The rapid increase in the demand on fresh water due the increase in the world population and scarcity of natural water puts more stress on the desalination industrial sector to install more desalination plants around the world. Among these desalination plants, multistage flash desalination process (MSF) is considered to be the most reliable technique of producing potable water from saline water. In recent years, however, the MSF process is confronting many problems to cut off the cost and increase its performance. Among these problems are the non-condensable gases (NCGs) and the accumulation of fouling which they work as heat insulation materials. As a result, the MSF pumps and the heat transfer equipment are overdesigned and consequently increase the capital cost and decrease the performance of the plants. Moreover, improved process control is a cost effective approach to energy conservation and increased process profitability. Thus, this study is motivated by the real absence of detailed kinetic fouling model and implementation of advance process control (APC). To accomplish the above tasks, commercial modelling tools can be utilized to model and simulate MSF process taking into account the NCGs and fouling effect, and optimum control strategy. In this research, gPROMS (general PROcess Modeling System) model builder has been used to develop the MSF process model. First, a dynamic mathematical model of MSF is developed based on the basic laws of mass balance, energy balance and heat transfer. Physical and thermodynamic properties of brine, distillate and water vapour are included to support the model. The model simulation results are validated against actual plant data published in the literature and good agreement with these data is obtained. Second, the design of venting system in MSF plant and the effect of NCGs on the overall heat transfer coefficient (OHTC) are studied. The release rate of NCGs is studied using Henry’s law and the locations of venting points are optimised. The results reveal that high concentration of NCGs heavily affects the OHTC. Furthermore, advance control strategy namely: generic model control (GMC) is designed and introduced to the MSF process to control and track the set points of the two most important variables in the MSF plant; namely the Top Brine Temperature (TBT) which is the output temperature of the brine heater and the Brine Level (BL) in the last stage. The results are compared to conventional Proportional Integral Derivative Controller (PID) and show that GMC controller provides better performance over conventional PID controller to handle a nonlinear system. In addition, a new control strategy called hybrid Fuzzy-GMC is developed and implemented to control the same aforementioned loops. Its results reveal that the new control outperforms the pure GMC in some areas. Finally, a dynamic fouling model is developed and incorporated into the MSF dynamic process model to predict fouling at high temperature and high velocity. The proposed dynamic model considers the attachment and removal mechanisms of calcium carbonate and magnesium hydroxide with more relaxation of the assumptions. Since the MSF plant stages work as a series of heat exchangers, there is a continuous change of temperature, heat flux and salinity of the seawater. The proposed model predicts the behaviour of fouling based on the physical and thermal conditions of every single stage of the plant.

L’objectif de ce travail consiste à étudier, d’une part, les réactions des nitrates d’alkyles avec OH qui ont un intérêt atmosphérique, et d’autre part, les réactions des radicaux OH avec les alcanes et des atomes d’oxygène avec les oléfines qui ont un intérêt pour la combustion. Toutes les réactions ont été étudiées dans des réacteurs à écoulement à basse pression, y compris le réacteur à écoulement à haute température mis en place dans le cadre de la thèse, couplés à un spectromètre de masse quadripolaire à ionisation par impact électronique. Pour les réactions OH + nitrate d’alkyle, la dépendance en température de la constante de vitesse a été mesurée pour dix nitrates d'alkyles, dont pour huit nitrates pour la première fois, sur une large plage de température. Pour six nitrates, les produits de la voie réactionnelle menant au recyclage direct de NO₂, arrachement d’atome H de carbone α, ont été observés et leur rendements mesurés. La grande quantité de données obtenues dans ce travail a été utilisée pour une mise à jour de la relation structure-activité (SAR) pour les réactions d'alkyles nitrates avec OH et a permis d'améliorer les modèles atmosphériques actuels. Les études de réactions de radicaux OH avec les trois alcanes et de l'atome O avec l’éthylène et le propène ont permis de déterminer les constantes de vitesse respectives sur une large gamme de température allant de 220 à 900 K. De plus, la distribution des produits de réactions multivoies O + oléfine en fonction de la température a été déterminée pour la première fois. Ces résultats permettront d’améliorer les modèles de combustion actuellement utilisés. / The objective of this work was to study the reactions of alkyl nitrates with OH radicals relevant to atmosphere and reactions of OH radical with alkanes and oxygen atoms with olefins of interest for combustion chemistry. All reactions were studied in low pressure flow reactors (including high temperature flow reactor developed during the thesis) coupled to a quadrupole mass spectrometer with electron impact ionization. For OH reaction with nitrates, the temperature dependence of the rate constant was measured in an extended temperature range for ten alkyl nitrates, for eight of them for the first time. For six nitrates, the products of reaction pathway leading to direct recycling of NO₂ (H atom abstraction from α carbon) were observed and their yields were measured. The large amount of data obtained in this work has been used for an update of the structure-activity relation (SAR) for the reactions of alkyl nitrates with OH and will improve existing atmospheric models. For the reactions of OH radicals with three alkanes and O atoms with ethene and propene the rate constants were measured over a wide temperature range, 220-900 K. Moreover, the distribution of the products of the multichannel reactions O + olefin was determined as a function of temperature for the first time. These results are expected to improve current combustion models.

