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Leiterin der Geschäftsstelle

Dr. Kirsten Hennrich

KIT Zentrum Klima und Umwelt
Gebäude 9675
Hermann-von-Helmholtz-Platz 1
76344 Eggenstein-Leopoldshafen

E-Mail: kirsten hennrichZvx5∂kit edu

Telefon: +49 721 608 28592

Fax: +49  721 608 23949

Sparkassenpreis

Preisträger der 25. Ausschreibung des Sparkassenpreises

Dr.-Ing. Volker Weitbrecht

Influence of Dead-Water Zones an the Dispersive Mass Transport in Rivers

In den letzten Jahrzehnten hat sich die Qualität der Fließgewässer in Deutschland durch die starke Kontrolle bestehender oder geplanter neuer Emissionen wesentlich verbessert, jedoch besteht für kurzzeitige Verunreinigungen infolge von Schadstoffaustritten bei Schiffkollisionen oder Störfällen in Industriebetrieben ein oft unterschätztes Risikopotential. Nach dem verheerenden Unfall bei der Firma Sandoz (1986) in Basel wurde das Rheinalarmmodell von der Internationalen Kommission zum Schutz der Rheines (IKSR) zur Vorhersage von Konzentrationsverläufen und Transportzeiten von Basel bis in die Niederlande entwickelt. Es hat sich seitdem nach einer Vielzahl weiterer Störfällen als unverzichtbares Instrument bewährt, um rechtzeitig Maßnahmen seitens der Wassernutzer in die Wege zu leiten. Weitere Alarmmodelle sind weltweit und in Europa insbesondere für die Elbe und die Donau in Planung. Dies ist auf Grund immer wiederkehrender Unfälle z.B. an der Theiss/Donau (Baia Mare, Rumänien 2001) oder am Guadalquivir (Spanien 1998) eine dringliche Priorität. Da jedoch die mechanistischen Zusammenhänge zwischen Fluss-morphologischen Heterogenitäten (z.B. Buhnenfelder und Auen) und dem Transportcharakter eines Flussabschnitts nicht ausreichend bekannt sind, werden solche Alarmmodelle nur durch Kalibrierung unter dem Einsatz von groß angelegten und äußerst teuren Feldversuchen zu hilfreichen Werkzeugen. Eine Übertragung auf abweichende hydrologische Situationen oder gar auf andere Flusssysteme ist damit aber kaum durchführbar. Um den Kalibrieraufwand für Alarmmodelle zu minimieren, untersuchte Herr Weitbrecht systematisch die Einflüsse von durch Buhnenfelder geschaffenen Totwasserzonen auf die Transporteigenschaften gelöster Substanzen in Flüssen mittels physikalischer und numerischer Experimente. Als Vorbereitung der physikalischen Laborversuche wurde anhand verschiedener Karten- und Bildmaterialien typische Buhnenfeldgeometrien charakterisiert. Zur Bestimmung der Fließ- und Transporteigenschaften in buhnengeregelten Fließstrecken wurden in einer Versuchsrinne zeitlich und räumlich hochaufgelöste flächenhafte Geschwindigkeits- und Konzentrationsmessungen durchgeführt. Die Aufenthaltszeiten von Schadstoffen in Totwasserzonen wurden mit einem von Herrn Weitbrecht entwickelten Messverfahren, bei dem tiefenintegriert nach instantaner Tracerinjektion der Massenaustausch mit Hilfe digitaler Bildauswertung erfasst wurde, bestimmt. Für die Übertragung der Versuchsergebnisse auf eine typische Fließstrecke mit vielen Buhnenfeldern entwickelte er ein Transportmodell auf Basis eines Lagrangian-Particle-Tracking-Method Ansatzes (LPTM) in Kombination mit einer zusätzlichen Haftrandbedingung, die die Buhnenfeldretention simuliert. Hiermit konnte der Einfluss verschiedener praxistypischer Buhnengeometrien auf die wesentlichen Transporteigenschaften wie Transportgeschwindigkeiten, Maximalkonzentrationen und Dispersionskoeffizienten systematisch ermittelt werden. Die so ermittelten Zusammenhänge werden für existierende und neu aufzubauende Warn- und Alarmmodelle (z.B. Donau, Elbe) zur Verfügung gestellt, um mit deutlich verringertem Kalibrieraufwand robuste Werkzeuge zur verbesserten Prognose von Schadstofftransportszenarien durch Wasseraufsichtsbehörden zu erstellen.

