Podcasts about staubpartikeln

Bringt man Mikropartikel in ein Plasma ein, so laden sie sich elektrisch auf, man spricht von einem "`Komplexen Plasma"'. Das Komplexe Plasma besteht damit aus Elektronen, Ionen, Neutralgasteilchen und den (meist negativ) geladenen Staubpartikeln. Alle diese Teilchen wechselwirken miteinander. Mit Hilfe eines Lasers und einer Kamera, können Position und Geschwindigkeit der Staubpartikel ermittelt werden. Bei herkömmlichen Flüssigkeiten ist dies nicht möglich, da die Atombewegung nicht gleichzeitig räumlich und zeitlich in genügend hoher Auflösung zugänglich ist. In dieser Arbeit werden Ströme geladener Mikropartikel beschrieben, die in einem eigens dafür konstruierten Kanal fliessen. Im ersten Teil werden lineare Strömungen, im zweiten Teil ringförmige, quasi-unendliche Strömungen Komplexer Plasmen untersucht. Dabei steht die Frage nach den Grenzen des kooperativen Verhaltens der Teilchen im Vordergrund. Bei den linearen Strömungen geht es um kollektive Effekte in einer Laval-Düse. Die Untersuchung der Teilchenbewegung unter Schwerelosigkeit (während der Parabelflüge) auf kinetischem Level offenbart den Unterschied zwischen Einzelteilchenbewegung und der Strömung kleiner und großer Teilchenwolken. Im Labor wird die Bildung von Ketten unter Schwerkraft beschrieben. Die Analysen der Position, der Länge und der Stabilität der Ketten ergeben, dass ein bindendes Potential zwischen den negativ geladenen Staubteilchen vorhanden sein muss. In einer Erweiterung dieses Experiments zeigen sich Wellen. In horizontaler Konfiguration wird dargestellt, dass Wellen in Staubpartikelströmungen wie Wasserwellen am Strand brechen können. Das Hauptziel der Experimente mit ringförmigen Strömungen ist die Frage nach dem Strömungsverhalten bei der Bewegung um ein Hindernis. Die Antwort der Thermodynamik, dass in einem klassischen inkompressiblen Fluid das Produkt aus Geschwindigkeit und Querschnittsfläche konstant bleibt, wird für die hier untersuchten ringförmigen Strömungen nachgewiesen. Weiterhin wird das Ordnungsverhaltens der Partikel innerhalb der Strömung beim Passieren des Hindernisses analysiert. Dabei wird sehr detailliert gezeigt, wie Partikelbahnen verschmelzen oder neu entstehen. Es zeigen sich viele Analogien zu bekannten Systemen, wie z.B. dem Straßenverkehr, wenn etwa auf einer mehrstreifigen Straße eine Spur endet. Die gefundenen Ergebnisse unterstreichen eindrucksvoll die Eignung Komplexer Plasmen als interdisziplinäres Modellsystem zur Analyse dynamischer Vorgänge in der Natur.

