuchungen an den Laubbaumarten Buche und Eiche verglichen werden.
Finanzierung:
Zentrum für Umweltforschung,
DFG Ro 420/10-1 + 10-2
Genetischer Polymorphismus von Populationen unter Umweltvariabilität –
Anwendung der Fitness-Set Theorie
A. Seitz (Zool. Inst., Uni Mainz)
O. Lange (Zool. Inst., Uni Mainz)
Extremereignisse bewirken oft langfristige Umweltänderungen, bei der der Zustand
des Ökosystems auf einen früheren Zustand zurückversetzt wird. Derartige Prozesse sind natürlicher und notwendiger Bestandteil für das Überleben einiger Arten die
sich daran angepaßt haben müssen. Genetische Drift und Selektion in homogener
Umwelt führt über genetische Verarmung zu einer Verringerung der Überlebensfähigkeit. Ziel ist es nun, die durch regelmäßige Umweltänderungen bewirkten genetischen Veränderungen in der Populationszusammensetzung (1) sichtbar zu machen,
(2) Muster zu erkennen und (3) diese interpretierbar zu machen. Das daraus ge
34
wonnene Wissen schildert dann die Umweltänderung „aus der Sicht der Art“ und
ermöglicht somit die subjektive Einschätzung eines Ereignisses als „Katastrophe“
oder „Normaler Wandel“.
Finanzierung:
Friedrich Ebert-Stiftung
Faktoren auf die Überlebensrate von Vögeln auf Rheininseln
A. Seitz und A. Kaiser (Institut für Zoologie, Universität Mainz)
Die letzten echten 33 Flußinseln des Rheins stellen wegen ihrer isolierten und geschützten Lage potentielle Rückzugsgebiete für eine Vielzahl von Tierarten dar. Exemplarisch wird bei Kleinvögeln untersucht, wie die auf Inseln lebenden Populationen im Vergleich zu denen in den flußbegleitenden Auwaldresten strukturiert sind
und von welchen biotischen und abiotischen Faktoren sie besonders beeinflußt
werden. Dazu werden sie gefangen, individuell markiert und wieder freigelassen.
Eine statistische Auswertung der Wiederfänge liefert Daten über die Populationsentwicklung und die Mobilität. Populationen auf Inseln stellen Modelle für fragmentierte Populationen und solche mit mehr oder weniger regelmäßigen Störungen dar.
Sie liefern deshalb über die lokalen Habitate hinaus grundlegende Erkenntnisse
über die Einflüsse lokaler anthropogener Störungen und globaler Veränderungen
auf Lebensgemeinschaften.
Ökologische Auswirkung von extremen Wasserständen auf Tierpopulationen
(Vögel und Laufkäfer) von Rheininseln
A.Seitz, H-H. Ludewig und A.Kaiser (Institut für Zoologie, Universität Mainz)
Hochwasser an Flüssen können die umliegenden Ökosystemausschnitte nachhaltig
beeinflussen. In einem interdisziplinären Ansatz wird deshalb das Auwaldökosystem
von Inseln untersucht, das einer natürlichen - nicht durch Dämme gestörten – Wasserdynamik unterliegt. in einer Pilotstudie werden zwei der größten Tierartengruppen des Auwaldes untersucht, Kleinvögeln und Laufkäfer. Zu den drei untersuchten Strominseln des Rheins werden Kontrollflächen am Ufer eingerichtet, um
Insel-, Arealgrößen-, Rand- und kleinklimatische Effekte zu berücksichtigen. Eine
statistische Auswertung der Fang-Wiederfangdaten lassen Aussagen zur Populationsentwicklung und zum Austausch zwischen den Populationen auf Inseln und
dem Ufer, zur Wieder- und Neubesiedlung nach Hochwasser erwarten.
35
Bedeutung von Isolation, Flächengröße und Biotopqualität für das Überleben
von Tier- und Pflanzenpopulationen in der Kulturlandschaft am Beispiel von
Trockenbiotopen.
Teilprojekt IX: Modellbildung und Simulation von Austauschprozessen,
Mikroevolution und Extinktionsrisiko.
A. Seitz, H.J. Poethke u. E.M. Griebeler (Institut für Zoologie, Uni Mainz)
sowie Arbeitsgruppen aus: Frankfurt, Göttingen, Halle, Jena, Leipzig und Stuttgart
Das vorliegende Projekt beschäftigt sich mit den Ursachen des Artensterbens in der
Kulturlandschaft, d.h. in einer Landschaft, die durch die Aktivitäten des Menschen
wesentlich geprägt ist. Die relativ kleinräumige Struktur dieses Landschaftstyps führt
dazu, daß für einzelne Tiere nutzbare Habitate üblicherweise klein und von anderen
Flächen ähnlicher Qualität isoliert sind. Der Zusammenhang zwischen Flächengröße und -qualität, der Isolation einzelner Flächen und der erwarteten demographischen und genetischen Entwicklung von Populationen steht deshalb im Zentrum dieses Projekts. Dazu werden in enger Zusammenarbeit mit neun anderen
Arbeitsgruppen, die die Untersuchungen im Freiland sowie die genetischen Analysen durchführen, analytische Modelle und Computersimulationen zur Populationsdynamik und -genetik von Metapopulationen ausgewählter Arten entwickelt.
Finanzierung:
BMFT (0339520 A)
Fitnessauswirkungen der Inzucht nach Neu/Re-Kolonisierung
aquatischer Organismen
J. Müller (Zool. Inst., Uni Mainz)
G. van der Velde (Aquat. Ecol., Uni Nijmegen)
Extremereignisse in Fließwassersystemen können im Extremfall zu einem lokalen
Aussterben von Populationen führen, dem sich meist ein rasches Wiederbesiedeln
anschließt. Die Gründerpopulation ist dabei meist sehr klein und verursacht starke
Inzucht. Um die Dynamik einer Wiederbesiedlung zu verstehen, ist es daher von
ausschlaggebender Bedeutung den Einfluß der Inzucht auf die Lebensdaten, die
Anpassungs- und Vermehrungsfähigkeit einer Population bestimmen, zu kennen.
Ziel des Projektes ist es, die Auswirkungen der Inzucht auf die individuelle und Populations-Fitness in Experimenten zu untersuchen. Geeignete genetische Merkmale
fungieren dabei als Marker des Inzuchtgrades und ermöglichen ein Monitoring der
Inzuchtexperimente.
Finanzierung:
Genetische Populationsstruktur von potamalen Neozoen und Wiederbesiedlern im Rhein-Main-Gebiet
J. Müller und A. Seitz (Zool. Inst., Uni Mainz)
Die Artenzusammensetzung im Potamal der großen Flüsse ist in den letzten Jahrzehnten großen Schwankungen unterworfen. Ziel dieses Projektes ist es, die bestehende genetische Struktur von Populationen ausgewählter aquatischer Neozoen mit
der durch Beobachtung bekannten Ausbreitungsgeschichte zu vergleichen. Je nach
Polymorphiegrad wird die genetische Variabilität der Populationen anhand von Allo-
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zymen, DNA-Sequenzen und -Fragmenten ermittelt. Dabei werden die neukolonisierten Populationen mit möglichen Quellpopulationen genetisch verglichen.
Mit den Ergebnissen sollte es möglich sein, genetische Modelle zu verfeinern, die
den Erfolg neuer Kolonisierungsereignisse vorhersagen und so entsprechende
Gremien beratend unterstützen können.
Populationsbiologische Untersuchungen zu Koexistenz und Genfluß zwischen
nahverwandten Gammarus-Formen
- Verhaltens- und Hybridisierungsexperimente.
Alfred Seitz und Jakob Müller (Zool. Inst., Uni Mainz)
Durch Veränderungen der Umwelt (natürlicher Art und vom Menschen verursacht)
kommen in zunehmendem Maße vikariierende Arten in direkten Kontakt. Das Ergebnis eines solchen Sekundärkontaktes kann dabei unterschiedlich ausfallen. Es
kann zu einer Vermischung (Hybridisierung) der beiden Arten kommen, falls die
Isolationsmechanismen noch nicht ausgereift sind. Wenn die beiden vikariierenden
Arten allerdings schon sexuell isoliert sind, dann stellt sich entweder eine Koexistenz durch Habitatverschiebung oder eine Verdrängung der einen Art durch die andere Art ein. Die historische und gegenwärtige Entwicklung solch einer Kontaktzone
zweier kryptischer Gammarus fossarum Arten (Formen) soll im beantragten Projekt
aufgedeckt werden. Dazu werden die geographischen Muster verschiedener Merkmalsebenen (Morphologie, Genetik, Hybridisierungsfähigkeit, Habitatansprüche)
ermittelt und miteinander verglichen. Unabhängig dazu sollen die Koexistenzbedingungen dieser nahverwandten Gammarus-Formen innerhalb einer gefundenen
schmalen Überlappungszone aufgeklärt werden. Diese Ergebnisse können Aussagen über die weitere Entwicklung der Kontaktzone zulassen.
Finanzierung: DFG: SE 506/4-2
Untersuchungen zur Extinktion und Arealausweitung von Arten:
Differenzierung von Aussterbe- und Wiederbesiedelungsprozessen
einer Wirtspflanze, ihres Phytophagen und dessen zwei Parasitoiden.
A. Seitz und J. Johannesen (Inst. für Zoologie, Abt. Ökologie, Univ. Mainz)
Die gallbildende monophage Bohrfliege Urophora cardui wird von drei Hymenoptera-Arten parasitiert, dem Endoparasiten Eurytoma serratulae, dem Ektoparasiten E.
robusta und (in Dänemark) von einem dritten, bis jetzt nicht bestimmten Hymenopteren. Als Folge davon kommt es häufig zu einem lokalen Aussterben von U. cardui
mit einer nachfolgenden Wiederbesiedelung. Ziel des Projektes ist es, die unterschiedlichen Austauschprozesse und Genfluss-Strategien innerhalb und zwischen
den Lebensräumen dieser vier Arten unter Berücksichtigung jener Prozesse und
Interaktionen zu untersuchen, die zum Aussterben und (Wieder-) Besiedeln führen.
Besonders berücksichtigt wird die Populationsstruktur der drei Parasitoiden und deren Einwirkung auf das Vorhandensein des Wirtes, U. cardui. Für die Untersuchungen werden genetische Analysen durchgeführt.
Eine Phylogeographie (mtDNA Sequenzierung) aller vier Arten wird erstellt, um Ursprungsorte und Einwanderungswege zu untersuchen. Die Populationsstruktur in-
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nerhalb und zwischen Populationen werden mittels nuklearer Gene (Allozyme) untersucht.
Innerhalb der Populationen wird zuerst das Eiablageverhalten und zwischen Populationen Migrationspotential untersucht. Die Allozymuntersuchungen werden auf Interaktionen und/oder Interaktionsvermeidungen der drei Arten bezogen. Deswegen
wird an allen Standorten und für alle Gallen die Artengemeinschaft und relative Artenabundanz sowie Geschlechterverhältnis quantifiziert.
Finanzierung:
Zentrum f+r Umweltforschung
Raumbedarf, Dispersionspotential und Mikrohabitatnutzung einer räumlich
strukturierten Populationen der Westlichen Smaragdeidechse (Lacerta bilineata Daudin, 1802) im Mittelrheintal
M. Veith, P. Sound, A.Seitz (Institut für Zoologie, Universität Mainz)
Die Smaragdeidechse bewohnt xerotherme Standorte mit hoher struktureller Vielfalt
(Saumbereiche, Offenflächen, Felspartien, Büsche). In stärkerem Maße als bei anderen Reptilienarten führte in den letzten Jahrzehnten die Flurbereinigung sowie
zusätzlich die Aufgabe unrentabel gewordener Weinbergsstandorte in ihren traditionellen Verbreitungsschwerpunkten (z. B. Mosel-, Nahe- und Mittelrheintal, Haardtrand) und die dort stattfindende natürliche Sukzession zu einer starken Fragmentierung und damit Gefährdung der Restpopulationen. Nachdem neueste biochemische Untersuchungen gezeigt haben, daß die im Mittelrheintal vorkommenden
Smaragdeidechsenpopulationen einer eigenständigen Art, Lacerta bilineata, zuzuordnen sind, entstand die Notwendigkeit, grundlegende und für den Schutz dieser in
Deutschland vom Aussterben bedrohten Art relevante Daten zu erheben.
Mittels Radiotelemetrie (Implantation von Minisendern und aktive Wiederfindung im
Gelände) untersuchen wir in diesem Projekt räumliche und zeitliche Aktivitätsmuster
der Smaragdeidechse in einer Population des Mittelrheintals. Hierbei erhalten wir
Daten über die (1) Größe und Struktur der von der Population und den Individuen
bevorzugten Landschaftselemente, die (2) Häufigkeit und Distanzen von Ortswechseln, den (3) Einfluß der Witterung auf die Ortswechsel und den (4) Einfluß der Territorialität der Männchen auf den Raumbedarf der Population. Abschließend werden
auf der Basis dieser Befunde Empfehlungen für den Schutz der Art formuliert.
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Sind die Wochenstubenkolonien des Grauen Langohrs (Plecotus austriacus
FISCHER, 1829) territorial? - Eine telemetrische Untersuchung im Nahegebiet M. Veith (Inst. für Zoologie, Abt. Ökologie, Uni Mainz)
A. Kiefer (Inst. für Zoologie, Abt. Ökologie, Uni Mainz)
Im Vordergrund der Untersuchung steht die Frage, ob zwei benachbarte Fledermauskolonien (hier des Grauen Langohrs, Plecotus austriacus) ihre jeweiligen Jagdlebensräume gegeneinander abgrenzen und somit als Ressource verteidigen. Dies
impliziert die Fähigkeit der Unterscheidung zwischen kolonieeigenen und koloniefremden Individuen. Die Frage, ob eine solche Jagdrevierabgrenzung stattfindet, soll
durch die synchrone Telemetrie ausgewählter Mitglieder zweier Kolonien im Nahegebiet geklärt werden. Für die Beurteilung der regionalen Raumnutzung durch Fledermäuse ist die Kenntnis solcher Interaktionen von Kolonien essentiell, da sie die
Kapazität einer Landschaft für Kolonien einer Art einzuschätzen hilft und somit wichtige Daten für den Artenschutz bereitstellt.
Analyse des Genflusses zwischen Langohr-Populationen (Mammalia: Chiroptera: Plecotus) im Rheingebiet – Tragen nur die Männchen hierzu bei?
M. Veith (Inst. Zoologie, Biologie, Uni Mainz)
A. Kiefer (AK Fledermausschutz Rheinland-Pfalz)
Durch die Entwicklung des Metapopulationskonzepts in den letzten Jahrzehnten
wurde im Artenschutz die Betrachtung interagierender Populationssysteme in den
Vordergrund gerückt. Hierzu ist eine Analyse und Bewertung der Interaktionen von
Populationen unerläßlich. Zu den am stärksten bedrohten Tierarten Mitteleuropas
gehören die Fledermäuse. Aufgrund ihrer nächtlichen Lebensweise liegen bislang
nur wenige Angaben über den Genfluß zwischen Populationen vor. Mit Hilfe zweier
molekularer Marker (mitochondriale DNA-Sequenzen, nukleäre Mikrosatelliten) soll
bei den einheimischen Langohrarten (Plecotus auritus und Plecotus austriacus) die
Verteilung genetischer Variabilität untersucht werden. Dabei wird die Hypothese, ob
ausschließlich die Männchen für den Genfluß verantwortlich sind, getestet.
Variation in Metapopulationen: zur räumlichen und zeitlichen Variabilität von
Allozympolymorphismen in räumlich strukturierten Salamanderpopulationen
des Mittelrheintals
M. Veith (Institut für Zoologie, Universität Mainz)
Das Metapopulationskonzept stellt heute das wohl meist diskutierte ökologische
Konzept dar. Insbesondere seine Bedeutung für den praktischen und konzeptionellen Artenschutz steht hierbei im Vordergrund. Während es bereits einige wenige
natürliche Systeme gibt, an denen die ökologischen Eigenschaften von Metapopulationen demonstriert werden konnten, so liegen für die Beschreibung der genetischen
Eigenschaften bislang kaum fundierte Untersuchungen vor. Dies liegt unter anderem daran, daß populationsgenetische Langzeitstudien generell selten sind.
Das vorliegende Projekt leistet einen Beitrag zur Erforschung der zeitlichen und
räumlichen Variation genetischer Variabilität in räumlich strukturierten Populationen.
Unter Einschluß des Jahres 1997 werden für den Feuersalamander (Salamandra
salamandra L., 1758) Daten zur Variation an zwölf Allozymgenorten aus zwölf Jah-
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ren zur Verfügung stehen. Untersucht werden Populationen des Feuersalamanders
im Raum Boppard (Mittelrheintal). Nach Abschluß der Untersuchungen liegen uns
Daten zur (1) zeitlichen Dynamik der genetischen Variabilität von 1986-1997, zum
(2) Grad der Kopplung der Dynamik der genetischen Variabilität der Teilpopulationen (weitere Voraussetzung für das Vorliegen einer Metapopulationsstruktur) und
zur (3) Persistenz der genetischer Variabilität in den Einzelpopulationen und in der
gesamten Metapopulation vor.
Die Bedeutung regelmäßiger Umbruchszyklen und der Flurbereiningung im
Weinbau für xerothermophile Tierarten – Untersuchungen an Heuschrecken
und Spinnen im Mittelrheintal
M. Veith (Inst. Zoologie, Uni Mainz),
E. M. Griebeler (Inst. Zoologie, Uni Mainz)
Die Bedeutung der Umbruchs- und Sukzessionsdynamik von Weinbergen für die in
ihnen und ihrem Umfeld vorkommenden Tier- und Pflanzenarten wurde bisher noch
nie untersucht. Noch weniger fand die Auswirkung von für die Tier- und Pflanzenwelt
katastrophal wirkenden Ereignissen wie Flurbereinigung hinreichend Beachtung. Die
langfristigen Ziele des beantragten Projektes sind die Modellierung der Populationsdynamik ausgewählter Arten (Heuschrecken, Spinnen) in einem System zyklisch
umgebrochener Weinberge; hieraus Ableitung der Bedeutung solcher Umbruchszyklen und Formulierung von Szenarien, welche ein langfristiges Überleben der Arten erlaubt sowie Prognose der Auswirkung katastrophaler Ereignisse wie z.B. Flurbereinigungen mit dem Ziel der Erarbeitung naturschutzrelevanter Umsetzungsszenarien.
Das Potential postmodernen Freizeitverhaltens für die nachhaltige Entwicklung des Ökosystems Mittelrheintal
A. Escher (Geogr. Inst., Uni Mainz)
V. Heidt (Geogr. Inst., Uni Mainz
J. Stettler (Inst. für Tourismuswirtschaft, Hochschule für Wirtschaft Luzern)
Vor dem Hintergrund einer sich ausdifferenzierenden postmodernen Freizeitgesellschaft stellt sich die Frage nach der ökologischen Bedeutung und Bewertung dieser
Entwicklung für die Umwelt. Das Forschungsvorhaben will das Potential postmodernen Freizeitver-haltens für die nachhaltige Entwicklung des Ökosystems Mittelrheintal ermitteln und auf-zeigen. Die Studie ist nach dem Prinzip von Fallstudien angelegt. Auf der Basis des vorhan-denen Potentials soll eine punktuelle und flächenhafte Nutzung des Mittelrheintales für post-moderne Freizeitaktivitäten vorgeschlagen
werden. Unter dem Gesichtspunkt einer nach-haltigen Entwicklung soll die These
der Integrationsfähigkeit von postmodernem Freizeit-verhalten überprüft werden und
schließlich zu einem Entwurf für die gezielte Integration, Förderung und Lenkung im
Rahmen einer nachhaltige Kulturlandschaftsentwicklung führen.
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Messung und Modellierung von Stoffflüssen in Agrarökosystemen
- Boden-, Nähr- und Schadstofftransporte im rheinhessischen Weinbau
J. Grunert und D. König (Geographisches Institut, Universität Mainz)
In stark erosionsgefährdeten Weinberg-Steillagen am "Niersteiner Horst" (östliches
Rheinhessen) werden unterschiedliche Maßnahmen zur Verminderung von Oberflächenabfluß, Nährstoffauswaschung und Bodenabtrag sowie deren Auswirkungen
auf Rebertrag und -qualität in Zusammenarbeit mit der Staatlichen Lehr- und Versuchsanstalt für Weinbau in Oppenheim untersucht. Die Modellierung des Abflußgeschehens dient der Übertragung der punktuell erzielten Ergebnisse in die Kulturlandschaft. Die bisherigen Ergebnisse belegen, daß es mit Hilfe geeigneter Schutzmaßnahmen möglich ist, den Oberflächenabfluß von einem Steilhang auf wenige
Prozent und den Bodenabtrag (mehr als 60 Tonnen Bodenabtrag pro Hektar und
Jahr auf Weinbergen ohne Bodenbedeckung) und die damit verbundenen Nährstoffverluste (bis zu 100 kg Stickstoff pro Hektar und Jahr) auf weniger als ein Promille der Ausgangswerte zu reduzieren.
Möglichkeiten zur Verbesserung
im Einzugsgebiet der Nahe
des
dezentralen
Hochwasserschutzes
D. König (Geographisches Institut, Universität Mainz)
In einem überwiegend landwirtschaftlich genutzten Teileinzugsgebiet der Nahe im südlichen Hunsrück erfolgt eine umfassende Analyse der Abflußsituation auf der Grundlage von Kartierungen der Reliefformen und der Landnutzung sowie von Messungen des
Abflusses und der wichtigsten abflußrelevanten Parameter im Gelände. Dabei wurden
Veränderungen dieser Parameter durch im Rahmen des Naheprogramms durchgeführte Maßnahmen zum dezentralen Hochwasserschutz dokumentiert und Veränderungen
im Abflußverhalten der Fließgewässer gemessen werden. Eine Modellierung des Abflusses, die zum gegenwärtigen Zeitpunkt noch nicht abgeschlossen ist, soll es ermöglichen, die im Untersuchungsgebiet gewonnenen Ergebnisse auf ein größeres Einzugsgebiet zu extrapolieren und die Effekte vorgeschlagener Maßnahmen auf das
Abflußgeschehen zu prognostizieren.
Finanzierung: Zentrum für Umweltforschung der Universität Mainz
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Prozesse der Relief-, Sediment- und Bodenentwicklung einer stadtnahen
Rheininsel im Verdichtungsraum Rhein-Main
J. Preuß (Geographisches Institut, Uni Mainz)
Die Rheininsel vor Mainz-Gustavsburg ist mit einem vorgelagerten Leitwerk so verbunden, daß sich zwischen beiden ein Stillwasserbereich gebildet hat, in dem seit
ungefähr sechzig Jahren Sedimentation voranschreitet.
Das geplante Projekt hat zum Ziel, Prozesse der Relief-, Sediment- und Bodenentwicklung im Bereich der Insel zu analysieren.
Hierfür sollen geomorphologisch-bodenkundliche Kartierungen, sowie PürckhauerSondierungen entlang besonders geeigneter Profile durchgeführt werden. Die Proben werden systematisch aus verschiedenen Tiefen gewonnen.
An den so erhaltenen Proben sollen Messungen der Schwermetallgehalte, sowie ein
Screening auf Mineralöle durchgeführt werden. Weiterhin sind die Standardparameter wie Strömungsgeschwindigkeit, pH-Wert, Gehalt an organischer Substanz etc.
zu ermitteln.
Die „Versuchsanordnung der Natur“ bietet in diesem Falle Möglichkeiten
• unterschiedlich alte und unterschiedlich zusammengesetzte Sedimente zu
vergleichen
• nach hydrogeographischen Prozessen unterscheidbare Reliefeinheiten zu
vergleichen
• in folgenden Studien Vergleiche mit Einträgen unterhalb der Mainmündung zu
ziehen.
Untersuchungen zum Geoökosystem MittelrheinEntwicklung der Kompartimente Relief und Boden.
Semmel (Hofheim)
M. Weidenfeller (Geologisches Landesamt, Mainz)
Das Vorhaben dient der räumlichen Gliederung und zeitlichen Entwicklung der
Kompartimente Relief und Boden der geomorphologischen Großform „Mittelrheintal“. Dazu soll nach einer Literaturauswertung eine digitale Reliefanalyse von vier
Blättern der TK 25 folgen. Im Gelände werden die Terrassenniveaus von GÖRG
und KANDLER vergleichend untersucht und die geomorphologisch- bodenkundliche
Kartierung mit einem ersten Blatt im Maßstab 1:5000 begonnen.
Geoökologische Standortuntersuchungen am Rüstungsaltstandort Hallschlag
Die Sprengstoffanlage Hallschlag (Eifel) wurde vor dem Ersten Weltkrieg geplant,
gebaut und in Betrieb genommen. Nach dieser Nutzung kam es u.a. zur Ansiedlung
mehrerer Bauernhöfe.
Ziel der Untersuchungen ist zu prüfen, inwieweit in Hallschlag geoökologische Untersuchungen mit dem Schwerpunkt „Bodenwasserhaushalt“ eine Verbesserung der
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bisherigen Erkenntnisse hinsichtlich der Belastungssituation und einer zukünftigen
Sanierung ermöglichen.
Zu diesem Zweck sollen an zwei repräsentativen Standorten Lysimeterstationen
ausgebaut werden, die einerseits die Gewinnung von Bodenwasserproben zur Analyse auf Sprengstoffrückstände und andere hydrologische Parameter erlauben und
andererseits eine Bilanzierung der Dynamik des Wassers im Boden ermöglichen.
Diese dynamischen Größen des Bodenwasserhaushaltes sollen zu den statischen
Standortfaktoren in Beziehung gesetzt werden.
Die beiden Stationen sind mit je zwei Lysimetern und sechs Saugkerzen ausgestattet und seit Mitte Dezember in Betrieb.
Wir sehen in Hallschlag die Möglichkeit eine Methode zur Beurteilung großflächig
kontaminierter Standorte zu entwickeln. Ferner halten wir eine Vervollständigung
der Vorliegenden Gutachten und sonstigen Arbeiten zu den historisch- genetischen
Verhältnissen dringend für erforderlich.
Sorption, Migration und Transportverhalten von Sprengstoffen (Dinitrobenzol
& Trinitrophenol) in der ungesättigten Bodenzone - Experimentelle Studien
und Modelle
D. Schenk (Inst. f. Geowissenschaften, LE Geologie, Uni Mainz)
J. Preuß (Inst. f. Geographie, Uni Mainz)
Aufgrund ihrer Kanzerogenität und Toxizität stellen Kontaminationen aus Rüstungsaltlasten eine große Gefährdung für die immer knapper werdende Ressource
Grundwasser dar. Das Verhalten dieser Stoffe in Böden und im Grundwasser ist jedoch weitgehend unbekannt. Die Mechanismen der Migration, Sorption sowie Retardation sind kaum untersucht und wenig verstanden. Die Sorptionsmechanismen
und das Transportverhalten in der ungesättigten Bodenzone werden in Batchversuchen und unter definierten Randbedingungen in Laborlysimeter an unterschiedlichen Bodenmaterialien untersucht. Anschließend soll die erarbeitete chemische
Modellierung in Computermodelle umgesetzt und ihre Übertragbarkeit auf Feldzustände an Altstandorten getestet werden.
