Mikrofaunistisch-lithologische Untersuchungen der Hilssandstein-Region (Apt/Alb) im Raum Salzgitter-Goslar

So gut sich im nördlichen Harzvorland die Sandstein- Fazies des Hilssandsteins als morphologisch herausragende Schichtrippe kartieren ließ, so problematisch ist bis heute ihre genaue stratigraphische Position geblieben. Die von STROMBECK (1856, Tab.S.493) aufgestellten Schichtgruppen Hilssandstein und Minimuston verwendete noch STOLLEY (1937, S.1,54) in stratigraphischem Sinn, obgleich es sich um Fazieseinheiten handelt, deren Grenzen durchaus schräg zu den biostratigraphischen Zonen verlaufen können. Beispiele für die Richtigkeit dieses Prinzips lieferten die Beobachtungen am Flammenmergel des Hils und der Sackmulde (JORDAN & SCHMIDT 1968): Die Bildungszeit der Flammenmergel-Fazies beginnt nach neuer Zonengliederung (COLLIGNON 1965) nicht zugleich mit dem Ober-Alb, sindern erst im unteren Ober-Alb und reicht bis zum Cenoman, kann aber auch schon im Ober-Alb beendet sein. Ein ähnliches Verhalten wurde daher auch von der Quarzsandstein-Fazies des Hilssandsteins im Raum Salzgitter-Goslar vermutet. Seltene Vorkommen von Acanthohoplites milletianus D'ORB. in den Steinbrüchen von Ostlutter und in der Sandgrube bei Goslar waren für BODE & SCHROEDER (1912 - 1926) bei ihrer geologischen Kartenaufnahme der Beweis für Unter-Gault (= Unter-Alb) -Alter des Sandsteins. Bei der Auswertung der Bohrungen im Gebiet von Hornburg grenzte SEITZ (1943, S.355,398) die Quarzsandstein Fazies mit dem Gaultkonglomerat nach unten gegen tonige Apt-Serien ab und stellte die obere Faziesgrenze des Hilssandsteins gegen Minimuston nach einem Leymeriellen Fund etwa in die Mitte des oberen Unter-Albs. Weiter östlich durchgeführte mikropaläontologische Beobach- tungsn in der Unterkreide am Kleinen Fallstein (BACH 1965) bestätigten, daß hier die Quarzsandschüttung bereits im Unter-Alb beendet war. Im Westen des Untersuchungsgebietes soll die Quarzsandschüttung im Hils nach BRINKMANN (1937, S.15) im Ober-Apt, örtlich sogar im Ober-Hauterive (FRATSCHNER 1950, S.31) begonnen und nach einem Hoplites-Fund (BRINKMANN 1937, S.15) bis ins oberste Mittel-Alb angedauert haben. Den Hilssandstein der Sackmulde stell- tein JORDAN & SCHMIDT (1968, S.428) ins Unter-Alb, vermuteten aber dessen Sedimentationsbeginn im Ober-Apt. Im Untersuchungsgebiet dieser Arbeit wurde das Unter- Alb-Alter des Hilssandsteins von DEWIEL (1951, S.39) unter anderem in der Finkeikuhle (bei Salzgitter-Bad) angezweifeit: Seines Erachtens ist dort die gesamte, ungefähr 50 m mächtige, tonig-sandige Folge mit Sandsteinbänken in ihrem oberen Teil dem Ober-Apt zuzuordnen. Er unterstrich damit WEIGELTs (1923, S.44/45) Auffassung von einer zumindest partiellen Zugehörigkeit des Sandsteins zum hohen Neokom. Abgesehen von der guten Übereinstimmung in der Datierung der Hilssandstein-Region des Kleinen Fallsteins nach Makro- wie Mikrofauna, gaben die zum Teil widersprüchlichen Altersangaben für dieselbe Schichtregion in den anderen Gebieten Südniedersachsens Anlaß zur Skepsis. Das hiesige Institut machte es sich daher zur Aufgabe, die stratigraphische Stellung des Hilssandsteins zunächst im Hils (SEILER 1973) und im Raum Salzgitter-Goslar erneut zu untersuchen. Die hier bearbeiteten Aufschlüsse (Abb.l) (Bl. Ringelheim, Salzgitter, Lutter a.B., Goslar) liegen im wesentlichen im Ausstrich der Unterkreide an den Flanken der Innerste-Mulde (gelegentlich auch Ringelheimer Mulde genannt). Bekanntlich entstand diese asymmetrische, mit Kreide-Sedimenten gefüllte Mulde durch halokinetisch modifizierte junge (?subherzynische) tektonische Bewegungen (s. KÖLBEL 1944). An ihrer Westflanke und in der Harzrandzone westlich Goslar bildet der Hilssandstein eine Schichtrippe und überlagert transgressiv Trias- und Jura-Schichten. - An seiner Basis treten örtlich (z.B. SO Ortshausen, SW Neuwallmoden) geringmächtige Brauneisenstein-Phosphorit- Lagen auf, deren Zugehörigkeit zum Neokom- oder Gaultkonglomerat bisher nicht sicher war. An der östlichen Muldenflanke ist der Hilssandstein in Tagesaufschlüssen aus zwei Gebieten bekannt: a) im Kreuzungsbereich der rheinisch streichenden Ringel- heimer Störungszone (KÖLBEL 1944, S.82) mit dem eggisch bis steil-herzynisch streichenden Salzgitterer Sattel in der Umgebung von Gitter und Grube "Finkeikuhle", b) am Südende des Salzgitterer Sattels. - Hier, wie auch am Südteil der östlichen Sattelflanke bei Groß-Döhren und Weddingen (Aufschluß 5: "Morgenstern"), liegt der Hilssandstein samt Gaultkonglomerat transgressiv auf den erzführenden Serien der tieferen Unterkreide.