Der Ständige Ausschuss des Europäischen Übereinkommens zum Schutz von Tieren in landwirtschaftlicher Tierhaltung fordert in seinen Empfehlungen in Bezug auf Pekingenten (1999), dass Enten, sofern sie keinen Zugang zu Badewasser haben, mit solchen Wasservorrichtungen ausreichend versorgt werden müssen, die es ihnen ermöglichen, mit dem Schnabel Wasser aufzunehmen, den Kopf mit Wasser zu bedecken und sich problemlos Wasser über den Körper zu schütten. Ferner sollten sie die Möglichkeit haben, ihren Kopf unter Wasser zu tauchen. Im Rahmen dieser Studie wurde untersucht, inwieweit die Tränke AquaDuc T® (Firma Big Dutchman GmbH, Vechta) unter Praxisbedingungen die Tierhygiene und verschiedene Gesundheitsparameter von Cherry-Valley Pekingmastenten (Wichmann Geflügelproduktionsgesellschaft mbh, Wachenroth) beeinflusst. Diese Studie ergänzt die Arbeiten von HEUBACH (2007), KÜSTER (2007), KOPP (2005), MANZ (2005), NUSSER (2008) und REMY (2005), in welchen alternative Wasserversorgungsangebote für Pekingmastenten in Kleingruppen erforscht wurden. Die Untersuchungen wurden in drei Entenmastbetrieben durchgeführt, die über Mastkapazitäten zwischen 7.500 und 13.500 Tieren verfügten. Je nach Betrieb entsprach dies einer Besatzdichte von 19,9 - 20,5 kg/m2 (6,6 - 6,8 Tiere/m2). Bei allen Betrieben handelte es sich um Fensterstallungen, die das Umtriebsverfahren betrieben und Bodenhaltung auf Stroheinstreu praktizierten. Die Tränke AquaDuc T® wurde in jeder Stallung grundsätzlich auf der Gefällseite installiert, um einen bestmöglichen Wasserabfluss zu gewährleisten. In Betrieb 1 und Betrieb 3 wurden jeweils acht sich abwechselnde Kontroll- und Versuchsdurchgänge, in der Folge als Besuchsart bezeichnet, durchgeführt. In Betrieb 2 waren es aus betriebsinternen Gründen fünf. Während in den Kontrolldurchgängen die Tiere nur über Nippeltränken mit Tränkwasser versorgt wurden, standen ihnen während der Versuchsdurchgänge auch Rundtränken (ab dem 25. LT täglich für sechs Stunden mit vierstündigem Wasserzulauf) zur Verfügung. Betrieb 1 hatte im Vergleich zu den beiden anderen zusätzlich Auffangschalen unter den Nippeltränken installiert. Die Datenerhebung fand an jeweils zwei Besuchen pro Betrieb und Mastdurchgang statt, jeweils in den Zeitfenstern 28. - 32. und 35. - 39. Lebenstag. Pro Besuch wurden grundsätzlich die Staub- und Ammoniakwerte nach einem bestimmten Schema gemessen, das Wasser der verschiedener Tränkevarianten beprobt (Auffangschalen, Nippeltränken, Rundtränken) und 100 Enten, 50 auf der rundtränkenabgewandten Stallseite und 50 Enten auf der Rundtränkenseite, bonitiert. Parallel wurden Videoaufzeichnungen angefertigt und ethologisch ausgewertet (siehe HARNISCH (2012)). Die Bonitur, die im Rahmen dieser Studie ausgewertet wurde, umfasste die Parameter Paddelhyperkeratose, Paddelnekrose, Verschmutzung Augenumgebung, Augenentzündung und Ulcus corneae. Zusätzlich wurden in jedem Betrieb einmalig Probeschlachtungen für einen Versuchs- und einen Kontrollbesuch an 20 männlichen und 20 weiblichen Enten durchgeführt. Neben den Schlachtparametern wurden die Blutparameter Hämatokrit, Hämoglobin und IgY sowie die Bruchfestigkeit der Ober- und Unterschenkel ermittelt. Die Bayrische Landesanstalt für Landwirtschaft, Lehr-, Versuchs- und Fachzentrum für Geflügelhaltung Kitzingen (LfL) erhob zu jedem Mastdurchgang