Zur Luftverunreinigung durch turbulente Diffusion

Zusammenfassung Nach einer kurzen Diskussion der theoretischen Grundlagen für die Berechnung der Ausbreitung von schädlichen Beimengungen der Luft auf Grund der Gesetzmäßigkeiten der turbulenten Diffusion wird mit Hilfe der vonPasquill angegebenen empirischen Beziehungen zwischen Streuungsmaßen und Quelldistanz die Formel für die Immissionskonzentration am Boden abgeleitet. An Hand einer Reihe von Beispielen wird das Bodenkonzentrationsfeld relativ zu dem Punkt maximaler Immissionskonzentration berechnet, wobei eine feste Schornsteinhöhe von 40 m und eine für mittlere Emittenten zutreffende Auswurfmenge an schädlichen Gasen vorausgesetzt wird. Die Abbildungen zeigen die starke Modifikation des Konzentrationsfeldes durch die meteorologischen Verhältnisse, je nachdem, ob ein stabiler, indifferenter oder labiler Ausbreitungstyp vorliegt.

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Summary After a short discussion of the theoretical background for the calculation of the spreading of the noxious pollutants of the air based on the laws of turbulent diffusion a formula is derived for the concentration of the immisison on the ground with help of the empirical relations between the dispersion measures and the distance from the source given byPasquill. In some examples the concentration field at the ground relative to the point of maximum immission is calculated, considering a fixed height of the funnel of 40 m and a quantity of noxious gases as usually found with average emittents. The figures show a strong modification of the concentration field by the meteorological situation according to whether the spreading type is stable, indifferent or unstable.

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Résumé On discute tout d'abord brièvement les fondements théoriques permettant de calculer la propagation des pollutions atmosphériques; pour ce faire, on se base sur les lois de la diffusion turbulente. On en tire ensuite une formule de calcul de la concentration des immissions à l'aide des relations empiriques dePasquill, relations existant entre les quantités répandues et la distance de la source. On calcule au moyen d'une série d'exemples le champ des concentrations au sol par rapport au point de concentration maximum; pour ce faire, on admet und chemineé fixe de 40 mètres de hauteur et une quantité de gaz nocifs correspondant à une moyenne de polluants. Les figures montrent la forte modification que subit la répartition des concentrations selon les conditions météorologiques, en d'autres termes si l'on a affaire à un type de propagation stable, indifférent ou instable.

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Mit 5 Textabbildungen     

Hydrometeorologische Ergebnisse aus Abflußmessungen im Bereich des Hintereisferners (Ötztaler Alpen) in den Jahren 1957 bis 1959

Zusammenfassung Während der Internationalen Geophysikalischen Jahre 1957 bis 1959 wurde an einer Pegelmeßstelle bei 2287 m Höhe der Abfluß vom Hintereis- und Kesselwandferner registriert. Im vorliegenden Arbeitsbericht sollen spezifischen Merkmale des Abflusses aus dem zu 58% vergleitscherten Einzugsgebiet 26,6 km²) im Zusammenhang mit den meteorologischen Beidingungen dargestellt werden.Der Jahresabfluß betrug im Haushaltsjahr 1957/58 1848 mm und im Haushaltsjahr 1958/59 1770 mm; bedingt durch den stark negative massenhaushat der Gletscher was die Gletscherspende mit 24% bzw. 20% des Jahresabflusses außergewöhnlich hoch. Der winterabfluß (Oktober bis März) betrug nur 5% bzw. 10% des Jahresabflusses; die drei Sommermonate Juli bis September Lieferten dagegen 76% bzw. 72%. Der größte Monatsabfluß wurde im August 1958 mit 575 mm, im Juli 1959 mit 559 mm registriert.Die Häufigkeitsverteilung der Tagesabflußmengen für das Jahr 1957/58 ließ eine Andauer des Niedrigwassers mit Tages-Mittelwerten kleiner als 18,8 l/s km² (0,5 m³/s) von 217 Tagen (Oktober bis Mai, 59% des Jahres) erkennen. Größere Tagesabflüsse als 225 l/s km² (6,0 m³/s) kamen nur im Juli und August vor. Als Maximum wurden Abflußwerte bis zu 640 l/s km² Gletscherfläche im Tagesmittel erreicht, entsprechen 55m Abflußhöhe von den Schnee- und Eisflächen. Der exponentielle Abfall der Abflußganglinie vom Herbst zum Minimum im Frühjahr deutet an, daß es sich bei Winterwasser vorwiegend um das verzögerte Abfließen von in den Gletschern zurückgehaltenem Schmelzwasser aus der vorangegangenen Ablationsperiode handelt. Das Ansteigen der Wasserführung nach dem Beiginn der Schneeschmelze im Frühjahr erfolgt wegen des Wiedergefrierens von Schmelzwasser und wegen des Retentionsvermögens der Schneedecke mit einiger Verzörgerung.Die unperiodischen Schwankungen im Abflußgang stehen in engem Zusammenhang mit Wettervorgängen, wobei Schneeniederschlägen die Größte Bedeutung zukommt, weil die hohe Albedo einer Neuschneedecke die Ablation auf den Gletschern tagelang fast völlig unterbrechen kann. Aus zweistündigen Mittelwerten wurde für die Monate Juni bis September der mittlere Tagesgang der Wasserführung ermittelt. Die Ursache für das frühere Eintreten des taglichen Abflußmaximums im Spätsommer durfte verminderte Abflußverzögerung sein. Die Beziehung zwischen den Abflußwerten der Pegel Steg-Hospiz und Vent läßt einen Jahresgang erkennen.