Ce travail porte sur la stabilisation de flammes prémélangées et swirlées de mélanges combustibles méthane/hydrogène/air avec différents taux de dilution d’azote et de dioxyde de carbone. Une tige centrale permet de stabiliser des flammes pour de faibles nombres de swirl. Le sommet de la flamme interagît éventuellement avec les parois de la chambre de combustion. L’objectif ces travaux est d’améliorer la connaissance des mécanismes qui gouvernent la stabilisation et la topologie de ces flammes. Ces travaux démontrent que le nombre de swirl, la composition du mélange combustible, la géométrie de la chambre de combustion ainsi que les conditions aux limites thermiques ont une grande influence sur la forme prise par la flamme. Le dispositif expérimental permet de modifier la forme et la taille de la chambre de combustion, le diamètre du tube d’injection et le nombre de swirl. Des conditions opératoires propices aux transitions de forme de flamme sont ensuite étudiées pour différentes configurations de brûleur. Une caractérisation expérimentale fouillée d’un point de fonctionnement est réalisée grâce à la Fluorescence Induite par Laser sur le radical Hydroxyle (OH-PLIF), la Vélocimétrie par Images de Particules (PIV) et la Phosphorescence Induite par Laser de phosphores sensibles à la température (LIP). Une base de donnée de l’écoulement et des conditions aux limites associées est obtenue sans et avec combustion. Les mécanismes qui contrôlent les transitions de formes de flamme sont ensuite analysés lorsque la flamme interagit avec les parois de la chambre de combustion. L’influence de la composition du mélange combustible, de la vitesse débitante et du nombre de swirl est caractérisée et il est démontré que la transition d’une flamme en V vers une flamme en M est déclenchée par un retour de flamme dans la couche limite le long d’une des parois latérales de la chambre de combustion. Les nombres sans dimension contrôlant ces transitions sont identifiés et un modèle de prévision de la forme de ces flammes est développé. La physique déterminant les transitions de forme de flammes est différente lorsque celles-ci n’interagissent pas avec les parois de la chambre de combustion. En utilisant le signal de chimiluminescence OH* et la OH-PLIF, il est montré que la teneur en hydrogène dans le combustible a une grande influence sur la forme de flamme. L’utilisation de la LIP et de thermocouples a également permis de montrer que les conditions aux limites thermiques jouent un rôle prépondérant sur la forme de flamme. Les effets combinés de l’étirement et des pertes thermiques sont examinés par l’utilisation conjointe de la PIV et de la OH-PLIF. Il est montré que les limites d’extinction de flammes pauvres prémélangées sont réduites par les pertes thermiques et que la transition d’une flamme en M vers une flamme en V est consécutive à l’extinction du front de flamme situé dans la couche de cisaillement externe du jet soumis à un étirement trop important. Ces expériences sont complétées par une analyse de la dynamique de ces flammes. Des modulations de la vitesse débitante à basse fréquence et à haute amplitude modifient la forme de flamme. La stabilisation de flammes CH4/H2/air diluées par du N2 ou du CO2 est finalement examinée. La zone de recirculation produite par la tige centrale permet d’alimenter la base de la flamme avec des gaz brûlés chauds et de stabiliser des flammes fortement diluées. Augmenter la fraction molaire de diluant dans le combustible réduit l’intensité de lumière émise par le radical OH*. Il est également montré que la composition du diluant a un impact sur le champ de température des gaz brûlés et des surfaces de la chambre de combustion. La dilution par du CO2 augmente les pertes thermiques par rayonnement des gaz brûlés. Cela réduit l’efficacité de la chambre de combustion équipée de quatre parois transparentes. [...] / This