Produktionsparameter sowie die Lufttemperatur und -feuchte. Außerdem wurden Mistprofile erstellt. Bei der quantitativen Untersuchung der durchschnittlichen Gesamtkeimzahl und Enterobacteriaceae-Anzahl schnitt die Nippeltränke mit einer Gesamtkeimzahl von 10.950 ± 1.583 KbE/ ml (n = 226) und einer Enterobacteriaceae-Anzahl von 113 ± 30 KbE/ml (n = 187) am besten ab. Bei den Rundtränken wurden eine Gesamtkeimzahl von 3.955.864 ± 877.640 KbE/ml (n = 40) und eine Enterobacteriaceae-Anzahl von 14.763 ± 2.459 KbE/ml (n = 33) festgestellt. Das ungünstigste Ergebnis erzielten die Auffangschalen, weil sie häufig mit Futterresten, Federn und Staubpartikeln verschmutzt waren. Hier zeigten sich ein Gesamtkeimzahl von 5.174.412 ± 564.137 KbE/ml (n = 62) und Enterobacteriaceae-Anzahl von 47.301 ± 11.057 KbE/ml (n = 44). Ein signifikanter Einfluss des Zeitfensters auf die gefundene Keimzahl war nicht feststellbar. Hinsichtlich der qualitativen Untersuchung der Proben auf Salmonellen konnten aus einer Nippeltränkenprobe (n = 226), fünf Rundtränkenproben (n = 184) und neun Auffangschalenproben (n = 62) Salmonellen isoliert werden. Am häufigsten war das Serovar S. choleraesuis (zehnmal) zu finden, gefolgt von S. arizonae (dreimal) und S. kottbus (zweimal). Bei der Untersuchung von Rundtränken-Doppelproben (es wurden Proben um 10:00 Uhr während der Rundtränkenbefüllung mit frischem Wasser und regulär um 12:00 Uhr gezogen) fiel auf, dass die Wasserproben um 10:00 Uhr in der Regel niedrigere Gesamtkeimzahlen und Enterobacteriaceae-Gehalte aufwiesen als die um 12:00 Uhr gezogenen Rundtränkenproben. Die Mittelwerte (± SEM) der gemessenen Staubkonzentrationen (n= 5 Durchgänge (Betrieb 2) bzw. 8 Durchgänge (Betrieb 1 und 3)) bewegten sich betriebsunabhängig zwischen 0,53 ± 0,01 mg/m3 (Betrieb 2, Versuch, 1. Zeitfenster) und 1,08 ± 0,21 mg/m3 (Betrieb 1, Kontrolle, 1. Zeitfenster). In keinem der Betriebe konnte binnen eines Zeitfensters eine signifikante Beeinflussung der Staubwerte durch die Besuchsart festgestellt werden. Auch ein signifikanter Einfluss des Zeitfensters innerhalb der Besuchsart Kontrolle oder Versuch war nicht zu ermitteln. Die von PETERMANN (2006) genannten Staubwerte in Geflügelställen und die von ZUCKER et al. (2005) erhobenen Staubwerte in Entenställen wurden im Rahmen dieser Arbeit weder in den Kontroll- noch in den Versuchsbesuchen erreicht. Die gemessenen Ammoniakschadgaskonzentrationen (n= 5 Durchgänge (Betrieb 2) bzw. 8 Durchgänge (Betrieb 1 und 3)) betrugen betriebsunabhängig zwischen 4,33 ± 1,21 ppm (Betrieb 2, Kontrolle, 1. Zeitfenster) und 8,76 ± 0,24 ppm (Betrieb 2, Versuch, 2. Zeitfenster). Wie bei den Staubwerten konnte in keinem der Betriebe innerhalb eines Zeitfensters ein signifikanter Einfluss der Besuchsart auf die Ammoniakwerte festgestellt werden. Eine Beeinflussung der Ammoniakkonzentration der Stallluft durch den Zeitpunkt des Besuchs war ebenfalls nicht erkennbar. In den Vereinbarungen verschiedener Bundesländer über die Haltung von Pekingenten sowie in den Empfehlungen der DEUTSCHEN LANDWIRTSCHAFTS-GESELLSCHAFT E.V. heißt es, dass der Ammoniakgehalt im Tierbereich in der Stallluft unter 10 ppm liegen sollte und dauerhaft 20 ppm nicht überschreiten darf. In Bezug auf diese Forderungen gab es in keinem Betrieb Überschreitungen, weder während der Besuchsart Kontrolle