Finanzierung:
DFG/Graduiertenkolleg
Antrag Schenk/Preuß beim
Ministerium des Inneren und für Sport
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Der Austausch von NO, NO2, O3, CO2 und H2O zwischen Atmosphäre und Ökosystemen der südafrikanischen und südamerikanischen Savannne unter
besonderer Berücksichtigung der gegenwärtigen und künftigen landwirtschaftlichen Praxis
F. X. Meixner, F. J. Nathaus, L. T. Marufu, Th. Fickinger, (Max-Planck-Institut für
Chemie, Abt. Biogeochemie, Mainz)
L. Mukurumbira, E. Makina (Grasslands Research Station, Marondera, Zimbabwe)
P. Kabat (SC-DLO, Wageningen, NL), J. Gash (Institute of Hydrology, Wallingford,
U.K.), J. Grace (University of Edinburgh, U.K.), J. Lelieveld (IMAU, Utrecht, NL)
Außerhalb lokaler Brandereignisse wird die biogene (mikrobiell bedingte) Emission
von Stickstoffmonoxid aus tropischen und subtropischen Ökosystemen als wichtigste Quelle für oxidierten Stickstoff erachtet, welcher in diesen Regionen die Schlüsselkomponente für die troposphärische Ozonbildung bzw. Ozonabbau darstellt. Die
NO-Bodenemission wird im wesentlichen durch die Verfügbarkeit von Wasser geregelt und in Zukunft durch den enormen Bevölkerungsdruck ansteigen (zunehmende
Umwandlung natürlicher Savannen in Ackerland). Unsere Felduntersuchungen zur
NO -Emission aus Böden konzentrieren sich auf entsprechende Savannenökosysteme (bewaldet, Grasland, landwirtschaftlich genutzt) in Zimbabwe und SüdostBrasilien, wo wir durch Einsatz von Bodenkammern und mikrometeorologischen
Verfahren den Einfluß der saisonalen Verfügbarkeit von Wasser, sowie der Art und
Anwendungsweise von natürlichen und kommerziellen Düngern untersuchen.
Finanzierung: Europäische Gemeinschaft (EUSTACH-LBA),
Max-Planck-Gesellschaft
Der bi-direktionale Austausch von gasförmigem Ammoniak über europäischen, landwirtschaftlich genutzten Ökosystemen
F.X. Meixner, C. Ammann, F.J. Nathaus, R. Arenz (Max-Planck-Institut für Chemie,
Abt. Biogeochemie, Mainz)
A. Neftel, A. Gut, A. Blatter, D. Högger (Institut für Umwelt und Landwirtschaft
(FAC), Bern-Liebefeld, Schweiz)
M. Schuhmann, W. Jaeschke, W. Haunold (Zentrum für Umweltforschung, J.W.
Goethe Universität, Frankfurt am Main)
Gasförmiges Ammoniak (NH3) hat daher große Auswirkungen auf luftchemische
Prozesse in Wolken, Nebel, Regen und Tau. Darüberhinaus trägt die trockene Deposition von NH3 zur Eutrophierung von Gewässern und wegen entsprechender
mikrobakterieller Tätigkeit (Nitrifikation) zur Versauerung von Böden bei. Ein großer
Teil des in die bodennahe Atmosphäre gelangenden gasförmigen Ammoniaks
stammt aus tierischen Exkrementen und der Anwendung von Düngern. Unter Tageslichtbedingungen wurde eine nicht unbeträchtliche NH3-Emission aus reifen Getreidepflanzen beobachtet, wohingegen während der Nacht die gleichen Pflanzen
NH3 aus der bodennahen Atmosphäre aufnehmen. Es ist Ziel unserer Untersuchungen den bi-direktionalen Austausch von NH3 mit mikrometeorologischen zu quantifizieren, die vermuteten pflanzenphysiologischen Mechanismen unter Feldbedingungen zu untersuchen und schließlich den NH3-Austausch durch ein entsprechendes
Widerstandsmodell zu beschreiben.
Finanzierung: EG (EXAMINE), Max-Planck-Gesellschaft
9.2 Analytik
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Etablierung neuer Biomarker bei Invertebraten zum Monitoring von Umweltstreß
Prof. Dr. W.E.G. Müller (Inst. Physiol. Chem. Pathobiochem., Abt. Angew. Mol.-Biol.,
Uni Mainz)
Prof. Dr.Dr. Heinz C. Schröder (Inst. Physiol. Chem. Pathobiochem., Abt. Angew.
Mol.-Biol., Uni Mainz)
Den Gruppen Müller und Schröder gelang es erstmals bei niederen aquatischen
Invertebraten zwei Biomarker zu finden, die nach Exposition gegenüber Polychlorierten Biphenylen (PCBs) und Xenoöstrogenen exprimiert werden: (a) das 14-3-3Protein (ein Chaperon) und (b) ein 26S Proteasom-Multidrug-Resistenz (MDR)Protein. Hierzu wurden die Gene aus dem Schwamm Geodia cydonium cloniert. Im
vorliegenden Projekt werden, mit der Süßwassermuschel Corbicula fluminea als
Bioindikator, die Biomarker 14-3-3 und 26S Proteasom MDR-Protein für ein Effektmonitoring von PCBs und von Xenoöstrogenen eingesetzt. Ziel ist die Etablierung
der beiden Proteine als Biomarker für PCBs und Xenoöstrogene bei Invertebraten
sowie die Entwicklung eines Biosensors für diese Proteine.
Entwicklung und Etablierung bakterieller Kurzzeittestverfahren zum Nachweis
DNA-verändernder (gentoxischer) Potentiale umweltrelevanter Proben
Dr. G. Reifferscheid (AMMUG)
Gentoxine und Mutagene stehen im Verdacht, nicht nur die Genese karzinogener
Prozesse einzuleiten und zu begünstigen, sondern durch fortwährende degenerative
Veränderung des genetischen Apparates auch ursächlich an der Entstehung weiterer Erkrankungen beteiligt zu sein. Gentoxine kommen ubiquitär vor, werden jedoch
auch durch anthropogene Aktivitäten in die Umwelt entlassen, was in der Vergangenheit vielfach Anlaß gegeben hat, Testsysteme zu entwickeln, die in der Lage
sind, gentoxische Potentiale in komplexen Mischpollutionen zu erkennen.
U.a. mit Unterstützung des Zentrums für Umweltforschung der Johannes Gutenberg-Universität Mainz wurde ein bakterielles Gentoxizitätstestverfahren (umu-Test)
entwickelt und etabliert, mit dem es möglich ist, Gentoxine in Umweltproben, wie
z.B. kommunalen und industriellen Abwässern, Schwebstoffen und Sedimenten
oder auch Extrakten von Flußwasserproben zu detektieren. Die wissenschaftlich
gesicherte Erkenntnis, daß bakterielle Mutagenese weitgehend an die Anwesenheit
und Aktivität bestimmter Gene (umuDC bzw. mucAB) in der DNA gekoppelt ist, ist
Grundlage des umu-Tests. Bakterien ohne umuDC oder deren Analoga mucAB sind
so gut wie nicht in der Lage zu mutieren. Die Bestimmung der Gentoxizität einer
Probe erfolgt dabei, unter Berücksichtigung ihrer Zytotoxizität, durch die Quantifizierung der Induktion der umu-Gene. Dies ist möglich, da an das umu-Operon ein Gen
für das Enzym -Galaktosidase gekoppelt ist. Die Aktivität der -Galaktosidase
wiederum läßt sich in einer kolorimetrischen Reaktion ermitteln.
Nach Fertigstellung der DIN-Vorschrift ist der umu-Test nunmehr der erste standardisierte Gentoxizitätstest in Deutschland. Darüberhinaus befindet er sich (unter
maßgeblicher Beteiligung des AMMUG) als erster Gentoxizitätstest international
(ISO) im Prozeß der Normierung.
Das Testverfahren läßt sich nicht nur auf umweltrelevante Mischpollutionen anwenden, sondern auch auf chemische Monosubstanzen, insbesondere solche, deren
Gentoxizität und Mutagenität durch überlagerte Zytotoxizität häufig nur schwer beurteilt werden kann. Als Beispiel seien DNA-vernetzende Stoffe genannt, wie z.B. Aldehyde und verschiedene in der Tumorbekämpfung eingesetzte Chemo-
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therapeutika. Ein weiteres wichtiges Einsatzgebiet eröffnete sich mit der Biokompatibilitätsprüfung dentaler Werkstoffe. Diese wurde notwendig, da in der Zahnheilkunde seit einigen Jahren zunehmend zwar vielseitigere, aber chemisch reaktivere Füllungsmaterialien solchen relativ inerter Natur vorgezogen werden. Um vorhandene
und erkannte Detektionslücken des Tests zu schließen und das Verfahren zu komplementieren werden gegenwärtig, mit Unterstützung des Zentrums für Umweltforschung, spezielle Bakterienstämme gezielt gentechnisch modifiziert. Mit Hilfe dieser
neuen Stämme sollen in ihrer Wirkung als fatal zu bezeichnende (und in Umweltproben vorkommende) Rasterschubmutagene, die in der Lage sind, den Informationsgehalt ganzer Gene vollkommen zu zerstören, umfassender, wesentlich schneller und kostengünstiger als bisher erkannt werden.
In-vivo Testsysteme mit Muscheln zur Untersuchung immunmodulatorischer
Substanzen im Wasser
Dr. G. Reifferscheid, (AMMUG, Inst. für Physiol. Chemie, Uni Mainz)
Das Immunsystem stellt sowohl beim Menschen als auch in der Tierwelt Mechanismen bereit, Krankheitserreger zu bekämpfen bzw. Resistenzen gegen Krankheiten
auszubilden und den Organismus gegen die Entwicklung neoplastischer Zellen zu
schützen. Probleme entstehen dann, wenn Toxine Immunosuppressionen verursachen. Kontrolle bzw. Suppression verschiedener maligner Neoplasien können beeinträchtigt werden. Die Anwesenheit eines Krankheits-verursachenden Agens in einer
immunsuppressiven Phase kann zum Tode des Organismus führen.
Da phagozytotisch aktive Zellen wie die Makrophagen und Granulozyten des zellulären Immunsystems eine fundamentale Rolle bei der Resistenz von Krankheiten
spielen, können Funktionsprüfungen dieser Immunzellen Frühindikatoren für immuntoxische Wirkungen in der Umwelt darstellen.
Muscheln erfahren mehr und mehr Beachtung als Indikatororganismen in toxikologischen Biomonitoringprogrammen des marinen sowie des Flussmündungs- und
Süßwasserbereichs. Es spricht vieles dafür, phagozytisch aktive Zellen der Muschelhämolymphe als Frühindikator für immunsuppressive Wirkungen einzusetzen.
Nach Inkubation von Hämozyten mit Fluorescein-markierten Hefen oder ColiBakterien kann die Phagozytoseleistung der Hämozyten mittels Fluoreszenzmikroskopie oder Fluorimetrie bestimmt werden. Neben der Aktivitätsbestimmung gibt die
Zahl der Hämozyten einen Hinweis auf den Immunstatus des Tieres. Sowohl Wasser als auch Schwebstoff und Sediment sind testbar, wobei die im allgemeinen hohen Filtrationsraten der Tiere und damit verbundenen hohen Akkumulationsraten
insbesondere bei niedrig belasteten Gewässern von Vorteil sein können. Es wird
geprüft, inwiefern ein solcher immunologischer Basistest einen Vorhersagewert für
Immunsuppression in der Umwelt liefern kann.
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Entwicklung einer kompakten Apparatur zur isotopenselektiven UltraSpurenbestimmung von Plutonium und anderen Transuranen mittels Lasermassenspektrometrie
G. Huber, G. Passler (Institut für Physik, Universität Mainz)
N. Trautmann (Institut für Kernchemie, Universität Mainz)
Laserspektrometrische Methoden ermöglichen den hochsensitiven und isotopenselek-tiven Nachweis auch geringster Spuren radiotoxischer Elemente in der Umwelt.
Insbesondere die Isotopenverhältisse erlauben Rückschlüsse auf Erzeugung und
Herkunft der Substanzen. Dieses Projekt dient der Entwicklung einer kompakten,
kostengünstigen und benutzerfreundlichen Apparatur zur Laser-Massenspektrometrie (RIMS).
Die Apparatur besteht aus Diodenlaser Systemen in Verbindung mit einem Quadrupolmassenspektrometer. Das RIMS Verfahren wird zum Nachweis von Transuranen, insbesondere Plutonium und dessen Isotopenzusammensetzung, am Institut
für Kernchemie und Institut für Physik entwickelt und eingesetzt. Im Rahmen nationaler und internationaler Kollaborationen werden Umweltproben unterschiedlichster
Herkunft analysiert.
Finanzierung :
Stiftung für Innovation Rheinland-Pfalz
Verteilung und Zusammensetzung des Atmosphärischen Aerosols
über Ballungsräumen.
Univ.-Prof. Dr. Ruprecht Jaenicke, Dr. Sabine Gruber, Dipl. Met. Konrad Kandler,
Dr. Sabine Matthias-Maser und Dr. Lothar Schütz
(Institut für Physik der Atmosphäre)
Das Projekt hat zum Ziel, die Verteilung und Konstitution von atmosphärischen Aerosolpartikeln in Luftmassen mit anthropogener Belastung zu bestimmen. Kenntnisse über vertikale Verteilung der Aerosolpartikel und ihre Zusammensetzung sind nur
in Grundzügen vorhanden, da Verfahren zur Probenahe und Analytik, die eine geeignete zeitliche und räumliche Auflösung erlauben, noch in der Entwicklung begriffen sind. Die Bestimmung der mikrophysikalischen Wirksamkeit der Aerosolpartikel
z.B. bei Wolkenbildungsprozessen und dem Strahlungstransfer durch die Atmosphäre sind von starkem Interesse im Rahmen der Klimadiskussion. Es konnten in dem
Berichtszeitraum Messungen zur vertkalen Verteilung von Größen- und Elementverteilung von Aerosolpartikeln in maritimen und kontinentalen Luftmassen in der
planetaren Grenzschicht unterhalb 2000m Höhe durchgeführt werden. Die Proben
wurden im Raster-Elektronenmikroskop zusammen mit der engiedispersiven
Röntgenmikroanalyse hinsichtlich Größe, Morphologie und elementarer
Zusammensetzung in Klassen für sulfathaltige, mineralische, kohlenstoffhaltige,
primärbiologische und Seesalzpartikel und Flugasche untersucht.
Finanzierung: SFB233, Graduierten Kolleg,
BMB+F: Schwerpunkt: AFS, Förderkennzeichen: 07 AF 103/2
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Anwendung des Diodenlaser-Resonanzionisationsspektrometers zur
Ultraspurenbestimmung von 41Ca aus kerntechnischen Anlagen
E.W. Otten, K. Wendt (Institut für Physik, Johannes Gutenberg-Universität, Mainz)
J.V. Kratz, N. Trautmann (Inst für Kernchemie, Johannes Gutenberg-Universität,
Mainz)
N. Kotovski (JINR, Dubna, Rußland)
B.A. Bushaw (Battelle Northwest Laboratories, Richland, WA, USA)
L. Pibida (NIST, Gaithersburg, MD, USA)
Das kompakte LARISSA-Lasermassenspektrometer wurde zu Messungen an Erdalkalien und Seltenen Erden eingesetzt. Die Spezifikationen liegen aktuell bei einer
Isobarenunterdrückung von >108, einer Gesamteffizienz von 2x10-5 und einer Isotopen-selektivität von 3x1012, alle Werte sind untergrundlimitiert und sollen weiter gesteigert werden. Zusätzlich konnte eine Reproduzierbarkeit und Richtigkeit im Bereich von <5% und eine Linearität über mehrere Größenordnungen demonstriert
werden. Eine breite Palette von analytischen Messungen wurde im 41Ca an Reaktorbeton, synthetischen Proben zur Bestimmung von Produktionswirkungsquerschnitten sowie an bio-medizinischem Material durchgeführt. Im Gd wurde umfangreiches spektroskopisches Datenmaterial über auto-ionisierende Zustände aufgenommen, die zur Optimierung der erreichbaren analytischen Spezifikationen benötigt werden. Spurenanalytik im Gd betraf primär bio-medizinische Proben.
Pestizidbestimmung mit Immunomethoden
I. Hartmann, U. Pfeifer-Fukumura, W. Baumann (Institut Physikalische Chemie)
Die Reaktion eines Antikörpers mit einem Antigen oder auch entsprechenden Hapten, hier einem Pestizid, wird zum quantitativen Nachweis dieses Pestizids verwandt. Dazu werden zwei Methoden eingesetzt, nämlich die ELISA-Technik und die
von uns entwickelte Technik der direkt potentiometrischen Immunoelektroden. Z.Zt.
ist es möglich, Konzentrationen von etwa 10-8 g/l in einem Volumen von etwa 30µl
noch nachzuweisen. Damit rückt die Möglichkeit nahe, auch in Wolkenwasser Pestizide zu bestimmen. Dazu wird mit R. Jaenicke und L Schütz vom Institut für Physik der Atmosphäre und mit W. Jaeschke vom Zentrum für Umweltforschung der
Universität Frankfurt zusammengearbeitet.
Finanzierung: DFG (Ba 588/6-1+2)
Fa. Bischoff Analysentechnik, Leonberg
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Halogenierte Säuren und halogenierte unpolare Verbindungen im Trinkwasser
in der Region von Cabo Frio in Brasilien
W. Baumann (Institut für Physikalische Chemie, Uni Mainz)
R.-D. Wilken (ESWE-Institut fütr Wasserforschung, Wiesbaden)
S. V. Rodrigues (Analytische Chemie, Uni Niterói)
L. Martins (Analytische Chemie, Uni Niterói)
Firma PROLAGOS (Cabo Frio, Brasilien)
Der höchstzulässige Wert der Gruppe der Trihalomethane liegt in Brasilien im
Trinkwasser zehnmal höher als in Deutschland, was wegen der stärkeren Chlorierung und des oft höheren Biomassenanteils im Primärwasser oft als notwendig angesehen wird. Dazu kommt dann eine mögliche höhere Belastung des Trinkwassers
mit halogenierten Säuren. Ergebnisse der Analytik der Trihalomethane in einer Probe streuen laborabhängig im Raume Rio de Janeiro – Niterói sehr stark. Im Projekt
sollen die Ursachen dafür herausgefunden werden und die Methoden robust gestaltet werden.
Finanzierung: Internationales Büro des BMBF
FAPERJ, Brasilien
Bestimmung von Spurenelementen mittels Neutronenaktivierungsanalyse und
Anticomptonspektrometrie. (Im Rahmen eines Gesamtprojektes:
Ultraspurenanalyse mit Laserspektroskopie und Radiometrie
unter naturnahen Bedingungen)
J.O. Denschlag (Inst. für Kernchmie , Univ. Mainz)
N. Trautmann ( Inst. f. Kernchemie, Univ. Mainz)
R. Jaenicke (Inst. Phys. d. Atmosphäe, Univ. Mainz)
L. Schütz (Inst. Phys. d. Atmosphäe, Univ. Mainz)
Aerosole aus Luftfiltern, die auf dem Universitätsgelände von der Gruppe Trautmann zwecks Überwachung der Umweltradioaktivität gesammelt werden, sollen
mittels Neutronenaktivierungsanalyse auf Schwermetallkontaminationen (ca. 36
Elemente) untersucht werden. In Zusammenarbeit mit Dr. L. Schütz (Trajektorienrechnungen) sollen die wichtigsten weiträumigen Quellterme für Kontaminationen
ermittelt werden. Dabei ist zu hoffen, daß die gleichzeitige Bestimmung vieler Elemente bestimmte Quellen wie durch einen Fingerabdruck charakterisiert. Die erhaltenen Daten erhänzen sich in idealer Weise mit den Messungen der Umweltradioaktivität an denselben Fil-tern, die von der Gruppe Trautmann durchgeführt werden.
Finanzierung :
Landesmittel (Reaktor und Infrastruktur)
BMFT (Messgeräte)
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Entwicklung analytischer Kopplungsmethoden LC/ICP-MS und ihre Anwendung zur Bestimmung von Elementwechselwirkungen mit refraktären organischen Säuren im Zusammenhang mit dem DFG-Schwerpunktprogramm „Refraktäre organische Säuren in Gewässern“
Prof. Dr. K. Heumann, Institut für Anorganische Chemie und Analytische Chemie
Mit einem bereits 1991 in der Arbeitsgruppe Heumann von der DFG - speziell für die
Methodenentwicklung zur Elementspeziation - zur Verfügung gestellten ICP-MSGerät haben wir durch Kopplung mit HPLC-Verfahren die analytisch-technischen
Grundlagen entwickelt, um Elementspezies u.a. von refraktären organischen Säuren
(ROS) zu charakterisieren und zu quantifizieren. Diese Methode der HPLC/ICPMSIVA wird zur Charakterisierung und Quantifizierung von Schwermetall/ROSKomplexen und Halogen/ROS-Spezies bei Verwendung verschiedener Trennverfahren, wie z.B. Gelfiltrations-, Reversed-Phase-Ionenpaar- und MetallaffinitätsChromatographie, eingesetzt. Dabei werden vor allem typische "Fingerprints" für
Fulvinsäure-Bezugssubstanzen, Alterungsprozesse von ROS-Spezies, mikrobielle
Einflüsse der Bildung von Halogen/ROS-Spezies sowie die Dynamik von
Schwermetall/ROS-Komplexen untersucht, wobei letztere für die (Umwelt)-Mobilität
solcher Komplexverbindungen im aquatischen Bereich besonders bedeutsam sind.
Seit 1997 werden auch elementspezifische Wechselwirkungen, wie diejenige von
Hg mit schwefelhaltigen ROS-Fraktionen sowie die Bildung von Halogen/ROSVerbindungen bei der oxidativen Gewässeraufbereitung, untersucht.
Finanzierung: DFG
Umweltabhängige Bildung von Quecksilberspezies in kontinentalen Boden/Wasser-Systemen sowie speziesspezifischer Transfer in die Atmosphäre“
Prof. Dr. R.-D. Wilken, Institut für Geowissenschaften
Bisher wurde Quecksilber in der Regel nur punktuell in einer Phase, sei es Wasser,
Boden oder Luft, gemessen oder seine Emission hauptsächlich aus anthropogenen
Verbrennungsprozessen bestimmt. Bei diesen Messungen wurde weiterhin meist
nur der Gesamtquecksilbergehalt oder manchmal auch nur elementares Hg0 erfaßt.
Um den wichtigen, globalen biogeochemischen Quecksilberkreislauf voll verstehen
zu können, müssen aber einerseits Untersuchungen in einem zusammenhängenden
System, in welchem ein Transfer des Quecksilbers von einer in eine andere Phase
stattfindet (z.B. Übergang Boden/Wasser oder Wasser/Atmosphäre), durchgeführt
werden. Zum anderen spielen aber gerade beim Quecksilber speziesabhängige
Phasentransfers eine bedeutende Rolle, so daß ohne zusätzliche Speziesbestimmung – inkl. der Ermittlung ihrer Quellen (Bildungsmechanismus) und möglichen
anschließenden Umwandlungen – kein richtiges Bild über den Quecksilberkreislauf
erhalten werden kann.
Durch Anwendung überprüfter, analytischer Methoden der Quecksilberspeziesanalytik wird im Rahmen dieses Vorhabens an repräsentativen, kontinentalen Boden/Wasser/Atmosphäre-Systemen die speziesspezifische Bildung sowie der atmosphärische Transfer des Quecksilbers detailliert untersucht. Hierbei werden vor allem die wegen ihrer Flüchtigkeit für den atmosphärischen Transfer geeigneten umd
umweltrelevanten Quecksilberspezies elementares Hg0, Monomethylquecksilber
(CH3Hg+) und Dimethylquecksilber ((CH3)2Hg) analysiert, um u.a. den jeweiligen
Anteil an der Gesamtemission aus repräsentativen Boden/Wasser-Systemen – auch
in Abhängigkeit umweltrelevanter Parameter (z.B. Temperatur, Jahreszeit, UV-
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Strahlung und mikrobieller Aktivität) – zu bestimmen. Als repräsentative, kontinentale Quellen für atmosphärisches Quecksilber werden u.a. eine Rheinaue, ein anthropogen belasteter See, je ein ausgewählter Wald- und Freilandboden, ein Kläranlagensystem inkl. Klärschlamm sowie eine sich in Rheinland-Pfalz befindliche, quecksilberreiche Erzlagerstätte bzw. deren Abraumhalde untersucht.
Finanzierung: DFG
Projekt „Ultraspurenanalyse von Platingruppenelementen in der Umwelt
Die Emission von Platingruppenelementen PGEs (bevorzugt von Platin, in letzter
Zeit in vermehrtem Maße auch von Palladium und Rhodium) in die Umwelt ist durch
die Verwendung von entsprechend bestückten Autokatalysatoren gegeben. Um in
Umweltproben einerseits den natürlichen Untergrundgehalt bestimmen zu können
und andererseits den durch die Autokatalysatoren bedingten anthropogenen Anteil,
sind sehr nachweisstarke und richtige Analysenmethoden gefragt. In diesem Zusammenhang haben wir die Isotopenverdünnungstechnik in Kombination mit der
ICP-MS angewandt und inzwischen ein Verfahren entwickelt, welches auf diese
Weise die Multi-Elementeanalyse von Platin, Palladium, Iridium und Ruthenium bis
in den Bereich von unter 0,1 ng PGE pro Gramm Probenmaterial (z.B. in Straßenstaub, Bodenproben, geologischen Proben) analysieren kann. Mit diesem Verfahren
war es bisher möglich, alle in Frage kommenden Umweltproben auf ihren PGEGehalt hin zu analysieren.
Die Gesamtanalysenmethode enthält dabei einen Aufschluß mit Königswasser in einem Hochdruckverascher bei 300 oC, eine Abtrennung der im ICP-MS durch spektroskopische Interferenzen störenden Elemente durch AnionenaustauschChromatographie sowie die Isotopenverhältnismessung der dann isolierten isotopenverdünnten Proben. Gegenüber früher benutzten Analysenverfahren hat die von
uns entwickelte Methode bezüglich Schnelligkeit und Zuverlässigkeit so viele Vorteile, daß inzwischen auch andere Laboratorien auf unser Verfahren zurückgegriffen
haben. Vor allem gegenüber der früher meist verwendeten Nickelsulfid-Dokimasie
als Aufarbeitungsmethode benötigt unser Verfahren wesentlich weniger Chemikalien
und ist zudem deutlich schneller und zuverlässiger. Hiervon haben inzwischen auch
geologische Laboratorien, in denen die genaue Bestimmung von PGEs oft eine
wichtige Fragestellung darstellt, profitiert. Im Zusammenhang mit geologischen Analysen war es von hohem Interesse, daß es uns gelungen ist, auch das Element Osmium mit in den Analysenprozeß einzugliedern. Details des von uns entwickelten
Analysenverfahrens zur Bestimmung von PGEs in Umweltproben wurden inzwischen veröffentlicht.