work deals with the stabilization of premixed turbulent swirling flames of methane/hydrogen/air combustible mixtures with different dilution rates of nitrogen and carbon dioxide. A central bluff body helps stabilizing the flames at low swirl numbers. The flame tip eventually impinges the combustor peripheral wall. The general objective is to gain understanding of the mechanisms governing the stabilization and the topology of these flames. It is found that the swirl number, the combustible mixture composition, the geometry of the combustor, and the thermal boundary conditions have a strong impact on the shape taken by these flames. The experimental setup used to characterize flames topologies is first described. Flames prone to topology bifurcations are selected and are studied for different arrangement of the combustor when the combustion chamber shape and size, the injection tube diameter, and swirl number are varied. One operating condition is fully characterized under non-reactive and reactive conditions using Planar Hydroxyl Laser Induced Fluorescence (OH-PLIF), Particle Imaging Velocimetry (PIV), and Laser Induced Phosphorescence of thermographic phosphors (LIP) to generate a detailed database of the flow and the corresponding boundary conditions. An analysis is then conducted to understand the mechanisms controlling shape bifurcations when the flame interacts with the combustor peripheral wall. Effects of the combustible mixture composition, the bulk flow velocity, and the swirl number are analyzed. It is shown that the transition from a V to an M flame is triggered by a flashback of the V flame tip in the boundary layer of the combustor peripheral wall. Dimensionless numbers controlling these transitions are identified and a simplified model is developed to help the prediction of the flame shapes. The physics of these shape bifurcations differs when the flame does not interact with the combustor wall. The large influence of the hydrogen enrichment in the fuel on the flame shape is analyzed using flame chemiluminescence and OH-PLIF. LIP and thermocouple measurements demonstrate that the thermal boundary conditions still have a strong impact on the flame topology. The combined effects of strain and heat losses are investigated using joint OH-PLIF and PIV experiments. It is shown that flammability limits of premixed flames are reduced due to heat losses and the transitions from M to V shaped flames is consecutive to localized extinctions of flame front elements located in the outer shear layer of the jet flow that are submitted to large strain rates. These experiments are completed by an analysis of the dynamics of methane/hydrogen/air flames. It is shown that low frequency and high amplitude velocity modulations generated by a loudspeaker alter the shape taken by these flames. The stabilization of methane/hydrogen/air flames diluted by nitrogen and carbon dioxide is finally examined. It was possible to stabilize swirled flames featuring important dilution rates due to the presence of the bluff body, installed on the axis of the injection tube. The recirculation zone behind this element supplies hot burnt gases to the flame anchoring point. Using OH* chemiluminescence imaging, it is shown than increasing the molar fraction of diluent in the fuel reduces the light emission from excited OH* radicals. The influence of dilution on the flame chemistry is emphasized with experiments conducted at a fixed thermal power and fixed adiabatic flame temperature. It is also demonstrated that the composition of the diluent has a strong influence on the temperature field of the burnt gases and of the combustor wall surfaces. Dilution with carbon dioxide increases radiative heat losses from the burnt gases in comparison to dilution with nitrogen. This penalizes the combustor efficiency equipped with four transparent quartz walls. [...]