noch während der Besuchsart Versuch. In den selbst durchgeführten Probeschlachtungen schnitten die Versuchstiere von Betrieb 1 und Betrieb 3 in Bezug auf ihr Lebendgewicht signifikant besser ab als die Kontrolltiere. Dieses Ergebnis wurde allerdings durch das LfL, welches die Schlachtergebnisse aller am Feldversuch beteiligten Daten auswertete, widerlegt. Das Lebendgewicht wurde durch die Tränkeform, insgesamt gesehen, nicht signifikant beeinflusst (siehe Dissertation HARNISCH (2012)). Der durchschnittliche Hämoglobingehalt der Enten dieser Untersuchungen schwankte zwischen 6,44 ± 0,09 mmol/l (Betrieb 2, Versuch) und 7,15 ± 0,07 mmol/l (Betrieb 1, Kontrolle), der Hämatokritgehalt zwischen 32,75 ± 0,40 % (Betrieb 3, Kontrolle) und 38,75 ± 0,48 % (Betrieb 2, Kontrolle). In Betrieb 1 und Betrieb 2 konnte sowohl in Bezug auf den Hämoglobin- als auch den Hämatokritgehalt ein signifikanter Unterschied, abgeleitet aus den geschätzten Randmitteln der Wechselwirkung Betrieb * Besuchsart des Regressionsmodells Hämoglobin und Hämatokrit, hinsichtlich der Kontroll- und Versuchsschlachtung festgestellt werden. In beiden Betrieben war das Ergebnis der Versuchsschlachtung signifikant geringer. Diese Werte decken sich mit den Ergebnissen von HATIPOGLU und BAGCI (1996). Von einer Hyperhydratation der Tiere kann daher nicht gesprochen werden. Die ermittelten IgY-Durchschnittswerte dieser Arbeit liegen zwischen 7,77 ± 0,74mg/ml (Betrieb 3, Kontrolle) und 12,63 ± 0,76mg/ml (Betrieb 1, Kontrolle). Hinsichtlich des IgY- Mittelwerts unterschieden sich weder die Kontrolltiere signifikant von den Versuchstieren. Es kann, wie auch in den Arbeiten von MANZ (2005) und HEUBACH (2007) festgestellt, kein nachteiliger Effekt der Rundtränken auf die IgY-Konzentrationen der Enten nachgewiesen werden. Die durchschnittliche Femurknochenlänge bewegte sich zwischen 67,48 ± 0,43 mm (Betrieb 2, Kontrolle) und 69,38 ± 0,46 mm (Betrieb 3, Versuch), die Breite zwischen 6,63 ± 0,06 mm (Betrieb 1, Versuch) und 6,99 ± 0,07 mm (Betrieb 2, Kontrolle) und die Höhe zwischen 7,98 ± 0,06 mm (Betrieb 2, Kontrolle) und 8,48 ± 0,06 mm (Betrieb 3, Versuch). Der durchschnittliche Tibiotarsus maß hingegen in der Länge zwischen 110,56 ± 0,55 mm (Betrieb 1, Kontrolle) und 112,30 ± 0,63 mm (Betrieb 1, Versuch), in der Breite zwischen 7,04 ± 0,06 mm (Betrieb 1, Kontrolle) und 7,62 ± 0,08 mm (Betrieb 2, Versuch) und in der Höhe zwischen 6,32 ± 0,05 mm (Betrieb 2, Kontrolle) und 6,73 ± 0,10 mm (Betrieb 3, Kontrolle). Bei den Größenparametern konnten in Bezug auf die Besuchsart und das Geschlecht der Tiere diverse signifikante Unterschiede festgestellt werden. Ein einheitliches Muster, aus dem allgemein gültige Schlüsse gezogen werden könnten, war nicht abzuleiten. Die gemittelte Bruchfestigkeit (± SEM) der Femura lag zwischen 230,07 ± 4,18 N (Betrieb 1, Versuch) und 235,66 ± 3,71 N (Betrieb 3, Versuch), die der Tibiotarsi zwischen 172,23 ± 4,64 N (Betrieb 1, Versuch) und 195,15 ± 4,64 N (Betrieb 2, Versuch). Die Dehnung der Femura bewegte sich zwischen 2,02 ± 0,04 mm (Betrieb 1, Kontrolle) und 2,18 ± 0,05 mm (Betrieb 3, Kontrolle), die der Tibiotarsi zwischen 3,80 ± 0,10 mm (Betrieb 2, Versuch) und 4,36 ± 0,12 mm (Betrieb 3, Versuch). In keinem der Betriebe zeigte sich hinsichtlich der Knochenbruchfestigkeit ein signifikanter Einfluss der Wechselwirkung