Sektion 3.5: Grenzflächen-Geochemie

Aktuelle Forschungsprojekte

Helmholtz-Rekrutierungsinitiative Projekte

Eisenmineralien und ihr Einfluss auf den Nährstoffkreislauf und die Dynamik von Kontaminanten

Unsere aktuelle Forschung konzentriert sich hauptsächlich auf die Bildung und/oder Umwandlung von Fe-haltigen Mineralien und wie diese Reaktionen die Verfügbarkeit von Nährstoffen (z.B. Corg, P, Si) und die Mobilität von Schadstoffen (z.B. As, Cr, Pb, Se) in natürlichen und künstlichen Umgebungen beeinflussen.

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Snow and ice algae in Greenland (dark zone)
Geochemie und Kohlenstoffdynamik arktischer Ökosysteme

Unsere Forschungsarbeiten befassen sich mit der Lagerung, der Dynamik und dem Verbleib von organischen Stoffen in von Schnee- und Eisalgen dominierten Systemen. Wir untersuchen gelöste und partikuläre organische Stoffe durch gezielte und ungezielte hochauflösende Massenspektrometrieansätze in Umweltproben und in situ-Experimenten. Die erhaltenen Informationen werden in Kombination mit der Zusammensetzung der mikrobiellen Gemeinschaft und der Albedo der Gletscheroberfläche ausgewertet, wodurch wir unser Wissen über das Zusammenspiel zwischen mikrobiellem Stoffwechsel, Kohlenstoffkreislauf und Oberflächenschmelze verbessern können.

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Struvit-Kristallisation

Eines unserer aktuellen Projekte in diesem Forschungsbereich zielt auf die Aufklärung der homogenen und heterogenen Kristallisationswege von Struvit (MgNH4PO4·6H2O) ab - einem erstklassigen Magnesiumphosphat-Mineral, das aus Abwässern gewonnen werden kann.

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Mikrobielle 'Omics' mit Schwerpunkt Biodiversität und Physiologie von Bakterien und Mikro-Eukaryonten

Wir evaluieren Schnee- und Eisalgengemeinschaften und die mit ihnen assoziierten Mikroorganismen (d.h. Bakterien, Archaeen, Pilze) in verschiedenen arktischen und alpinen Umgebungen unter Verwendung eines multidisziplinären Ansatzes. Wir führen auch Hochdurchsatz-Sequenzierungen durch, um die Zusammensetzung und Dynamik der Lebensgemeinschaften aufzudecken, und verwenden einen Metabolomik-Ansatz, um zu verstehen, wie ihr Metabolom auf veränderte Umweltbedingungen reagiert.

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Entwicklung der Flüssigphasen-Transmissionselektronenmikroskopie für die Geowissenschaften

In diesem Projekt wollen wir verstehen, wie der Strahleffekt in der Flüssigkeitszelle minimiert oder ausgenutzt werden kann, um die dynamischen Prozesse sichtbar zu machen, die auf der Nanoskala in nativen Mineral/Lösungs-Grenzflächen auftreten.

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Untersuchungen zur hochenergetischen Röntgenstreuung bei der Mineralkristallisation

In diesem Projekt wenden wir die Streumethoden an: Röntgenkleinwinkelstreuung (SAXS), Röntgenweitwinkelstreuung (WAXS) und Gesamtstreuung (mit Analyse der Paarverteilungsfunktion (PDF)), um die Bildungs- und Umwandlungswege verschiedener Mineralphasen aus Lösungen zu untersuchen.

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Tonmineralbildung unter Umgebungsbedingungen

Unsere Forschung im Bereich der Tonbildungsmechanismen konzentriert sich auf die Grenzfläche zwischen einem primären Mineral und der Lösung, da die Mineraloberfläche zunächst amorphisiert und dann in einen Ton umgewandelt wird. Alternativ wird ein direkter Fällungspfad in Betracht gezogen. Wir sind daran interessiert, zu bestimmen, welche Bedingungen für die Tonbildung erforderlich sind und wie sich Änderungen in der Reaktionsumgebung auf die Tonbildung auswirken.