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Summary During the International Geophysical Years 1957–1959 the run-off from Hintereisferner and Kesselwandferner was recorded by a stream gauge installed at an altitude of 2287 m. a. s. 1. The annual run-off in relation to mass budget and precipitation has already been reported in [10, 11]. In the present report characteristic features of run-off from a catchment area (26.6 km²) glaciated to 58 per cent shall be discussed with regard to the meteorological conditions.In the budget years 1957/58 and 1958/59 the yearly run-off was 1848 mm and 1770 mm, respectively. Owing to the strongly negative mass budget of the glaciers the glacier quota of 24 per cent and of 20 per cent, respectively, of the annual run-off was exceptionally high. Winter run-off (October to March) amounting to 5 per cent and to 10 per cent, respectively, of the yearly run-off was only small while July to September supplied 76 per cent and 72 per cent, respectively. The maximum monthly run-off was recorded in August 1958 with 575 mm, and in July 1959 with 559 mm.The frequency distribution of the daily run-off in 1957/58 showed a period of low run-off during 217 days (October to May, 59 per cent of the year) with daily means below 18.8 l/s km² (0.5 m³/s). Daily run-off exceeding 225 l/s km² (6.0 m³/s) occurred only in July and August. Daily means exceeding 338 l/s km² (9.0 m³/s) were recorded only three times in July. The maximum daily means of run-off were up to 640 l/s km² of glacier surface which corresponds to 55 mm of run-off from the snow and ice surfaces. The highest two hourly mean value was 950 l/s km² of the glacier surface. The exponential decrease of the run-off curve from fall to the minimum in spring indicates that winter water consists mainly of the delayed run-off of melt water stored in the glaciers during the preceding ablation period. Owing to the refreezing of the melt water and to the storage capacity of the snow cover run-off is somewhat delayed after the snow melt has set in.The aperiodic variations in the run-off are closely related to weather conditions. Snow falls are of primary importance as the high albedo of a fresh snow cover may interrupt ablation on glaciers almost completely for days. The mean daily variation of run-off was determined from two-hourly mean values for the period June to September. The early occurrence of the daily run-off. The relation between the run-off values recorded at the water gauges Steg-Hospiz and Vent indicates and annual variation.