Eine Qualitätskontrolle der Analytik von Umweltproben wurde durch die Bestimmung
mehrerer Standard-Referenzmaterialien aus dem geologischen Bereich durchgeführt. Dabei mußte festgestellt werden, daß einige der auf dem Markt erhältlichen
Standard-Referenzmaterialien – vor allem bezüglich der Homogenität – nicht den
heutigen Ansprüchen für solche Proben genügen, was eine wichtige Erkenntnis für
alle Laboratorien ist, die notwendigerweise zur Kalibration und Überprüfung ihrer
PGE-Methoden Standards verwenden müssen.
Weiterhin haben wir im Rahmen dieser Methodenentwicklung an der Zertifizierung
eines ersten Standard-Referenzmaterials aus dem Umweltbereich (Tunnelstaubprobe) teilgenommen. Diese Zertifizierung war von der EU initiiert worden. Unsere Analysen haben in diesem Zusammenhang einen ganz wesentlichen Beitrag
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zu dieser für die gesamte Europäische Union im Bereich der Qualitätskontrolle wichtigen Maßnahme geliefert.
Finanzierung: Stiftung Rheinland-Pfalz für Innovation
Einfluß von Huminstoffen auf das Migrationsverhalten von Aktiniden unter
umweltrelevanten Bedingungen
N. Trautmann, J.V. Kratz (Institut für Kernchemie, Uni Mainz)
G. Huber, G. Passler, K. Wendt (Institut für Physik, Uni Mainz)
H. Nitsche, G. Bernhard (Institut für Radiochemie, Forschungszentrum Rossendorf)
H.P. Beck, H. Wagner (Fachrichtung 11.4 der Universität des Saarlandes)
J. Kim (INE, Forschungszentrum Karlsruhe)
Zur Untersuchung der Komplexierung von Np, Am und Cm mit Huminsäuren in Abhängigkeit verschiedener geochemischer Faktoren wer-den sowohl chemische Verfahren in Verbindung mit empfindlichen Meßmetho-den als auch direkte Speziationstechniken eingesetzt. Die Komplexstabilitätskon-stanten sind wichtig, um Voraussagen über das Migrationsverhalten der Aktiniden in der Umwelt machen zu
können. Mit Hilfe der kontinuierlichen Elektrophorese und Ionenaustauschverfahren
in Kombination mit radiometrischen und laserspektroskopi-schen Messungen sowie
der Laserfluorescenzspektroskopie konnten die Komplexstabilitätskonstanten von
Np, Am und Cm in Abhängigkeit von der Huminsäurekon-zentration, der Metallionenkonzentration und dem pH-Wert für verschiedenartige Huminsäuren bestimmt
werden. Weiterhin wurden Säulenexperimente mit Np durchgeführt. Hierbei besteht
eine enge Zusammenarbeit zwi-schen den o.a. Gruppen.
Finanzierung: BMBF
DFG
Graduiertenkolleg, Uni Mainz
Messung der Umweltradioaktivität nach einem Extremereignis
N. Trautmann, K. Eberhardt, H. Keller (Institut für Kernchemie, Uni Mainz)
G. Huber, G. Passler, K. Wendt (Institut für Physik, Uni Mainz)
F. Eberbach (Ministerium für Umwelt und Forsten Rheinland-Pfalz)
J. Steiner (Landesamt für Umweltschutz und Gewerbeaufsicht Rheinland-Pfalz)
Bei der Freisetzung von Radioaktivität nach einem Extremereignis werden verschiedenartige Messverfahren benötigt, die zuverlässige Ergebnisse liefern, damit die
Bevölkerung durch die zuständigen Behörden beraten werden kann. Dafür wurde
ein γ-Messplatz mit einem Halbleiterdetektor und entsprechender Auswertesoftware
sowie eine Anlage zur hochauflösenden α-Spektroskopie aufgebaut. Die Gehalte
von 90Sr in Reaktortankwässern wurden mittels Low-level Antikoinzidenzzählung
nach vorheriger chemischer Abtrennung des Strontiums bestimmt. Die Anwendbarkeit von Solarzellen als Detektoren für die α-Spektroskopie wurde exploriert. Mit
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einem Nd:YAG/Titan-Saphir-Lasersystem konnte die isotopenselektive Ultraspurenanalyse von Pu in einer Reihe von Staub- und Meerwasserproben durchgeführt
werden.
Finanzierung:
Stiftung Rheinland-Pfalz für Innovation
Ministerium für Umwelt und Forsten Rheinland-Pfalz
Deposition von Pestiziden in belasteten und emissionsfernen
hessischen Gebieten
K. Unger , T. Renner (Institut für Anorganische Chemie, Uni Mainz)
D. Baumgarten, K-H. Liebl (Hessische Landesanstalt f. Umwelt, Wiesbaden)
K.-H. Jansen (Fa. Sykam GmbH, Gilching)
Der Gehalt an Pestiziden in Niederschlägen soll zeitlich integrierend erfaßt und anschließend analytisch bestimmt werden. An 3 topographisch verschiedenene
Standorten in Wiesbaden wird die Deposition zunächst in eigens entwickelten Edelstahlgefäßen gesammelt. Diese wurden wegen der Vergleichbarkeit der Sammelcharakteristik an die Sammelgefäße für die Bestimmung des partikelförmigen
Niederschlags mit dem Bergerhoff-Gerät angelehnt. Wegen der extrem geringen
Menge an Probengut je Sammler muß die Analytik miniaturisiert werden. Auf Grund
der zu erwartenden hohen Anzahl von Einzelproben muß sie weitestgehend automatisiert werden. Analog der Reihe von jüngsten DIN-Normen und Entwürfen sollen
aus dem naßen Niederschlag polare Pflanzenschutzmittel auf Festbett angereichert
werden. Hierzu wurde ein neues System zur automatisierten Direkt-Anreicherung
von wäßrigen Proben für die HPLC entwickelt.
Finanzierung:
Hessische Landesanstalt für Umwelt, Wiesbaden
Immobilisierung umweltrelevanter Schwermetalle in Zementmaterialien
M. Kersten (Inst. Geowiss., Uni Mainz)
Bautechnische Prüfverfahren und Laugungstests können die rein physikalisch wirkende Einkapselung der Schadstoffe in Reststoffen durch Einzementierung nicht
von einer evtl. auch vorhandenen chemischen Immobilisierung unterscheiden. Für
die Beurteilung des langfristigen Emissionspotentials dieser klassischumwelttechnischen Methode sollen die relevanten chemischen Immobilisierungsmechanismen mit Hilfe der Röntgenabsorptionsspektroskopie am Hamburger Synchrotronlabor (DESY/ HASYLAB) untersucht werden. Da Calciumsilikathydrat als
Hauptkomponente von Zementstein (60 Gew.-% CSH) röntgenamorph ist, läßt sich
ein struktureller Einbau von Schwermetallen kaum auf konventionellkristallographischem Wege nachweisen. Der Antragsteller konnte zusammen mit
einer Studentin aufgrund von Vorversuchen mit Zn jedoch zeigen, daß dies mit Hilfe
der Röntgenabsorptionsspektroskopie (EXAFS) gelingen kann. Bei dem chemischen Einbau von Zn durch Substitution von Ca erfolgt ein Wechsel von der
tetraedrischen in eine oktaedrische Koordination mit signifikant größeren Zn-O Bindungslängen, die sich mit dieser Methode elegant nachweisen lassen. Weitere E-
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XAFS-Messungen sollen diese Ergebnisse erhärten sowie die Bindungsmechanismen von Cr, Cu und Ni aufklären helfen. In einem folgenden DFG-Vorhaben sollen
aus diesen Ergebnissen zusammen mit den aus naßchemischen Experimenten die
thermodynamische Modellierung der Schwermetallmobilität modelliert werden.
Finanzierung: DFG Ke 508/5-1
Zeitkorrelierte Erfassung anthropogener Blei-Emissionsquellen durch BleiIsotopensignaturen einer datierten Sedimentsequenz eines Eifeler Maarsees
D.F. Mertz (Geowissenschaften, Uni Mainz)
J.F.W. Negendank (GeoForschungsZentrum, Potsdam)
A.W. Hofmann (MPI für Chemie, Mainz)
Pb-Isotopenverhältnisse anthropogener Emissionen können quellen-charakteristisch
sein. Daten über eine kontinuierliche zeitliche Entwicklung der anthropogenen PbIsotopie liegen für den mitteleuropäischen Raum bislang nicht vor. Warvenchronologisch datierte Sedimente des Eifeler Holzmaars bieten eine ausgezeichnete Möglichkeit für eine solche Untersuchung. Es soll an dieser Sedimentsequenz versucht
werden, Pb-Pollutionsquellen zu identifizieren und die zeitliche Variation der Beiträge dieser Quellen zu rekonstruieren. Über die Ansätze einer regional oder analytisch orientierten Studie hinaus bietet sich zusätzlich ein systematischer Aspekt zur
Quantifizierung des globalen anthropogenen Pb-Kreislaufes.
Entwicklung einer wirtschaftlichen Methode zur Gewinnung von kosmischen
Kügelchen aus Löß, zur Ableitung von Sedimentationsraten und für
Datierungen.
L. Schultz (MPI Mainz)
M. Zolensky (NASA, Houston)
Löß enthält kosmische Kügelchen in Mengen von 1.000 bis 2.000 Stück pro m3. Mit
etwa 650 Kügelchen kann eine Datierung durchgeführt werden. Das zu überwindende Hindernis für die Gewinnung ausreichender Mengen von kosmischem Material ist das extrem langsame analog-optische Auswahlverfahren. Es kann durch eine
digital optisch-mechanische Anlage ersetzt werden. Die Gewinnung kosmischer
Kügelchen aus Löß wurde von uns (weltweit) erstmals durchgeführt.
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Aufklärung der Species von ausgewählten Schwermetallspecies in der
trockenen Deposition
R.-D. Wilken, Inst. für Geowissenschaften und ESWE Institut für Wasserforschung
Mithilfe der ICP-MS sollen Proben, die wir von den Meßstationen der JoGU Mainz
erhalten, auf die Species von Schwermetallen untersucht werden. Neben den mit
dieser analytischen Methode erfaßbaren Metalle soll einer der Schwerpunkte die
Platinverbindungen sein.
In diesem Teilbereich soll eine intensive Zusammenarbeit mit anderen Arbeitsgruppen durchgeführt werden.
Transferpotential von natürlicher Radioaktivität aus Aquifermaterial über
Grundwasser in das Trinkwasser der Rhein-Main-Nahe-Region
Rolf-Dieter Wilken (Institut für Geowissenschaften, Uni Mainz)
Sascha Wisser (Institut für Geowissenschaften, Uni Mainz)
Der Nachweis von Radionukliden mittels Gamma-Spektrometrie ist in der Wissenschaft weitverbreitet und seit Jahrzehnten erprobt. Dieses Verfahren soll im vorliegenden Projekt zur Bestimmung des natürlichen Radionuklidgehalts von grundwasserführenden Gesteinen (Aquiferen) eingesetzt werden, um deren Eintrag in das
Grundwasser - und damit in das Trinkwasser - besser abschätzen zu können. In der
Wasserversorgung wird den natürlichen Radio-Isotopen der Uran-RadiumZerfallsreihe zukünftig mehr Aufmerksamkeit geschenkt, nicht zuletzt wegen der
novellierten Trinkwasserverordnung. Das Ziel des Vorhabens besteht in einer erstmaligen Bilanzierung von natürlichen Radionukliden vom Grundwasserleiter bis zum
Wasserwerk. Zur Realisierung dieser Zielsetzung erfolgt eine enge Kooperation
zwischen Geowissenschaften und Kernchemie.
Finanzierung:
Entwicklung eines 'eddy-accumulation'-Systems zur Bestimmung des Nettovertikalflusses von Spurengasen
C. Ammann, F.X. Meixner (Max-Planck-Institut für Chemie, Abt. Biogeochemie,
Mainz)
Eine neue mikrometeorologische Methode, welche ganz speziell auf die Anwendung
"langsamer" Spurengasmessungen zielt, ist die sogenannte "eddy accumulation"Methode. Dabei wird die Probeluft entsprechend der auf- bzw. abwärts gerichteten
vertikalen Windgeschwindigkeit in zwei unterschiedliche Reservoirs gesammelt, in
denen dann mit "langsamen" Analysatoren die entsprechenden Spurengaskonzentrationen bestimmt werden können, welche dann ein direktes Maß für den vertikalen
turbulenten Spurengasfluß darstellen. Im Rahmen unserer Aktivitäten konnte ein
solches "eddy accumulation"-Verfahren zur Flußmessung von H2O und CO2 aufgebaut und kürzlich unter Feldbedingungen gegen sog. "Standard"-Methoden (Gradient, Bowen-ratio, eddy correlation) erfolgreich getestet werden. Zukünftige An
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wendungen werden solche Spurengase adressieren, die üblicherweise durch Absorption auf entsprechende Träger bzw. in Kühlfallen gesammelt werden.
Finanzierung:
BMFT (EUROTRAC-BIATEX),
Zum Vorkommen der Glyoxylsäure und Oxalsäure in der Atmosphäre
J. Beck, G. Helas (Max-Planck-Institut für Chemie, Abt. Biogeochemie, Mainz)
Organische Säuren mit komplexerer Struktur als nur eine Carboxylgruppe lassen
sich im Niederschlag nachweisen. Dies sind unter anderem Glyoxylsäure, Brenztraubensäure und Oxalsäure. Bezüglich der Oxidation von Kohlenwasserstoffen in
der Troposphäre sollten diese Stoffe als Intermediate oder vorläufige Endprodukte,
die meist gut wasserlöslich sind, eine Rolle spielen. Die sehr niedrigen Konzentrationen dieser Verbindungen, sowohl in der Gas- als auch in der flüssigen Phase,
erfordern optimierte Sammel- und Analysemethoden, die in dieser Arbeit entwickelt
werden. Weiter sollen Bildungs- und Abbauwege der genannten komplexeren Säuren studiert werden, um so ihr Vorkommen qualitativ besser zu verstehen.
Finanzierung: DFG (SFB 233 - Dynamik und Chemie der Hydrometeore);
Consumption of carbonyl sulfide (COS) by marine algae
S. Blezinger, J. Kesselmeier (Max-Planck-Institut für Chemie, Abt. Biogeochemie,
Mainz)
C. Wilhelm (Botanisches Institut, Universität Leipzig)
We could show that the marine algae Mantoniella squamata, Prymnesium parvum
and Amphidinium klebsii takes up carbonyl sulfide (COS) from their surrounding
medium. Inhibitor studies confirmed that this COS uptake is catalysed by the enzyme carbonic anhydrase, which was not detectable with conventional methods. As
shown for M. squamata, the COS hydrolysis can be dependent on the growth conditions. Furthermore, COS uptake shows a clear positive correlation with the COS
concentration in the growth medium. The K1/2-value for the COS uptake was estimated to be around 222 mol/m3. The COS uptake by the marine algae species investigated was found to be low compared to the photoproduction and hydrolysis rate
of COS in seawater.
Finanzierung: Max-Planck-Gesellschaft
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Volatile organic acids: Apoplastic concentrations versus real and potential
emissions from leaves of Quercus ilex L. (Holm oak)
R. Gabriel, L. Schäfer, C. Gerlach, J. Kesselmeier (Max-Planck-Institut für Chemie,
Abt. Biogeochemie, Mainz)
T. Rausch (Botanisches Institut der Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg)
The apoplast (cell wall) is the last barrier before a gas molecule can escape through
the plant stomata to the atmosphere. Growth chamber experiments indicate that the
concentration of organic acids in the leaf apoplast is related to the apoplastic pH,
and the emission is related to the stomatal conductance. During field experiments
we monitored simultaneously the diurnal concentration patterns of apoplastic ions
and organic acids, the gas exchange of Q. ilex leaves and the acid emissions. Concentrations in the apoplastic sap were found to be between 0 and 320 or 70 µmol/l
for acetic or formic acid, respectively. The exchange rates of both acids followed a
diurnal pattern and ranged between -10 (uptake) and 52 (emission) nmol m-2 min-1
with the maximum around noon. We compared real emission rates with potential
ones by calculating the theoretical emission potential using the Henry’s law constants. The comparison showed 26-130 % of the measured acetic acid emission to
be predictable for apoplastic pH values between pH 4 and pH 5.
Finanzierung: BMBF (BIATEX, Spurenstoffkreisläufe);
EU (BEMA);
Carbonylsulfid im Ozean - Entwicklung neuer analytischer Methoden
M. von Hobe, J. Kettle, M.O. Andreae (Max-Planck-Institut für Chemie, Abt. Biogeochemie, Mainz)
Carbonylsulfid (COS) ist das häufigste Schwefelgas in der Atmosphäre und ist an
der Bildung von stratosphärischen Sulfataerosol beteiligt. Dieses beeinflußt durch
Streuung des Sonnenlichtes unser Klima und ist außerdem von Bedeutung für heterogene Ozonchemie. Deswegen ist es wichtig, den globalen Kreislauf von COS zu
verstehen und Quellen und Senken zu quantifizieren. Ziel unserer Arbeiten ist ein
besserer Verständnis der ozeanischen Quelle von COS. Dazu sollen zeitliche und
räumliche Variabilität der COS Konzentration durch mathematische Modelle beschrieben werden. Feldmessungen spielen hierfür eine große Rolle, wobei Genauigkeit und gute zeitliche Auflösung der Messungen sehr wichtig sind. Ein bedeutender Teil dieses Projektes ist daher die Entwicklung und Anwendung einer neuen
analytischen Methode zur COS-Messung, der Glow-Discharge-Ion-TrapMassenspektroskopie.
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Untersuchungen zur chemischen Bestimmung längerkettiger Aldehyde
H. Hübenthal, G. Helas (Max-Planck-Institut für Chemie, Abt. Biogeochemie, Mainz)
Längerkettige Aldehyde werden als Emissionsprodukte von biogenen Emissionen
beobachtet. Diese Oxidationsprodukte können sowohl Alkane als auch ungesättigte
Vebindungen als Vorläufer haben und wiederum als Vorläufer von Carbonsäuren
dienen. Ziel der Arbeit ist eine Trennungs- und Nachweisprozedur aufzubauen, die
die Charakterisierung solcher Aldehyde in einer Matrix erlaubt, wie sie für atmosphärischen Proben und biogenen Emissionen erwartet werden kann. Es werden
isokratische und Gradienten-HPLC-Systeme mit UV-Detektion und auch gaschromatographische Verfahren mit massenspektrometrischen Identifikationsverfahren
eingesetzt.
Laborexperimente zur NO-Emission aus Bodenproben
F. X. Meixner, M. Welling (Max-Planck-Institut für Chemie, Abt. Biogeochemie,
Mainz)
W. Yang (Institute of Soil Science, Academia Sinica, Nanjing, P.R. China)
L. Otter (Biology Department, University of the Witwatersrand, Johannesburg,
R.S.A.)
1993 konnte gezeigt werden, daß NO-Emissionen, welche im Rahmen eines Feldexperimentes (Bodenküvette) bestimmt wurden mit denen, welche in Laborexperimenten (Begasungsküvette) an entsprechenden Bodenproben ermittelt wurden, gut
übereinstimmen. Laboruntersuchungen, welche an gesammelten Bodenproben vorgenommen werden können, beinhalten dadurch das Potential, eine experimentelle
regionale/landesweite Abschätzung der bislang nur unzureichend bekannten NOEmission aus Böden vornehmen zu können. Weiterhin kann unter definierten Laborbedingungen der Einfluß der die NO-Emission kontrollierenden Größen (Bodentemperatur, -wassergehalt, Nährstoffzusammensetzung und -konzentration) individuell untersucht und damit für entsprechende Parameterisierungen verfügbar gemacht werden. Untersuchungen an afrikanischen Savannenböden erbrachten nicht
nur die erneute Übereinstimmung von Feld- und Laborergebnissen, es konnte die
vermutete starke Abhängigkeit der NO-Emissionen von Bodentemperatur und wassergehalt quantitativ nachgewiesen werden.
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Photodetector output calibration of a photometric static thermal-gradient
cloud condensation nuclei counter
G. Roberts, R. Flagan, G. Lala, M. O. Andreae (Max-Planck-Institut für Chemie, Abt.
Biogeochemie, Mainz)
The photodetector output of a photometric static thermal-gradient diffusion chamber
was calibrated by determining correlations between the detector output and monodisperse aerosol concentrations. The monodisperse aerosol size was controlled
using differential mobility analyzer (DMA). The sizes were selected to vary particle
growth rates at selected supersaturations between 0.15% to 1.50%. For each supersaturation and initial aerosol size, the particle concentration was found to be directly proportional to the detector output and dependent on particle composition.
Different methods of analyzing the output signal were compared. The average signal of the peak top is slightly better than the other methods. Calibration coefficients
were found to be dependent on supersaturation, initial particle size and particle
composition. The implication of using these results to interpret the photodetector
signal and calibrate a static thermal-gradient diffusion chamber will be discussed.
9.3 Umweltökonomie - Umweltrecht
60
61
Produktkennzeichnungen als Instrument der Umweltpolitik
H. Bartling und Petra Carl (Volkswirtschaftslehre und Wirtschaftspolitik,
Uni Mainz)
Die wachsende Bereitschaft von Konsumenten, Waren und Dienstleistungen zu
wählen, die weniger umweltschädlich sind oder zumindest zu sein scheinen, bietet
ein bislang noch kaum genutztes Potential für die Umweltschutzpolitik. Daß sich
das erklärte Umweltbewußtsein der Konsumenten und ihr beobachtbares Kaufverhalten nicht entsprechen, liegt u.a. daran, daß Informationen über Umweltauswirkungen des Konsums nur unvollständig vorliegen. Je höher die mit der Informationsbeschaffung verbundenen Transaktionskosten sind, desto unwahrscheinlicher
werden c.p. umweltgerechte Kaufentscheidungen. Somit wird in der Erarbeitung
einer verbrauchergerechten und den gesamten ökologischen Produktlebenszyklus
erfassenden Kennzeichnung ein wirkungsvoller Beitrag zur Lösung von Umweltproblemen gesehen. Es scheint plausibel, daß Produktkennzeichungen nicht nur die
Wirksamkeit anderer umweltpolitischer Instrumente steigern können, sondern daß
unter bestimmten Gegebenheiten eine sog. "weiche Strategie" umweltpolitisch erfolgreicher sein kann, als alternative Vorgehensweisen.
Umweltschutz im zivilen Luftverkehr
H. Bartling und F. Fichert (Volkswirtschaftslehre und Wirtschaftspolitik, Uni Mainz)
Vor dem Hintergrund des prognostizierten Wachstums des Luftverkehrs in den
kommenden Jahren und der neuen Erkenntnise über den bislang unterschätzten
Beitrag des Luftverkehrs zur globalen Klimaproblematik ist es dringend notwendig,
Maßnahmen zu erarbeiten, die ein Erreichen umweltpolitischer Ziele auf regionaler
und globaler Ebene sicherstellen. Bislang kommen in der Luftverkehrspolitik vor
allem ordnungsrechtliche Instrumente, d.h. Gebote und Verbote, zum Einsatz. Die
Untersuchung soll neue Erkenntnisse darüber erbringen, inwieweit umweltpolitische
Ziele (ökologische Effektivität) mit Hilfe der marktwirtschaftlichen Instrumente (z.,B.
Abgaben, Umweltzertifikate) zu geringeren gesamtwirtschaftlichen Kosten als bei
Fortsetzung der bisherigen Politik verwirklicht werden können (ökonomische Effizienz im statischen und dynamischen Sinn). Ziel des Projekts ist es daher, ein den
genannten Anforderungen entsprechendes Maßnahmenbündel für die politische
Umsetzung vorzuschlagen. Dies geschieht unter Berücksichtigung naturwissenschaftlicher Forschungsergebnisse über die Umweltauswirkungen des Luftverkehrs
und anhand von ingenieurwissenschaftlichen Aussagen, beispielswiese über die
Möglichkeiten und Grenzen der technischen Entwicklung im Triebwerksbau.
Umweltpolitische Instrumente zur Bekämpfung von Schadstoffemissionen im
Bereich des Ackerbaus und der Viehwirtschaft
H. Bartling und J. Hippchen (Volkswirtschaftslehre und Wirtschaftspolitik, Uni Mainz)
In diesem Projekt werden zunächst exemplarisch die gasförmigen stickstoffhaltigen
Schadstoffemissionen der Land- und Viehwirtschaft herausgegriffen und es wird an
diesem Beispiel untersucht, inwieweit marktwirtschaftliche Instrumente der Umweltpolitik (z.B. Abgaben) im Vergleich zu nichtmarktwirtschaftlichen (z.B. Verbote) Voroder Nachteile bei der Internalisierung externer Kosten aufweisen. Als Ziel wird da-
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bei angestrebt ein geeignetes Instrumentenbündel zu benennen und dann zu studieren, inwieweit dieses auch zur Bewältigung der Gesamtstickstoffproblematik in
der Land- und Viehwirtschaft dienen kann.
Umweltschonender Tourismus:
Instrumentenanalyse zur Erreichung geigneter Ziele
Projektleiter:
Projektbearbeiter:
Universitätsprofessor Dr. Hartwig Bartling
(FB 03, Wirtschaftswissenschaften, Uni Mainz)
Diplom-Handelslehrerin Katja Mohr
In diesem Projekt sollen die verschiedenen, mit dem Tourismus in Verbindung gebrachten Umweltprobleme untersucht werden. Vor dem Hintergrund geeigneter
Zielsetzungen sind umweltpolitsche Handlungsempfehlungen abzuleiten. Dazu ist
es erforderlich, die tourismusbedingten Umweltprobleme, die aufgrund des anhaltenden Wachstums im Tourismussektor an Bedeutung gewinnen, auf der Basis naturwissenschaftlicher Erkenntnisse aufzuzeigen. Eine anschließende umweltökonomische Analyse soll klären, inwieweit bei den verschiedenen Umweltbeeinträchtigungen externe Effekte vorliegen, die ein Eingreifen überörtlicher Instanzen
rechtfertigen, oder ob bereits das Interesse der Zielorte an einer langfristigen
Existenzsicherung ein Motiv zum umweltschützenden Handeln aus Eigeninteresse
darstellt. Aufbauend auf dieser Kategorisierung sollen - auch unter Berücksichtigung
wirtschaftlicher
Effekte
des
Fremdenverkehrs
geeignete
Instrumentenempfehlungen abgeleitet werden.
Kooperative Steuerungssysteme als Elemente einzelstaatlicher und internationaler Strategien der Nachhaltigkeit
Hermann Bartmann, Antje Geldsetzer, Jan A. Schwaab (FB 03, Uni Mainz)
Kooperationslösungen werden zunehmend als Mittel zur konfliktarmen Bewältigung
von umweltschutzpolitischen Aufgaben eingesetzt. Sie erlauben die Einbindung von
Industrie, Zivilgesellschaft und Staat sowohl auf nationaler als auch internationaler
Ebene. Dadurch werden auch Übergänge zwischen unterschiedlichen
Ordnungssystemen möglich. Das Projekt untersucht die spezifischen Beiträge
kooperativer Ansätze in der einzelstaatlichen Umweltpolitik (z. B. Mediation),
internationalen Umweltpolitik (z. B. Klimaschutzregime) und im Kontext
internationaler Wirtschaftsbeziehungen (z. B. Effektivität hoheitlicher Umweltpolitik
angesichts internationalisierter Wirtschaftsprozesse). Es werden die umwelt-,
ordnungs- und arbeitsmarktpolitischen Konsequenzen und Lösungsstrategien
erarbeitet. Ziel ist die Ausarbeitung einer umweltpolitischen Strategie, die die Rolle
von Kooperationslösungen in der praktischen Umweltpolitik definiert, ihre etwaigen
Risiken minimiert und ihre Stärken in den Dienst der Nachhaltigkeitspolitik stellt.