Petrographie und Genese der Sandsteine des Unter- und Mittelräts im nördl. Harzvorland

Die Rätsandsteine des nördlichen Harzvorlandes wurden petro- graphisch untersucht und beschrieben. Ihr Mineralbestand ist durch das Vorherrschen stabiler Minerale (Quarz bzw. stabile Schwerminerale) geprägt. Dieser kompositioneilen Reife entsprechen das Fehlen generell sehr grober Sedimente und die gute Sortierung fast aller Sandsteine. Das lokale Auftreten von "instabilen" Schwermineralen (hauptsächlich Granat, Staurolith, seltener Disthen, "Epidot" u.a.) sowie schwankende Feldspatgehalte erforderten gezielte Untersuchungen zum Verhalten der Komponenten während Transport und Diagenese: Danach ist die heutige Mineralverteilung nicht auf Anlieferung aus verschiedenen nahegelegenen Liefergebieten (Harz, Flechtinger Höhenzug) zurückzuführen. Das Material ist vielmehr durch Transportsonderung und durch unterschiedlich starke diagenetische Mineralauflösung differenziert worden. Die Diagenese ist im Unterrätsandstein unter alkalischen Porenwasserbedingungen abgelaufen. Dadurch blieben auch instabile Schwerminerale erhalten. Die Diagenese des Mittel- rätsandsteins war im Anfangsstadium dagegen mindestens lokal durch extrem saure Bedingungen gekennzeichnet. Hier wurden die Schwerminerale außer Zirkon, Turmalin, Rutil sowie z.T. Feldspat angegriffen oder aufgelöst. Quarz und Kaolinit bildeten sich neu. In Gebieten mit hydraulischer Verbindung zwischen den Sandsteinkörpern kam es zur Überlagerung beider Diageneseabläufe. Die frühdiagenetischen Vorgänge spiegeln die Sedimentationsbedingungen wider: Nach der Entwicklung eines ersten unterrätischen Flußsystems am Nordostrand des Gebietes (Allertal-Schüttung) mit zugehörigen Deltasedimenten (Schüttung nach Nordwesten) dringen Arme eines neuen Systems in zunächst schmalen Strängen nach Westen bzw. Nordwesten vor. Sie hinterlassen im Südteil des Gebiets den Unterrätsandstein der Fallstein-Schüttung, der sich im Überflutungsbereich der Flüsse mit Sedimenten der flachmarinen (hyperhaiinen) Steinmergelkeuper-Fazies verzahnt. Durch Meeresspiegelanstieg bildet sich im Westteil des Untersuchungsgebiets ein Becken mit marinen Ablagerungsbedingungen (Mittelrät) aus. Das alte Flußsystem wird zugleich nach Osten abgedrängt. Im Süden bleibt das Gebiet Halberstadt/Fallstein Zentrum eines Deltavorbaus (Fallstein-Schüttung), der jedoch schnell an Bedeutung verliert. Statt dessen breitet sich vom Raum Helmstedt ausgehend eine neue Deltaschüttung (Lappwald- Schüttung) bis über die Weser hinaus nach Westen aus. Besonders im Lappwald-Delta kommt es zu einer reichen Faziesdifferenzierung in den Sedimenten des Deltadachs. Die in beiden Regionen entstehenden Moorablagerungen verursachen die Versauerung des Porenwassers, das die Frühdiagenese beeinflußt. Weiterer Meeresspiegelanstieg beendet die deltaische Sedimentation auch im Bereich der Lappwald-Schüttung. Die paläogeographische Entwicklung des nördlichen Harzvorlands ist einsinnig verlaufen. Die Sedimente des nördlichen Harzvorlands enthalten keine Hinweise auf zeitweilige Regression größeren Ausmaßes. Die Verlagerung der Sedimentationsintensitat von der Fallstein-Schüttung auf die Lappwald-Schüttung entspricht vielmehr einer großräumigen Entwicklung, in deren Verlauf sich die Deltabildung zwischen Franken und Nord- Dänemark von Süden nach Norden verlagert.

