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Atmospheric boundary layer dynamics and aerosol properties based on observations of unmanned research aircraft

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[Quelle: https://d-nb.info]

In dieser Dissertation werden mit Hilfe von unbemannten Forschungsflugzeugen dynamische Prozesse und Aerosolpartikel innerhalb der atmosphärischen Grenzschicht (AGS) an zwei unterschiedlichen Messstandorten (Polargebiet und kontinentaler Raum in Mitteleuropa) untersucht. Der Einsatz von unbemannten Flugsystemen liefert einen erheblichen Beitrag zu aktuell bestehenden Datenlücken, die auf Grund fehlender Messmethoden im kleinskaligen Raum innerhalb der AGS existieren. Das unbemannte Forschungsflugzeug vom Typ Carolo T200 ”M2AV” (Mini Meteorological Aerial Vehicle) wurde auf einer Polarstern-Forschungsfahrt im antarktischen Weddellmeer, unter dem Einfluss der Polarnacht, eingesetzt. Im zwölfwöchigen Zeitraum vom 8. Juni bis 12. August 2013 wurden elf Messflüge durchgeführt, wobei der Feldeinsatz durch die Gegebenheiten vor Ort stark eingeschränkt wurde, wie zum Beispiel häufiges Auftreten von starken Winden, Vereisung und äußeren Einschränkungen, welche unter anderem der Bedingung einer geeigneten Startbahn auf dem Meereis unterlagen. Die Untersuchung von Vertikalprofilen und horizontal durchgeführten Flügen bezieht sich im Speziellen auf den Messzeitraum vom 11. Juli 2013 über geschlossenem Meereis und zwischen dem 1. und 2. August 2013 über unterbrochener Meereisoberfläche. Die gewonnenen Daten sind in ihrer Form einzigartig und stellen das typische Bild einer stabil geschichteten AGS in Frage, wie es allerdings für globale Modelle im Bereich der Polargebiete implementiert wird. Seit Oktober 2013 wird das unbemannte Flugsystem Carolo P360 ”ALADINA” (Application of Light-weight Aircraft for Detecting IN-situ Aerosol) eingesetzt mit dem vorrangingen Ziel die Partikelneubildung zu untersuchen. Der Kern dieser Arbeit befasst sich mit der Wechselwirkung zwischen der kontinental ausgeprägten AGS und der Verteilung von ultrafeinen Partikeln (UFP, Größenbereich definitionsgemäß < 50 nm) auf Basis von über 100 Messflügen, welche an der Forschungsstation des TROPOS (Leibniz Institut für Troposphärenforschung) in Melpitz durchgeführt wurden. Anhand diverser Fallstudien wird eine vielfältige Verteilung von UFP innerhalb von 1 km Höhe aufgezeigt, welche größtenteils von dynamischen Prozessen in der AGS abhängt. Zudem ermöglicht eine häufige Sondierung mit ALADINA die Betrachtung von Transport- und Mischungsprozessen der gemessenen UFP. So wurden beispielsweise UFP vom Boden aus in die AGS transportiert oder aus der Inversionsschicht in Richtung Boden heruntergemischt. Des Weiteren hätte ein Großteil der durchgeführten ALADINA-Messtage, allein unter Einbezug von Bodenmessdaten, nicht als sogenanntes Partikelneubildungsevent klassifiziert werden können.

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Bücher, Broschüren

Barbara Bredenbals, Wolfgang Willkomm
Neue Konstruktionsalternativen für recyclingfähige Wohngebäude
Bauforschung für die Praxis, Band 22
1996, 110 S., Abb., Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Ziel des Vorhabens war die Entwicklung innovativer Konstruktionsalternativen, welche einen recyclinggerechten und kostenreduzierenden Rückbau ermöglichen. Hierzu waren Beispielkonstruktionen auf ihre Realisierbarkeit, ihren Kostenaufwand und auf notwendige weitere Entwicklungsarbeit zu untersuchen. Die Arbeit sollte einen Beitrag leisten zur Entwicklung von langlebigen und wiederverwendbaren Bauteilen aus recyclingfähigen, natur-reintegrierbaren Baustoffen für den kostengünstigen Wohnungsbau. Die Durchführung erfolgte auf der Basis einer systematischen Überprüfung der Recyclinghindernisse üblicher Konstruktionen durch Entwicklung von Anforderungsrichtlinien für eine Stoffverträglichkeit der Baumaterialien in Demontage- und Aufbereitungsverfahren. Daraus wurden vier prototypische Konstruktionsalternativen entwickelt, die dem Baustoffrecycling entgegenkommen und so zur Kostenreduzierung beitragen. Entsprechende Aufwanduntersuchungen bieten hierzu die notwendigen Kostenhinweise. Das Ergebnis zeigt, daß es bereits heute möglich ist, weitgehend recyclingfähige Wohngebäude auf verschiedene Art herzustellen.