Betrieb * Besuchsart oder Betrieb * Besuchsart * Geschlecht innerhalb des dazugehörigen Regressionsmodells in einer Konstellation, welche im Rahmen dieser Arbeit interessant wäre. Eine kontinuierliche Beeinflussung der Dehnung durch die Besuchsart oder das Geschlecht zeigte sich nicht, auch wenn in Betrieb 3 der Dehnungswert der Femura der Kontrolltiere signifikant über dem der Versuchstiere lag und in Betrieb 1 ein Einfluss des Geschlechts erkennbar war. Bei der Bonitur der Paddel konnte in jedem Betrieb – unabhängig von der Besuchsart – eine Hyperkeratose-Rate von über 80% festgestellt werden. Insgesamt war eine signifikant höhere oder niedrigere Hyperkeratose-Rate während der Versuchsbesuche nicht zu verzeichnen. Das Boniturmerkmal "Nekrose der Paddel" ist dagegen von der Besuchsart abhängig. Die Chance des Boniturmerkmals "keine Nekrose der Paddel" verringert sich in allen drei Betrieben während der Besuchsart Versuch. In Betrieb 1 und Betrieb 2 reduziert sich die Chance signifikant (Betrieb 1: p = 0,012; Betrieb 2: p < 0,001). Nach MAYNE (2005) sind die Gründe für das Auftreten von Fußballendermatitis komplex. Zu den zwei wahrscheinlichsten Ursachen zählen feuchte Einstreu und Biotinmangel. Daher ist bei der Installation der Rundtränke unbedingt darauf zu achten, dass ein guter Wasserablauf im Stall gewährleistet ist. Hier besteht weiterer Forschungsbedarf. Die Auswertung der Bonitur der Augen erfolgt zum Großteil in der Dissertation HARNISCH (2012). Bei insgesamt 8.300 Enten wurde eine betriebsunabhängige 3,9%ige Ulcus corneae-Rate festgestellt. Die Besuchsart hatte in Betrieb 2 einen signifikanten Einfluss (p = 0, 001), nicht aber in Betrieb 1 und Betrieb 3. Eventuell kann dies durch betriebsabhängige Faktoren erklärt werden und muss nicht zwingend mit der Wasserversorgung über die Rundtränke in Verbindung gebracht werden. Die deutschen Entenmäster bieten Pekingenten nur zögernd Wasservorrichtungen, wie sie in den EMPFEHLUNGEN IN BEZUG AUF PEKINGENTEN (ANAS PLATYRHYNCHOS) DES STÄNDIGEN AUSSCHUSSES DES EUROPÄISCHEN ÜBEREINKOMMENS ZUM SCHUTZ VON TIEREN IN LANDWIRTSCHAFTLICHER TIERHALTUNG (1999) gefordert werden, an. Sie nennen hierfür zum einen hygienische und zum anderen wirtschaftliche Gründe. Im Verlauf dieser Studie verbesserten sich die Hygiene- und Gesundheitsparameter oder blieben unverändert. Ausnahmen hierzu waren lediglich die signifikant höheren Keimzahlen in den Rundtränken im Vergleich zu den Nippeltränken und der Anstieg der Nekrose-Rate während der Besuchsart Versuch. Letztere kann wahrscheinlich durch ausreichende Entwässerung verbessert werden. Im Hinblick auf die Keimzahlen ist festzustellen, dass die gefundenen Gesamtkeimzahlen in Auffangschalen, welche in der Entenmast durchaus noch vorhanden sind, signifikant höher waren als in Rundtränken. Das pauschale Argument, dass der Einsatz von Rundtränken Tierhygiene und Tiergesundheit negativ beeinflusst, kann aus Sicht dieser Studie nicht bestätigt werden. Die Rundtränke AquaDuc T®, die den Enten Komfortverhalten ermöglicht, erfüllt aus Sicht der vorliegenden Ergebnisse die Voraussetzungen einer tiergerechten Wasserversorgung in der Praxis, und bietet die Möglichkeit die Empfehlungen des Ständigen Ausschusses des Europäischen Übereinkommens in Bezug auf Pekingenten hinsichtlich der Wasserversorgung umzusetzen.