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Ökonomische Bewertung und nachhaltige Entwicklung
Univ.-Prof. Dr. H. Bartmann (FB 03)
Dipl.-Vw. A.A. Busch (FB 03)
Die Rolle monetärer Bewertung zur Lösung von Umweltproblemen und zur Integration von Ökologie und Ökonomie wird auch innerhalb der ökonomischen Disziplin
z. T. sehr kontrovers diskutiert. Deutlich wird, daß zur Konkretisierung eines Leitbildes Nachhaltige Entwicklung neoklassisch geprägte Internalisierungsstrategien nur
begrenzt herangezogen werden können. Die Schwerpunkte des Projekts sind: Aufzeigen derjenigen Schwierigkeiten und Grenzen monetärer Bewertung, die aus interdiziplinären Systemzusammenhänge resultieren (auch am Beispiel globaler Nutzen-Kosten-Analysen). Abgrenzung der Anwendungsmöglichkeiten monetärer Bewertung zur Integration von Ökologie und Ökonomie am Beispiel Biodiversität.
Grundlegende Untersuchung der Möglichkeiten des Einsatzes ökonomischer Bewertung zur Ausgestaltung von Nachhaltigkeitskonzeptionen.
Ökonomie – Umwelt – Ethik
Hermann Bartmann (FB 03, Uni Mainz)
Nicola Simon-Opitz (FB 03, Uni Mainz)
Die Renaissance wirtschaftsethischer Fragestellungen ist auf die zu beobachtenden
Fehlentwicklungen industriewirtschaftlicher Wachstumsgesellschaften zurüchzuführen. Die ökologische Krise kann nicht durch eine ausschließlich knappheitstheoretische Betrachtung der Umweltprobleme gelöst werden. Notwendig ist eine längerfristige Orientierungsperspektive, in der es nicht primär um die Gestaltung der Natur,
sondern insbesondere auch um die Gestaltung der Gesellschaft hinsichtlich ihres
Naturverhältnisses geht. Im Rahmen der umweltethischen Betrachtung wird auf der
Grundlage der Analyse verschiedener umweltethischer Positionen versucht, eine
Modifikation der Ökonomie in Richtung nachhaltige Entwicklung abzuleiten.
Das Recht immissionsschutzrechtlich nicht genehmigungsbedürftiger
Anlagen
Prof. Dr. Hans-Werner Laubinger, M.C.L. (Fachbereich 03, Uni Mainz)
Die Vorschriften der §§ 22 bis 25 Bundes-Immissionsschutzgesetz sollen umfassend wissenschaftlich kommentiert werden, um sowohl der Rechtswissenschaft als
auch der Rechtspraxis ein vollständiges Hilfsmittel an die Hand zu geben. Die
Pflichten der Betreiber nicht genehmigungsbedürftiger Anlagen (§ 22 BImSchG)
umfassen sowohl den Immissionsschutz als auch andere Rechtsregime, wie z.B.
das Bau-, das Naturschutz- oder das Wasserrecht. Europarechtliche Vorgaben wirken insbesondere auf die Festlegung materieller Umweltstandards, aber auch auf
die Ermächtigungen zum behördlichen Einschreiten nach §§ 24, 25 BImSchG ein,
z.B. über die EG-Öko-Audit-Verordnung für auditierte und zertifizierte Unternehmen.
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Nachträgliche Anordnungen im Bundesimmissionsschutzrecht
H.-W. Laubinger (Öffentliches Recht und Verwaltungslehre, Uni Mainz)
Ziel des Projekts ist es zu untersuchen, ob sich durch die Änderung des Bundesimmissionsschutzgesetzes 1985 wirklich eine Verbesserung für den Erlaß von nachträglichen Anordnungen ergeben hat oder ob es lediglich zu einer sprachlichen Veränderung der Normen kam. Auch soll untersucht werden, ob die Verwaltungen mit
dieser geänderten Vorschrift besser zurecht kommen oder ob für sie alles beim alten geblieben ist.
Integrierter Umweltschutz
H.-W. Laubinger, M.Martini (Lehrstuhl für öffentliches Recht und Verwaltungslehre)
Das Umweltrecht der Bundesrepublik Deutschland steht vor einer der größten Umwälzungen seiner Geschichte. Es soll erstmals in einem Umweltgesetzbuch kodifiziert werden. Bereits 1999 soll als Vorschaltgesetz zu der Gesamtkodifikation ein
Kapitel über die Vorhabengenehmigung in Kraft treten. Anlaß für diese gestzgeberischen Bestrebungen sind neuere europarechtliche Vorgaben, die die EUMitgliedsstaaten zur Verwirklichung integrierter Regelungsansätze verpflichten, insbesondere die UVP-RL und die UVP-Änderungsrichtlinie. Was aus diesen Richtlinien im einzelnen als Regelungsauftrag folgt und inwieweit das nationale Umweltrecht integrierten Umweltschutz bereits verwirklicht oder nicht, ist noch weitgehend
ungeklärt. Das integrierte Konzept gilt als eine Herausforderung an das deutsche
Umweltrecht. Seine exakte juristisch-dogmatische Durchdringung steht noch aus.
Diesen Fragen soll im Rahmen dieses Projektes nachgegangen werden.
Das Umweltsonderrecht der Bundeswehr
H.-W. Laubinger, U Repkewitz
(Öffentliches Recht und Verwaltungslehre, Uni Mainz)
Die Aktivitäten der Bundeswehr in Friedenszeiten beeinträchtigen die Umwelt insbesondere durch Lärm und durch die Inanspruchnahme der Landschaft. Die Bundeswehr ist grundsätzlich and die allgemeinen Rechtsvorschriften und daher auch an
die Anforderunen zum Schutz der Umwelt gebunden. Daraus kann ein Interessenkonflikt zwischen den Belangen des Umweltschutzes und der Eisatzfähigkeit der
Streitkräfte resultieren. Ihn versuche spezielle Vorschriften in nahezu allen Umweltgesetzen zu lösen. Mit dem Prjekt werden diese verstreuten Bestimmungen systematisch erfaßt. es wird geprüft, ob diese Normen verfassungsrechtlichen Anforderungen genügen und ob eine koordinierte Auslegung verwandter Rechtsbegriffe
möglich ist. Damit werden die Voraussetzungen dafür geschaffen, daß Naturwissenschaftler und Techniker den Konflikt zwischen militärischen und Umweltanforderungen zum Schutze der Umwelt optimieren können.
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Öffentlich-rechtliche Bewältigung umweltbeeinflussender Naturkatastrophen
und Störfälle
Prof. Dr. Hans-Werner Laubinger, M.C.L., Wiss. Ass. Dr. Ulrich Repkewitz (FB 03)
Mit dem Projekt sollen öffentlich-rechtliche Fragestellungen der Bewältigung von
Extremereignissen bearbeitet werden. Bisher werden zwar vereinzelte Punkte in
Aufsätzen, Dissertationen und Kommentierungen behandelt, es fehlt jedoch an umfassenden und Einzelfälle übergreifenden Darstellungen. Die Arbeit soll dem Problem abhelfen, daß für Wissenschaft und Praxis – und auch für den Gesetzgeber –
momentan nicht erkennbar ist, ob das zur Bewältigung von Extremereignissen vorhandene Instrumentarium den tatsächlichen Verhältnissen und den verfassungsrechtlichen Anforderungen genügt. Außerdem ist das Projekt Anlaufstelle für juristische Fragen anderer mit dem Arbeitsthema „Auswirkungen von Extremereignissen“
befaßter Fachbereiche.
Finanzierung:
Inputorientierte Umweltpolitik in der Sozialen MarktwirtschaftWirtschaftspolitische Analyse einer Nachhaltigkeitskonzeption
Prof. Dr. Werner Zohlnhöfer
Dipl.-Vw. Marcus Stewen
(beide LS für Volkswirtschaftslehre, insbes. Wirtschaftspolitik, Univ. Mainz)
Im Rahmen der Diskussion um eine nachhaltige Entwicklung werden verstärkt in
Wissenschaft und Politik Konzepte diskutiert, die eine Verlagerung der Umweltpolitik
weg von der alleinigen Orientierung auf Emissionen hin zu einer verstärkten Inputorientierung propagieren. Dabei wird eine deutliche Reduktion des Ressourcen-,
Energie- und Flächenverbrauches gefordert. Fragen der Umsetzbarkeit sowie wirtschaftspolitische Folgen und ordnungspolitische Aspekte solcher Konzepte werden
jedoch in der Regel vernachlässigt.
Ziel des Projektes ist es, Konfliktfelder bei der Umsetzung einer inputorientierten
Stoffstrompolitik auf der Basis der Konzeption der Sozialen Marktwirtschaft zu identifizieren. Welche wirtschaftlichen Folgen ergeben sich bei der Umsetzung? Wie
sind diese Konzepte ordnungspolitisch zu bewerten? Da die Umsetzbarkeit der
Konzepte wesentlich von der Funktionsweise des politischen Prozesses abhängt,
wird zudem mit Hilfe der Neuen Politischen Ökonomie untersucht, inwieweit eine
inputorientierte Stoffpolitik auf zusätzliche Hindernisse im politischen Willensbildungs- und Entscheidungsprozeß stößt.
9.4 Sonstige Projekte
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67
Interdisziplinäres Lehrbuchprojekt "Einführung in die Ökologische Ökonomik"
J. A. Schwaab, M. Stewen (Fachbereich 03)
Ziel des Projektes war es, das den "State of the art" der internationalen und
deutschsprachigen Diskussion darstellende Lehrbuch von Robert Costanza, John
Cumberland, Herman Daly, Robert Goodland und Richard Norgaard in Deutsch herauszugeben und wesentlich um die europäische Dimension zu erweitern, um einen
einführenden und umfassenden Überblick über den noch vergleichsweise jungen,
interdisziplinären Ansatz der Ökologischen Ökonomik (Ecological Economics) zu
geben und einem deutschsprachigen Publikum näher zu bringen. Der amerikanische Text gibt einen umfassenden und gut lesbaren Überblick über die Bestrebungen, die sich auseinander entwickelnden Disziplinen der Ökonomie und der Ökologie (wieder) zu einer übergreifenden Disziplin zu integrieren. Ziel war es, diesen mit
Beiträgen von über 25 renommierten Experten und Expertinnen aus Wissenschaft
und Umweltforschung aus Deutschland, Österreich und der Schweiz zu kombinieren
(u.a. H.C. Binswanger, H.G. Nutzinger, E.U. v. Weizsäcker u.v.a.); hierdurch bietet
das nunmehr seit April 2001 vorliegende Buch einen breiten Überblick über die methodische und inhaltliche Vielfalt der Ökologischen Ökonomik im deutschsprachigem
und internationalen Raum — ideal für Studierende, Praktiker und allgemein Interessierte in Ökologie, Ökonomie, Politik und Gesellschaft. (Erschienen als UTBTaschenbuch, April 2001 bei Lucius/Lucius (Stuttgart). ISBN 3-8252-2190-3).
Finanzierung:
Zentrum
Schweisfurth-Stiftung München
K.K. und L.L. Kapp Stiftung Basel
Vereinigung für Ökologische Chemie
TAURUS Institut an der Universität Trier
Versuch zur Klonierung der Metallothioneingene von Chironomiden
E. R. Schmidt, Institut für Molekulargenetik,
gentechnologische Sicherheitsforschung und Beratung
Chironomiden haben aquatisch lebende Larven, die z.T. stark verschmutzte und
extrem sauerstoffarme Sedimente von Teichen, Seen und anderen Gewässern besiedeln. Bestimmte Chironomidenarten (z.B. Chironomus thummi) zeigen eine hohe
Toleranz gegenüber den verschiedensten Gewässerverschmutzungen.
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Anwendung von Proteomics als universeller Ansatz zur Beobachtung der
Auswirkung von Extremereignissen speziell im Ökosystem Mittelrhein
Prof. Dr. Dr. Heinz C. Schröder, Prof. Dr. W.E.G. Müller
(Inst. Physiol. Chem. Pathobiochem., Abt. Angew. Mol.-Biol., Uni Mainz)
Im Verlauf der bisherigen Förderung konnte von den Gruppen Müller und Schröder
neben der bereits identifizierten MAP-Kinase p38 ein weiterer Vertreter dieser Proteinfamilie kloniert und charakterisiert werden: das JNK-Protein. Diese aus einem
Schwamm (Suberites domuncula) isolierte MAP-Kinase erwies sich ebenfalls als
vielversprechender Biomarker für osmotischen Stress. Mit Hilfe der ProteomicsMethode (2D-Gelelektrophorese und Western-Blotting) konnte neben den MAPKinasen eine Reihe weiterer Stress-Biomarker-Proteine (u.a. HSP70 und 14-3-3Protein-Isoformen) in Schwämmen (S. domuncula) und Süßwasser-Muscheln (Corbicula fluminea) nach Exposition gegenüber verschiedenen Stressoren (Hitzeschock, Salzbelastung, Schwermetalle und Xenoöstrogene) identifiziert werden.
Finanzierung:
Sekretion von Zytokinen in der menschlichen Nasenschleimhaut als Marker
einer subklinischen Entzündungsreaktion bei Exposition mit Lösungsmitteln
in niedrigen Konzentrationen am Beispiel von Aceton
Dr. med. Ludger Klimek und Dr. Axel Muttray
Organische Lösungsmittel können auch in niedrigen Konzentrationen bei empfindlichen Personen schleimhautreizend wirken. Ziel unseres Forschungsvorhabens war
es, die Bestimmung von Zytokinen im Nasensekret als objektiven Parameter einer
subklinischen Lösungsmitteleinwirkung zu validieren. 12 gesunde Probanden wurden je 0 ppm (Kontrolle) und 500 ppm Aceton im Cross-over Design über 4 Stunden
exponiert. Danach wurden die Zytokine IL-1b, IL-6 und IL-8 im Nasensekret bestimmt. Das subjektive Befinden der Probanden wurde mit einem standardisierten
Fragebo-gen erfaßt. Die Auswertung konnte noch nicht abgeschlossen werden, da
die endgül-tige Bewilligung der Mittel erst im Juni 1998 erfolgt war. Die Ergebnisse
könnten zu Maßnahmen der Prävention, d.h. einer Minderung einer Lösungsmittelbelastung führen.
Das Deutsche Kinderkrebsregister
J. Michaelis, P. Kaatsch (Medizinische Statistik und Dokumentation, Uni Mainz)
Das Deutsche Kinderkrebsregister wird seit 1980 am Institut für Medizinische Statistik und Dokumentation geführt. Jährlich werden die Daten von 1800 neuerkrankten Kindern, mittlerweile aus den alten und den neuen Bundesländern, in das Register aufgenommen. Der Vollständigkeitsgrad der Erfassung beträgt für die alten
Länder etwa 95%, für die neuen Länder ist er etwas niedriger. Mittlerweile stellt das
Register weltweit das größte seiner Art dar.
Am Kinderkrebsregister erfolgen regelmäßig Analysen zur Frage möglicher zeitlicher Trends sowie regionalbezogener Unterschiede in den Erkrankungsraten. Letz-
69
tere lassen sich bis hinunter auf Gemeindeebene durchführen und helfen, mögliche
Erkrankungscluster zu entdecken. Das Register bietet auch eine geeignete Grundlage zure Durchführung epidemiologischer Studien zur Ursachenforschung.
Finanzierung: Bundesgesundheitsministerium
rheinland-pfälzisches Ministerium für Arbeit, Soziales,
Familie und Gesundheit in Kooperation
mit dem Tumorzentrum Rheinland-Pfalz e.V.
Bundesweite Studie über Leukämie und Lymphome bei Kindern
J. Michaelis, G. Haaf, p. Kaatsch, U. Kaletsch, F. Krummenauer,
R. Meinert, A. Miesner (Medizinische Statistik und Dokumentation, Uni Mainz)
Im Rahmen einer bundesweiten Fallkontrollstudie zu möglichen Ursachen von Leukämien, Lymphomen und anderen Tumorerkrankungen bei Kindern werden jeweils
etwa 3.000 Eltern krebskranker und nicht krebskranker Kinder befragt. Die Befragung erfolgt kombiniert durch Fragebögen und telefonische Interviews. Die Studie
basiert auf dem Deutschen Kinderkrebsregister und umfaßt den Erkrankungszeitraum 1992 - 1994. Konfirmatorisch werden in der Literatur diskutierte Hypothesen
geprüft und explorative Analysen zur systemanalytischen Auswertung des umfangreichen Datenmaterials dienen zur Identifizierung möglicher Häufungen einzelner
Merkmalskonstellationen, die als ursächliche Faktoren relevant sein könnten.
In einem Teil der Studie wird darüber hinaus auffälligen Ergebnissen nachgegangen, die sich aus der explorativen Analyse einer 1992 publizierten Studie zur Häufigkeit kindlicher Krebserkrankungen in der Umgebung westdeutscher kerntechnischer Anlagen ergeben. Hier wird der Studienzeitraum rückwirkend bis 1980
ausgedehnt.
Finanzierung:
Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz
und Reaktorsicherheit
Clusterstudie für Akute Leukämien bei Kindern in Niedersachsen
J. Michaelis, G. Haaf, P. Kaatsch, U. Kaletsch, F. Krummenauer, R. Meinert,
A. Miesner (Medizinische Statistik und Dokumentation, Uni Mainz)
Im Rahmen einer Fallkontrollstudie zu möglichen Ursachen von Leukämien im Kinderalter werden in Niedersachsen etwa 250 Eltern krebskranker und ebenso viele
Eltern nicht krebskranker Kinder befragt. Die Studie umfaßt den Zeitraum von 1988 1993 und basiert auf dem Deutschen Kinderkrebsregister. Schwerpunkte stellen in
dieser Studie in den Wohnungen durchgeführte, systematische Messungen elektromagnetischer Felder (in Zusammenarbeit mit der TU Braunschweig) und Radonmessungen (Bundesanstalt für Strahlenschutz) dar. Es wird auch der in der Literatur
intensiv diskutierten Hypothese nachgegangen ob und inwieweit die Vitamin-K-Prophylaxe für Hirnblutungen bei Neugeborenen das Risiko erhöht, an einer Leukämie
zu erkranken.
Finanzierung:
Niedersächsiches Sozialministerium
Deutsche Krebshilfe
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Studie zur Häufung von Neuroblastomen nach dem Tschernobyl-Unfall
J. Michaelis, G. Haaf, P. Kaatsch, F. Krummenauer
(Medizinische Statistik und Dokumentation, Uni Mainz)
Eine Fallkontrollstudie zur Häufung von Neuroblastomen nach dem Tschernobylunfall wurde basierend auf dem Deutschen Kinderkrebsregister durchgeführt.
Anlaß war die erhöhte Erkrankungsrate bei 1988 geborenen Kindern in den Regionen mit erhöhtem radioaktiven Fallout. Die Studie, die insbesondere auch die Ernährungsgewohnheiten der Eltern mit einbezog, ergab jedoch für einen Zusammenhang mit dem Reaktorunglück keinen weiteren Hinweis. Andere, in der Literatur
in Zusammenhang mit der Entstehung von Neuroblastomen beschriebene mögliche
Einflußfaktoren konnten nicht bestätigt werden. Jedoch fand sich eine Assoziation
mit der elterlichen Exposition mit Pestiziden und dem Auftreten dieses embryonalen
Tumors.
Finanzierung:
Deutsche Leukämie-Forschungshilfe
Untersuchungen zu den Stauspiegelschwankungen der Lagoa de Juturnaíba
hinsichtlich ihres Einflusses auf die Limnoökologie und die Grundwasserqualität
W. Baumann (Institut für Physikalische Chemie, Uni Mainz)
D. Schenk (Institut für Geologie, Uni Mainz)
C. Wilhelm (Institut für Allgemeine Botanik, Uni Mainz)
S. V. Rodrigues (Analytische Chemie, Uni Niterói)
L. Martins (Analytische Chemie, Uni Niterói)
Bastiaan Knoopers (Geocxhemie, Uni Niterói)
S. Azevedo (Núcleo de Pesquisas Naturais, UFRJ, Rio de Janeiro)
V. L. Huszar (Depto. de Botánica, Museo Nacional, Rio de Janeiro)
Trinkwasserqualität und -quantität sind in dem touristisch extrem stark belasteten
Gebiet der Região dos Lagos im Nordosten von Rio de Janeiro von dem Trinkwasserreservoir Lagoa de Juturnaíba sehr stark abhängig. Nach einer kurzen Zeit der
Erholung nach Aufstauen ist der See heute wieder stark eutrophiert. Projektziel ist
es, zunächst den Zustand des Sees bzgl. seiner Eutrophierung und der hier denkbaren schleichenden Belastung des Grundwassers zu charakterisieren, den Anteil
an effluentem und influentem Wasser als Folge unterschiedlicher Wasserstände und
die Wirkung auf das Schadstoffrückhaltevermögen des Untergrundes zu erfassen,
und dann Empfehlungen für weiteres längerfristiges Vorgehen zu erarbeiten.
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Mestradokurs "Geoquímica Ambiental"
W. Baumann (Physikalische Chemie, dtsch. Koordinator, Uni Mainz)
H. Roeser (Geologie, brasil. Koordinator des Kurses, Uni Ouro Preto)
Dieser über 2 Jahre angelegte Kurs wurde vor einigen Jahren unter Mitwirkung weiterer deutscher Kollegen der Farichtungen Geologie, Paläogeologie, Chemie und
Biologie in Ouro Preto, Brasilien mit Hilfe des DAAD aufgebaut, um in Geologie,
Chemie oder Biologie formierten Studenten eine Zusatzausbildung auf dem Gebiet
der Umweltgeochemie auf Mestradoebene zu geben. Der Kurs läuft inzwischen gut
und es wird vom Zentrum nur noch gelegentlich Schützenhilfe über den DAAD geboten. Die Absolventen sollen in die Lage versetzt werden, später sowohl in technischen, wie auch in administrativen Positionen umweltrelevante Probleme sachbezogen zu lösen helfen.
Finanzierung: DAAD,
Fundação Gorceix, Ouro Preto, Brasilien
Die Evolution und Ökologie einjähriger Unkräuter
J.W. Kadereit, Institut f. Spezielle Botanik u. Botanischer Garten
Am Beispiel von Senecio vulgaris (Gemeines Greiskraut) und S. viscosus (Klebriges
Greiskraut) als ausschließlich von anthropogenen Standorten bekannten Arten wird
die Evolution und Ökologie einjähriger Unkräuter Mitteleuropas untersucht. Diese
Arbeiten umfassen Beobachtungen und Experimente zur Populationsdynamik der
Unkräuter in Mitteleuropa, Feldarbeiten an Standorten nicht-unkrautiger Verwandter
(Vorfahren), vergleichende Kultur der Unkräuter und ihrer Vorfahren unter standadisierten Bedingungen sowie Analysen der genetischen Unterschiede zwischen Unkraut und nicht-unkrautigem Vorfahren.
Ziel der Untersuchungen ist das Verständnis der historischen Bedingungen, unter
denen Unkräuter entstanden sind, sowie der Eigenschaften und ihrer genetischen
Grundlage, die für den Erfolg dieser Pflanzen als Kolonisierer anthropogener Standorte verantwortlich sind.
Finanzierung: DFG
Genetische Variation von europäischen Hochgebirgstaxa
Prof. Dr. J. W. Kadereit, Dr. H.P. Comes (Institut für Spezielle Botanik)
In diesem Projekt wird die genetische Variation zahlreicher in den europäischen
Hochgebirgen vorkommender Pflanzentaxa vergleichend untersucht. Im Vordergrund steht die Frage, wie gefundene geographische Muster genetischer Variation
durch die spättertiäre/quartäre Geschichte und durch biologische Eigenschaften der
Pflanzen erklärt werden können. Die Ergebnisse dieses Projektes machen z.B. deutlich, dass unterschiedliche Taxa ein sehr unterschiedliches Ausbreitungspotential
hatten und haben. Dieses Wissen ist für die Betrachtung der Reaktion dieser Pflanzen auf aktuelle Bedrohung wesentlich.
Finanzierung :
DFG
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Der Schierlingswasserfenchel im Hamburger Raum
Prof. Dr. J.W. Kadereit, Dr. G. Clausing (Institut für Spezielle Botanik)
In einem kooperativen Projekt mit dem Botanischen Verein Hamburg und den Universitäten Hamburg und Marburg und unterstützt durch das BMU wird am Institut für
Spezielle Botanik der Universität Mainz der im Bereich Hamburgs im Süßwassertidebereich vorkommende und durch verschiedenste Flussbaumaßnahmen stark bedrohte Endemit Oenanthe conioides (Schierlingswasserfenchel) untersucht. In
Mainz wird dabei die Verwandtschaft dieser Art mit der weitverbreiteten Oe. aquatica sowie die genetische Struktur von Oe. conioides (conservation genetics) untersucht.
Finanzierung:
BMU und div.
Entwicklung neuer Techniken für die Isolierung einzelner Bakterienzellen aus
komplexen Umweltproben
Prof. Dr. H. König (Institut für Mikrobiologie)
Eine Voraussetzung für die biochemische und physiologische Untersuchung von
Mikroorganismen ist die Isolierung und Handhabung von Reinkulturen. Dieses Kriterium ist dann erfüllt, wenn eine Bakterienkultur von einer Zelle abstammt. Besonders
ökologisch orientierte Mikrobiologen stehen häufig vor dem Problem, Reinkulturen
bestimmter Bakterien aus komplexen natürlichen Habitaten zu gewinnen. Die prinzipiellen Methoden zur Bakterienisolierung haben sich seit Robert Koch nicht wesentlich verbessert. Plattierungstechniken und Verdünnungsreihen können nicht verhindern, daß Bakterienkulturen von Zellaggregaten stammen. Das trifft auch für Coulter
Counter zu. Zwei Methoden für die Isolierung von bakteriellen Einzelzellen aus
komplexen Proben wurden in der letzten Zeit entwickelt. Bei der optischen Pinzetten
werden einzelne Bakterienzellen mit Hilfe eines Laserstrahles abgetrennt. Wir haben
die Anwendung der Mikromanipulationstechnik zur Isolierung von einzelnen Bakterien bis zur Routine weiterentwickelt. Diese Methode wird auch in der nächsten Ausgabe des amerikanischen Standardlehrbuches "Microbiology" (Prescott, Harley,
Klein, 2001) beschrieben.