Abstract Vitamin D deficiency, obesity and short telomere length are reported to be associated with increased risk of metabolic diseases and all-cause mortality, through modulation of inflammatory pathways. The season of blood sampling, obesity and physical activity have been identified as determinants of 25-hydroxyvitamin D [25(OH)D], but their association with 25(OH)D2 (D2) and 25(OH)D3 (D3) is still poorly understood. In addition, relationships between 25(OH)D, body mass index (BMI), inflammation, and leukocyte telomere length (LTL) has not been previously established. A better understanding of the determinants, risk factors of vitamin D deficiency, and their relationship with BMI, inflammation, and LTL is needed. The study was based on the 31-year follow-up study of the Northern Finland Birth Cohort 1966 (N=4,758). Statistical analyses were used to 1) examine potential determinants of D2 and D3, and identify risk factors associated with hypovitaminosis D, 2) investigate the relationship of 25(OH)D and BMI with LTL and test whether it is independent of inflammatory pathways and, 3) assess how the association of BMI with inflammatory biomarkers might be mediated through 25(OH)D. Our results showed that D2 contributed 5% and D3 95% of the total 25(OH)D concentrations. When examined, the determinants for each isoform, periods of low sunlight exposure associated with increased D2, but with decreased D3. Oral contraceptives associated with increased concentrations of both. We confirmed the known risk factors of low vitamin D: low sunlight periods, residing in northern latitudes, and physical inactivity. Serum 25(OH)D was not an important determinant of LTL, and inflammation may partly mediate the BMI-LTL association. Higher serum 25(OH)D was inversely associated with inflammatory biomarkers, and the association between BMI and biomarkers was modestly mediated through lowered 25(OH)D. In conclusion, our results support the role of known risk factors in vitamin D deficiency and add information on specific determinants of D2 and D3. 25(OH)D did not associate with LTL in young adulthood. We have also provided new insights into a plausible role of vitamin D in BMI associated inflammation. An improved understanding of the role of vitamin D benefits public health in many ways (it can help prevent vitamin D deficiency by implementing lifestyle modification and supplementation). / Tiivistelmä D-vitamiinin puutos, lihavuus ja lyhyt telomeerien pituus liittyvät mahdollisesti lisääntyneeseen riskiin sairastua metabolisiin sairauksiin sekä yleisemmin kuolleisuuteen. Eräs selitys tälle voi löytyä tulehdustekijöistä. Lihavuuden, liikunnan puutteen ja verinäytteenoton ajankohdan tiedetään vaikuttavan 25-hydroksi-D-vitamiinin [25(OH)D]-pitoisuuteen, mutta niiden yhteys D-vitamiinin isomuotoihin (D2, D3) on vielä huonosti tunnettu. Aiemmin ei ole selvitetty 25(OH)D:n, painoindeksin (BMI), tulehduksen ja leukosyyttien telomeerien pituuden (LTL) välisiä yhteyksiä, ja siksi näistä tarvitaan lisätutkimusta. Tutkimusaineistona oli Pohjois-Suomen 1966 syntymäkohortin, 31-vuoden seurantaan osallistuneet henkilöt (N=4,758). Tutkimuksessa keskityttiin 1) selvittämään D2- ja D3-vitamiinipitoisuuksien määrittäviä tekijöitä ja tunnistamaan D-vitamiinin puutteeseen liittyviä riskitekijöitä, 2) tutkimaan 25(OH)D-pitoisuuden ja BMI:n suhdetta LTL:n kanssa sekä testaamaan, onko suhde riippumaton tulehduksellisista tekijöistä ja 3) arvioimaan ilmeneekö BMI:n ja tulehdussytokiinien välinen yhteys 25(OH)D-pitoisuuden kautta. Tutkimus osoitti, että D2-isomuodon osuus oli 5 % ja D3:n osuus 95 % koko 25(OH)D-pitoisuudesta. Näitä isomuotoja määrittäviä tekijöitä tutkittaessa havaittiin, että vähäisellä auringonvalolle altistumisella on todennäköisesti yhteys lisääntyneeseen D2-pitoisuuteen, mutta alhaisempaan D3-pitoisuuteen. Suun kautta otettavien ehkäisypillereiden käytöllä oli yhteys molempien muotojen lisääntyneisiin pitoisuuksiin. Tutkimus vahvisti alhaisten D-vitamiinipitoisuuksien tunnetut riskitekijät: lyhyt altistus auringon valolle sekä fyysinen passiivisuus. 25(OH)D-pitoisuus ei ollut yhteydessä LTL:ään mutta tulehdus näytti osittain vaikuttavan BMI-LTL-assosiaatioon. Korkeampi 25(OH)D-pitoisuus yhdistyi matalampiin tulehdussytokiinipitoisuuksiin, kun taas matala 25(OH)D-pitoisuus muokkasi BMI:n ja biomarkkereiden välisisiä yhteyksiä, tosin heikosti. Yhteenvetona voidaan todeta, että tulokset tukevat tunnettujen riskitekijöiden merkitystä D-vitamiinin puutoksessa ja tuovat lisää tietoa eri isomuotoihin vaikuttavista tekijöistä. Tutkimus antaa myös uusia näkemyksiä D-vitamiinin roolista lihavuuteen liittyvässä matala-asteisessa tulehduksessa. D-vitamiinin vaikutuksien tarkempi tunteminen on merkityksellistä myös kansanterveyden kannalta.