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Luca Reiter, Anya Vollpracht
Auslaugung von C3-Bewehrung - Screening auf organische Emissionen
Abschlussbericht.
Bauforschung, Band T 3396
2023, 15 S., 1 Abb. u. 6 Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

In diesem Forschungsvorhaben wurden Vorversuche an gängigen Beschichtungsvarianten von Carbon-Textilbewehrung durchgeführt. Es sollte festgestellt werden, welche der als Matrixharz in Carbon-Textilbewehrungen genutzten Kunststofftränkungen potentiell umweltrelevant sein könnten und welche organischen Verbindungen in den jeweiligen Eluaten in zukünftigen Forschungsvorhaben betrachtet werden müssen. Zu diesem Zweck wurden jeweils Probestücke von drei mit Epoxidharz (EP), Styrol-Butadien (SBR) bzw. Polyacrylat (PA) getränkten Beispiel-Textilien in einem Standversuch über einen Zeitraum von 7 d ausgelaugt. Zur realitätsnahen Abbildung der hohen Alkalität von Porenlösung von Beton wurde ein pH-Wert von 13,0 eingestellt. Die Eluate wurden mit Hilfe von Gaschromatographie mit gekoppeltem Massenspektrometer (GC-MS) auf organische Einzelkomponenten gescreent und die Ergebnisse über die NIST (National Institute of Standards and Technology) Datenbank abgeglichen. Das ökotoxikologische Potential der ausgelaugten organischen Substanzen wird durch Daphnien- und Leuchtbakterientests (DIN EN ISO 6341:2013-01 bzw. DIN EN ISO 11348-1:2009-05) bewertet.

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Andreas Schmohl, Sabine Johann
Freisetzung von MCPA aus Polymerbitumendachbahnen: Anwendung und Anpassung der MCPP-Bewertungsmethodik auf MCPA
Abschlussbericht.
Bauforschung, Band T 3380
2021, 46 S., 10 Abb. u. 8 Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Wurzelschutzmitteln in Dachbahnen gelangen durch Auswaschung in Boden und Grundwasser und verursachen dort erhebliche Umweltschäden. Deshalb wurde in diesem Forschungsprojekt die Umweltverträglichkeit von Bitumendachbahnen untersucht und deren genauen Auswirkungen analysiert. Dazu wurde die "Bewertungsmethodik für die Untersuchung der Auswirkungen der Freisetzung von Wurzelschutzmitteln aus Dachbahnen auf Boden und Grundwasser" zur Prüfung der Umweltverträglichkeit von Bitumendachbahnen auf 2-Methyl-4-chlorphenoxyessigsäure bzw. deren Ester - als Wurzelschutzmittel erweitert.

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Steffen Overmann, Anya Vollpracht
Aktualisierung des Bewertungskonzepts zur Umweltverträglichkeit von Beton
Abschlussbericht.
Bauforschung, Band T 3388
2021, 28 S., 16 Abb. u. 6 Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Dieses Projekt schließt inhaltlich an ein 2019 abgeschlossenes Projekt an, das die Überarbeitung des aktuellen Bewertungskonzepts zur Umweltverträglichkeit von Beton des DIBt behandelte. Anlass des vorherigen Projekts war die Absenkung der Geringfügigkeitsschwellen (GFS) vieler umweltrelevanter Parameter durch die Bund-/Länderarbeitsgemeinschaft Wasser (LAWA) im Jahr 2016 gegenüber den GFS von 2004. Eine Übernahme der aktuellen GFS von 2016 in das derzeit gültige Bewertungskonzept würde dazu führen, dass viele normkonforme Betone die Anforderungen nicht mehr erfüllen. Das überarbeitete Konzept würde ohne Berücksichtigung der Wechselwirkungen eluierter Substanzen mit dem Boden zu einer weiteren Senkung der zulässigen Freisetzungen führen. Es wurde jedoch gezeigt, dass sich bei Berücksichtigung der Sorption mittels eines für einen niederländischen Standardsandboden durch geochemische Modellierung berechneten Kd-Werts im Modell die zulässigen Freisetzungen wesentlich erhöhen. Dieser Kd-Wert ist jedoch relativ hoch und erscheint daher für eine Worst-Case-Betrachtung nicht geeignet. Daher wurden in diesem Vorhaben Mindest-Kd-Werte ermittelt, die gemäß des Bewertungskonzeptes zur Einhaltung der Anforderungen für normkonforme Betone führen würden.

