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Enhancing MAX-DOAS atmospheric remote sensing by multispectral polarimetry

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[Quelle: https://d-nb.info]

Die Multi-Axiale differentielle optische Absorptionsspektroskopie (MAX-DOAS) ist eine etablierte Fernerkundungsmethode zum Nachweis von atmosphärischen Aerosolen und Spurengasen. Sie basiert auf der Analyse von Himmelslichtspektren im ultravioletten und sichtbaren Spektralbereich. Die Kombination von mehreren unter verschiedenen Sichtgeometrien aufgenommenen Spektren („Multi-Axial“) ermöglicht es, Vertikalverteilungen von Aerosolen und Spurengasen sowie Aerosoleigenschaften abzuleiten. Letzteres geschieht unter Anwendung von numerischen Inversionsverfahren. Es ist bereits länger bekannt, dass der Polarisationszustand des Himmelslichts zusätzliche Informationen über den atmosphärischen Zustand liefern kann. Dies wurde in bisherigen MAX-DOAS Messungen jedoch nicht ausgenutzt. Hauptziel der vorgestellten Arbeit war es, das Potenzial polarimetrischer MAX-DOAS Messungen abzuschätzen. Zu diesem Zweck wurden ein polarisationsempfindliches MAX-DOAS-Instrument (PMAX-DOAS) und ein entsprechender Inversionsalgorithmus (RAPSODI) entwickelt, die sowohl die Erfassung als auch die Verarbeitung polarimetrischer Informationen erlauben. RAPSODI ermöglicht außerdem als erster MAX-DOAS Inversions-Algorithmus die Bestimmung von mikrophysikalischen Aerosoleigenschaften. Im Vergleich zu herkömmlichen MAX-DOAS-Messungen, die keine Polarisation berücksichtigen, konnte für die polarimetrischen Messungen ein signifikanter Informationszuwachs bzgl. des atmosphärischen Zustands festgestellt werden: unter typischen Sichtgeometrien erhöht sich die Anzahl ableitbarer Freiheitsgrade für Aerosolprofile und Aerosoleigenschaften um etwa 50% bzw. 70%, für Spurengasprofile um etwa 10%. Unter der Annahme idealer Messbedingungen, prognostizieren die Studien anhand synthetischer Daten eine Verbesserung der Messgenauigkeit (mittlere quadratische Abweichung zum wahren Wert) von etwa 60%, 40% und 10% für vertikale Aerosolsäulen, Aerosoleigenschaften und vertikale Spurengassäulen.

Folgendes könnte Sie auch interessieren:

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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Forschungsberichte

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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