Finanzierung: DFG
73
Umsatz von Schadstoffen durch die Mikroflora von Termiten
Prof. Dr. H. König (Institut für Mikrobiologie)
Mikroorganismen können eine Reihe von Schwermetallen metabolieren und mobilisieren. In Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe von H. G. Heumann wurde die Fähigkeit der Darmflora von Termiten getestet, Quecksilber zu methylieren. Methylquecksilberverbindungen sind flüchtig und noch schädlicher für Organismen als
Quecksilbersalze. Die intestinale Mikroflora von Mastotermes darwiniens wurde unter anaeroben und aeroben Bedingungen mit HgCl-Lösungen inkubiert. Es zeigte
sich, daß die Darmflora Quecksilberionen zu elementarem Quecksilber reduzierte
und auch Monomethylquecksilber (MeHg+) produzierte. Diese Untersuchungen sollen im Rahmen des beantragten Graduiertenkollegs "Analytik von Spurenstoffen und
deren Bindungsformen" fortgeführt werden.
Finanzierung: DFG
Moskito Survey rund um den Rhein-Main-Flughafen Frankfurt (FRA)
R. Kuhn (Inst. f. Zool. - Uni Mainz)
Ziel des Projektes ist es, die Einwanderung / Einschleppung fremder Moskitos durch
den Flugverkehr auf dem Rhein-Main Flughafen – Frankfurt möglichst früh einwandfrei nachzuweisen. Insbesondere die in Amerika als “Asian Tiger Mosquito” genannte Ae. albopictus (Diptera: Culicidae) ist in den letzten Jahren in vielen Regionen der
Welt als unerwünschter “Neubürger” (Neozoen) aufgetreten. Höchst unerwünscht
deshalb, weil sich diese Spezies als potenter Vector für DENGUE- und andere humanpathogene Viren erwiesen hat. Einmal etabliert ist diese Mücke kaum mehr erfolgreich zu bekämpfen, da sie auch in kleinsten Wasseransammlungen, z.B. weggeworfenen Flaschen und Getränkedosen brütet. Ebenso wie Autoreifen häuft sich
solcher Wohlstandsmüll leider zunehmend in unserer Umwelt und ist durch Insektizide kaum zu erreichen. Das gilt auch für oft versteckte, natürliche Baumhöhlen, die
vermutlich das ursprüngliche Brutbiotop dieser aus Asien stammenden Mücke waren.
Derzeit wird Ae. albopictus überwiegend durch den weltweiten Handel mit gebrauchten Fahrzeugreifen verbreitet, und hat vermutlich darin – im weitgehend hitze-, trocken- und kälteresistenten Eistadium ruhend – zunächst den Pazifik und danach
bald auch den Atlantik in West-Ost-Richtung überquert. Die Ausbreitung dieser Mücke im Neu England-Staat New Jersey belegt, daß diese ursprünglich im subtropischen Asien beheimatete Mücke nicht nur in gemäßigten Zonen, sondern auch in
Regionen mit sehr kalten Wintern überleben kann. Der weltweit zunehmende Flugverkehr und damit verbunden der Transport von Passagiergepäck und Luftfracht in
geschlossenen Spezialcontainern macht den unbeabsichtigten Lufttransport, auch
von Moskitos, immer wahrscheinlicher. Der Antragsteller will daher am Flughafen
Frankfurt auf diese “Einwanderer” warten und gegebenenfalls sofort geeignete Kontrollmaßnahmen einleiten.
Die Einfuhr von Ae. albopictus in alten Fahrzeugreifen ist bei uns eher unwahrscheinlich,
da
wir
davon
mehr
als
genug
haben
und
ReifenRunderneuerungsbetriebe wegen Umweltauflagen und Lohnkosten weitgehend abgewandert sind. Dennoch sollten auch in oder am Rand von Reifenlagern Ovitraps
installiert und überwacht werden.
74
Die Bedeutung des Violaxanthin-Zyklus als frühe Streßreaktion der Pflanze
Dr. Michael Richter (Inst. f. Allg. Botanik, Universität Mainz)
Die Pflanze begrenzt unter ungünstigen äußeren Bedingungen der Photosynthese
den Energiefluß auf das lichtempfindliche Photosystem II, um schädliche Auswirkungen eines Potentialstaus im Photosyntheseapparat zu vermeiden. Hierzu verfügt
die Pflanze im Violaxanthin-Zyklus über einen Mechanismus der thermischen Dissipation absorbierter Anregungsenergie in den PSII-Lichtsammelkomplexen. Im vorliegenden Projekt soll die mögliche biologische Bedeutung des Violaxanthin-Zyklus
als Streßabwehrreaktion der Pflanze untersucht werden. Das Adaptationspotential
des Violaxanthin-Zyklus bezüglich der Streßstärke soll abgeschätzt werden. Hierzu
werden Pflanzen in Expositionskammern bei kontrollierten äußeren Bedingungen
bestimmten natürlicherweise vorkommenden Stressoren wie beispielsweise Mineralmangel, Trocken- und Hitzestreß, sowie Kombinationen von Stressoren ausgesetzt.
Finanzierung: DFG (Wi 243/19-2)
Reaktionen des Photosyntheseapparates auf natürliche und anthropogene
Streßfaktoren insbesondere im Zusammenhang mit der Erscheinung der sog.
"Neuartigen Waldschäden"
M. Richter (Institut für Allgemeine Botanik, Uni Mainz)
A. R. Holzwarth (MPI für Strahlenchemie, Mülheim)
H. Fock (Uni Kaiserslautern)
Der Photosyntheseapparat höherer Pflanzen kann seine Lichtabsorption nicht oder
nur sehr begrenzt regulieren. Sehr hohe Lichtintensitäten kînnen durch den nicht
photosynthetisch verwertbaren Energieüberschuß eine Hemmung der Photosynthese verursachen, die als Photoinhibition bezeichnet wird. Im vorliegenden Projekt
werden die strukturellen Grundlagen der Photoinhibition und die Vermeidungsstrategien der Pflanze untersucht. Bei Waldbäumen mit dem Schadbild der "Montanen
Vergilbung" der lichtexponierten Blattoberseite wird nach einer mîglichen ursächlichen Beteiligung von Photoinhibition am Zustandekommen der Schadsymptome
gesucht.
Finanzierung: DFG (Wi 243/19-2)
BMFT (0339350 A)
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Nachweis und Lokalisation von Aluminium in Feinstwurzeln von Eichen
– Ein Beitrag zur Erforschung des Eichensterbens in Rheinland-Pfalz
G. M. Rothe (Inst. f. Allgemeine Botanik, Uni Mainz),
W. Eder (Ministerium für Umwelt und Forsten, Mainz),
J. Block (Forstl. Versuchsanstalt, Trippstadt)
Im Land Rheinland-Pfalz sind derzeit ca. 30 % der Eichen „deutlich geschädigt.“
Das beantragte Projekt soll einen Beitrag zur Aufklärung der primären Schadursachen der Bäume leisten. Dazu soll untersucht werden, ob das in sauren Böden auftretende Aluminium, das als wurzeltoxisch gilt, trotz Mykorrhizierung der Feinstwurzeln in diese eindringt und wenn, in welchen Geweben es sich anreichert und wie
hoch seine Konzentration ist. Vergleichend wurden diese Untersuchungen auf einer
gekalkten Fläche am gleichen Standort durchgeführt. Die Lokalisation des Al in
Wurzeln soll fluoreszenzmikroskopisch ermittelt werden, die Konzentration des Al
mittels Atomabsorptionsspektrometrie. Die Zahl und Art der Mykorrhizapilze an den
Wurzeln wurde 1999 und 2000 im Frühjahr und Herbst mit klassischen mikroskopischen Methoden quantifiziert.
Finanzierung:
FVA Trippstadt
Einsatz der Chlorophyll-Fluoreszenz zur Analyse des Einflusses von Umweltfaktoren auf den Photosynthese-Apparat
Dr. W. Rühle (Institut für Allgemeine Botanik, Universität Mainz)
Die Chlorophyll-Fluoreszenz kann genutzt werden um Veränderungen des Photosyntheseapparats anzuzeigen, die als Reaktion auf Umweltparameter auftreten. Für
die Erfassung umweltrelevanter biotischer Daten hat diese zerstörungsfreie Meßmethode wesentliche Vorteile, die es erlauben in kurzer Zeit große Datenmengen zu
sammeln und in zeitlichen Abständen an der gleichen Pflanze die Messung zu wiederholen. Die bisher im Labor gewonnenen Erkenntnisse sollen auf Freilandmessungen übertragen werden, um zu beobachten, in welchem Bereich ein Trockenstress in Kombination mit Lichtstress zu reversiblen regulatorischen Veränderungen des Photosyntheseapparats führt und ab wann er irreversible Schäden
verursacht. Hierzu sollen homöohydre Kulturpflanzen wie z.B. Weizen und Mais in
der näheren Umgebung von Mainz vor allem während längerer Trockenperioden
gemessen werden. Vergleichend hierzu sollen das Verhalten poikilohydrer Makroalgen erfaßt werden.
76
Auswirkungen erhöhter CO2-Konzentrationen auf carboxylierende Enzyme
von Pflanzen und den Austausch von Carbonylsulfid (COS, OCS) zwischen
Vegetation und Atmosphäre.
J. Kesselmeier (Max Planck-Institut für Chemie, Mainz)
Carbonylsulfid (COS) ist ein klimatisch bedeutendes Spurengas, für das die Stärken
der bekannten Quellen und Senken derzeit noch nicht völlig bekannt sind. Als wichtigste Senke für COS wird die terrestrische Vegetation betrachtet. Die Aufnahme
von COS in Pflanzen erfolgt in Analogie zur CO2-Aufnahme mit Hilfe verschiedener
carboxylierender Enzyme, wie der Carboanhydrase, der Ribulose-1,5-bisphosphatCarboxylase und der Phosphoenolpyruvat-Carboxylase. Die Aktivität dieser Enzyme
wird vermutlich bei einer längerfristigen Exposition gegenüber verdoppelten CO2Konzentrationen herabgeregelt werden. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens
soll im Verlauf von drei Jahren an krautigen Pflanzen (Raps, Sonnenblume) sowie
jungen Laubbäumen (Buche, Eiche) die längerfristigen Akklimationsreaktionen der
genannten Enzyme an verdoppelte CO2-Konzentrationen (ca. 800 ppm) untersucht
und deren Einfluß auf den COS-Austausch ermittelt werden. Die Untersuchungen
sollen in den neu entwickelten Klimakammern des Instituts für Allgemeine Botanik
durchgeführt werden.
Auswirkungen erhöhter Kohlendioxid-Konzentrationen in Kombination mit
variierter Stickstoffversorgung auf die Physiologie und Morphologie von Buchen in Begasungskammer-Experimenten
A. Wild (Institut für Allgemeine Botanik, Uni Mainz)
V. Schmitt (Institut für Allgemeine Botanik, Uni Mainz)
D. Reinsberg (Institut für Allgemeine Botanik, Uni Mainz)
Die erwartete Verdopplung der Kohlendioxidkonzentration innerhalb der nächsten
50 Jahre wird das Klima nachhaltig beeinflussen. Die Auswirkungen eines CO2Düngeeffektes können durch weitere Klimabedingungen (Wasserversorgung, Luftverschmutzung) bzw. Nährstoffversorgung moduliert werden. Nachdem die SO2Einträge durch wirkungsvolle Filter der Industrieanlagen stark reduziert wurden,
verbleiben die Stickstoffeinträge weiterhin auf hohem Niveau (WALDZUSTANDSBERICHT, 1994). Die Proteinbiosynthese der Pflanze ist stark abhängig von der
Stickstoffversorgung. Bei diesem Projekt möchten wir die zukünftigen klimatischen
Verhältnisse im Zusammenhang mit einer varierten Stickstoffdüngung speziell an
der für Europa ökologisch und ökonomisch wichtigen Baumart Buche untersuchen.
Hier sind, bei überoptimaler Versorgung mit Stickstoff, die C/N-Verhältnisse und das
Sproßdicken- und Längenverhältnis wichtige zu untersuchende Parameter. Die für
längerfristige Versuchsdauern entwickelten Klimakammern ermöglichen eine notwendige mittelfristige Exposition der jungen Bäume in einer kontrollierten Umgebung und lassen so Rückschlüsse auf eine Adaptation der Pflanzen zu, die bei kurzfristigen Versuchen nicht gegeben sind.
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Auswirkungen erhöhter Kohlendioxid-Konzentrationen in Kombination mit
reduzierter Wasserversorgung auf die Blattphysiologie von Eichen und Buchen in Begasungskammer-Experimenten
A. Wild (Institut für Allgemeine Botanik, Uni Mainz)
V. Schmitt (Institut für Allgemeine Botanik, Uni Mainz)
D. Peuser (Institut für Allgemeine Botanik, Uni Mainz)
Untersuchungen zu den Auswirkungen des Kohlendioxidanstiegs, des Wasserhaushaltes, der Luftverschmutzung, des Boden-Nährstoffmangels und der Temperaturerhöhung geben in Verbindung mit Modellberechnungen erste Hinweise auf eine
zukünftige Klimaentwicklung. Mit diesem Projekt möchten wir diese zukünftigen Klimaeinflüsse speziell auf die in Europa ökologisch und ökonomisch wichtigen Baumarten Buche und Eiche untersuchen. Zu diesem Zweck entwickelten wir ein neues
CO2-Meßgerät sowie computergesteuerte Expositionskammern, deren flexibles
Regelungskonzept vielfältige Vorteile bietet: zum einen können lang- oder auch
kurzfristige Klimaänderungen nachgeahmt werden, sofern sie mit der zur Verfügung
stehenden Kammertechnik realisierbar sind, zum anderen trägt das Konzept zur
Kostensenkung durch Energieeinsparung bei.
Thermodynamische Modellierung der Wasserlöslichkeit
von Schwermetallen aus silikatischen Speichermineralen
M. Kersten (Institut für Gewowissenschaften)
In diesem laufenden DFG-Vorhaben wurden in 2000 mit Hilfe der Röntgenabsorptionsspektroskopie (EXAFS) die Struktur der Einbindung von Zink und Blei in CSHGelphasen charakterisiert, die den Hauptbestandteil von Zementmörtel darstellen
und eine wesentliche Rolle bei der Einbindung von Schadstoffen mit Zement spielen. Darauf aufbauend wurde ein thermodynamisches Modell der wässrigen Löslichkeit von CSH und dem darin eingebundenen Zink entwickelt. Dieses Modell konnte
auf den praktischen Anwendungsfall der Karbonatisierung von CSH erweitert werden. Damit ist eine Prognose der langfristigen Mobilitätsentwicklung von Schwermetallen bei einem typischen Korrosionsprozess im Endlagermilieu möglich.
Finanzierung:
DFG
Mechanismen der Adsorption von Arsen und Selen
an Eisenoxiden unter hydrothermalen Bedingungen
M. Kersten (Institut für Geowissenschaften)
Toxische Metalloide, die im aquatischen Milieu Oxoanionen bilden, werden i.d.R.
unter neutralen bis sauren pH-Bedingungen an Bodenmineralen sorbiert und damit
der Umwelt weitgehend entzogen. Bei erhöhten Temperaturen wird aber der Ladungsneutralpunkt (pHPZC) oxidischer Sorbenten (z.B. Fe-Oxide) und damit die
Sorptionskante des Oxoanions zu leicht sauren pH-Werten hin verschoben. Dieser
Temperatureffekt kann zur Freisetzung von Oxoanionen führen, sofern sie wie im
Falle der toxischen Spezies Arsenit und Selenat überwiegend elektrostatische Bin-
78
dungsanteile aufweisen. In Rahmen des neu in 2000 bewilligten DFG-Vorhaben
”Mechanismen der Adsorption von Arsen und Selen an Eisenoxiden unter hydrothermalen Bedingungen” wurde daher zunächst mit Hilfe der Röntgenabsorptionsspektroskopie (EXAFS) die Struktur der Einbindung von As an Goethit sowie die
Rolle der in Hydrothermalquellen ubiquitären, aber um die gleichen Bindungsplätze
konkurrierenden Silikat-Anionen aufgeklärt.
Finanzierung:
DFG
Projet Agricole et Social Interuniversitaire Mainz/Butare (Rwanda)
J. Grunert und D. König, Geographisches Institut, Uni Mainz
Faculté d'Agronomie, Université Nationale du Rwanda Butare
Seit 1985 arbeiten die Université Nationale du Rwanda und die Universität Mainz im
Rahmen dieses Universitäts-Partnerschaftsprojektes an der Optimierung der Methoden
des Ökologischen Landbaus in den Tropen. Ziel ist die Entwicklung eines an die ökologischen und sozioökonomischen Bedingungen Rwandas angepaßten, der Erhaltung
und Verbesserung der Bodenfruchtbarkeit dienenden standortgerechten Landnutzungssystems, das mit Hilfe der Integration von Bäumen und Sträuchern in die Kulturflächen (Agroforstwirtschaft) sowie durch ein Wirtschaften in weitgehend geschlossenen Kreisläufen mit hoher Biomasseproduktion eine Regeneration und Stabilisierung
der Bodenfruchtbarkeit bewirkt. Forschungsschwerpunkte im Projekt sind u.a. biologische Bodenschutz- und Bodenverbesserungsmaßnahmen, die Integration insbesondere einheimischer Baumarten in das Anbausystem sowie die Verbesserung degradierter
Böden mit Hilfe von Mulch, Kompost sowie durch Anwendung lokal verfügbarer Gesteinsmehle.
Finanzierung: Ministerium des Innern und für Sport Rheinland-Pfalz
Standortdifferenzierte Abschätzung von Infiltrationsraten für Einzugsgebiete
mittlerer Größe in Hessen als Beitrag zur Ermittlung von Stofffrachten aus
dem Boden
Prof. Dr. J. Preuß, Geographisches Institut
Ziel der Arbeit ist es, im Maßstab 1:100.000 bis 1:200.000 Infiltrations- und Perkolationsraten bis zur Untergrenze des Wurzelraums für Einzugsgebiete im Bundesland
Hessen abzuschätzen, flächen-haft darzustellen und anhand von empirischen Daten
zu bewerten. Dabei gilt es, die wichtigsten in den Einzugsgebieten wirksamen Wasserflüsse bzw. Komponenten des Wasserkreislaufes zu erfassen und zu analysieren. Es werden die Kompartimente des Geoökosystems, die Speicher- sowie Regler-funktionen im Wasserkreislauf übernehmen, berücksichtigt. Sie weisen jeweils
eine Eigendydmanik auf und stehen untereinander in Verbindung, so daß es über
verschiedene physikalische Prozesse zu einem vertikalen wie lateralen Wasseraustausch kommt. Zur Modellierung dieser Prozesse müssen Kenngößen gefunden
werden, die die Kompartimente ausreichend charakterisieren, großflächig aufbereitet werden können und eine für den Zielmaßstab hinreichend genaue Aussagekraft besitzen. Dabei soll auf bereits bestehende Daten zurückgegriffen werden bzw.
79
aus anderen Daten, wie z.B. Satelli-tendaten oder Höhendaten, entsprechende
Kennwerte flächenbezogen aufbereitet werden.
Nach der Aufarbeitung der theoretischen Grundlagen und dem Vergleich mit bereits
bestehenden Modellen, wurde ein konzeptionelles Modell entwickelt, mit dem die
Infiltration bzw. die Perkolation an der Untergrenze des Wurzelraums berechnet
werden
soll.
Es
handelt
sich
um
ein
sogenanntes
EinschichtBodenwasserhaushaltsmodell, das die ungesättigte Bodenzone als einen Gesamtkomplex betrachtet. Es berücksichtigt weitgehend die Einzelprozesse des Wasserkreislaufs und besitzt eine angemessen genaue zeitliche und räumliche Auflösung.
Die für die flächenhafte Berechnung erforderlichen Daten wurden vom Hessischen
Landesvermessungsamt, dem Hessischen Landesamt für Bodenforschung, dem
Hessischen Landesamt für Statistik sowie dem Deutschen Wetterdienst beschafft.
An der Erschließung weiterer Datenbestände wird zur Zeit noch gearbeitet. Satellitenbilder wurden von verschiedenen Stellen erworben und aufbereitet. Mit der Auswertung der Daten zur Oberflächenbedeckung wurde begonnen.
Enthält Rheinhessischer Löß kosmische Teilchen in gewinnbaren Mengen?
Prof. Dr. J. Preuß, Geographisches Institut
Im geologischen Mainzer Becken und der Mittelrheinischen Senke existieren mächtige Lößvorkommen. Ihre zeitliche Datierung macht bisher große Schwierigkeiten.
Sollten kosmische Teilchen in ausreichender Menge aus stratigraphisch gut einzuordnenden Profilabschnitten gewonnen werden können, wäre ein großer Fortschritt
möglich. Geeignet erscheinen zur Zeit Ablagerungen zwischen dem Eltviller Tuff
und dem E4-Naßboden.
Dieser Löß sollte ein Alter um 20.000 bp haben.
Ziel des Vorhabens ist daher die Gewinnung kosmischer Teilchen in für Datierungen
ausreichenden Mengen.
Analyse geomorphodynamischer Funktionszusammenhänge an der nordwestlichen Randstufe des Rheinhessischen Tafellandes (Jakobsberg bei Ockenheim) Rheinhessens.
Massenbewegungen treten im nordwestlichen Rheinhessen bei einer Basisdistanz
von mehr als 100 m als Folge der petrographisch und mineralogisch bedingten Anfälligkeit der untermiozänen und oberoligozänen Sedimente an mehr als 7° geneigten Hängen auf. Auslösend wirkt am Hang austretendes Wasser, das vom Plateau
gesammelt und in den pliozänen Sanden gespeichert wird. Rinnen an der Basis des
Pliozäns oder tektonische Störungen führen es an den Stufenhang heran. Die
Quelldichte im Bereich der Milchquarzschotter zeigt darüberhinaus, daß wassergängige Schichten im Reliefsockel einen wichtigen Beitrag zur Wasserleitung leisten. Bei sonst gleichen Rahmenbedingungen steuert der Wasserhaushalt die Geomorphodynamik. Das Forschungsprojekt ist daher auf die Ermittlung der Größen
Klima, Oberflächenbedeckung, Relief, Böden, Oberflächennaher Untergrund, sowie
den Wasserhaushalt gerichtet. Die Aufklärung der hier geschilderten Zusammenhänge ist, zumindest für einen Teil der rutschgefährdeten Hänge in Rheinhessen,
von erheblicher praktischer Bedeutung.
80
Mobilisation von Schwermetallen aus Fahlerzen in Grundwässern im Bereich
Rheinhessisches Hügelland als Folge anthropogen bedingten Nitrateintrages
Prof. Dr. D. Schenk
Der überwiegende Teil an Interaktionen zwischen Schwermetallen (Kontaminatoren)
und Grundwässern findet in dem Bereich der tieferen Grundwässer im sonst reduzierenden Milieu durch oxidationsfördernde Vorgänge (Nitrateintrag) statt. Geogen
vorhandene Schwermetalle stellen bei einer Veränderung der hydrochemischen
Bedingungen des Grundwassers eine immer größer werdende Gefährdung für die
Trinkwasserressourcen dar. Mittels Tritium- und FCKW-Analysen können Alter und
Neubildungsdauer der Wässer bestimmt werden. Zusammen mit den Verhältnissen
von 2H und 18O, 34S und 18O aus dem im Wasser gelösten Sulfat und 15N und 18O
aus dem im Wasser gelösten Nitrat können Aussagen über Änderungen im Aquifermilieu getroffen werden.
Finanzierung:
Kooperationspartner:
DFG - Graduiertenkolleg
Prof. Dr. Wilken
Prof. Dr. Preuß
Prof. Dr. Hofmeister
Dr. Meixner, MPI
Geologisches Landesamt Rheinland-Pfalz
ELSA Projekt (Eifel Laminated Sediment Archive)
Prof. Dr. F. Sirocko (Institut für Geowissenschaften)
Das ELSA Projekt hat zum Ziel, aus den Trockenmaaren der Eifel eine vollständige
Zeitserie des Eifelvulkanismus und der Klimavariabilität in Mitteleuropa während der
letzten 500.000 Jahre zu entwickeln. ELSA verfügt über Mittel der "Stiftung Rheinland-Pfalz für Innovation" für Bohr- und Archivierungsarbeiten, um 800 Kernmeter in
verschiedenen Trockenmaaren (ausgetrocknete Maarseen) abzuteufen und in
Mainz auf Dauer zu archivieren. Die Besonderheit dieser Maarseen ist die völlig ungestörte Erhaltung von 1-5 mm Sediment pro Jahr, die in den tiefen Kesseln zur
Ablagerung kommen. Bislang sind über 30 Trockenmaare mit Sondierungen voruntersucht und in 8 Trockenmaaren sind Kerne von bis zu 98 m Länge erbohrt. Ein
gekühltes Kernlager und spezielle Laborausrüstung zur langfristigen Lagerung der
Kerne sind durch die Universität und das Umweltzentrum errichtet worden. Die bislang datierten Kerne umspannen die Zeit 30.000-110.000 Jahre vor heute und ergeben eine in Europa einmalige Abfolge von jahresgeschichteten Seesedimenten. Die
wissenschaftliche Auswertung der Proben beginnt im Juni 2001 im Rahmen eines in
Mainz koordinierten Verbundprojektes des BMBF (bewilligt) und Bündelantrages an
die DFG (wird derzeit gestellt).
Finanzierung:
BMBF
Für die Fortführung: DFG (beantragt)
81
Klimavariabilität des El Niño (0-15.000 Jahre vor heute)
Prof. Dr. F. Sirocko (Institut für Geowissenschaften)
Im Rahmen von zwei BMBF Projekten haben Mitarbeiter aus Mainz auf dem Forschungsschiff "Sonne" jahresgeschichtete Kerne vom pazifischen Kontinentalhang
vor Peru gewonnen. Die organischen Anteile in diesen Sedimenten spiegeln die
Intensität und Entwicklungsgeschichte des global klimawirksamen El-Niño Systems
wieder. Die Kerne werden derzeit datiert und von einem Postdoc in Dünnschliffen
und mittels verschiedener Logging-Verfahren untersucht. Speziallabore zur Untersuchung feingeschichteter Sedimente wurden am Institut für Geowissenschaften
aus Mitteln der Universität und des BMBF errichtet, so daß die Unversität Mainz
heute eines von drei führenden Institute in Deutschland für die Untersuchung jahresgeschichteter Sedimente ist. Die ersten Ergebnisse zeigen, daß sich das El Niño
System am Ende der letzten Eiszeit vor 10.000 Jahren abrupt verstärkt hat und seitdem aktive und passiven Phasen sich rhythmisch abwechseln. Derzeit befinden wir
uns in der stärksten Aktivitätsphase der letzten 10.000 Jahre. Diese Phase dauert
schon seit einigen Jahrhunderten an und erreicht derzeit ihr Maximum. Mögliche
Ursachen dieser jüngsten Aktivitätsphase werden durch eine statistischen Auswertung der langen Zeitreihen untersucht und im Kontext der "Global Change" Theorien
diskutiert.