Volitionstheorie der Gesundheitserziehung

Es werden neue theoretische Überlegungen vorgetragen, die dazu beitragen können, die gesundheitspädagogische Forschung zu stimulieren und die Praxis der Gesundheitserziehung zu beeinflussen. Dabei werden Phasen des Selbstregulationsprozesses, der zu einem Risikoverhalten oder Gesundheitsverhalten führt, unterschieden. Die anfängliche Motivationsphase ist durch das Abwägen zwischen Alternativen gekennzeichnet und schließt mit einer Zielintention ab. In der nachfolgenden Volitionsphase geht es um die Umsetzung einer Absicht in einem Handlungsversuch sowie um die Aufrechterhaltung des Gesundheitsverhaltens gegen Widerstände. Auch hier erweist sich die Kompetenzerwartung als eine wichtige Einflußgröße. Abschließend werden Konsequenzen für die Gesundheitserziehung diskutiert. (DIPF/Orig.)

Verhaltens- und fertigkeitenbasierte Frühinterventionen bei Kindern mit Autismus

Einleitung: Zu den autistischen Syndromen werden der frühkindliche Autismus (Kanner-Syndrom), das Asperger-Syndrom und atypische Autismusformen oder nicht-spezifizierte tiefgreifende Entwicklungsstörungen gezählt. Bei den autistischen Syndromen liegen Beeinträchtigungen (1) der Kommunikation und (2) der sozialen Interaktion vor. Weiterhin weisen (3) die Kinder in unterschiedlichem Maß stereotypes, repetitives Verhalten auf und haben bestimmte Sonderinteressen. Verhaltensbasierte Frühinterventionen bei Kindern mit Autismus basieren auf lerntheoretischen und verhaltenstherapeutischen Konzepten. Sie berücksichtigen die besonderen vorliegenden Beeinträchtigungen in der Wahrnehmung, der emotionalen Reaktionen, der sozialen Interaktionen sowie der Kommunikationsmuster. Die systematische Anwendung und Evaluation solcher Modelle in Deutschland ist aber bisher eher die Ausnahme. Fragestellungen: - Wie sind die gesundheitliche Effektivität und Sicherheit von verhaltens- oder fertigkeitenbasierten Frühinterventionen bei autistischen Syndromen untereinander und verglichen mit einer Standardbehandlung? - Gibt es Hinweise auf besondere Wirkfaktoren für die Effektivität? - Wie ist die Kosten-Effektivität? - Wie hoch sind die Kosten der verschiedenen Interventionen? - Lassen sich aus ethischen und rechtlichen Überlegungen Schlüsse für die Anwendung der betrachteten Interventionen bei Betroffenen mit autistischem Syndrom in der Praxis ziehen? Methoden: Basierend auf einer systematischen Literaturrecherche werden ab 2000 in deutscher oder englischer Sprache veröffentlichte kontrollierte Studien zu verhaltens- oder fertigkeitenbasierten Frühinterventionen bei Kindern mit Autismus im Alter von bis zu zwölf Jahren eingeschlossen und bewertet. Die Mindestzahl an Studienteilnehmern muss zehn pro Interventionsgruppe betragen. Ergebnisse: Insgesamt 15 Veröffentlichungen klinischer Primärstudien, acht systematische Reviews und eine ökonomische Veröffentlichung erfüllen die Einschlusskriterien. Die meisten Studien evaluieren intensive Frühinterventionen, die sich an das Modell von Lovaas (Early intensive behavioural treatment (EIBT), Applied behavioural analysis (ABA)) anlehnen. Einige Studien evaluieren andere Interventionen, die teilweise pragmatisch waren und teilweise einem bestimmten Modell folgen (spezifisches Elterntraining, Responsive education and prelinguistic milieu teaching (RPMT), Joint attention (JA) und symbolisches Spielen (SP), Picture exchange communication system (PECS)). Verhaltensanalytische Interventionen basierend auf dem Lovaas-Modell können weiterhin als die am besten empirisch abgesicherten Frühinterventionen angesehen werden. Vorschulkinder mit Autismus können