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Résumé Pendant les Années Géophysiques Internationales de 1957 à 1959 l'écoulement du Hintereisferner et du Kesselwandferner a été enregistré par un limnigraphe installé à une altitude 2287 m. Un rapport a déjà été présenté dans [10, 11] sur l'écoulement annuel en rapport avec le bilan hydrologique du bassin. Dans le présent rapoort il sera traité des caractères spécifiques de l'écoulement d'un bassin dont 58% sont recouverts par le glacier, les quels seront mis en rapport avec les conditions météorologiques.L'écoulement annuel au cours de l'année hydrologique 1957/58 a été de 1848 mm et dans l'année hydrologique 1958/59 de 1770 mm. L'eau libérée par la perte de substance glacière représente 24% pour 1957/58 et 20% pour 1958/59 de l'écoulement annuel. Les pourcentages extrêmement élevés doivent être attribués au bilan fortement négatif des glaciers. L'écoulement d'hiver (Octobre à Mars) représentant 5% pour l'année 1957/58 et 10% pour 1958/59 de l'écoulement annuel a été petit tandis que les trois mois d'été (Juillet–Septembre) fournissaient 76% (1957/58) et 72% (1958/59). L'écoulement mensuel le plus élevé a été enregistré en Aôut 1958 avec 575 mm, et, en Juillet 1959 avec 559 mm.La répartition des fréquences des écoulements journaliers pour l'année 1957/58 indique une période d'étiage de 217 jours (Octobre à Mai, 59% de l'année) avec valeurs journalières en dessous de 18.8 l/s km² (0.5 m³/s). Des écoulements dépassant 225 l/s km² (6.0 m³/s) n'ont été enregistrés qu'en Juillet et Aôut. Les moyennes journalières n'ont dépassé les 338 l/s km² (9.0 m³/s) que trois fois en Juillet. Les valeurs maximums des moyennes journalières d'écoulement se sont élevées à 640 l/s km² de la surface des glaciers, correspondant à 55 mm d'écoulement des surfaces de neige et de glace. La valeur maximum d'une moyenne de deux heures a été de 950 l/s km² de la surface des glaciers. La chute exponentielle de la courbe d'écoulement allant de l'automne au minimum enregistré au printemps indique que dans les cas d'étiage il s'agit de l'écoulement retardé des aux de fonte refenues dans les glaciers pendant la période d'ablation précédente. L'accroissement de l'écoulement après le comencement de la fonte de neige au printemps est retardé dans une certaine mesure par le regel des aux de fonte et la capacité de rétention de la couche de neige. Les variations apériodiques dans l'écoulement sont en relations étroites avec les conditions atmospheriques dont les chutes de neige sont de la plus grade importance car l'albédo élevé d'une couche de neige fraîche interrompt parfois et presque complétement l'ablation sur les glaciers pour des jours entiers.L'amplitude moyenne de la variation journalière de l'écoulement a été, pour les mois de Juin à Septembre, détérminée à la base des valeurs moyennes de deux heures. L'apparition précoce du maximum d'écoulement journalier en fin d'été est probablement due à la diminution du retardement de l'écoulement en cette période. La relation entre le valeurs d'écoulement des limnigraphes de Steg-Hospiz et de Vent met en évidence une variation annuelle.

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Mit 7 Textabbildungen

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Die für diesen Bericht erforderliche weitere Bearbeitung der Abflußdaten und die Fertigstellung des Manuskriptes wurde dem Verfasser im Rahmen seiner Tätigkeit bei der Kommission für Glaziologie an der Bayerischen Akademie der Wissenschaften ermöglicht, wofür an dieser Stelle gedankt sei.     

Sedimentologische Untersuchungen an Grimmelfinger Graupensanden

Zusammenfassung Die Untersuchung von Korngrößenverteilung und Rundungsgrad der Grimmelfinger Graupensande an zwei durch 150 km Transportweg unterschiedenen Aufschlüssen gibt Hinweise auf die Einwirkungen auf das verfrachtete Sedimentmaterial unter gleichförmigen, fluviatilen Bedingungen.Am Anfang des untersuchten Rinnenabschnittes besteht das Sediment überwiegend aus je einer Modalfraktion im Mittelsandbereich, Grobsandbereich und Feinkiesbereich¹.Auf dem Transport wird die Mittelsandfraktion — vermutlich infolge der Schlagwirkung des Feinkieses — aufgerieben und fortgeführt. In den beiden gröberen Fraktionen wird am Ende des untersuchten Abschnittes keine Korngrößenabnahme und damit verbunden auch keine Rundungsgraderhöhung beobachtet. Dieses Ergebnis wird verglichen mit den in der Literatur mitgeteilten Untersuchungen in Abriebmühlen und Feldbeobachtungen. Danach dürfte der Rundungsgrad in der Feinkiesfraktion seinem unter den gegebenen Umständen erreichbaren Grenzwert sehr nahe sein und sich auch bei weiter fortgesetztem Transport kaum noch ändern. In der Grobsandfraktion wird der Anteil, dessen Rundung verbessert wird, infolge der damit verbundenen höheren Kugeligkeit bevorzugt fortgeführt.Die Untersuchungen bestätigen, daß die Abrundungseffekte an Sedimentmaterial in strömendem Wasser in Abhängigkeit von der Korngröße betrachtet werden müssen.