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Von Dritten finanzierte Projekte

DEEP PURPLE

DEEP PURPLE wird durch den Synergy Grant des Europäischen Forschungsrates (ERC) finanziert. Dieses Projekt zielt darauf ab, die Faktoren zu ermitteln, die die Eisalgenblüten kontrollieren, die zur Verdunkelung des grönländischen Eisschildes und letztlich zum raschen Abschmelzen des Eisschildes beitragen. DEEP PURPLE wird die Synergien zwischen der Biologie, Chemie und Physik von Eisalgenmikro-Nischen in verrottendem, schmelzendem Eis quantifizieren und die Kombination von Faktoren untersuchen, die diese stabilisieren.

Projektzeitraum: 2020-2025

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EXCITE

EXCITE (Electron and X-ray microscopy Community for structural and chemical Imaging Techniques for Earth materials) wird von Horizon 2020 Forschungsinfrastrukturen finanziert. Dieses Projekt bringt 15 führende Einrichtungen in ganz Europa zusammen, die Elektronen- und Röntgenbildgebungsverfahren für geowissenschaftliche Anwendungen entwickeln und nutzen.

Projektzeitraum: 2021-2024

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ETEX

Ziel des Projekts ist es, unser Verständnis darüber zu verbessern, wie sich verschiedene in Gipsplattenformulierungen verwendete Zusatzstoffe auf die Kinetik und die Mechanismen der Gipskristallisation und die Mikrostruktur der resultierenden Gipsmatrix auswirken. Dieses Projekt findet in Zusammenarbeit mit ETEX statt.

Projektzeitraum: 2022-2025

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ICEBIO

ICEBIO hat die Aufgabe, promovierte Forscher auf dem Gebiet der Mikrobiologie und Biogeochemie von Gletschern auszubilden. Das ICEBIO-Konsortium besteht aus sechs führenden Forschungsteams aus ganz Europa (Dänemark, Frankreich, Deutschland, Norwegen, Österreich und der Schweiz) und zwei Industriepartnern (Deutschland und Frankreich).

Projektzeitraum: 2022-2026

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Vergangene Forschungsprojekte

Black and Bloom wird vom UK Natural Environment Research Council (NERC) Large Grant finanziert. Ziel dieses Projekts ist es zu entschlüsseln, wie dunkle Partikel (black) und mikrobielle Prozesse (bloom) das Schmelzen des grönländischen Eisschildes verdunkeln und beschleunigen. Projektzeitraum: 2016-2021

Metal-Aid (Metal oxide Aided Subsurface Remediation: From Invention to Injection) wird von der Horizon2020 Marie Skłodowska Curie Actions Innovative Training Network (MSCA-ITN) finanziert. Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung neuer Technologien auf Mineralbasis zur Behandlung von Boden und Grundwasser, das mit chlorierten Lösungsmitteln und Schwermetallen verunreinigt ist. Projektzeitraum: 2016-2020

MicroArctic (Microorganisms in Warming Arctic Environments) wird von der Horizon2020 Marie Skłodowska Curie Actions Innovative Training Network (MSCA-ITN) finanziert. Dieses Projekt zielt darauf ab, unser Verständnis der Veränderungen und Anpassungen in den mikrobiellen Gemeinschaften der Arktis und ihrer Verbindungen zur Verwitterung und zu biogeochemischen Elementen und Nährstoffkreisläufen in sich schnell erwärmenden arktischen Umgebungen zu fördern. Projektzeitraum: 2016-2020

NanoSiAl (Silica and Alumina Nanophases - The Building Blocks for the Ground under our Feet) wurde von der Horizon2020 Marie Skłodowska-Curie Actions Individual Fellowship (MSCA-IF) finanziert, die Dr. Tomasz M. Stawski verliehen wurde. Projektzeitraum: 2017-2019


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