Preisgeld: 4.000 € für Dr.-Ing. Volker Weitbrecht - Dissertation

Dipl.-Ing. M.A. Martin Andreas Rößler

dense together-Sustainable Redevelopment of Kalighat Area

Die Arbeit von Martin Andreas Rößler wurde vor Ort in Kalighat, dem historischen Zentrum von Kalkutta (Indien) angefertigt. Die nachhaltige Stadtentwicklung ist das Thema und widmet sich beispielhaft für andere Metropolen der Dritten Welt der Sanierung eines innerstädtischen Slumgebiets. Die vorhandene hohe Bevölkerungsdichte wird in der Bebauungsplanung berücksichtigt, um der einsetzenden Zersiedelung entgegen zu wirken. Den mangelnden baulichen Bestimmungen und fehlenden Sicherheitsrichtlinien wird ein Plan für die Entwicklung und Nutzung von Infrastruktur im öffentlichen Bereich gegenübergestellt. Für die besondere Umweltproblematik und -belastung durch den verschmutzten heiligen Fluss Ganges und das ineffiziente und hygienisch kritische Entwässerungssystem werden geeignete Maßnahmen zur Abwasserableitung und - reinigung aufgezeigt. In die Planungen gingen Auseinandersetzungen mit den Einwohnern des Gebiets und den zuständigen Planungsbehörden ein. Unterstützt wurden der knapp 3 Monate dauernde Auslandsaufenthalt und die Arbeit vor Ort durch den Deutschen Akademischen Austausch (DAAD) und das Indien Institute of Technology (IIT) in Kharagpur.

Preisgeld: 2.500 € für Dipl.-Ing. Martin Andreas Rößler - Diplomarbeit

Dipl.-Biol. Christoph Singer

Untersuchungen zur Induktion metallbindender Proteine und Hitzeschockproteine in Dreikantmuscheln (Dreissena polymorpha) durch die Platingruppenelemente Platin, Palladium und Rhodium

Seit Mitte der 80iger Jahre des vergangenen Jahrhunderts werden in Deutschland Autoabgaskatalysatoren eingesetzt. Sie tragen einen großen Anteil zur Verbesserung der Luftqualität in den letzten Jahren bei, indem sie Stickoxide, Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffe aus dem Abgas durch Oxidations- und Reduktionsvorgänge in unschädlichere Stoffe umwandeln. Allerdings hat sich auch herausgestellt, dass während des Betriebs der Autoabgaskatalysatoren geringe Mengen der katalytisch wirksamen Platingruppenmetalle (PGM) Platin, Palladium und Rhodium in die Umwelt abgegeben werden. Über deren Toxizität und Verfügbarkeit für die Biosphäre stehen jedoch erst sehr wenige Daten zur Verfügung. Deshalb wurde in der vorliegenden Arbeit die Aufnahme dieser Metalle durch einen etablierten Bioindikator (Dreikantmuschel (Dreissena polymorpha)) exemplarisch untersucht. Vor allem die Induktion von Biomarkern, wie Hitzeschockprotein 70 (HSP 70) als Indikator für Proteotoxizität und allgemeinen Zellstress, und Metallothionein (MT) als spezifischer Indikator für Schwermetallbelastung in den Muscheln waren Gegenstand der Untersuchungen. Ziel der Arbeit war es, zunächst die Aufnahme gelöster PGM in die Muscheln nachzuweisen und erste Reaktionen auf Ebene der gewählten Biomarker zu überprüfen. In der Arbeit konnte gezeigt werden, dass die Muscheln die eingesetzten Metalle aufnahmen und stark im Weichgewebe anreicherten. Analog hierzu stellten sich die untersuchten PGM als potente Induktoren der HSP 70-Synthese heraus, die Effekte übertrafen die durch konventionelle Schwermetalle (Cd, Pb) hervorgerufenen um ein Vielfaches. Auch die Metallothioneingehalte wurden durch Pt und Pd stark erhöht, während Rh hier keinen Effekt auszulösen vermochte. Jedoch blieben die festgestellten Effekte geringer als die durch Cadmium ausgelösten. In der Arbeit konnte zum einen gezeigt werden, dass Dreikantmuscheln die eingesetzten Metalle aufnehmen und stark anreichern, zum anderen konnte auch erstmals nachgewiesen werden, dass damit klare toxische Effekte für die Muscheln einhergehen. Weitergehende Studien zur Toxizität sind aufgrund der fehlenden Datengrundlage dringend zu empfehlen.

Preisgeld: 2.500 € für Dipl.-Biol. Christoph Singer - Diplomarbeit

Grüne Hochschulgruppe

Projektinitiative: Mensadach zum Solarkraftwerk

3.000 € für die Gründe Hochschulgruppe - Projektinitiative