Finanzierung: BMBF
Räumlich und zeitliche Varianz von Quecksilber im Niederschlag
R.-D. Wilken, Inst. für Geowissenschaften und ESWE Institut für Wasserforschung
Quecksilber wird als Hg(0) und als Dimethylquecksilber in der Atmosphäre gasförmig transportiert. Die Wechselwirkungen mit Partikeln und Aerosolen in der Luft sind
koplex und wegen der geringen Konzentrationen auch nicht einfach zu messen.
Darüberhinaus konnten wir nachweisen, daß sich die einzelnen Species des
Quecksilbers unter Bedingungen der Probenvorbereitung leicht ineinander umwandeln können. Im Niederschlag sollen deshalb nach Regenereignissen die Quecksilberspecies gemessen werden. Insbesondere soll der Schwerpunkt darin liegen, die
Umwandlungen der Quecksilberspecies ineinander aufzuklären und daraus ein
neues Transportmodell für Quecksilber zu entwickeln. Die Umwandlung der Quecksilberspecies ineinander soll durch Zugabe stabiler Isotopen erreicht werden. Uns ist
dies im Boden und Sedimenten bei der Bestimmung von Methylquecksilber gelungen.
82
Exchange of volatile organic compounds between tropical savannah grasses
and the atmosphere
B. Kleiss, R. Holzinger, P. J. Crutzen (Max Planck Institute for Chemistry, Atmospheric Chemistry Dept., Mainz)
K.G. Heumann (Johannes Gutenberg - University of Mainz, Institute of Inorganic and
Analytical Chemistry, Mainz)
J. Kesselmeier (Max Planck Institute for Chemistry, Biogeochemistry Dept., Mainz)
L. Donoso, E. Sanhueza (Instituto de Investigaciones Científicas IVIC, Lab. de
Química Atmosférica, Caracas, Venezuela)
Even though grasslands and pastures cover about one quarter of the Earth’s surface, very few studies have been made to characterise the volatile organic compound (VOCs) emissions from grasses. Therefore, VOC emission rates of savannah
grasses were investigated during two field campaigns (wet and dry season) at the
Estación Biológica de Los Llanos, Venezuela. The site is a productive woodland
savannah, minimally affected by urban or industrial pollution sources. VOC analysis
was performed by a Proton Transfer Reaction-Mass Spectrometer (PTR-MS) enabling simultaneous measurement of a large number of VOC species with a high time
resolution. Additionally, CO2, water vapour, and meteorological parameters were
monitored. The emission rate of methanol (0.2 – 1.1 µg g(dw)-1 h-1) was found to be
the highest among the detected VOCs, in both seasons, and for all the measured
grass species. Other protonated masses found by PTR-MS, the postulated compounds and the average daytime exchange rate (for green Trachypogon grasses
during wet and dry season, respectively) are: mass 45, acetaldehyde (0.1 and 0.3
µg g(dw)-1 h-1); mass 59, acetone (0.1 and 0.6 µg g(dw)-1 h-1); mass 61, acetic acid (0.02 and -0.8 µg g(dw)-1 h-1). No emission of isoprene and monoterpenes were detected.
Financial support: Karl Zeiss Stiftung, Fundayacucho-DAAD, Max Planck Society
Exchange of Carbonyl Sulphide (COS) between vegetation and the atmosphere under elevated atmospheric CO2
L Sandoval-Soto, J. Kesselmeier (Max-Planck-Institut für Chemie, Abt. Biogeochemie, Mainz)
A.Wild, V. Schmitt (Johannes-Gutenberg-Universität Mainz, Institut für Allgemeine
Botanik, Mainz)
The responses of photosynthetic leaf gas exchange, COS uptake and carbonic
anhydrase (CA) activity were studied on Quercus ilex (Holm oak), and beech (Fagus sylvatica L.), grown under ambient (350 ppm) and elevated (800 ppm) CO2 for
three years. Under both growing conditions the consumption of COS showed a
linear relationship to the ambient COS concentration. Treatment with the plant hormone Abscisic acid. (ABA) decreased the stomatal conductance of plant leaves
and the uptake of COS demonstrating a positive correlation between the COS
uptake and the stomatal conductance. These results indicated the close relationship
between the consumption of COS plant physiological activity. As the enzyme carbonic anhydrase (CA) plays a important role in consuming COS we also investigated enzyme activities under the different CO2 growing conditions. A reduction
of carbonic anhydrase (CA) activity was observed in plants growing at elevated
CO2 concentration, which could be related to the change of the COS uptake activi-
83
take activities. The results indicate that elevated concentrations of CO2 induce a
shift of the compensation point for the exchange of COS, suggesting elevated CO2
to be involved in the adaptation of the COS uptake of higher plants grown under
high and low atmospheric CO2 levels.
Financial Support: DAAD, ZUF Mainz, Max Planck Society
Der Austausch flüchtiger organischer Verbindungen zwischen Flechten und
der Atmosphäre
B. Wilske, J. Kesselmeier (Max-Planck-Institut für Chemie, Abt. Biogeochemie,
Mainz)
Der Austausch flüchtiger organischer Verbindungen (volatile organic compounds,
VOCs) zwischen Flechten und der Atmosphäre wurden an verschiedenen borealen
Flechten untersucht. Sowohl Deposition als auch Emissionen konnte gemessen
werden. Die entscheidende Größe für die Richtung des VOC-Austausches ist das
jeweilige Mischungsverhältnis der VOC-Spezies in der Umgebungsluft. Ameisenund Essigsäure werden schon bei sehr niedrigen Mischungsverhältnissen ausschließlich deponiert, ohne daß aber eine Verstoffwechselung beider Säuren gefunden wurde. Damit stellen Flechten in ihren Verbreitungsgebieten eine wichtige Senke für diese beiden Säuren dar. Im Gegensatz zur Säuredeposition wurde die Emission von Methanol, Aceton, Acetaldehyd und Ethanol nachgewiesen. Im Fall der
beiden erstgenannten VOCs, die den Hauptanteil stellten, handelt es sich um anhaltende Emissionen der Flechten, während es sich im Fall von Acetaldehyd und Ethanol um temporäre Emissionen in Abhängigkeit von hohen Wassergehalten, die eine
begrenzt auftretende alkoholische Gärung in den Flechten begünstigen, handelt.
Weiterhin wurden Emissionen von oxygenierten C5-, C6- und C8- Kohlenwasserstoffen gemessen. Auffällig bei den VOC-Emissionen der Flechten ist der geringe Massenanteil von Isoprenoiden, der bei vielen höheren Pflanzen den Hauptanteil der
Gesamt-Emission darstellen. Die Arbeiten zeigen, daß Flechten nur an Standorten
schwacher phanerogamer Konkurrenz einen signifikanten Beitrag zum Emissionsbudget der Vegetation beitragen können.
Finanzierung: EU (BIPHOREP), Max-Planck-Gesellschaft
84
Konzentrationen und Zusammensetzung von atmosphärischen flüchtigen
organischen Verbindungen während der Trocken- und Regenzeit in
Rondonia (Amazonas)
J. Kesselmeier, U. Kuhn, S. Rottenberger, T. Biesenthal, A. Wolf, G. Schebeske,
M.O. Andreae (Max-Planck-Institut für Chemie, Abt. Biogeochemie, Mainz)
P. Ciccioli, E. Brancaleoni, M. Frattoni (Instituto sull' Inquinamento Atmosferico del
C.N.R., Area della Ricerca di Roma)
S. T. Oliva, M.L. Botelho, C.M.A. Silva, T.M. Tavares (Universidade Federal da Bahia, Instituto de Química, Brazil)
Im
Rahmen
der
internationalen
Forschungsinitiative
LBA-EUSTACH
(http://dionysos.mpch-mainz. mpg.de/~eustach/) wurden zwei Feldexperimente zur
Bestimmung von Konzentration und Verteilung von flüchtigen organischen Verbindungen (engl. volatile organic compounds, VOC) in der Atmosphäre über einem
tropischen Regenwald (Rondonia, Brasilien) ausgerichtet. Die Kampagnen wurden
(a) gegen Ende der Regenzeit und (b) gegen Ende der Trockenzeit im Jahr 1999
durchgeführt. Die Probenauswertung ist noch nicht abgeschlossen. Wir können aber
schon über eine sehr große Anzahl verschiedener VOC Spezies und ihrer Oxidationsprodukte berichten, darunter Isopren, organische Säuren, Carbonyle, Aromaten
und Alkohole. Die prominentesten VOC Vertreter gegen Ende der Regenzeit waren
Isopren, Formaldehyd und Ameisensäure, jeweils mit atmosphärischen Mischungsverhältnissen von bis mehreren ppb (parts per billion). Methylvinylketon wie auf Metacrolein, beides Oxidationsprodukte von Isopren wiesen Konzentrationen um 1 ppb
auf. Die Gruppe der Monoterpene war insgesamt mit Mischungsverhältnissen unter
1 ppb vertreten. Gegen Ende der Trockenzeit zeigt sich ein anderes Bild. Die atmosphärische Konzentration der C1-C2 Vertreter der organischen Säuren und Aldehyde
stieg auf bis zu 17 bzw. 25 ppb, ein Anstieg der, in Übereinstimmung mit hohen Methanolkonzentrationen, auf Vegetationsbrände zurückgeführt werden konnte. Interessanterweise stiegen auch die Werte für Isopren auf sehr hohe Konzentrationen
von bis zu 30 ppb in der Nähe der Kronenregion und auf 10 ppb über dem Wald an.
Finanzierung: EU (EUSTACH), Max-Planck-Gesellschaft
Lichtabhängige Emission von Isopren und Monoterpenen durch
Baumspezies im Amazonischen Regenwald
U. Kuhn , S. Rottenberger, A. Wolf, G. Schebeske, J. Kesselmeier (MPI für Chemie, Abteilung Biogeochemie, Mainz)
T. Biesenthal (Indoor Environ. Program, National Research Council of Canada,
Ottawa, Canada)
P. Ciccioli, E. Brancaleoni, M., Frattoni (Instituto sull' Inquinamento Atmosferico del
C.N.R., Roma, Italia)
T. M. Tavares (Universidade Federal da Bahia, Instituto de Química, Brazil)
Flüchtige organische Verbindungen (VOCs) spielen eine wichtige Rolle in der Chemie der Atmosphäre. Sie bestimmen deren oxidative Kapazität, und haben Einfluss
auf die Konzentration von Treibhausgasen und Aerosolen. Weiterhin repräsentieren
sie einen nicht-trivialen Verlust von organischem Kohlenstoff für die Pflanze und das
Ökosystem Wald. Als Teil der internationalen Forschungsinitiative LBA-EUSTACH
(http://dionysos.mpch-mainz. mpg.de/~eustach/) wurde der Austausch flüchtiger
organischer Kohlenwasserstoffe zwischen tropischen Baumspezies und der Atmosphäre während zweier Feldmesskampagnen an einem entlegenen Waldstandort in
85
Rondonia/Brasilien untersucht. Isopren und Monoterpene wurden in Abhängigkeit
von der Lichtintensität und von der Temperatur emittiert. Die Lichtabhängigkeit der
Kohlenwasserstoff-Emission ähnelt der CO2-Aufnahme (Photosynthese) und konnte
sowohl auf der Blatt-Ebene (mittels Einschluss-Verfahren) als auch auf BestandsEbene nachgewiesen werden. Eine Generalisierung dieser Ergebnisse hat einen
starken Einfluss auf die Einschätzung der Emissionsstärken tropischer Regenwaldgebiete, die als größte globale Quelle für VOCs angenommen werden.
Untersuchung n zum Austausch von Aldehyden und Ethanol zwischen tropischer Vegetation und Atmosphäre
S. Rottenberger, U. Kuhn, A. Wolf, G. Schebeske, J. Kesselmeier (Max-PlanckInstitut für Chemie, Abt. Biogeochemie, Mainz)
W. Schmidt (Universität Oldenburg, Fachbereich Biologie, Oldenburg)
E. Müller (Max-Planck-Institut für Limnologie, Abt. Tropenökologie, Plön)
M.T.F. Piedade (Instituto Nacional de Pesquisas da Amazonia, Manaus, Brasilien)
Formaldehyd, Acetaldehyd als auch Ethanol sind Vorläufer von hochreaktiven Verbindungen wie Radikalen, PAN und auch organischen Säuren. Sie können durch
Oxidation biogener Vorläuferverbindungen wie z.B. Isoprenoide gebildet werden
(indirekte Emission) oder von der Vegetation selbst emittiert werden (direkte Emission). Senken und Quellen dieser oxygenierten Verbindungen, speziell in tropischen
Breitengraden sind bisher aber kaum untersucht. Im Rahmen des internationalen
Projekts LBA-EUSTACH (Large Scale Biosphere-Atmosphere Experiment in Amazonia; (http://dionysos.mpch-mainz. mpg.de/~eustach/)) wurden Freilandmessungen
zum Austausch von Formaldehyd und Acetaldehyd zwischen tropischer Vegetation
und der Atmosphäre in Rondonia, Brasilien, durchgeführt. Sowohl Flußbestimmungen über dem Wald als auch Einschlußmessungen an Bäumen zeigten, daß die
Vegetation eine Senke für die untersuchten Aldehyde darstellt. Die Depositionsraten
wurden dabei hauptsächlich von der Außenkonzentration kontrolliert. Erhöhte Außenkonzentrationen in der Trockenzeit, bedingt durch Brandrodung und hohe Ozonkonzentrationen, führten zu einer signifikanten Zunahme der Depositionsraten. In
einem Gewächshausexperiment wurde der Einfluß von Überflutung auf den Austausch oxygenierter Verbindungen bei Baumspezies zentralamazonischer Überschwemmungsgebiete untersucht. Erste vorläufige Ergebnisse zeigen, daß durch
Flutung ausgelöste anoxische Bedingungen im Wurzelsystem zu signifikanten Blattemissionen von Acetaldehyd (bis 400 nmol m-2 min-1) und Ethanol (bis 250 nmol m-2
min-1) führen können.
Finanzierung: EU (EUSTACH); EU (SHIFT); Max Planck Gesellschaft
86
Austausch flüchtiger organischer Monocarbonsäuren zwischen Vegetation
und Atmosphäre im tropischen Regenwald des Amazonas
U. Kuhn , S. Rottenberger, C. Ammann, A. Wolf, G. Schebeske, J. Kesselmeier
(MPI für Chemie, Abteilung Biogeochemie, Mainz)
T. Biesenthal (Indoor Environ. Program, National Research Council of Canada,
Ottawa, Canada)
S. T. Oliva, T. M. Tavares (Universidade Federal da Bahia, Instituto de Química,
Brazil)
Als
Teil
der
internationalen
Forschungsinitiative
LBA-EUSTACH
(http://dionysos.mpch-mainz.mpg.de/~eustach/) wurde der Austausch der wichtigsten gasförmigen organischen Säuren, Ameisensäure und Essigsäure, zwischen
tropischen Baumspezies und der Atmosphäre während zweier Feldmesskampagnen an einem entlegenen Waldstandort in Rondonia / Brasilien untersucht. Grundsätzlich ist von einem bi-direktionalen Austausch dieser Verbindungen auszugehen. Sowohl direkte Messungen an eingeschlossenen Pflanzenteilen als auch Profilmessungen der atmosphärischen Luftkonzentrationen auf verschiedenen Höhen
in und über dem Baumbestand wiesen aber im wesentlichen auf eine Deposition
dieser Spurengase hin. Obwohl auch andere physiologische Parameter eine Rolle
spielten, wurden die Austauschraten vor allem durch die Spurengaskonzentrationen in der Umgebungsluft bestimmt. Für einige ausgesuchte Baumspezies konnten Depositionsgeschwindigkeiten, Kompensationspunkte und potentielle Produktionsraten für die beiden organischen Säuren bestimmt werden.
Exchange of atmospheric short chain carbonyl compounds with European
tree species
T. Dindorf, S. Rottenberger, A. Wolf, J. Kesselmeier (Max Planck Institute for Chemistry, Department of Biogeochemistry, Mainz)
Vegetation is known to be the dominant source of volatile organic compounds
(VOCs) in the atmosphere. But plants may not only act as a source for atmospheric
trace gases but also as a sink. Within this context the short-chain carbonyl compounds formaldehyde, acetaldehyde and acetone are of particular relevance. Despite toxicity of these compounds plants are able to metabolise for example gaseous
formaldehyde to a great extent. On the other hand acetaldehyde emissions from
plants were found to be related to stress situations like flooding of the root system.
As part of the European ECOVOC project (parameterisation of environmental and
physiological controls of Volatile Organic Compound emission from European forests) we investigated the carbonyl exchange of five European plant species with a
dynamic cuvette system. Measurements were done under controlled conditions with
and without the addition of carbonyl compounds. The obtained results indicate an
influence of ambient air concentrations on plants trace gas exchange and showed
that emission of this compounds will only occur at ambient carbonyl concentrations
below 1ppb.
Financial support: EU (ECOVOC), Max Planck Society
87
Modellierung des Austauschs von Spurengasen im Amazonischen Regenwald
E. Simon, F.X. Meixner, J. Kesselmeier (Max-Planck-Institut für Chemie, Abt. Biogeochemie, Mainz)
J. Lelieveld (Max-Planck-Institut für Chemie, Abt. Luftchemie, Mainz)
Dem Amazonischen Regenwald kommt eine bedeutende Rolle im globalen Klimageschehen und den aktuellen anthropogen verursachten Klimaänderungen zu. Auf
der Basis von umfangreichen Feldmessungen werden mit Hilfe von Modellrechnungen die Austauschprozesse von Spurengasen innerhalb des Regenwaldes untersucht. Von besonderer Bedeutung sind hierbei die chemische Umwandlung von NO,
welches im Boden gebildet wird, die Deposition von oxygenierten flüchtigen Kohlenwasserstoffen und Ozon an den äußeren Oberflächen in der Vegetationsschicht
wie auch über die Stomataöffnungen der Blätter sowie die Regulation des Wasserhaushalts und der Emission von Isoprenoiden durch die Vegetation. Besonders
schwierig gestaltet sich in diesem Zusammenhang die Parameterisierung des turbulenten Austauschs und der Strahlungsverteilung innerhalb der Vegetationsschicht
sowie der inter- und intraspezifischen Variabilität der Pflanzen bezüglich des Austauschverhaltens. Die Modellrechnungen sollen das Verständnis für die Prozesse
fördern und die Extrapolation im Feld direkt gemessener Austauschvorgänge auf
globale Maßstäbe unterstützen.
Untersuchungen zum atmosphärischen Aerosol im Rahmen des Forschungsverbundes LACE 98
A. Rausch1,2,3), G. Gorzawski1,3), M. Ebert2,3), S. Weinbruch2,3), P. Hoffmann2) und G.
Helas1)
1) Max-Planck-Institut für Chemie, Abt. Biogeochemie, Mainz
2) Chemische Analytik, Fachbereich Materialwissenschaft, Technische Universität
Darmstadt, Darmstadt
3) Umweltmineralogie, Institut für Mineralogie, Technische Universität Darmstadt,
Darmstadt
Aerosoluntersuchungen waren im Rahmen des Forschungsverbundes LACE 98
durchgeführt worden. LACE steht für Lindenberger Aerosol Charakterisierungs Experiment. Ziel war dabei ein Schließungsexperiment zum bodennahen und vertikal
verteilten (bis 1800 m Höhe) vorgefundenen Aerosol. Mit Schließung ist gemeint,
dass ein überbestimmter Datensatz gewonnen wird, der eine wechselseitige Überprüfung zulassen soll. Unser Beitrag war rasterelektronenmikroskopische Einzelpartikeluntersuchung und daraus abgeleitete optische Eigenschaften der Aerosolpartikel. Mit dem Rasterelektronenmikroskop waren ca. 16000 Partikel und mit dem
Transmissionselektronenmikroskop ca. 1370 Partikel auf ihre Morphologie, einschließlich Größe, und chemische Zusammensetzung untersucht worden und verschiedenen Substanzklassen mit entsprechenden refraktären Eigenschaften zugeordnet worden. Die Aerosolpartikel wurden in Bezug auf ihre Anzahldichte an parallel gemessene Größenverteilungen angepasst, so dass trotz Einzelpartikeluntersuchungen auf das gesamt vorhandene Aerosol geschlossen werden konnte. Die daraus abgeleiteten summarischen optischen Eigenschaften zeigten bemerkenswert
geringe Abweichungen zu in situ gemessenen Werten im Realteil des Brechungsindex. Der Realteil (Streuanteil) wich weniger als 5% ab. Der Imaginärteil, der die Absorption beschreibt, kann nur mit zusätzlichen Annahmen abgeschätzt werden. Mit
88
plausiblen Voraussetzungen lag dieser aber in gleicher Größenordnung zu den anderen Messungen.
Finanzierung: Max-Planck-Gesellschaft, BMBF(AFS)
Emissionen aus häuslicher Energiegewinnung mit Holzfeuern
L. Marufu1), E. Kituyi1,2), S. Wandiga2), F. Dentener3), J. Lelieveld3), M. O. Andreae1)
und G. Helas1)
2) Chemistry Department, University of Nairobi, Nairobi, Kenya
3) Institut for Marine and Atmospheric Research, Utrecht University, Utrecht, Netherlands
Nach unseren Untersuchungen zu Emissionen aus häuslicher Energiegewinnung
mit Holzfeuern in Simbabwe und Nigeria haben wir diese Arbeiten durch Feldarbeiten in Kenia und mit Modellrechnungen zu atmosphärischer Ozonbildung abgerundet.
Bei den Untersuchungen in Kenia waren sowohl Verfügbarkeit von Brennmaterial
als auch Verbrauch auf landesweiter Basis bestimmt worden. Emissionsmessungen
wurden an offenen Feuern in den Wohnungen und auch an holzgefeuerten Kochstellen in Restaurants und Schulen durchgeführt. Mit Modellrechnungen wurden
regional und global gebildete Konzentrationen des klimawirksamen Spurenstoffs
Ozon ermittelt, welches aus den Emissionen der Holzverfeuerung sich bilden. Es
zeigt sich, dass Afrika mit ca. 35% des Ozons pyrogenen Ursprungs zum globalen
Budget beiträgt.
Finanzierung: Max-Planck-Gesellschaft, DAAD
Verteilungen von O3, CO und Aerosolteilchenzahlen über südliches Afrika
G. Kirkman1,2,3), H. Annegarn2), S. Piketh3), M. O. Andreae1) und G. Helas1)
2) School of Geosciences, Department of Geology, University of the Witwatersrand,
Johannesburg, South Africa
3) Climatology Research Group, University of the Witwatersrand, Johannesburg,
South Africa
Unsere Arbeiten zu den Verteilungen von O3, CO und Aerosolteilchenzahlen über
dem südlichen Afrika haben wir vorläufig abgeschlossen. Wir hatten diese Spurenstoffe in zwei Feldkampagnen bestimmt, die während des lokalen Frühlings in 1992
und während lokalen Herbstes in 1994 durchgeführt worden waren. Wir haben unsere Resultate durch Einteilung in zwölf Felder von 5x5 ° zwischen 15° E / 15° S und
35° E / 30 °S mit zwei Höhenintervallen (Boden-700 hPa und 701-500 hPa) strukturiert. Angegeben wurden Percentilwerte und Anzahl der Messungen pro Intervall
und Feld. Medianwerte für die Gesamtsäule reichten für Ozon von 39 bis 75 ppb im
Frühling und 35 bis 44 ppb im Herbst; für CO von 36 bis 197 ppb im Frühling und 54
bis 84 ppb im Herbst; und Teilchenzahldichten (Größen 0,12 bis 3 µm Durchmesser)
89
von 612 bis 1187 cm-3 im Frühling und 36 bis 1544 cm-3 im Herbst. Wir konnten die
vorgefundenen Mischungsverhältnisse der Spurenstoffe nach der für südliches Afrika typischen Meteorologie und nach Quellen, hauptsächlich Industrie und Vegetationsbrände, gliedern. Industrielle Emissionen bleiben zeitlich ziemlich konstant und
Vegetationsbrände modulieren saisonal die Konzentrationen der gemessenen Spurenstoffe. Zusätzlichen Einfluss hat jahreszeitlich unterschiedliches Abströmen der
Luftmassen vom Kontinentalplateau zum Indischen und Atlantischen Ozean.
Deutsches Forschungsnetz Naturkatastrophen (DFNK):
Forschungsvorhaben A2 Frühwarnung, Monitoring, Informationsmanagement
und Simulation von Waldbrandgefahr
J. G. Goldammer, F. Resch (Max-Planck-Institut für Chemie, Abt. Biogeochemie,
Mainz)
Waldbrände mit katastrophenartigen Auswirkungen bzw. die mit Vegetationsbränden verbundenen Beeinträchtigungen von öffentlicher Gesundheit oder Verkehrssicherheit durch Rauch treten in Deutschland selten auf (zuletzt 1975-76). Daher besteht im wissenschaftlich-technischen Umfeld in der Anwendung bzw. KatastrophenManagement nur ein begrenztes know-how. Im internationalen Umfeld hingegen ist
der Stand von Forschung und Anwendung in einigen Industrieländern (Nordamerika,
Australien, Mittelmeerländer) weit entwickelt. Andererseits wurde in Deutschland ein
globales Informationssystem für Wald- und andere Vegetationsbrände aufgebaut,
das vor allem für den Bedarf von Entwicklungsländern ausgelegt ist, die keine eigenen Kapazitäten in diesem Bereich aufweisen, zusätzlich aber auch der Forschung
bzw. Politikentwicklung dient. Die zukünftige Entwicklung der Waldbrandsituation in
Deutschland bzw. in der am stärksten gefährdeten Region Brandenburg wird nicht
nur von technischen Entwicklungen bzw. Fähigkeiten der Beherrschung von extremen Situationen bestimmt, sondern u. a. auch von der Veränderung der Vegetationseigenschaften bzw. des regionalen saisonalen Klimas als Folge globaler Klimaänderung, wie die Szenarien des Potsdam Instituts für Klimafolgenforschung (PIK)
aufzeigen. Das Arbeitspaket (Cluster) A2 des DFNK wird im Bereich Frühwarnung,
Monitoring, Informationsmanagement und Simulation von Waldbrandgefahr ein
Konzept für ein Informationssystem erarbeiten, das allen potentiell im FeuerManagement involvierten Stellen oder Einzelpersonen freien und zu jeder Zeit möglichen Zugriff erlaubt. Hierzu wird über das Medium Internet ein Informationssystem
erstellt, das periodisch (real-time, near-real time, täglich, etc.) manuell oder automatisch aktualisiert wird. Eine wissenschaftliche Nutzung der Daten des Informationssystems ist primär über die Nutzung des Archivs gegeben. Die Archivierung und
Verknüpfung von relevanten Daten (Wetter, Feuervorkommen und -ausbreitung,
Waldtypen) wird langfristig die Verfeinerung eines Waldbrandvorhersagesystems
und weitergehender Modellierungen ermöglichen.
