Grain-size analysis of surface sediments, continental margin off NW Africa

The terrigenous fraction of seabed sediments recovered along the north-west African continental margin illustrates spatial variability in grain size attributed to different transport mechanisms. Three subpopulations are determined from the grain-size analyses (n = 78) of the carbonate-free silt fraction applying an end-member modelling algorithm (G. J. Weltje, 1997). The two coarsest end-members are interpreted as representing aeolian dust, and the fine-grained end-member is related to fluvial supply. The end-member model thus allows aeolian fallout to be distinguished from fluvial-sourced mud in this area. The relative contributions of the end-members show distinct regional variations that can be related to different transport processes and pathways. Understanding present-day sediment dispersal and mixing is important for a better understanding of older sedimentary records and palaeoclimate reconstructions in the region.

Grain size effects on excess Thorium-230 of sediment cores from the Southern Ocean and the South East Atlantic

Excess Thorium-230 (230Thxs) as a constant flux tracer is an essential tool for paleoceanographic studies, but its limitations for flux normalization are still a matter of debate. In regions of rapid sediment accumulation, it has been an open question if 230Thxs-normalized fluxes are biased by particle sorting effects during sediment redistribution. In order to study the sorting effect of sediment transport on 230Thxs, we analyzed the specific activity of 230Thxs in different particle size classes of carbonate-rich sediments from the South East Atlantic, and of opal-rich sediments from the Atlantic sector of the Southern Ocean. At both sites, we compare the 230Thxs distribution in neighboring high vs. low accumulation settings. Two grain-size fractionation methods are explored. We find that the 230Thxs distribution is strongly grain size dependent, and 50-90% of the total 230Thxs inventory is concentrated in fine material smaller than 10 µm, which is preferentially deposited at the high accumulation sites. This leads to an overestimation of the focusing factor Psi, and consequently to an underestimation of the vertical flux rate at such sites. The distribution of authigenic uranium indicates that fine organic-rich material has also been re-deposited from lateral sources. If the particle sorting effect is considered in the flux calculations, it reduces the estimated extent of sediment focusing. In order to assess the maximum effect of particle sorting on Psi, we present an extreme scenario, in which we assume a lateral sediment supply of only fine material (< 10 µm). In this case, the focusing factor of the opal-rich core would be reduced from Psi = 5.9 to Psi = 3.2. In a more likely scenario, allowing silt-sized material to be transported, Psi is reduced from 5.9 to 5.0 if particle sorting is taken into consideration. The bias introduced by particle sorting is most important for strongly focused sediments. Comparing 230Thxs-normalized mass fluxes biased by sorting effects with uncorrected mass fluxes, we suggest that 230Thxs-normalization is still a valid tool to correct for lateral sediment redistribution. However, differences in focusing factors between core locations have to be evaluated carefully, taking the grain size distributions into consideration.

Calcite saturation and dissolution index of core-top sediment samples from the Ontong Java Plateau, Mid-Atlantic Ridge, the Caribbean and the Ceara Rise, the Indian Ocean, the Ninety-East Ridge and from the east of Madagascar

X-ray computed tomography (CT) provides an insight into the progression of dissolution in the tests of planktonic foraminifera. Four species of foraminifera (G. ruber [white], G. sacculifer, N. dutertrei and P. obliquiloculata) from Pacific, Atlantic and Indian Ocean core-top samples were examined by CT and SEM. Inner chamber walls began to dissolve at Delta[CO3**2-] values of 12-14 µmol/kg. Close to the calcite saturation horizon, dissolution and precipitation of calcite may occur simultaneously. Inner calcite of G. sacculifer, N. dutertrei and P. obliquiloculata from such sites appeared altered or replaced, whereas outer crust calcite was dense with no pores. Unlike the other species, there was no distinction between inner and outer calcite in CT scans of G. ruber. Empty calcite crusts of N. dutertrei and P. obliquiloculata were most resistant to dissolution and were present in samples where Delta[CO3**2-] ~ -20 µmol/kg. Five stages of preservation were identified in CT scans, and an empirical dissolution index, XDX, was established. XDX appears to be insensitive to initial test mass. Mass loss in response to dissolution was similar between species and sites at ~ 0.4 µg/µmol/kg. We provide calibrations to estimate Delta[CO3**2-] and initial test mass from XDX.