durch verhaltensbasierte Interventionen mit einer Mindestintensität von 20 Stunden pro Woche Verbesserungen in kognitiven und funktionalen Bereichen (expressive Sprache, Sprachverständnis und Kommunikation) erreichen. Es bleibt jedoch unklar, welche Mindestintensität notwendig ist, und welche Wirkkomponenten für die Ergebnisse verantwortlich sind. Für andere umfassende Frühinterventionen bei Kindern mit Autismus liegt keine hochwertige Evidenz vor. Die für den ökonomischen Teilbereich identifizierte und einbezogene Publikation ist methodisch und thematisch nicht dazu geeignet, die Fragen nach der Kosten-Effektivität oder den Kostenwirkungen von Frühinterventionen beim Autismus auch nur ansatzweise zu beantworten. Publikationen zu rechtlichen, ethischen oder sozialen Aspekten werden nicht identifiziert. Die finanzielle Lage der Betroffenen und der Familien wird durch das Pflege-Weiterentwicklungsgesetz (Pf-WG) verbessert. Weitere rechtliche Belange betreffen die Betreuung und die Deliktfähigkeit der Menschen mit Autismus. Auch die gleichheitliche Betreuung und Versorgung sind insbesondere vor dem Hintergrund der Pflege im häuslichen Umfeld eine wichtige Frage. Diskussion: Es gibt nur wenige methodisch angemessene Studien zur Beurteilung der Wirksamkeit von Frühinterventionen bei Kindern mit Autismus. Die meisten Studien sind vergleichsweise kurz und haben teilsweise kein verblindetes Ergebnis-Rating. Der Mangel an hochwertigen vergleichenden Studien lässt keine solide Antwort auf die Frage zu, welche Frühintervention bei welchen Kindern mit Autismus am wirksamsten ist. Programme nach dem Lovaas-Modell scheinen am wirkungsvollsten zu sein. Dies gilt vor allem, wenn sie klinikbasiert durchgeführt werden. Zu einzelnen Wirkfaktoren von Frühinterventionen nach dem ABA-Modell konnte allerdings keine solide Evidenz gefunden werden. Es zeigte sich, dass ein Elterntraining hinsichtlich der Verbesserung der Kommunikation besser ist als eine Routinebehandlung, in der eine Mischung von Theapieelementen angewendet wird. Sowohl für die klinischen als auch die gesundheitsökonomischen Studien besteht das Problem unzureichender Verallgemeinerbarkeit der Studienergebnisse in den deutschen Versorgungskontext. Die ökonomischen Studien sind methodisch und thematisch nicht dazu geeignet die aufgeworfenen Fragestellungen zu beantworten. Schlussfolgerung: Basierend auf der derzeitigen Studienlage liegt für keine der untersuchten verhaltensbasierten Frühinterventionen bei Kindern mit Autismus ausreichende Evidenz vor. Die in diesem Bericht ausgewerteten Studien und Reviews legen nahe, dass Vorschulkinder mit Autismus durch verhaltensbasierte Interventionen mit einer Mindestintensität von 20 Stunden pro Woche Verbesserungen in kognitiven und funktionalen Bereichen erreichen können. Es gibt bisher keine Hinweise, dass bei einem substantiellen Anteil der Kinder eine vollständige Normalisierung der Entwicklung erreicht werden kann. Die meiste Evidenz liegt für die ABA vor. Ein Minimum an erforderlicher oder sinnvoller Behandlungsintensität kann jedoch nicht angegeben werden. Eine professionelle Umsetzung eines verhaltensbasierten Frühinterventionsprogrammes in engem und ausführlichem Kontakt mit den Kindern und unter Einbeziehung der Eltern erscheint sinnvoll. Zur Kosten-Effektivität von intensiven Frühinterventionen bei Kindern mit Autismus können keine validen Angaben gemacht werden. Effektive Frühinterventionen könnten jedoch die Gesamtkosten des Autismus langfristig reduzieren, indem die anfallenden hohen Aufwendungen durch eine spätere bessere soziale Anpassung überkompensiert werden.