Finanzierung: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
90
Operations of the Global Fire Monitoring Center (GFMC)
J. G. Goldammer, F. Resch, M. Blasel (Max-Planck-Institut für Chemie, Abt. Biogeochemie, Mainz)
Various scientific conferences on fire ecology, biogeochemistry and atmopsheric
chemistry in the 1990's recommended the establishment of an institution that would
process and publicly provide all fire and fire-related information which would assist
governments, international organizations, the science community, and the management levels concerned to understand fire and to respond appropriately. On the base
of these recommendations the Government of Germany through the Ministry of Foreign Affairs, Office for the Coordination of Humanitarian Assistance, in June 1998
provided initial funding for the establishment of the Global Fire Monitoring Center
(GFMC). The GFMC fire documentation, information and monitoring system is accessible through the Internet. The daily to periodically updated national to global
products of the GFMC are generated by numerous institutions worldwide. The information and data are systematically collected, interpreted and displayed on the
internet. The GFMC supports the international community of decision makers and
scientists by providing global coverage of
• Early warning of fire danger and near-real time monitoring of wildland fires
• Interpretation, synthesis and archive of wildland fire data through a global network of information providers
• Support of government or projects in developing national fire management programmes, with emphasis on fire prevention and community-based (integrated) fire management
• Consultative support of international organizations and the United Nations
through the coordination of Inter-Agency Task Force Working Group on Wildland
Fire within the UN International Strategy for Disaster Reduction (ISDR)
Furthermore the GFMC serves as coordinating or facilitating unit of the
• Biomass Burning Experiment (BIBEX) of the International Geosphere-Biosphere
Programme (IGBP), International Global Atmospheric Chemistry (IGAC) Project,
and
• the Forest Fire Research Groups of the International Union of Forestry Research
Organizations (IUFRO) and the International Boreal Forest Research Association
(IBFRA).
Finanzierung: Auswärtiges Amt,
Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF),
United Nations (UN)
91
Anwendung von kontrolliertem Feuer in der Landschaftspflege
J. G. Goldammer, H. Page (Max-Planck-Institut für Chemie, Abt. Biogeochemie,
Mainz)
Die sozio-ökonomischen Veränderungen in der Landwirtschaft haben in den vergangenen 25 Jahren zu fortschreitender Sukzession auf Offenflächen in Richtung
Busch- und Waldland mit sich gebracht. Dies ist u.a. auch auf das Verbot der Anwendung von Feuer in der offenen Landschaft seit 1975 zurückzuführen, das traditionell zur Offenhaltung von Vegetation genutzt wurde. Im Weinbaugebiet Kaiserstuhl
(Baden-Württemberg), in dem mechanische Maßnahmen zur Böschungspflege nur
begrenzt und mit hohem Aufwand durchgeführt werden können, wurde in einem 3jährigen Pilotvorhaben (1998-2000) ein Management-Konzept auf Basis der Kombination von kontrolliertem Feuer und anderen Pflegemassnahmen eingeführt. Nach
einem Großversuch (2000-2001) ist eine Monitoring-Phase von sechs Jahren vorgesehen, in der die Handhabbarkeit des kontrollierten Brennens und die Auswirkungen des Brennens auf die Umwelt beobachtet werden.
Finanzierung: Ministerium Ländlicher Raum, Baden-Württemberg
Laboratory experiments on biogenic nitric oxide emission from soil samples
Saskia van Dijk, Grant A. Kirkman, Franz X. Meixner, Ivonne Trebs, Michael Welling, Andreas Gut, Jos Lelieveld (Max Planck Institute for Chemistry, Mainz, FRG)
Ralf Conrad (Max Planck Institute for Terrestrial Microbiology, Biogeochemistry Department, Marburg, FRG)
Luanne B. Otter (CSIR-Environmentek, Pretoria, RSA)
WenXing Yang (USDA-ARS, Fort Collins, USA)
Beatriz Machado Gomez (Univ. Rondonia, Brazil)
Paul Steudler, Diana Garcia-Montiel (Marine Biological Laboratory,Woods Hole,
USA)
Laboratory experiments focus on NO emission from soil sampled in various regions
of Africa, China and —more recently— in Brazil. Biogenic emissions in these regions
are presently big unknowns in estimating global inventories of natural and agricultural NO emissions. In 1996, it could be shown that NO emissions, which were
measured in the field (Grassland Research Station, Marondera, Zimbabwe) by use
of dynamic chambers agreed noteworthy well with those NO emissions derived by
laboratory experiments on corresponding soil samples. Therefore, under defined
laboratory conditions, the final goal of these experiments could be achieved, namely
the parameterization of NO emission from soils in terms of its principal influencing
factors (e.g. soil moisture and temperature). With the help of this parameterization,
seasonal and annual behaviour of biogenic NO emission could be succesfully modelled for the Nylsvley Savanna Ecosystem (South Africa). Results show that the
length of the (southern hemispheric summer) wet season is important in determining
the amount of NO emitted from a region because of the increased soil moisture and
temperature during this time. This is one important reason why tropical regions, with
their long hot wet summers, are important globally for the production of NO. As part
of the EUSTACH-LBA programme (http://dionysos.mpch-mainz. mpg.de/~eustach/),
current laboratory investigations focus on biogenic NO emission from soil samples of
Rondonia (western Brazil). In addition to the African exercise, the influence of soil
nutrients will be also investigated. Results will feed an appropriate NO emission al-
92
gorithm, which - together with soil temperature, moisture and nutrient models - will
be used to predict the desired regional NO fluxes.
Biogenic emission of nitric oxide : upscaling by emission modelling from
field and laboratory studies
Grant A. Kirkman, Franz X. Meixner, Lackson T. Marufu, Andreas Gut (Max Planck
Institute for Chemistry, Biogeochemistry Department, Mainz, FRG)
Dietmar Schenk (Univ. Mainz, Dept. of Applied Geology; FRG)
WenXing Yang (USDA-ARS, Fort Collins, USA)
Beatriz Machado Gomez (Univ. Rondonia, Brazil)
The catalytic oxidation of atmospheric carbonaceous trace gases by hydroxyl and
other radicals generates or destroys ozone in the troposphere. However, the mixing
ratio of the key catalyst nitrogen oxide establishes the critical threshhold between
ozone destruction (NOx<30pptv) and generation (NOx> 30pptv). While pyrogenic
emissions of nitrogen oxides from tropical and subtropical fires have a proven and
significant, but seasonally limited impact on the regional and global atmospheric
chemistry, the siginificance of the presumably more persistent biogenic fluxes of NO
from tropical and subtropical ecosystems of Africa, China and Amazonia is still a
fairly open question. Within recent years, we have developed a laboratory based
method (a) to determine the release rate of NO in soil samples, and (b) to parameterize it in terms of the main controlling factors (soil moisture, temperature, and
nutrient content). Furthermore, it had been repeatedly demonstrated that NO emissions, which were measured in the field agreed considerably well with those NO
emissions derived in the laboratory on corresponding soil samples. Therefore, the
laboratory method owns an attractive potential for the determination of regional biogenic NO emission by "scanning" soil samples, provided that area-averaging databases of the main controlling factors are available. Field and laboratory experiments
on biogenic NO emission are longstanding and still ongoing activities of our working
group. It is the major task of the present research activity to define, generate and/or
evaluate area-averaging databases which are necessary for the application of the
NO emission algorithm developed from the field and laboratory activities. Preference
is given to already existing databases, even those where the needed information
could be derived only indirectly. Remote sensing information is used, as well as existing GIS databases. The final purpose is to assemble an entire regional GIS data
base, containing the spatial variation in the parameters used to drive NO emission
models (based on existing NO emission algorithms). Main target of the present activity are the ecosystems of the Amazon basin (a contribution to the "Large Scale
Biosphere Atmosphere Experiment in Amazonia (LBA)"; http://dionysos.mpchmainz. mpg.de/~eustach/). However, a first application of the described upscaling
approach was made to Zimbabwean savanna systems. Based on previous field and
laboratory work of our group it could be demonstrated, that the contribution of biogenic soil emission to the nationwide NOx budget of Zimbabwe is at least of the
magnitude of the biomass burning source.
Finanzierung: EU (EUSTACH), MPG, Graduiertenkolleg Univ. Mainz
93
Sub-tropical atmospheric boundary layers: trace substances and meteorological quantities
Franz X. Meixner, Grant A. Kirkman, Meinrat O. Andreae, Günter Helas (Max Planck
Institute for Chemistry, Biogeochemistry Department, Mainz, FRG)
Willy Maenhaut (Univ. Gent, Belgium)
Stephen J. Torr (NRI Chatham, U.K.)
James R. Milford, Amos Makarau, Daniel Nyanganyura (Deparment of Physics, Univ. Zimbabwe, Harare, Zimbabwe)
J.W. Hargrove, Glyn Vale, Pio Chimanga, Jonah Mlambo (IPMI Harare, Zimbabwe)
Harold Annegarn, Lackson T. Marufu ( J. Piketh (Univ. Witwatersrand Johannesburg, RSA)
Under the specific conditions of sub-tropical climates, processes of soil-vegetationatmosphere interaction stringently influence the surface exchange of energy and
trace substances as well as the vertical distribution of trace stubstances in the atmospheric boundary (mixed) layer. Our activities particularly focus (a) surface energy balance studies, and (b) the diel variation of boundary layer structure and its
marked influence on the temporal and vertical distribution and transport of trace
substances. In cooperation with our European and Zimbabwean partners, the Biogeochemistry Department performs monitoring of chemical composition of aerosol
particles at the Government of Zimbabwe Research Station Rekomitjie (16°09' S,
29°26' E), a very remote site in the Zambezi Valley. Semi-continuous sampling of
submicron aerosol particles on stacked filters is performing since September 1994.
Samples are sent periodically to University of Gent (Belgium) to be analyzed for
their elemental composition by Proton Induced X-ray Analysis. Since 1997, aerosol
monitoring activities have been extended by installation of a "streaker" sampler
(impaction of aerosol particles on a slowly rotating disk. Ozone and carbon dioxide
concentration measurements have been performed in campaign style experiments
so far, continuous monitoring is intended. Continuous aerosol sampling as well as
concentration measurements of ozone and carbon dioxide resulted in time series
which are characterized by marked diel variations. This could be attributed mainly
to local meteorology by evaluation of meteorological data. These were obtained
from (a) an automated weather station (extended for the determination of momentum, sensible heat and soil heat fluxes), and (b) vertical soundings by a tethered
balloon (0-1000 m above ground) carrying a meteorological as well as lightweight
ozone and carbon dioxide sensors. A series of thermo-orographic effects have
been detected (meso-scale channelling, katabatic flows, nocturnal low level jet)
which have marked effects on spatial and temporal distribution of trace substances.
Financial support: Max Planck Society
94
Biosphere-atmosphere exchange of trace substances: flux methodologies
Christof Ammann, Andreas Gut, Robert Kormann, Udo Rummel, Michael Welling,
Eric Simon, Franz X. Meixner, Uwe Kuhn, Jürgen Kesselmeier (Max Planck Institute for Chemistry, Biogeochemistry Department, Mainz, FRG)
Thomas Foken (Univ. Bayreuth, Dept. of Micrometeorology, FRG)
Atsumo Ohmura (ETH Zürich, Dept. of Geography, CH)
The Biogeochemistry Department's activities in the field of atmosphere-biosphere
exchange concern a variety of trace substances which partially are abundant in (very) low concentrations (e.g. NO, NO2, HNO3, NH3, VOC's, reduced sulfur compounds, size-distributed aerosol particles). It is the main task of the present research
activity to improve/develop methodologies to determine corresponding fluxes which
comprise the following techniques:
soil enclosure : a fully automated dynamic soil chamber system is operational and
was successfully applied for NO, NO2, and O3 in European and African programmes.
Up to 6 individual size-extendible, transparent chambers are sequentially closed and
flushed with ambient air by remote control. Operation of one of the chambers as a
„blank" chamber ensures the accuracy of the measurements with respect to potential effects of chamber wall losses and gas-phase reactions inside the chambers.
Sensors for air/soil temperature, relative humidity, photosynthetically active radiation
and soil moisture content are an integral part of the chamber system. The system is
used in the Brazilian LBA-programme for NO, NO2, O3, CO2, H2O, CH4 and N2O.
aerodynamic gradient, modified Bowen ratio : the working group's micrometeorological facility comprises several mobile instrumentation suitable for the determination of turbulent fluxes of momentum, sensible and latent heat. Combination
with (slow response) non-dispersive infrared (CO2, H2O), UV-spectroscopic (O3),
chemiluminescence (NO, NO2), and wet chemical (NH3, HNO3, organic acids) analyzers and sampling systems allow the determination of corresponding trace gas
fluxes. Successfull application could be demonstrated for oat and triticale canopies.
eddy covariance : combination of a fast ultrasonic sensors (3D wind speed, temperature) with fast chemical sensors allows the direct determination of corresponding fluxes of trace substances. Successful application has been demonstrated using fast response non-dispersive infrared (CO2, H2O), chemiluminescence
(O3), and TDLAS (CH4) analyzers (senescent triticale, grassland and rice paddy
fields). The application to a fast chemiluminescence NO analyzer, to fast optical and
condensation particle counters, and a TDLAS (tunable diode laser absorption spectroscopy) system (N2O, CO) is currently in progress.
relaxed eddy accumulation (REA) : this technique specifically addresses slow response analyzers and those trace gases where atmospheric sampling based on accumulation techniques has to be done prior to analytical determination (e.g. VOC's).
Ambient air is conditionally sampled via fast response sampling valves into two 'reservoirs' according to the sign of the vertical component of wind velocity. The difference of the concentrations found in the 'reservoirs' is proportional to the turbulent
vertical flux of the trace gas. Proportionality is described by the "REA b-factor". During an extended field study over senescent triticale our REA system (CO2, H2O) was
thoroughly compared to eddy covariance, energy balance and aerodynamic profile
systems for a wide range of environmental conditions, particularly under conditions
of stable stratification . An outstanding result is the first concise description of the
"REA b-factor" within the framework of the Monin-Obukhov-similarity-theory for the
entire stability regime.
in-canopy profiles/Inverse Lagrangian Modelling : concentration profiles and turbulence characteristics are measured within a given canopy structure. With the help of
Inverse Lagrangian Modelling vertical distribution of sinks/sources of trace gases
95
can be derived from the measured profiles. Successfull application for sensible heat,
CO2 and H2O fluxes could be demonstrated for a senescent triticale canopy.
(nocturnal) boundary layer mass balance : any trace gas exchange at the Earth's
surface creates local concentration surplus or deficit in the adjacent air layers, notably in the boundary layer. A well mixed boundary layer represents a well mixed
closed chamber which is—especially in the nighttime case—topped by an temperature inversion. Like in the chamber case, the surface flux is determined by the temporal change of the vertically averaged trace gas' concentration and the height of the
boundary layer. This approach was successfully applied to the surface exchange of
carbonyl sulfide for a Californian oak-lichen-soil ecosystem.
Finanzierung: EU (EUSTACH); Max-Planck-Gesellschaft; Bundesministerium für
Forschung und Technologie (BMFT); EUROTRAC-BIATEX
Measurements of biosphere-atmosphere exchange of trace substances on interlinking scales : the Biogeochemistry Department's contribution to the "Large Scale Biosphere Atmosphere Experiment in Amazonia (LBA)"
Meinrat O. Andreae, Christof Ammann, Bim Graham, Andreas Gut, Grant A. Kirkman, Robert Kormann, Olga Mayol, Franz X. Meixner, Udo Rummel, Monika Scheibe, Saskia van Dijk, Michael Welling, Jens Beck, Greg Roberts, Pascal Guyon, Uwe
Kuhn, Stefanie Rottenberger, Tom Biesenthal, Günter Schebeske, Anette Wolf,
Jürgen Kesselmeier, Günter Helas, Jörn v. Jouanne, Horst Fischer (Max Planck Institute for Chemistry, Mainz, FRG)
Land-surface heterogeneity is a major challenge to both, the measurement and the
modelling of biosphere-atmosphere exchange of energy, water, momentum, and
trace substances. In case of measurements, the challenge regards the development
of new measurement techniques (at a variety of scales) and the reconciliation of flux
measurements at different scales. The Biogeochemistry Department's contribution to
the LBA-programme (http://dionysos.mpch-mainz.mpg.de/~eustach/) fits in this context. For a primary rainforest and a pasture ecosystem in Rondonia (western Brazil)
the attempt is made to measure and to interpret (to model) biosphere-atmosphere
exchange processes in (heterogeneous) terrain at interlinking spatial scales from
soil and leaf up to ecosystem.
The primary objective of our study is the determination of diel and seasonal exchange of aerosol particles, CH4, N2O, CO, biogenic VOCs, NO, NO2, and O3. Biogenic volatile organic compounds may comprise isoprene and monoterpenes, short
chain aldehydes, and optionally organic acids, alcohols, and acetone. Measurements address soil-atmosphere exchange, in-canopy processes, and net fluxes above the canopy.
The surface exchange of biogenic VOCs, CO, O3, NO and NO2 will be performed by
an integrated experimental approach, using soil/leaf/twig/branch enclosure/cuvettes,
in-canopy concentration profile measurements (followed by Inverse Lagrangian
Modelling) and micrometeorological techniques (aerodynamic profile, relaxed eddy
accumulation, eddy covariance). CH4 and N2O fluxes will be determined by eddy
covariance (TDLAS) at the pasture site, and by the soil chamber technique at the
forest site. The flux of aerosol particles over the forest is obtained by an eddy covariance technique (fast optical and condensation particle counters).
All measurements of trace gas exchange on the soil chamber and cuvette level are
tied to the determination of soil nutrients and to continuous measurements of soil
temperature, soil moisture, the photosynthetically active radiation, the absolute CO2
96
concentration in the air, the CO2 exchange (photosynthesis) as well as of water transpiration of the enclosed vegetation elements. Thus we will (a) obtain suitable parameters to describe the exchange of the corresponding trace gases in terms of their
driving processes and (b) get insight into the coupling of physiological activity (photosynthesis, transpiration, stomatal conductance) and the emission or deposition of
the trace gases.
To address problems of (a) in-canopy storage fluxes of trace gases, and (b) photochemical interconversions of the triad NO-NO2-O3 within the canopy, vertical profiles
of in-canopy concentrations will be obtained by drawing air via PTFE tubings from
several heights through a remote controlled manifold into the corresponding analysers. In case of NO-NO2-O3, these profile measurements are needed in particular,
because the NO and NO2 fluxes measured above the canopy may be biased by incanopy conversion of biogenic NO (originating from the forest floor) through O3 (mixed into the forest canopy from aloft) to NO2 . The effect of fast chemical reactions
(NO-NO2-O3) on the turbulent above-canopy NO-, NO2-, and O3-fluxes will be corrected by simultaneous measurement of the NO2 photolysis rate, j(NO2), and the application of suitable diagnostic models. Fluxes of VOC and NOx will be obtained by
relaxed eddy accumulation technique, while O3 and NO fluxes are determined by
eddy covariance.
Finanzierung: EU (EUSTACH); Max Planck Gesellschaft; Graduiertenkolleg Univ.
Mainz
The vector-atmosphere-host interface : the responses of tsetse and other biting flies to host-derived carbon dioxide
Gabriela Zöllner, Stephen J. Torr (Natural Resources Institute Chatham/ University
of Greenwich, Department of Pest Management, U.K.)
Franz X. Meixner, Christof Ammann (Max Planck Institute for Chemistry, Biogeochemistry Department, Mainz, FRG)
Biting flies transmit a range of animal and human diseases with massive medical,
economic and social impact. These flies locate their hosts using host odours, in
particular carbon dioxide, and the olfactory responses of biting flies have been exploited by developing various odour-baited traps and targets to control or monitor
disease vectors (e.g. tsetse fly, the vector of sleeping sickness in man and Nagana
in cattle). The success of bait technology for tsetse has led to widespread interest in
developing similar systems for controlling other disease vectors. Accordingly, there
is great interest in understanding the structure and behaviour of host-odour plumes
and the responses of insects to these plumes.
An insect’s response to host carbon dioxide is particularly complex because of the
natural presence of relatively high levels of carbon dioxide in the atmosphere. Consequently, an insect’s probability of contacting a host is dependent on the amount of
carbon dioxide produced by a host, the background “noise” of atmospheric carbon
dioxide and the sensitivity of an insect’s carbon dioxide sensory apparatus. Although
interest in quantifying odour plumes addresses biological questions concerned with
animal behaviour, the methods of quantifying odour plumes belongs to the field of
atmospheric physics (micrometeorology. There is thus a need for a multidisciplinary
approach to the problem.
Since 1992, NRI and MPIC have undertaken collaborative studies at Rekomitjie
Tsetse Research Station (Zimbabwe). During campaign style experiments sensitive and fast response (<0.1s) CO2 measurements are performed in natural tsetse
97
habitats. During the dry season, the level of background noise of CO2, against
which host CO2 is detected, is surprisingly low (< ±0.5 ppmv over 5 min averaging
periods). Simultaneous fast response measurements of CO2 concentration, air
temperature, wind speed and -direction focus the dispersion and structure of the
odour plume. Classical micrometeorological techniques are applied to study the influence of surface layer stability on plume dispersion within the canopy.
Finanzierung: British-German Academic Research Collaboration Programme
(DAAD-ARC); Natural Resources Institut Chatham (UK); Max-PlanckGesellschaft
Aerosol particles and transport : a climatological perspective for Zimbabwe
Daniel Nyanganyura, Amos Makarau, James Milford (Department of Physics, Univ.
Zimbabwe, Harare, Zimbabwe)
Franz X. Meixner (Max Planck Institute for Chemistry, Biogeochemistry Department,
Mainz, FRG)
Willy Maenhaut (Univ. Gent, Belgium)
Depending on the amounts, altitude distribution, size distribution, and chemical
composition of aerosol particles present in the atmosphere, solar and infrared radiation can be reflected or absorbed, thereby counteracting the warming of the greenhouse effect. Besides this direct radiative effect, aerosols have indirect radiative effects, as they can act as cloud condensation nuclei (CCN) and thereby affect the
droplet size distribution and albedo of clouds. Tropospheric aerosols have a short
lifetime (of the order of a week) and they originate from a wide variety of natural and
anthropogenic processes. As a result, the concentrations and characteristics of tropospheric aerosols show a large variability in space and time. The negative climate
forcing by aerosols has not only a global but also a strong regional character and the
climate response to the aerosol forcing is regionally heterogeneous.
According to the aerosols' size, horizontal air flow may transport the particles to areas far remote from their sources. For the last 10 years, especially after the performance of the large scale SAFARI'92 experiment, it has been clear, that biomass
burning of tropical savannas, domestic burning, and soil erosion contribute substantially to the increasing burden of aerosols over the South African continent. The spatial scales of this transport range from local, regional to continental. Due to their
sizes, aerosol particles experience gravitational settling and deposition by atmospheric turbulence to soil and vegetation surfaces. These surfaces receive aerosol
inputs also by wet deposition (either by in-cloud or below-cloud scavenging of aerosols). By all these processes, aerosols coming from very distant sources are deposited on agro-ecosystems and sensitive natural ecosystems. It finally depends on the
chemical composition of the particles whether they may have adverse effects to
vegetation and soil (e.g. acidification).
The objectives of the project are as follows: (1) to study climatology of large-scale
(lower) tropospheric air flow over (northern) Zimbabwe and its relation to the longrange transport of airborne material, (b) to identify basic seasonal patterns and po
98
tential long-term trends of aerosols, (c) to establish general aerosols source-receptor
relationships, (d) to identify already existing and potential future impacts on Zimbabwean regional climates and ecosystems by direct/indirect radiative forcing and
emission/deposition of atmospheric aerosol particles.
Finanzierung: Max-Planck-Gesellschaft; DAAD
10 Publikationslisten
der beteiligten Wissenschaftler
1998-2000
99
100
10.1 Gruppe Prof. Dr. H. Bartling
Bartling, H., Von der Wettbewerbstheorie zur Therie der Wettbewerbspolitik, in: Kruse, Jörn, Stockmann, Kurt, Vollmer, Lothar (Hrsg.), Wettbewerbspolitik im Spannungsfeld nationaler und internationaler Kartellrechtsordnungen, Festschrift für Ingo
Schmidt zum 65. Geburtstag, Baden-Baden 1997, S. 17-31.
Mohr, K., World Tourism Organization, in: Altmann, J., Kulessa, M. (Hrsg.), Internationale Wirtschaftsorganisationen, Stuttgart 1998, S. 279-282.
10.2 Gruppe Prof. Dr. H. Bartmann
Bartmann, H.
Natur und Ökonomie, in: Beiträge zur Wirtschaftsforschung, Nr. 50, 2. überarbeitete
Auflage, Mainz (1998)
Bartmann, H.
Nachhaltige Entwicklung in Rheinland-Pfalz, in: Decken, O./Hahn, H.J. (Hrsg.), Wirtschaft und Umwelt im Dialog. Perspektiven einer Vernetzung ökologischer und ökonomischer Zukunftsinitiativen in Rheinland-Pfalz.
BUND Rheinland-Pfalz, e.V., Mainz (1998), S. 16-26
Bartmann, H.
Anliegen und Aspekte der Ökologischen Ökonomie,
WISU, Heft 3 (1998), S.275-280
Bartmann, H.
Nachhaltigkeit aus ökonomischer Sicht, in:
Beiträge zur Wirtschaftsforschung, Nr. 58, Mainz (1998).
Bartmann, H.
Köpfe aus dem Sand - Die Möglichkeiten einer Umwelt- und Beschäftigungspolitik,
in: Politische Ökologie 50 (1998)
Bartmann, H.
Ökologische Wirtschaftspolitik im Rahmen einer postkeynesianischen Analyse, in:
Helmedag, F./Reuter, N. (Hrsg.), Der Wohlstand der Personen, Festschrift zum 60.
Geburtstag von Karl Georg Zinn, Marburg 1999. Erschienen auch als Band 63 der
Beiträge zur Wirtschaftsforschung, Mainz (1999)
Bartmann, H.
Kooperationslösungen aus umweltökonomischer Sicht, in: Bellmann, K. (Hrsg.), Betriebliches Umweltmanagement in Deutschland: eine Positionsbestimmung aus
Sicht von Politik, Wissenschaft und Praxis, Wiesbaden (1999). Erschienen auch als
Band 61 der Beiträge zur Wirtschaftsforschung, Mainz (1999)
101
Bartmann, H.
Wachstum und Umwelt, in: Maussner, A./Binder, K.G. (Hrsg.), Ökonomie und Ökologie, Reihe: Abhandlungen zur Nationalökonomie, Berlin (1999). Erschienen auch
als Band 59 der Beiträge zur Wirtschaftsforschung, Mainz (1999)
Bartmann, H.
Ökonomie und Ethik, erscheint in: Michelsen, G./Altner, G., 2000, Nachhaltige Entwicklung und Ethik, Frankfurt/M. (2000)
Bartmann, H. / Busch, A.A.
Ökonomische (monetäre) Bewertung als Basis für umweltpolitische Maßnahmen, in:
Beiträge zur Wirtschaftsforschung, Nr. 55, Mainz (1998)
Bartmann, H. / Busch, A.A.
Ökonomische Bewertung und Nachhaltigkeit, in: Beiträge zur Wirtschaftsforschung,
Nr. 62, Mainz (1999)
Bartmann, H. / John, K.D. (Hrsg.)
Umwelt, Beschäftigung und Zukunft der Wachstumsgesellschaften, Beiträge zum 6.
und 7. Mainzer Umweltsymposium, Wiesbaden (1998)
Kooperative Umweltpolitik, Aachen (1999)
Natur und Umwelt, Aachen (2000)
Bartmann, H. / John, K.D.
