Preisträger der 22. Ausschreibung des Sparkassenpreises

Dr. Stefan Norra

Umweltgeochemische Signale urbaner Systeme am Beispiel von Böden, Pflanzen und Stäuben in Karlsruhe

Diese Arbeit leistet einen grundlegenden Beitrag zur flächendeckenden Erfassung und Bewertung der Verteilung von Spurenelementen und Isotopenverhältnissen von Kohlenstoff, Stickstoff und Schwefel in urbanen Böden, Pflanzen und Stäuben in Abhängigkeit von der städtischen Nutzungsstruktur. Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt nicht ausschließlich in der Detektion von Altlasten und Lokationen hoher Belastungen. Vielmehr zielen die Untersuchungen auf die Erhebung der diffusen, flächenhaften Veränderungen des natürlichen Elementinventars von Böden, Pflanzen und Stäuben ab. Diese Arbeit zeigt, dass technogene Materialien unterschiedliche Isotopensignaturen aufweisen und die natürliche Ausprägung der Isotopenverhältnisse in Böden, Pflanzen und Stäuben überlagern. Dieses kann zu nutzungstypischen Verteilungsmustern führen, wie z. B. durch Bauaktivitäten, Straßenverkehr oder gärtnerischen Einfluss. Die vielfältigen, sich gegenseitig überlagernden Prozesse der Elementflüsse in einer Stadt bewirken die Ausprägung einer vielschichtigen Verteilungsstruktur, die durch Anwendung multivariater statistischer und geostatistischer Methoden nachvollziehbar wird. Die Einflüsse urbaner Nutzungsstrukturen und großflächig relevanter Emissionsquellen werden gegenüber dem geogenen Hintergrund deutlich. Die Analyse der diffusen Veränderung des Elementinventars urbaner Böden, Pflanzen und Stäube ist ein wichtiger Beitrag zur Bewertung der Umweltqualität und zur nachhaltigen Entwicklung einer Stadt.

Preisgeld: 3.500 € für Dr. Stefan Norra - Dissertation

Dr. Gerd Ohlenbusch

Experimentelle Charakterisierung und Berechnung der Wechselwirkung zwischen Phenolen und gelöstem organischem Material in wässriger Lösung

Alle Oberflächenwässer sowie die Grundwässer besitzen eine Grundlast an gelösten organischen Substanzen, die das Ergebnis biologischer Abbau- und Umbaureaktionen sind. Die gute Wasserlöslichkeit dieser organischen Stoffe einerseits und ihre komplexe, relativ großmolekulare Struktur andererseits machen diese Substanzen zu ausgezeichneten Lösevermittlern und Transportvehikeln für ins Wasser gelangende Schadstoffe, wie z. B. Pflanzenschutzmittel und Mineralölbestandteile, die ein hohes toxisches Potenzial besitzen. Damit werden nicht nur die Gesamtlöslichkeit der Schadstoffe, sondern auch ihr Transport und damit die Aufnahme durch lebende Organismen entscheidend beeinflusst. Für die prognostische Beurteilung ist erschwerend, dass die Kenndaten der einzelnen Schadstoffe in der Regel nur für stark vereinfachte Modellsysteme Gültigkeit haben, ohne die Beeinflussung der Eigenschaften durch die organische Grundlast zu berücksichtigen. Es ist daher wichtig, die stofflichen Wechselwirkungen zu quantifizieren, wie sie z. B. in der Sorptionsstärke der verschiedenen Schadstoffe an das gelöste organische Material bestimmt werden können. Die Sorption ist von unterschiedlichen Faktoren abhängig, ihre experimentelle Bestimmung ist sehr anspruchsvoll und war systematisch bisher noch nicht möglich. In der vorliegenden Arbeit wurden verschiedene physikalisch-chemische Messmethoden zur Bestimmung von Sorptionskonstanten für die Sorption an gelöstem organischem Material entwickelt. Anschließend wurden mit diesen Methoden die Sorptionskonstanten für verschiedene organische Schadstoffe bestimmt. Anhand der gewonnenen Daten wurden Korrelationsmodelle erstellt, die es ermöglichen, die Sorptionskonstanten für weitere Schadstoffe abzuschätzen, womit das Verhalten der Schadstoffe in der Umwelt voraussagbar wird. Es werden Aussagen zum Sorptionsverhalten möglich, ohne einen komplizierten und zeitaufwändigen experimentellen Aufwand betreiben zu müssen. Weiterhin liefern die Modelle Angaben zu den treibenden Kräften des Sorptionsvorganges und dienen damit dem besseren Verständnis der zugrunde liegenden Mechanismen. Die entwickelte Methode besitzt einen breiten Einsatzbereich und hat die Abschätzung des ökologischen und humantoxikologischen Gefährdungspotenzials von Schadstoffen einen guten Schritt weiter gebracht.

Preisgeld: 2.000 € für Dr. Gerd Ohlenbusch - Dissertation

Dipl.-Ing. Thomas Schneider

Neuartige Abgassensoren für die Gemischregelung in Magermotoren: Untersuchung der Degradation von Sr(Ti0.65, Fe0.35)03 unter realen Betriebsbedingungen

 

Bei der Entwicklung neuer Motorkonzepte steht eine gleichzeitige Reduktion von Abgasemission und Kraftstoffverbrauch im Vordergrund. Zur Gemischregelung in derartigen Magermotoren benötigt man neuartige Abgassensoren mit hoher Messgenauigkeit und kurzen Ansprechzeiten. Grundlegende Untersuchungen am Institut für Werkstoffe der Elektrotechnik (IWE) hatten gezeigt, dass insbesondere das Mischkristallsystem der Zusammensetzung Sr(Ti0.65, Fe0.35)03, ein hohes Potenzial für derartige Abgassensoren aufweist. Die Funktionalität dieses Werkstoffs wurde in der vorliegenden Arbeit erstmals unter realen Betriebsbedingungen in Motorprüfständen der Industrie getestet. Es konnte gezeigt werden, dass der Werkstoff als Abgassensor auch unter den rauen Umgebungsbedingungen eines Motorprüfstandes seine Funktion erfüllt und zudem ein hohes Potenzial für die Entwicklung von NOx-, HC-und CO-Abgassensoren aufweist.

Preisgeld: 2.000 € für Dipl.-Ing. Thomas Schneider - Diplomarbeit