Kind und Musik

Wie die Hamburger Tagung zeigte, reicht das, was an empirisch abgesicherter Erkenntnis über „Kind und Musik" vorliegt, bei weitem nicht aus zur wissenschaftlichen Fundierung einer Theorie musikalischer Erziehung, die zugleich Handlungsanweisungen für den beruflichen Alltag der Pädagogen enthielte. Dies mutet 25 Jahre nach Gerhard Kubes gleichnamiger Schrift als Rückschritt an. Denn dort wird aus dem damals als gesichert betrachteten entwicklungspsychologischen Stufenmodell ein an Jahrgangsstufen fixiertes musikunterrichtliches Vorgehen dargelegt, das mit dem Anspruch wissenschaftlicher Absicherung verbunden war. Inzwischen aber ist die Stufentheorie widerlegt — ein dynamisches Modell ist an ihre Stelle getreten. Allgemein verbreitete Auffassungen musikalischer Begabung sind problematisiert worden — an zentrale Stelle des Entwicklungsprozesses rückte statt dessen der Sozialisationsbegriff, der heute wiederum in einer Interaktionstheorie aufgehoben wird. Der Anspruch auf eine geschlossene Theorie musikalischer „Bildung" wurde zurückgestellt zugunsten notwendiger und auch methodisch leistbarer Detailuntersuchungen. Schließlich mußte die intentionale Erziehung der Schule angesichts stark mediengeprägter funktionaler Erziehungsprozesse in außerschulischen Bereichen relativiert werden. Vor diesem Hintergrund erbrachte die Tagung, deren Referate hier nachzulesen sind, durchaus Nützliches: die Aufarbeitung historischer Aspekte pädagogischer Musik unseres Jahrhunderts, die kritische Darstellung musikalischer Curricula in der Früherziehung und in einem Teilbereich der Instrumentalpädagogik, musikpsychologische Theoriebildung hinsichtlich der Themen Entwicklung, Wahrnehmung und Lernen, Reflexionen zur Unterrichtsmethodik, zu Lied und Singen, zu Kindertanz, zu massenmedialer Musikangeboten, zum Versuch einer Integration ausländischer Kinder über musikalische Lernangebote, zum Gruppeneinsatz elektronischer Tasteninstrumente, zur Berücksichtigung der Popularmusik in den Curricula, sorgfältige empirische Erhebungen zu den Präferenzen für Musikinstrumente bei Jugendlichen und zur Situation der Lehrkräfte an Musikschulen. (DIPF/Orig.)

Assessment of student engagement among junior high school students and associations with self-esteem, burnout, and academic achievement

The aim of the study was to investigate the structure of affective and cognitive engagement using the Student Engagement Instrument (SEI; Appleton, Christenson, Kim, & Reschly, 2006) and to examine the associations to behavioral engagement, as well as student-reported self-esteem, burnout, and academic achievement among Finnish junior high school students. The analyses were carried out in the main sample of 2,485 students, as well as in an independent sample of 821 students. The results showed that the original five-factor structure of the SEI construed along three affective and two cognitive engagement factors fit the current data relatively well. Affective and cognitive student engagement correlated positively with an independent measure of behavioral engagement. Furthermore, affective and cognitive engagement were positively associated with student-reported self-esteem and academic achievement, and negatively with school burnout. The findings provided corroborating evidence for the psychometric properties and utilization of the SEI instrument for assessing the engagement of junior high school students. (DIPF/Orig.)