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Sabine Hübner, Regina Schwerd
Validierung des Laborversuches nach DIN CEN/TS 16637-2 zur Freisetzung von Radiziden aus Bitumendachbahnen. Abschlussbericht
Bauforschung, Band T 3359
2018, 22 S., 10 Abb. u. 8 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Ester der 2-(4-Chlor-2-methylphenoxy)-propionsäure ("Mecoprop", MCPP) finden in Polymerbitumen-Abdichtungsbahnen, die z.B. zur Dachabdichtung bei Gründächern eingesetzt werden, Anwendung. Bei Kontakt mit Wasser werden die Mecoprop-Ester aus der Bitumenbahn ausgewaschen und Mecoprop durch Hydrolyse aus den Estern freigesetzt. Durch die radizide Wirkung des Mecoprops werden Polymerbitumenbahnen mit Gründachaufbau vor Durchwurzelung geschützt. Wirksam ist allerdings nur das (R)-(Plus)-Enantiomer, "Mecoprop-P", das in modernen Rezepturen zum Schutz vor Durchwurzelung überwiegend vorhanden ist. Mit dem ablaufenden Regenwasser kann so Mecoprop in die Umwelt eingetragen werden. Der Eintrag von Mecoprop aus Bauprodukten in die Umwelt soll bauaufsichtlich In Bezug genommen werden. Die Freisetzung von Mecoprop aus Bitumendachbahnen wurde bereits in den Forschungsvorhaben P 52-5- 20.88-1497/15 und P 52-5- 20.88.2-1999/16 untersucht. Dabei wurde unter anderem der Laborversuch nach DIN CEN/TS 16637-2 ("Horizontale dynamische Oberflächenauslaugprüfung") angewandt. Zukünftig sollen die Ergebnisse aus dem Laborversuch nach DIN CEN/TS 16637-2 als Eingangsdaten für ein mathematisches Modell zur Modellierung der Umwelteinwirkungen von Mecoprop dienen. Um ein robustes Verfahren zu erhalten, ist eine detaillierte Vorschrift für alle Arbeitsschritte der Oberflächenauslaugprüfung unabdingbar, da nur so die Reproduzierbarkeit als auch eine möglichst gute Vergleichbarkeit der Ergebnisse zwischen den Laboratorien sichergestellt werden kann.

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Xiaochen Lin, Anya Vollpracht
Bewertung der Umweltverträglichkeit von Zementsuspensionen
Bauforschung, Band T 3357
2018, 135 S., zahlr. Abb. u. Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Im Sinne des Grundsatzpapiers "Grundsätze zur Bewertung der Auswirkung von Bauprodukten auf Boden und Grundwasser" ist die Verträglichkeit eines Baustoffs für Boden und Grundwasser bei der bauaufsichtlichen Zulassung nachzuweisen. Für Zementsuspensionen wurde der inverse Säulenversuch nach Schössner als Prüfverfahren ausgewählt, allerdings werden mit diesem Versuch überproportional große Mengen an Inhaltsstoffen ausgewaschen. Dies wurde bereits in Vorprojekten festgestellt und als Alternative ein Frischbetonstandtest vorgeschlagen. Bisher konnte in den zuständigen Gremien jedoch keine Einigung zur Prüfung von Zementsuspensionen erzielt werden. Daher wurden in diesem Projekt nochmals vergleichende Untersuchungen durchgeführt und die Datenbasis vergrößert, um die Bandbreite der kommerziellen Produkte in Deutschland abzudecken.

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Zeitschriftenartikel

Folgende Literaturnachweise stammen aus der Datenbank RSWB^®plus. Die Datenbank unterstützt schnell und zielsicher Fachleute aus Planungsfirmen, Industrie und Forschung, sowie Lehrkräfte und Studierende in der akademischen Ausbildung bei Nachweis und Beschaffung von Fachinformation zum Planen und Bauen.

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Teneketzi, Eleni; Knollmann, Philipp; Weber, Frank-Andreas; Schöttler, Oliver; Manheller, Wilfried; Schitthelm, Dietmar; Brinkmann, Sabine
Erfassung punktueller und diffuser Eintragspfade von Spurenstoffen in die Niers: Ergebnisse einer einjährigen werktäglichen Messkampagne
KW Korrespondenz Wasserwirtschaft, 2023

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Büks, Frederick; Zieger, Antonia; Beger, Lukas (Mitarbeiter); Bley, Laura (Mitarbeiter); Eberlein, Elanor (Mitarbeiter); Harder, Paulina (Mitarbeiter); Ingin, Yonca Pinar (Mitarbeiter); Krüger, Paul (Mitarbeiter); Salehi, Shabnam (Mitarbeiter); Schloddarick, Hedi (Mitarbeiter)
Wie verbreitet ist feinpartikuläres Mikroplastik in Bodenökosystemen?
KW Korrespondenz Wasserwirtschaft, 2023

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Lass, Jörn; Benitz-Wildenburg, Jürgen
Denkmalschutz im Zeichen des Klimawandels. Energieeffizienz, CO2-Vermeidung, Nachhaltigkeit und Schutz vor Klimafolgen
Bauen im Bestand B + B, 2022

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Bach, Martin
Diskussionsbeitrag zur Anwendung des Modellverbunds AGRUM im Gewässerschutz
Wasserwirtschaft, 2022

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Hillebrandt, Annette
Material und Architektur (kostenlos)
DBZ Deutsche Bauzeitschrift, 2022

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Highlights aus dem Programm 2022