Natur und Ökonomie, in: Bartmann/John (Hrsg.), Natur und Umwelt, Aachen (2000),
S. 1-20
Bartmann, H. / Schwaab, J.A.
Umwelt- und Beschäftigungspolitik, in: Beiträge zur Wirtschaftsforschung, Nr. 52, 2.
überarbeitete Auflage, Mainz (1998)
Bartmann, H. / Busch, A.A. / Schwaab, J.A.
Preis- und Wettbewerbstheorie, 6. Aufl., St. Gallen (1999)
Bartmann, H. / Busch, A. / Schwaab, J. / Simon-Opitz, N.
Ordnungspolitik und Treibhauseffekt, in: Wirtschaftsdienst 2000/X S. 617 – 623.
Busch, A.A. / Meltzer, H.-J.
Budget outlook in Euroland deceptively favourable, in: Siedenberg, A. et al. [Hrsg.],
Frankfurt Vioce, No. 48 (1999)
Kulessa, M.E. / Schwaab, J.A.
Liberalisierung grenzüberschreitender Investitionen und Umweltschutz - Möglichkeiten und Grenzen einer „Ökologisierung“ des Multilateralen Abkommens über Investitionen (MAI), in:
Zeitschrift für Umweltpolitik und Umweltrecht, Nr. 1 (1998), S. 33-59
102
Implikationen der Globalisierung für die Umweltpolitik – Zur Notwendigkeit einer
stärkeren Verzahnung von internationaler Wirtschafts- und Umweltpolitik, in:
Beiträge zur Wirtschaftsforschung, Nr. 60, Juni 1999, Universität Mainz
Konzepte zur Ökologisierung der internationalen Handels- und Wirtschaftspolitik, in:
Internationale Politik und Gesellschaft 3/2000, 254-270
Schwaab, J.A.
Structural Adjustment in Africa: Some Basic Indicators,
UNIDO IPC/SIN Working Draft, Wien (1998)
Schwaab, J.A.
Ökologie – Statik und Dynamik in der Natur: Diskussion und Überlegungen zum Referat von Prof. Alfred Seitz, in: Bartmann, H. / John, K.D. (Hrsg), Natur und Umwelt,
Aachen (2000), S. 167-177
Schwaab, J.A.
Der Konflikt zwischen Natur und Ökonomie aus naturwissenschaftlicher Sicht: Anmerkungen zum Vortrag von Dr. Jürgen Scheffran, in: Bartmann, H. / John, K.D.
(Hrsg), Natur und Umwelt, Aachen (2000), S. 227-239
Schwaab, J.A.
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Die gewerberechtliche Unzuverlässigkeit und ihre Folgen,
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zusammen mit Dr. U. Repkewitz
Der Verfahrensgedanke im Verwaltungsrecht, in: König/Merten, Verfahrensrecht in
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zusammen mit Dr. U. Repkewitz
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Arbeitsmed. Sozialmed. Umweltmed. Sonderheft 24, 48-53 (1998)
D. Jung, P. A. Berg, L. Edler, W. Ehrenthal, D. Fenner, D. Flesch-Janys, C. Huber,
R. Klein, C. Koitka, G. Lucier, A. Manz, A. Muttray, L. Needham, O. Päpke,
M. Pietsch, C. Portier, D. Patterson, W. Prellwitz, D.-M. Rose, A. Thews und J. Konietzko
Immunologische Befunde bei ehemals gegenüber 2,3,7,8-Tetrachlordibenzodioxin
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Arbeitsmed. Sozialmed. Umweltmed. Sonderheft 24, 38-43 (1998)
D. Jung, C. Koitka, D.-M. Rose, A. Muttray, und J. Konietzko
Die in-vitro-Chromatresistenz von Lymphozyten als kumulatives Maß der immuntoxischen Belastung. Die Anwendbarkeit des Tests am Beispiel Dioxin-exponierter
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R. Klein, C. Koitka, G. Lucier, A. Manz, A. Muttray, L. Needham, O. Päpke, M.
Pietsch, C. Portier, D. Patterson, W. Prellwitz, D.-M. Rose, A. Thews, and J. Konietzko
Immunological findings in workers formerly exposed to 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-pdioxin (TCDD) and its congeners
Environ. Health Perspect. 106 (Suppl. 2), 689-95 (1998)
D. Jung, E. Wilhelmi, D.-M. Rose und J. Konietzko
Circadiane Rhythmen und ihr Einfluß auf die Toxizität von Arbeitsstoffen
Schriftenreihe der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin Ld 10. Herausgeber: Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin, Dortmund/Berlin
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D. Jung
Die In-vitro-Chromatresistenz von Lymphozyten. Ein Verfahren zur Ermittlung der
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D. Jung, K. Kraus, L. Maskow, O. Päpke and J. Konietzko
Preventive measures and their consequences on uptake and health effects of polychlorinated dibenzodioxins and -furans (PCDD/F) in workers exposed during demolition of a former pesticide producing factory
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Die toxische Hyp- und Anosmie - eine vergessene Berufskrankheit?
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A. Muttray, R. Kürten, D. Jung und J. Konietzko
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Erworbene Farbsehstörungen in der Arbeitswelt. Teil 1: Diagnostik und Referenzwerte
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Speicheluntersuchungen als Alternative zur Blutanalyse beim Biomonitoring
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10.8 Gruppe Prof. Dr. A. Muttray
D. Jung, P. A. Berg, L. Edler, W. Ehrenthal, D. Fenner, D. Flesch Janys, C. Huber,
R. Klein, C. Koitka, G. Lucier, A. Manz, A. Muttray, L. Needham, O. Papke, M.
Pietsch, C. Portier, D. Patterson, W. Prellwitz, D. M. Rose, A. Thews, and J. Konietzko
Immunologic findings in workers formerly exposed to 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-pdioxin and its congeners
Environ Health Perspect 106 (2), 689-95 (1998)
D. Jung, P. A. Berg, L. Edler, W. Ehrenthal, D. Fenner, D. Flesh-Janys, C. Huber,
R. Klein, C. Koitka, G. Lucier, A. Manz, A. Muttray, L. Needham, O. Päpke,
M. Pietzsch, C. Portier, D. Patterson, W. Prellwitz, D.-M. Rose, A. Thews and
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Immunologische Befunde bei ehemals gegenüber 2,3,7,8-Tetrachlordibenzodioxin
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Arbeitsmed Sozialmed Umweltmed (Sonderheft) 24, 38-43 (1998)
D. Jung, C. Koitka, U. Bopp, D.-M. Rose, A. Muttray and J. Konietzko
Impact of humoral and cellular components of whole blood on the in vitro proliferation of lymphocytes. Use of a newly developed method for the assessment of cell
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Exposure to 200 ppm methanol increases the concentrations of interleukin-1β and
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A. Muttray, D. Jung, D.-M. Rose, G. Hommel, and J. Konietzko
Acute effects of exposure to 360 ppm isopropanol on healthy men
Cent Eur J Occup Environ Med 4, 288-93 (1998)
A. Muttray, K. Klimek, D. Jung, D.-M. Rose, W. Mann and J. Konietzko
Die toxische Hyp- und Anosmie - eine "vergessene" Berufskrankheit?
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A. Muttray, L. Klimek, M. Faas, D. Schafer, W. Mann and J. Konietzko
The exposure of healthy volunteers to 200 ppm 1,1,1-trichloroethane increases the
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Acute effects of 200 ppm 1,1,1-trichloroethane on the human EEG
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Erworbene Farbensehstörungen in der Arbeitswelt. Teil 1: Diagnostik und Referenzwerte
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10.13 Gruppe PD Dr. K. Wendt
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1998 Technical Digest Series, Volume 3: Laser Applications to Chemical and Environmental Analysis, p. 151 OSA Publications, Washington (1998)
Isotope shift and hyperfine structure in the 3d 2DJ - 4p 2PJ transitions in calcium II
W. Nörtershäuser, K. Blaum, K. Icker, P. Müller, A. Schmitt, K. Wendt, and B. Wiche
Eur. Phys. J. D 2, 33-39 (1998)
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Isotope shifts and hyperfine structure in the 4s2 1S0 → 4s4p 1P1 → 4s4d 1D2 transitions of stable calcium isotopes and calcium-41
W. Nörtershäuser, N. Trautmann, K. Wendt, and B.A. Bushaw
Spectrochim. Acta B 53, 709-721 (1998)
Properties and performances of a quadrupole mass filter used for resonance ionization mass spectrometry
K. Blaum, Ch. Geppert, P. Müller, W. Nörtershäuser, E.W. Otten, A. Schmitt, N.
Trautmann, K. Wendt, and B.A. Bushaw
Int. Journal Mass. Spec. Ion Proc., 181, 67-87 (1998)
Ultratrace Determination of Long-Lived Radioactive Isotopes
K. Wendt
in: Resonance Ionization Spectroscopy 1998
AIP Conference Proceedings 454, 39 (1998)
A High Repetition Rate Solid State Laser System for Resonance Ionization Mass
Spectrometry of Actinides
C. Grüning, N. Erdmann, G. Huber, P. Klopp, J.V. Kratz, P. Kunz, M. Nunnemann,
G. Passler, O. Stetzer, A. Waldek, K. Wendt
Lineshapes and Optical Selectivity in Double Resonance RIMS Measurements
W. Nörtershäuser, K. Blaum, B.A. Bushaw, P. Müller, N. Trautmann, K. Wendt
Diode laser resonance ionization mass spectrometry of gadolinium
K. Blaum, B.A. Bushaw, C. Geppert, P. Müller, W. Nörtershäuser, A. Schmitt, N.
Trautmann and K. Wendt
Ultratrace determination of the long-lived isotope 41Ca by narrowband cw-RIMS
P. Müller, B.A. Bushaw, K. Blaum, W. Nörtershäuser, N. Trautmann, K. Wendt
Lineshapes and optical selectivity in high-resolution double-resonance ionization
mass spectrometry
B.A. Bushaw, W. Nörtershäuser, and K. Wendt
Spectrochim. Acta B 54, 321-332 (1999)
Laser Mass Spectrometry for Selective Ultratrace Determination
K. Wendt, K. Blaum, B.A. Bushaw, P. Müller, W. Nörtershäuser, A. Schmitt, and N.
Trautmann,
J. Korean Phys. Soc., 35, No. 3, 143-147 (1999)
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K. Wendt, K. Blaum, B.A. Bushaw, C. Grüning, R. Horn, G. Huber, J.V. Kratz, P.
Trautmann, and A. Waldek
Fresenius J. Anal. Chem., 364, 471-477 (1999)
Selective Ultratrace Analysis of 41Ca – Investigations on Lineshapes and Optical
Selectivities
K. Blaum, P. Müller, W. Nörtershäuser, E.W. Otten, A. Schmitt, N. Trautmann, K.
Wendt and B.A. Bushaw
Proceedings of the 1st Euroconference on Atomic Physics at Accelerators:
Laser Spectroscopy and Applications, Hyp. Int., 127, 519 – 522 (2000)
Isotope shifts and hyperfine structure in the [Xe] 4f 7 5d 6s 2 9DJ → [Xe] 4f 7 5d 6s
6p 9FJ+1 transitions of gadolinium
K. Blaum, B.A. Bushaw, S. Diel, Ch. Geppert, A. Kuschnick, P. Müller, W. Nörtershäuser, A. Schmitt, and K. Wendt,
Eur. Phys. J. D 11, 37-44 (2000)
Isotope shifts and hyperfine structure in calcium 4snp 1P1 and 4snf F calcium Rydberg states
B.A. Bushaw, P.Müller, W. Nörtershäuser, and K. Wendt,
Eur. Phys. J. D 12, 33 – 44 (2000)
Peak shape for a quadrupole mass spectrometer: comparison of computer simulation and experiment
K. Blaum, Ch. Geppert, P. Müller, W. Nörtershäuser, K. Wendt, and B.A. Bushaw,
Int. J. Mass Spectrom. 202, 81-89 (2000)
Trace Detection of 41Ca in Nuclear Reactor Concrete by Diode-Laser-Based Resonance Ionization Mass Spectrometry
P. Müller, K. Blaum, B.A. Bushaw, S. Diel, Ch. Geppert, A. Nähler, W. Nörtershäuser, N. Trautmann, and K. Wendt.
Radiochim. Acta 88, 487 – 493 (2000)
Resonant Ionization Mass Spectrometry - An Alternative to AMS ?
K. Wendt, N. Trautmann und B.A. Bushaw
Proceedings of the 8th International Conference on Accelerator Mass Spectrometry
Nucl. Instr. and Meth. B 172, 162 – 169 (2000)
10.14 Gruppe Prof. Dr. W. Baumann
Silvana V. Rodrigues, Decio Nepomuceno, L. M. Viana and W. Baumann
Iosthermal Pressure Dependence of the Solubility of Some Triazines
in Supercritical CO2
Fresenius J. Anal. Chem. 360, 58 - 61 (1998)
K. Nishiyama, T. Honda, T. Okada, H. Reis, W. Baumann, U. Müller and K. Müllen
Electronic Structures of 9,10-Anthrylene Dimers and Trimers in Solution: Formation
of Charge Separation States Depending on Alkyl Substituent Groups
J. Phys. Chem. A 102, 2934-2943 (1998)
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M. Stumpf, T.A. Ternes, K. Haberer, und Wolfram Baumann
Isolierung von Ibuprofen-Metaboliten und deren Bedeutung als
Kontaminanten der aquatischen Umwelt
Vom Wasser, 91, 291-303 (1998)
M. Stumpf, T.A. Ternes, R.-D. Wilken, S.V. Rodrigues, W. Baumann
Polar drug residues in sewage and natural waters in the state of Rio de Janeiro
The Science of the Total Environment, 225, 135 - 141 (1999)
U. Pfeifer-Fukumura, I. Hartmann, H. Holthues and W. Baumann
New Developments in Immunochemical Water Analysis Down to 30µl Sample Volume
Talanta, 48, 803 - 819 (1999)
N.A. Nemkovich, W. Baumann, H. Reis and Y.V. Zvinevich and A.N. Rubinov
Dipole Moments of Laser Coumarins in the Ground and Excited Electronic States
Optics and Spectroscopy 87, 735-741 (1999)
(Translated from Optika i Spektroskopiya 87, 805-812 (1999))
W, Baumann, S. V. Rodrigues and L. M. Viana
Pigments and Their Solubility in and Extractability by Supercritical CO2 I: the Case of Curcumin
Braz. J. Chem. Eng. 17, 323-328 (2000)
10.15 Gruppe Prof. Dr. K. Heumann
Production of methylated mercury and lead by polar macroalgae – a significant natural
source for atmospheric heavy metals in clean room compartments
R. Pongratz und K.G. Heumann
Chemosphere 36, 1935 - 1946 (1998)
Accurate determination of element species by on-line coupling of chromatographic
systems with ICP-MS using isotope dilution technique (Review)
K.G. Heumann, S. M. Gallus, G. Rädlinger und J. Vogl
Spectrochim. Acta 53 B, 273 - 287 (1998)
Determination of concentration profiles of methyl mercury compounds in surface
waters of polar and other remote oceans by GC-AFD
Int. J. Environ. Anal. Chem. 71, 41 - 56 (1998)
Development of an ICP-IDMS method for dissolved organic carbon determinations
and its application to chromatographic fractions of heavy metal complexes with humic
substances
J. Vogl und K.G. Heumann
Anal. Chem. 70, 2038 - 2043 (1998)
127
Iodine determination in food samples using inductively coupled plasma isotope dilution
mass spectrometry (ICP-IDMS)
G. Rädlinger und K.G. Heumann
Anal. Chem. 70, 2221 - 2224 (1998)
Precision and accuracy in isotope ratio measurements by plasma source
mass spectrometry
K.G. Heumann, S.M. Gallus, G. Rädlinger und J. Vogl
J. Anal. At. Spectrom. 13, 1001 - 1008 (1998)
Use of thermal ionization isotope dilution mass spectrometry (TI-IDMS) as an oligoelement method for the determination of photographically relevant trace elements in
AgCl emulsions
F. Vanhaecke, J. Diemer, K.G. Heumann, L. Moens und R. Dams
Fresenius J. Anal. Chem. 362, 553 - 557 (1998)
Formation of negative thermal ions from mixed solution of platinum group elements
S. Yoneda und K.G. Heumann
Bulletin National Science Museum Tokyo, Ser. E, 21, 1 - 7 (1998)
Production of methylated mercury, lead, and cadmium by marine bacteria as
a significant natural source for atmospheric heavy metals in polar regions
Chemosphere 39, 89 – 102 (1999)
Determination of ruthenium in photographic emulsions - development and
comparison of different sample treatments and mass spectromeric methods
P. Krystek und K.G. Heumann
Fresenius J. Anal. Chem. 364, 87 – 90 (1999)
Determination of zirconium in polymers by ICP-IDMS - a powerful and fast
method for the control of zirconum residues in polyolefins
J. Diemer und K.G. Heumann
Mass spectrometric investigations of the kinetic stability of chromium and
copper complexes with humic substances by isotope-labelling experiments
G. Marx und K.G. Heumann
Spark source mass spectrometric assessment of boron and nitrogen concentrations
in crystalline gallium arsenide
B. Wiedemann, G. Rädlinger, H.C. Alt, K.G. Heumann und K. Bethge
Development of mass spectrometric routine and reference methods for iridium
and rhodium trace determinations in photographic emulsions
P. Krystek und K.G. Heumann
J. Anal. At. Spectrom. 14, 1443 – 1447 (1999)
128
Determination of boron traces in rainwater by ICP-IDMS and NTI-IDMS and
the dependence on meteorological and anthropogenic influences
N. Demuth und K.G. Heumann
J. Anal. At. Spectrom. 14, 1449 – 1453 (1999)
Development of an Isotope Dilution Mass Spectrometric Method for Dimethylthallium Speciation and First Evidence of Its Existence in the Ocean
O.F. Schedlbauer und K.G. Heumann
Anal. Chem. 71, 5459 – 5464 (1999)
Boron isotopic composition of fresh water lakes from Central Europe
and possible contamination sources
A. Vengosh, S. Barth, K.G. Heumann und S. Eisenhut
Acta Hydrochim. Hydrobiol. 27, 416 – 421 (1999)
Biomethylation of Thallium by Bacteria and First Determination of Biogenic
Dimethyl Thallium in the Ocean
O.F. Schedlbauer und K.G. Heumann
Appl. Organomet. Chem. 14, 330 - 340 (2000)
Producing SI-traceable reference values for Cd, Cr and Pb amount contents in
polyethylene samples from the Polymer Elemental Reference Material (PERM) project using isotope dilution mass spectrometry
J. Vogl, D. Liesegang, M. Ostermann, J. Diemer, M. Berglund, C.R. Quétel, P.D.P.
Taylor und K.G. Heumann
Accred. Qual. Assur. 5, 314 – 324 (2000)
Development of an ICP-IDMS method for accurate routine analysis of toxic heavy
metals in polyolefins and comparison with results by TI-IDMS
J. Diemer und K.G. Heumann
Isotope dilution inductively coupled plasma quadrupole mass spectrometry in connection with a chromatographic separation for ultra trace determinations of platinum
group elements (Pt, Pd, Ru, Ir) in environmental samples
M. Müller und K.G. Heumann
Aging of Dissolved Halogenated Humic Substances and the Microbiological
Influence on this Process
K.G. Heumann, G. Rädlinger, M. Erbes, I. Heiber, U. Obst, Z. Filip und H. Claus
Acta Hydrochim. Hydrobiol. 28, 193 – 201 (2000)
Transformation of Iodide in Natural and Waste Water Systems by Fixation on Humic
Substances
F. Rädlinger und K.G. Heumann
Environ. Sci. Technol. 34, 3932 – 3936 (2000)
Characterization of aquatic humic substances and their metal complexes by
immobilized metal-chelate affinity chromatography on iron(III)-loaded ion exchangers
P. Burba, B. Jakubowski, R. Kuckuk, K. Küllmer und K.G. Heumann
129
10.16 Gruppe Dr. N. Trautmann
H. Backe, M. Hies, H. Kunz, W. Lauth, O. Curtze, P. Schwamb, M. Sewtz, W. Theobald, R. Zahn, K. Eberhardt, N. Trautmann, D. Habs, P. Repnow, B. Fricke
Isotope Shift Measurements for Superdeformed Fission Isomeric States
Phys. Rev. Lett. 80, 920 (1998)
N. Erdmann, V. Sebastian, V.N. Fedoseyev, M. Hannawald, G. Huber, T. Kautzsch,
K.-L. Kratz, V.I. Mishin, M. Nunnemann, G. Passler, N. Trautmann
Frequency Tripling for Resonance Ionization Spectroscopy (RIS) of Cd
Appl. Phys. B66, 431 (1998)
N. Erdmann, M. Nunnemann, K. Eberhardt, G. Herrmann, G. Huber, S. Köhler, J.V.
Kratz, G. Passler, J.R. Peterson, N. Trautmann, A. Waldek
Determination of the First Ionization Potential of Nine Actinide Elements by Resonance Ionization Mass Spectroscopy (RIMS)
J. Alloys and Compounds 271-273, 837 (1998)
G. Lhersonneau, B. Pfeiffer, J. Alstad, P. Dendooven, K. Eberhardt, S. Hankonen, I.
Klöckl, K.-L. Kratz, A. Nähler, R. Malmbeck, J.P. Omtvedt, H. Pettilä, S. Schoedder,
G. Skarnemark, N. Trautmann, J. Äystö
Shape Coexistence Near the Double-Midshell Nucleus 111 Rh
Eur. Phys. J. A1, 285 (1998)
*M. Nunnemann, N. Erdmann, H.-U. Hasse, G. Huber, J.V. Kratz, P. Kunz, A. Mansel, G. Passler, O. Stetzer, N. Trautmann, A. Waldek
Trace Analysis of Plutonium in Environmental Samples by Resonance Ionization
Mass Spectroscopy (RIMS)
J.P. Omtvedt, J. Alstad, K. Eberhardt, K. Fure, R. Malmbeck, M. Mendel, A. Nähler,
G. Skarnemark, N. Trautmann, N. Wiehl, B. Wierczinski
Review of the SISAK System in Transactinide Research - Recent Developments
and Future Prospects
J.R. Peterson, N. Erdmann, M. Nunnemann, K. Eberhardt, G. Huber, J.V. Kratz, G.
Passler, O. Stetzer, P. Thörle, N. Trautmann, A. Waldek
Determination of the First Ionization Potential of Einsteinium by Resonance Ionization Mass Spectroscopy (RIMS)
*W. Nörtershäuser, N. Trautmann, K. Wendt, B.A. Bushaw
Isotope Shifts and Hyperfine Structure in the 4s2 1S0 → 4s4p 1P1→ 4s4d 1D2 Transitions of Stable Calcium Isotopes and Calcium-41
Spectrochim. Acta B53, 709 (1998)
A. Türler, R. Dressler, B. Eichler, H.W. Gäggeler, D.T. Jost, M. Schädel, W. Brüchle,
K.E. Gregorich, N. Trautmann, S. Taut
Decay Properties of 265Sg (Z = 106) and 266Sg (Z = 106)
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B. Wierczinski, J. Alstad, K. Eberhardt, J.V. Kratz, R. Malmbeck, M. Mendel, A.
Nähler, J.P. Omtvedt, G. Skarnemark, N. Trautmann, N. Wiehl
Application of Fast Solvent Extraction Processes to Studies of Exotic Nuclides
J. Radioanalyt. Nucl. Chem. 236, 193 (1998)
K. Blaum, Ch. Geppert, P. Müller, W. Nörtershäuser, E.W. Otten, A. Schmitt, N.
Trautmann, K. Wendt, B. Bushaw
Properties and Perfomance of a Quadrupole Mass Filter Used for Resonance Ionization Mass Spectrometry
Int. J. Mass Spectrometry 181, 67 (1998)
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Trace Analysis of Plutonium by Resonance Ionization Mass Spectroscopy
*P. Müller, B.A. Bushaw, K. Blaum, W. Nörtershäuser, N. Trautmann, K. Wendt
Ultratrace Determination of the Long-lived Isotope 41Ca by Narrowband CW-RIMS
W. Nörtershäuser, K. Blaum, B.A. Bushaw, P. Müller, N. Trautmann, K. Wendt
Lineshapes and Optical Selectivity in Double-Resonance RIMS Measurements
G. Passler, N. Nunnemann, G. Huber, R. Deißenberger, N. Erdmann, S. Köhler, J.V.
Kratz, N. Trautmann, A. Waldek, J.R. Peterson
Determination of the First Ionization Potential of Nine Actinide Elements by Resonance Ionization Mass Spectroscopy
M. Schädel, W. Brüchle, E. Jäger, B. Schausten, G. Wirth, W. Paulus, R. Günther,
K. Eberhardt, J.V. Kratz, A. Seibert, E. Strub, P. Thörle, N. Trautmann, A. Waldek,
S. Zauner, D. Schumann, U. Kirbach, B. Kubica, R. Misiak, Y. Nagame, K.E. Gregorich
Aqueous Chemistry of Seaborgium (Z = 106)
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A. Türler, W. Brüchle, R. Dressler, B. Eichler, R. Eichler, H.W. Gäggeler, M. Gärtner,
J.-P. Glatz, K.E. Gregorich, S. Hübener, D.T. Jost, V. Ya. Lebedev, V.G. Pershina,
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Erste experimentelle Bestimmung einer thermochemischen Größe einer Seaborgiumverbindung
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A. Türler, W. Brüchle, R. Dressler, B. Eichler, R. Eichler, H.W. Gäggeler, M. Gärtner,
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M. Schädel, S. Taut, S.N. Timokhin, N. Trautmann, A. Vahle, A.B. Yakushev
First Measurement of a Thermochemical Property of a Seaborgium Compound
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Laser Mass Spectrometry for Selective Ultratrace Determination
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*K. Wendt, K. Blaum, S. Diel, C. Geppert, A. Kuschnick, P. Müller, N. Trautmann, W.
Nörtershäuser, B.A. Bushaw
Selective Ultratrace Analysis of 41Ca by Laser Resonance Ionization
Hyperfine Interactions 127, 519 (2000)
H. Backe, A. Dretzke, M. Hies, G. Kube, H. Kunz, W. Lauth, M. Sewtz, N. Trautmann, R. Repnow, H.J. Maier
Isotope Shift Measurement at 244fAm
Hyperfine Interactions 127, 35 (2000)
*G. Montavon, A. Mansel, A. Seibert, H. Keller, J.V. Kratz, N. Trautmann
Complexation Studies of UO22 + with Humic Acid at Low Metal Ion Concentrations by
Indirect Speciation Methods
*N. Erdmann, M. Betti, O. Stetzer, G. Tamborini, J.V. Kratz, N. Trautmann, J. van
Geel
Production of Monodisperse Uranium Oxide Particles and their Characterization by
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Trace Detection of 41Ca in Nuclear Reactor Concrete by Diode-Laser-Based Resonance Ionization Mass Spectrometry
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2000 - Zentrum für Umweltforschung (ZfU)

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