Ewald Mittelstädt / Claudia Wiepcke: Verhaltensökonomische Experimente. Wirtschaftliche Entscheidungssituationen im Unterrichtsexperiment. Stuttgart: Deutscher Sparkassenverlag 2012 [Rezension]

Rezension von: Ewald Mittelstädt / Claudia Wiepcke: Verhaltensökonomische Experimente. Wirtschaftliche Entscheidungssituationen im Unterrichtsexperiment. Stuttgart: Deutscher Sparkassenverlag 2012

Experimental and modeling studies of forced convection storage and drying systems for sweet potatoes

Sweet potato is an important strategic agricultural crop grown in many countries around the world. The roots and aerial vine components of the crop are used for both human consumption and, to some extent as a cheap source of animal feed. In spite of its economic value and growing contribution to health and nutrition, harvested sweet potato roots and aerial vine components has limited shelf-life and is easily susceptible to post-harvest losses. Although post-harvest losses of both sweet potato roots and aerial vine components is significant, there is no information available that will support the design and development of appropriate storage and preservation systems. In this context, the present study was initiated to improve scientific knowledge about sweet potato post-harvest handling. Additionally, the study also seeks to develop a PV ventilated mud storehouse for storage of sweet potato roots under tropical conditions. In study one, airflow resistance of sweet potato aerial vine components was investigated. The influence of different operating parameters such as airflow rate, moisture content and bulk depth at different levels on airflow resistance was analyzed. All the operating parameters were observed to have significant (P < 0.01) effect on airflow resistance. Prediction models were developed and were found to adequately describe the experimental pressure drop data. In study two, the resistance of airflow through unwashed and clean sweet potato roots was investigated. The effect of sweet potato roots shape factor, surface roughness, orientation to airflow, and presence of soil fraction on airflow resistance was also assessed. The pressure drop through unwashed and clean sweet potato roots was observed to increase with higher airflow, bed depth, root grade composition, and presence of soil fraction. The physical properties of the roots were incorporated into a modified Ergun model and compared with a modified Shedd’s model. The modified Ergun model provided the best fit to the experimental data when compared with the modified Shedd’s model. In study three, the effect of sweet potato root size (medium and large), different air velocity and temperature on the cooling/or heating rate and time of individual sweet potato roots were investigated. Also, a simulation model which is based on the fundamental solution of the transient equations was proposed for estimating the cooling and heating time at the centre of sweet potato roots. The results showed that increasing air velocity during cooling and heating significantly (P < 0.05) affects the cooling and heating times. Furthermore, the cooling and heating times were significantly different (P < 0.05) among medium and large size sweet potato roots. Comparison of the simulation results with experimental data confirmed that the transient simulation model can be used to accurately estimate the cooling and heating times of whole sweet potato roots under forced convection conditions. In study four, the performance of charcoal evaporative cooling pad configurations for integration into sweet potato roots storage systems was investigated. The experiments were carried out at different levels of air velocity, water flow rates, and three pad configurations: single layer pad (SLP), double layers pad (DLP) and triple layers pad (TLP) made out of small and large size charcoal particles. The results showed that higher air velocity has tremendous effect on pressure drop. Increasing the water flow rate above the range tested had no practical benefits in terms of cooling. It was observed that DLP and TLD configurations with larger wet surface area for both types of pads provided high cooling efficiencies. In study five, CFD technique in the ANSYS Fluent software was used to simulate airflow distribution in a low-cost mud storehouse. By theoretically investigating different geometries of air inlet, plenum chamber, and outlet as well as its placement using ANSYS Fluent software, an acceptable geometry with uniform air distribution was selected and constructed. Experimental measurements validated the selected design. In study six, the performance of the developed PV ventilated system was investigated. Field measurements showed satisfactory results of the directly coupled PV ventilated system. Furthermore, the option of integrating a low-cost evaporative cooling system into the mud storage structure was also investigated. The results showed a reduction of ambient temperature inside the mud storehouse while relative humidity was enhanced. The ability of the developed storage system to provide and maintain airflow, temperature and relative humidity which are the key parameters for shelf-life extension of sweet potato roots highlight its ability to reduce post-harvest losses at the farmer level, particularly under tropical climate conditions.