Distribution of surface sediment properties along the Portuguese western margin

Organic matter contained in surface sediments from four regions on the western Portuguese shelf, which are influenced by coastal upwelling and fluvial input, was analysed with respect to elemental organic carbon (Corg) and nitrogen (Ntotal) content and isotopic carbon and nitrogen ratios (d13Corg, d15N). Corg/Ntotal weight ratios and d13Corg values are interpreted in terms of terrigenous or marine organic matter sources, supported by CaCO3 content. Organic matter in the shelf sediments is mainly of marine origin, with increasing terrigenous components only close to rivers and estuaries. In the northern shelf region the data indicates significant terrigenous supply by the Douro River. North of the Nazaré Canyon organic matter composition implies a mainly marine origin, with a higher terrestrial influence close to the canyon head. Organic matter composition in the central shelf region, which is dominated by the Tagus Estuary and the Tagus prodelta, reveals a change from a continental-type signature within the estuary to a more marine-type signature further to the west and south of the estuary mouth. In the southern region near Cape Sines the geochemical properties clearly reflect the marine origin of sedimentary organic matter. Sedimentary d15N values are interpreted to reflect various degrees of assimilation of seasonally upwelled nitrate, in relation to the upwelling centres. In the estuarine environment, inputs of agriculturally influenced dissolved inorganic nitrogen are reflected in the sediments. No evidence for N2-fixation or denitrification is found. On the central shelf north of the Nazaré canyon, sedimentary d15N values are close to marine d15NO3- and thus indicate a complete NO3- assimilation and N-limitation of marine production. Light d15N values in distal sediments off the Douro River mouth and in samples south of C. Sines reflect high NO3- supply and a close proximity to the seasonal upwelling centres. Particularly in sediments form the Sines region, light d15N values in southern samples reflect stronger upwelling further south.

(Figure 4) Stable carbon isotopic values and relative contents of biphytanes and sugars from sediment sample from the Peru margin and from the Pakistan margin

Glycolipids are prominent constituents in the membranes of cells from all domains of life. For example, diglycosyl-glycerol dibiphytanyl glycerol tetraethers (2Gly-GDGTs) are associated with methanotrophic ANME-1 archaea and heterotrophic benthic archaea, two archaeal groups of global biogeochemical importance. The hydrophobic biphytane moieties of 2Gly-GDGTs from these two uncultivated archaeal groups exhibit distinct carbon isotopic compositions. To explore whether the isotopic compositions of the sugar headgroups provide additional information on the metabolism of their producers, we developed a procedure to analyze the d13C values of glycosidic headgroups. Successful determination was achieved by (1) monitoring the contamination from free sugars during lipid extraction and preparation, (2) optimizing the hydrolytic conditions for glycolipids, and (3) derivatizing the resulting sugars into aldononitrile acetate derivatives, which are stable enough to withstand a subsequent column purification step. First results of d13C values of sugars cleaved from 2Gly-GDGTs in two marine sediment samples, one containing predominantly ANME-1 archaea and the other benthic archaea, were obtained and compared with the d13C values of the corresponding biphytanes. In both samples the dominant sugar headgroups were enriched in 13C relative to the corresponding major biphytane. This 13C enrichment was significantly larger in the putative major glycolipids from ANME-1 archaea (~15 per mil) than in those from benthic archaea (<7 per mil). This method opens a new analytical window for the examination of carbon isotopic relationships between sugars and lipids in uncultivated organisms.

Vorwort: Vom Medienprojekt zur nachhaltigen Mediennutzung auf dem Digitalen Campus

Digitale Medien haben sich durch verschiedene Initiativen als ein selbstverständlicher Bestandteil im Hochschulalltag etabliert, wie z.B. bei der Literaturrecherche und -beschaffung, bei der Dokumentbearbeitung und -distribution ebenso wie bei der Präsentation und Kommunikation und im weitesten Sinne: als Medien des Lehrens und Lernens. Die Entwicklung lässt dabei nicht erkennen, dass sich traditionelle Hochschulen auflösen und vermehrt „virtuellen Universitäten“ Platz machen, wie noch vor wenigen Jahren von manchen Enthusiasten vorhergesagt wurde.Mit den zunehmend verfügbaren Erkenntnissen aus einer Vielzahl von Projekten und Aktivitäten an Hochschulen geht es heute vorrangig nicht mehr um die Erprobung „neuer“ Ansätze mediengestützten Lernens, sondern um die (Weiter-) Entwicklung von Strukturen und Prozessen, um bestehende Ansätze auf der Basis solcher Erkenntnisse konsequent zu erweitern und die aufgezeigten Potenziale digitaler Medien in der Lehre gezielt zu nutzen. Zentrale Aufgaben werden die Umsetzung von Konzepten des Medieneinsatzes in der alltäglichen Lehre und deren dauerhafte Integration in den Hochschulalltag, in Studienrichtungen und Studiengänge.Dieser Band gibt einen Einblick in aktuelle Bemühungen an Hochschulen, diese Prozesse der Hochschulentwicklung mit und durch Medien zu gestalten. Er beinhaltet die Vorträge der GMW03 – Conference on Media in Higher Education, der 8. Jahrestagung der Gesellschaft für Medien in der Wissenschaft e.V., die vom 16.-19. September 2003 an der Universität Duisburg-Essen stattgefunden hat. (DIPF/Orig.)