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The mechanical effects of fluvial transport over a distance of 150 km were studied by means of size frequency distributions and analysis of roundness in a Tertiary flow channel in Southern Germany filled by sand mixed with fine gravel.When entering the-channel the deposited material shows characteristic trimodal size frequency distributions. During transport the finer modal fraction (0.2...0.63 mm) is destroyed — probably through breakage by the gravel — and removed, while the sizes of the two coarser fractions remain unaffected. The roundness of the coarser fractions also remains unchanged by transport. This suggests that the roundness of the gravel material has approached its limiting roundness which is the optimum that can be achieved under the prevailing conditions. That part of the coarse sand fraction which becomes better rounded by transport may be removed preferably, because the grains getting higher sphericity by being rounded are transported more easily.Grain sizes have to be considered when abrasion effects are studied.

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Herrn Professor Dr. H. Aldinger danke ich für die Möglichkeit, die vorliegende Arbeit im Geologisch-Paläontologischen Institut der Technischen Hochschule Stuttgart anzufertigen, Herrn Dr. D. Elwert, Kiel, für die Überlassung von Probenmaterial.     

Dynamic Response Analysis of Interaction System of R.C. Gravity Single-Leg Platform

In this paper, the responses of the interaction system of R.C. gravity single-leg platform to seismic excitation are mainly analysed. A set of nonlinear equations for the interaction system are established by using the wave, one is the soil-structure interaction and the other is the fluid-structure interaction. The seismic response of the interaction system is analysed for the influence of the asymmetric structure, fluid action, etc. with the input of seismic SH waves in any direction. The numerical results are given for a simple example.     

The Distribution of Amphipoda in a Brackish-Water Lagoon in Greece

Abstract. The distribution of the benthic Amphipoda was studied in the brackish-water lagoon Mazoma of Amvrakikos Bay, Ionian Sea, Greece. Eleven amphipod species typical of the sublittoral zone, some with preference for enclosed bays and lagoons, were identified. Gammarus crinicornis, Microdeutopus bifidus, C. rotundirostris , and Erichthonius difformis are mentioned for the first time for Greek waters. The distribution of amphipods in the lagoon is governed by the vegetation and is probably modified by interspecific relations.     

Impact of sediment organic matter quality on the fate and effects of fluoranthene in the infaunal brittle star Amphiura filiformis

Hydrophobic contaminants, such as polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) readily adsorb to organic matter. The aim of this study was to determine the importance of the quality of sedimentary organic matter for the uptake, biotransformation and toxicity of the PAH, fluoranthene (Flu), in the infaunal brittle star Amphiura filiformis. Brittle stars were exposed to a base sediment covered by a 2 cm Flu-spiked top layer (30 microg Flu/g dry wt. sed.), enriched to the same total organic carbon content with either refractory or labile organic matter. The labile carbon source was concentrated green flagellate: Tetraselmis spp. The refractory carbon source was lignin from a paper mill. Tissue concentrations of Flu both in disk and arm-fractions were determined as total Flu, parent Flu (i.e. untransformed), aqueous Flu-metabolites, polar Flu-metabolites and tissue residue Flu (i.e. unextractable). Our results showed that sediment particle ingestion is a pathway by which Flu can enter benthic food webs. Flu toxicity (measured as arm-regeneration), but not net accumulation, was dependent on the nutritional quality of the ingested sediment particles. Flu bioaccumulation could not be attributed solely to equilibrium partitioning between organism lipid content and organic content of the sediment. Biotransformation of Flu by brittle stars was very limited and unaffected by organic matter quality. A. filiformis contributed to the downward transport of Flu from the surface sediment to the burrow lining. The limited breakdown of parent Flu by brittle stars and/or microorganisms was relatively higher in burrows compared to surface sediment, and highest in the presence of labile organic matter. Tissue concentrations were higher in disk than in arms, but the proportion of metabolic products relative to parent Flu was higher in arms than in the disk fraction. We estimate that the yearly mobilization of sediment-associated Flu by arm-regeneration in A. filiformis is in the range of 3.8-29.4 microg total Flu eq. m(-2) year(-1) at a sediment concentration of 30 microg Flu/g dry wt. sed.     

Sources and distribution of organic matter in a river-dominated estuary (Winyah Bay, SC, USA)