BODIPY-Porphyrazin-Hybride als panchromatische Lichtsammelsysteme für farbstoffsensibilisierte Solarzellen

In farbstoffsensibilisierten Solarzellen (DSSC) spielen Chromophore, die als Lichtsammel- und Energie-/Elektronentransfersysteme fungieren, eine zentrale Rolle. Phthalocyanine mit ihren intensiven Absorptionsbanden um 400 nm und 700 nm besitzen großes Potential für die effektive Sensibilisierung von Solarzellen. Trotz ihrer vielversprechenden physikochemischen Eigenschaften und intensiver Bemühungen erreichen Phthalocyanin-sensibilisierte Solarzellen nicht die Effizienzen, die bisher mit anderen Chromophorklassen erzielt werden konnten. In der vorliegenden Dissertation wurde die Entwicklung effizienter Lichtsammelsysteme für DSSC auf der Basis von Aza-substituierten Phthalocyaninen, sogenannten Pyrazinoporphyrazinen, verfolgt. Ein besonderer Fokus lag dabei auf einer Verbesserung der Absorptionseigenschaften der Chromophore im Bereich ihrer intrinsischen Absorptionslücke zwischen den Maxima um 400 nm und 700 nm. Um diese optische Lücke zu schließen wurden komplementär absorbierende BODIPY-Farbstoffe kovalent an synthetisch maßgeschneiderte Porphyrazine gebunden. Insgesamt wurden sechs neue Porphyrazin-Sensibilisatoren synthetisiert und photophysikalisch sowie elektrochemisch charakterisiert. Alle in dieser Arbeit untersuchten Porphyrazine tragen sterisch anspruchsvolle Tri(p-tolyl)propinyl-Gruppen um Agglomerationen zu vermeiden. Darüber hinaus wurden die Porphyrazine peripher entweder mit Hydroxy- oder Carboxygruppen als Bindungsstellen für oxidische Materialien ausgestattet sowie mit sechs BODIPY-Auxiliarfarbstoffen funktionalisiert, deren Substitutionsmuster variiert wurden. Zur Darstellung der komplexen Porphyrazine wurde eine Syntheseroute erarbeitet, die statistische Cyclisierungen unterschiedlicher Dinitril-Vorstufen beinhaltete und es ermöglichte, funktionelle Gruppen erst am vorgeformten Makrocyclus einzuführen. Die photophysikalische Untersuchung der hochfunktionalisierten Farbstoffe erfolgte über UV/Vis- und Fluoreszenzspektroskopie. Im Fall der BODIPY-Porphyrazin-Hybride schließt die zusätzliche Absorptionsbande der peripheren BODIPY-Einheiten die intrinsische Absorptionslücke der Porphyrazine. Die Hybride zeigen somit eine breite Absorption über den gesamten sichtbaren Spektralbereich mit hohen Extinktionskoeffizienten von ca. 4·10^5 M^−1cm^−1. Mittels Fluoreszenz- und Anregungsspektren wurde ein photoinduzierter Energie-transfer von den BODIPY-Einheiten auf den Porphyrazinkern nachgewiesen. Das elektrochemische Verhalten der BODIPY- und Porphyrazin-Verbindungen wurde mittels Cyclo- und Square-Wave-Voltammetrie untersucht. Die Effizienzen der Lichtenergieumwandlung wurden mit Hilfe von selbst-hergestellten und standardisierten farbstoffsensibilisierten Solarzellen bewertet. Alle Solarzellen zeigten eine messbare Photoaktivität unter Bestrahlung. Die Wirkungsgrade der Zellen lagen jedoch alle unter 1 %. Generell führten die Carboxyl-funktionalisierten Porphyrazine zu besseren Wirkungsgraden als die analogen, mit der tripodalen Ankergruppe ausgestatteten Derivate. Die mit Hilfe von Adsorptionsisothermen ermittelten Bindungskonstanten der Adsorption der Farbstoffe auf der TiO2-Oberfläche zeigten, dass beide Hafteinheiten eine feste Verankerung der Chromophore auf den TiO2-Elektroden ermöglichten. Insgesamt wirkte sich die Präsenz der peripheren BODIPY-Farbstoffe positiv auf die Wirkungsgrade der Solarzellen aus, jedoch nur in geringem Maß. Dieses Ergebnis wurde hauptsächlich auf die geringe Energiedifferenz zwischen der Leitungsbandkante des TiO2 und den LUMO-Energieniveaus der Chromophore zurückgeführt. Zusätzlich scheinen konkurrierende Prozesse wie die direkte Photoelektroneninjektion von den BODIPY-Einheiten in das TiO2 eine wichtige Rolle zu spielen. Neben der Anwendung in DSSC wurde die Wechselwirkung der Porphyrazine mit Graphen untersucht. Hierzu wurden A3B-Porphyrazine mit Pyrenyl-Seitenketten ausgestattet, die eine nicht-kovalente Verankerung des Chromophors auf Graphen ermöglichen. UV/Vis- und Fluoreszenzmessungen gaben u.a. erste Hinweise auf eine elektronische Kommunikation zwischen den beiden Hybridpartnern.