Digitaler Campus: Vom Medienprojekt zum nachhaltigen Medieneinsatz in der Hochschule

Mit den zunehmend verfügbaren Erkenntnissen aus einer Vielzahl von Projekten und Aktivitäten an Hochschulen geht es heute vorrangig nicht mehr um die Erprobung „neuer“ Ansätze mediengestützten Lernens, sondern um die (Weiter-) Entwicklung von Strukturen und Prozessen, um bestehende Ansätze auf der Basis solcher Erkenntnisse konsequent zu erweitern und die aufgezeigten Potenziale digitaler Medien in der Lehre gezielt zu nutzen. Zentrale Aufgaben werden die Umsetzung von Konzepten des Medieneinsatzes in der alltäglichen Lehre und deren dauerhafte Integration in den Hochschulalltag, in Studienrichtungen und Studiengänge. Dieser Band gibt einen Einblick in aktuelle Bemühungen an Hochschulen, diese Prozesse der Hochschulentwicklung mit und durch Medien zu gestalten. Er beinhaltet die Vorträge der GMW03 – Conference on Media in Higher Education, der 8. Jahrestagung der Gesellschaft für Medien in der Wissenschaft e.V., die vom 16.-19. September 2003 an der Universität Duisburg-Essen stattgefunden hat. (DIPF/Orig.)

Beiträge zum Mathematikunterricht 2015. Vorträge auf der 49. Tagung für Didaktik der Mathematik vom 09.02.2015 bis 13.02.2015 in Basel [Band 2]

Die Jahrestagung der Gesellschaft für Didaktik der Mathematik fand im Jahr 2015 zum dritten Mal in der Schweiz statt. [...] Mit rund 300 Vorträgen, 16 moderierten Sektionen, 15 Arbeitskreistreffen und 21 Posterpräsentationen eröffnete sich ein breites Spektrum an Themen und unterschiedlichen Zugangsweisen zur Erforschung von Fragen rund um das Lernen und Lehren von Mathematik. (DIPF/Orig.)

kidipedia - Einsatz eines (audio-)visuellen Bildungsmediums im geographisch-orientierten Sachunterricht

Bei der Vermittlung geographischer Kompetenzen im Sachunterricht der Grundschule stellen Karten und andere visuelle Medien wichtige Lernmedien dar (vgl. Haubrich 2006, 174ff.). Der vorliegende Beitrag beschäftigt sich mit der Einbindung von audiovisuellen Medien in die Onlineplattform kidipedia. Dabei wird zunächst ein Überblick über aktuelle Möglichkeiten der Einbindung multimedialer Inhalte gegeben, bevor Erweiterungsmöglichkeiten mit dem Fokus auf geographische Inhalte skizziert werden. (DIPF/Orig.)

IT-Forensik

Digitale Beweismittel haben in der Rechtspraxis alltägliche Bedeutung erlangt. Allerdings sind die Methoden der forensischen Informatik bislang nur zu Teilen mit den Anforderungen des Rechts abgeglichen. Wann haben Daten eine hohe Beweiskraft? Wie darf bei der Sammlung und Auswertung vorgegangen werden? Wann besteht ein Verbot, rechtswidrig aus IT-Systemen gewonnene Beweismittel in einen Gerichtsprozess einzubringen? Dennis Heinson geht diesen Fragen nach. Er untersucht die rechtlichen Bedingungen, unter denen Beweismittel aus IT-Systemen erhoben und verwertet werden können. In verständlicher Sprache erklärt er die technischen und rechtlichen Hintergründe. Daraus entwickelt er Anforderungen für die IT-Forensik allgemein, und insbesondere im Strafprozess sowie bei betriebsinternen Ermittlungen. Sie bieten eine dogmatisch fundierte Richtschnur für die rechtssichere Erhebung und Verwertung von Daten für den Beweis vor Gericht. Die Arbeit wurde mit dem Promotionspreis der juristischen Gesellschaft zu Kassel ausgezeichnet.

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.