The sources and distribution of organic matter (OM) in surface waters and sediments from Winyah Bay (South Carolina, USA) were investigated using a variety of analytical techniques, including elemental, stable isotope and organic biomarker analyses. Several locations along the estuary salinity gradient were sampled during four different periods of contrasting river discharge and tidal range. The dissolved organic carbon (DOC) concentrations of surface waters ranged from 7 mg l⁻¹ in the lower bay stations closest to the ocean to 20 mg l⁻¹ in the river and upper bay samples. There was a general linear relationship between DOC concentrations and salinity in three of the four sampling periods. In contrast, particulate organic carbon (POC) concentrations were significantly lower (0.1–3 mg l⁻¹) and showed no relationship with salinity. The high molecular weight dissolved OM (HMW DOM) isolated from selected water samples collected along the bay displayed atomic carbon:nitrogen ratios ([C/N]a) and stable carbon isotopic compositions of organic carbon (δ¹³C_OC) that ranged from 10 to 30 and from −28 to −25‰, respectively. Combined, such compositions indicate that in most HMW DOM samples, the majority of the OM originates from terrigenous sources, with smaller contributions from riverine and estuarine phytoplankton. In contrast, the [C/N]a ratios of particulate OM (POM) samples varied significantly among the collection periods, ranging from low values of 5 to high values of >20. Overall, the trends in [C/N]a ratios indicated that algal sources of POM were most important during the early and late summer, whereas terrigenous sources dominated in the winter and early spring.In Winyah Bay bottom sediments, the concentrations of the mineral-associated OM were positively correlated with sediment surface area. The [C/N]a ratios and δ¹³C_OC compositions of the bulk sedimentary OM ranged from 5 to 45 and from −28 to −23‰, respectively. These compositions were consistent with predominant contributions of terrigenous sources and lesser (but significant) inputs of freshwater, estuarine and marine phytoplankton. The highest terrigenous contents were found in sediments from the river and upper bay sites, with smaller contributions to the lower parts of the estuary. The yields of lignin-derived CuO oxidation products from Winyah Bay sediments indicated that the terrigenous OM in these samples was composed of variable mixtures of relatively fresh vascular plant detritus and moderately altered soil OM. Based on the lignin phenol compositions, most of this material appeared to be derived from angiosperm and gymnosperm vascular plant sources similar to those found in the upland coastal forests in this region. A few samples displayed lignin compositions that suggested a more significant contribution from marsh C₃ grasses. However, there was no evidence of inputs of Spartina alterniflora (a C₄ grass) remains from the salt marshes that surround the lower sections of Winyah Bay.     

Response of antioxidant systems to copper in the gills of the clam Ruditapes decussatus

Copper (Cu) is an essential element for biological systems, however, when present in excess, is toxic. Metallothioneins can play an important role in Cu homeostasis and detoxification. Moreover, Cu can catalyse the production of toxic hydroxyl radicals that cause lipid peroxidation but defence systems in the cells can limit the oxidative damage. The present study was performed to investigate the effect of three Cu concentrations (0.5, 2.5 and 25 μg l⁻¹) on the response of antioxidant enzyme activities (superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), selenium-dependent glutathion peroxidase and total glutathion peroxidase), total proteins, metallothioneins (MT), malondialdehyde (MDA) concentrations in the gills of the clam, Ruditapes decussatus. The activity of antioxidant enzymes and total proteins, MT and MDA concentrations were measured in the gills of the clams after 1, 3, 7, 14, 21 and 28 days of Cu exposure. Results indicate that Cu only induces an imbalance in the oxygen metabolism during the first week of Cu exposure due to a decrease in mitochondrial SOD and CAT, selenium-dependent and total glutathion peroxidase activities. Cu also causes lipid peroxidation, measured by the MDA formation, that was Cu dependent. In the gills of clams exposed to 25 μg Cu/l, the excess of Cu triggers the induction of MT synthesis after 3 days of exposure.     

Modelling the relationship between sexual reproduction and rhizome growth in Posidonia oceanica (L.) Delile

The relationship between flowering and growth performance of Posidonia oceanica (L.) Delile in meadows distributed along the south‐eastern coast of Sicily (Italy) was investigated by means of a statistical model (generalized linear mixed model) combined with the lepidochronological analysis. Over a 28‐year period, 67 floral stalk remains were observed. The highest flowering index was recorded in lepidochronological year 1998 (10.1%) and the Inflorescence Frequency per age showed a clear decrease corresponding to 15‐year‐old shoots. The sexual reproductive event had positive effects on rhizome elongation (cm year^?1) and leaf production (no. leaves year^?1) in the same flowering year, whilst no effect on the rhizome production (mg year^?1) was observed. Rhizome growth variables showed significant negative lagged responses in the two years following flowering. On the whole, we calculated that the effect exerted by flowering, in terms of loss on rhizome elongation and production, was about 27% and 38%, respectively. Although it has been demonstrated that recovery from the stress induced by sexual reproduction is limited to the two years after flowering, the magnitude of the reproductive cost may become quite considerable especially in comparison with the whole lifespan of individual shoots.