Sensor psychrometric approaches to mitigating aflatoxins in maize dried on farms in Kenya

Kenia liegt in den Äquatorialtropen von Ostafrika und ist als ein weltweiter Hot-Spot für Aflatoxinbelastung insbesondere bei Mais bekannt. Diese toxischen und karzinogenen Verbindungen sind Stoffwechselprodukte von Pilzen und so insbesondere von der Wasseraktivität abhängig. Diese beeinflusst sowohl die Trocknung als auch die Lagerfähigkeit von Nahrungsmitteln und ist somit ein wichtiger Faktor bei der Entwicklung von energieeffizienten und qualitätsorientierten Verarbeitungsprozessen. Die vorliegende Arbeit hat sich zum Ziel gesetzt, die Veränderung der Wasseraktivität während der konvektiven Trocknung von Mais zu untersuchen. Mittels einer Optimierungssoftware (MS Excel Solver) wurde basierend auf sensorerfassten thermo-hygrometrischen Daten der gravimetrische Feuchteverlust von Maiskolben bei 37°C, 43°C und 53°C vorausberechnet. Dieser Bereich stellt den Übergang zwischen Niedrig- und Hochtemperaturtrocknung dar. Die Ergebnisse zeigen deutliche Unterschiede im Verhalten der Körner und der Spindel. Die Trocknung im Bereich von 35°C bis 45°C kombiniert mit hohen Strömungsgeschwindigkeiten (> 1,5 m / s) begünstigte die Trocknung der Körner gegenüber der Spindel und kann daher für eine energieeffiziente Trocknung von Kolben mit hohem Anfangsfeuchtegehalt empfohlen werden. Weitere Untersuchungen wurden zum Verhalten unterschiedlicher Schüttungen bei der bei Mais üblichen Satztrocknung durchgeführt. Entlieschter und gedroschener Mais führte zu einem vergrößerten Luftwiderstand in der Schüttung und sowohl zu einem höheren Energiebedarf als auch zu ungleichmäßigerer Trocknung, was nur durch einen erhöhten technischen Aufwand etwa durch Mischeinrichtungen oder Luftumkehr behoben werden könnte. Aufgrund des geringeren Aufwandes für die Belüftung und die Kontrolle kann für kleine landwirtschaftliche Praxisbetriebe in Kenia daher insbesondere die Trocknung ganzer Kolben in ungestörten Schüttungen empfohlen werden. Weiterhin wurde in der Arbeit die Entfeuchtung mittels eines Trockenmittels (Silikagel) kombiniert mit einer Heizquelle und abgegrenztem Luftvolumen untersucht und der konventionellen Trocknung gegenüber gestellt. Die Ergebnisse zeigten vergleichbare Entfeuchtungsraten während der ersten 5 Stunden der Trocknung. Der jeweilige Luftzustand bei Verwendung von Silikagel wurde insbesondere durch das eingeschlossene Luftvolumen und die Temperatur beeinflusst. Granulierte Trockenmittel sind bei der Maistrocknung unter hygienischen Gesichtspunkten vorteilhaft und können beispielsweise mit einfachen Öfen regeneriert werden, so dass Qualitätsbeeinträchtigungen wie bei Hochtemperatur- oder auch Freilufttrocknung vermieden werden können. Eine hochwertige Maistrocknungstechnik ist sehr kapitalintensiv. Aus der vorliegenden Arbeit kann aber abgeleitet werden, dass einfache Verbesserungen wie eine sensorgestützte Belüftung von Satztrocknern, der Einsatz von Trockenmitteln und eine angepasste Schüttungshöhe praktikable Lösungen für Kleinbauern in Kenia sein können. Hierzu besteht, ggf. auch zum Aspekt der Verwendung regenerativer Energien, weiterer Forschungsbedarf.