Die Aufenthaltsdauer von Staub in protoplanetaren Scheiben ist zeitlich begrenzt, da die Staubmaterie durch Reibung mit dem Gas an Drehimpuls verliert und auf das Zentralgestirn driftet. In einer turbulenten Scheibe geschieht dies in Zeitspannen, die kürzer sind, als die typischen Wachstumszeitskalen von Staub hin zu Planetesima- len, so daß nicht mehr ausreichend Staubmaterie zur Planetenbildung zur Verfügung steht. Diese Zeitskalenproblematik wird in der vorliegenden Arbeit anhand eines konvektiv- turbulenten Scheibenmodells ausführlich diskutiert. Da eine globale Sichtweise der Staubentwicklung erwünscht ist, wird einem analytischen Modell gegenüber einem numerischen der Vorzug gegeben. Es werden die hydrodynamischen Gleichungen in radialer und vertikaler Richtung unabhängig voneinander für Bedingungen in einer protoplanetaren Scheibe weitestgehend gelöst und im Grenzfall analytische Nähe- rungen vorgeschlagen. Die Einführung einer stationären Lösung für die vertikale Verteilung der Staubmaterie ermöglicht es, eine Verbindung zwischen theoretischem Modell und beobachtbaren Größen wie Akkretionsrate und Opazität herzustellen. Um das Problem der Wachstumszeitskalen zu lösen, wird erstmals die Fragestellung diskutiert, ob die Aufladung von Staub den Wachstumsprozeß in protoplanetaren Scheiben beschleunigen kann. Bei den bisherigen Rechnungen zur Staubkoagulation wurde allein der geometrische Koagulationsquerschnitt berücksichtigt. In Experimenten zum Wachstum von geladenen Staubpartikeln, die im Vorfeld dieser Dissertation in Zusammenarbeit mit dem MPE unter den Bedingungen der Schwere- losigkeit auf der Internationalen Raumstation durchgeführt wurden, wurde erstmals der Effekt der Coulomb-dipolinduzierten Gelierung (einer Art Runaway-Wachstum) von Staub nachgewiesen. In einem System mikropshärischer, zu gleichen Teilen nega- tiv und positiv geladener Staubpartikel bilden sich dabei innerhalb weniger Sekunden sog. Runaway-Agglomerate, die ∼ 10% der Gesamtmasse des Systems enthalten. Die Auswertung einiger dieser Experimente ist ebenfalls Bestandteil dieser Arbeit. Basierend auf den Ergebnissen dieser Experimente wird überprüft, inwieweit die Be- dingungen in einer protoplanetaren Scheibe für Coulomb-dipolinduzierte Gelierung von Staub gegeben sind. Dabei wird ersichtlich, daß durch diesen neuen Wachs- tumsprozeß das Staubwachstum in bestimmten Regionen der jungen protoplaneta- ren Scheibe deutlich vorangetrieben werden kann. Durch das Zusammenwirken von beschleunigtem Staubwachstum und der dadurch bedingten Änderung der Opazi- tät verändern sich die turbulenten Eigenschaften der Scheibe. Zum einen führt dies zur Sedimentation von Staub, so daß sich in der Mittelebene eine dichte Staub- schicht herausbildet, die gravitativ instabil werden kann. Zum anderen wird weitere Akkretion unterbunden, so daß ausreichend Staubmaterie für die folgenden Schrit- te der Planetenentstehung erhalten bleibt. Damit wird in dieser Arbeit ein Weg zur Überwindung der Problematik der Wachstumszeitskalen bei der Planetenentstehung aufgezeigt.