Ce travail s'intéresse à la compréhension du comportement des flammes non-prémélangées issues d'un jet de méthane assisté par un coflow d'air dilué avec du CO2, ou d'autres gaz chimiquement inertes pour discriminer les différents phénomènes impliqués dans la dilution. Les phénomènes transitionnels, décrochage et extinction, quantifiés par des limites de stabilité, sont analysés à l'aide de grandeurs physiques représentatives. Le domaine de stabilité de flamme est limité par des surfaces 3D dans le domaine physique ( Qdiluant/Qair (taux de dilution), Uair (vitesse d'air), UCH4 (vitesse de méthane)), révélant un effet compétitif entre l'aérodynamique et la dilution. Des cartographies génériques de décrochage et d'extinction communes à tous ces diluants sont proposées. Des grandeurs liées à la stabilisation sont toutes soumises à des lois d'évolution auto-simlilaires. Il en ressort que la vitesse de propagation de flamme est l'élément clé du mécanisme de stabilisation lors de la dilution. / This work focuses on the understanding of the behaviours of non-premixed methane flame inside an air coflow diluted by carbon dyoxide (CO2) or by other chemically inert diluents in order to discriminate different phenomena involved in dilution. Transitional phenomena (liftoff and extinction) quantified trough the stability limits, are analyzed trough representative physical quantities. The flame stability domain is limited by 3D-surfaces (liftoff and extinction) in the physical domain (Qdiluant/Qair (dilution level), Uair (air velocity), UCH4 (methane velocity)) revealing a competitive effect between aerodynamics and dilution. Generic diagrams of flame liftoff and extinction are proposed for all the diluents. Physical quantities related to flame stabilization process are all submitted to, regardless of diluent, self-similar laws. This is explained by flame burning velocity which is considered as the key element in the flame stabilization mechanism with air-side dilution.

For performance optimisation of modern liquid cryogenic bipropellant rocket combustion chambers, one component which plays an important role in reducing the wall side heat flux, is the behaviour of the cooling film. At the Institute of Space Propulsion of the German Aerospace Center (DLR) in Lampoldshausen, hot test runs have been performed using the experimental combustion chamber BKM, to investigate the wall side heat flux which is -- among other factors -- dependent on cooling film properties. To gain more insight into the film behaviour under real rocket-like conditions, optical diagnostics have been applied. The chosen methods were shadowgraphy and OH* imaging producing optical data sets which are analysed in this study. In this context, a description of the necessary background information is given, concerning rocket combustion chambers, film cooling and optical diagnostics of O2/H2 combustion. The applied methodology for optical analysis is described, followed by a presentation of the results. During the test campaign, it became clear that the optical setup was not optimised for creating meaningful shadowgraphy recordings which is why the shadowgraphy data has to be treated as flame emission imaging. The behaviour of the gas layer adjacent to the chamber wall could be characterised based on qualitative (luminosity, LOx shadow, reflection, recirculation zone and flame shape) and quantitative (layer thickness, layer length, pressure conditions) analysis. The thickness could be identified for each load step and an average length of the layer was found as well. OH* imaging has been used supplementary to support the observations from the flame emission images. An in depth frame by frame analysis was not possible due to time constraints. However, the time averaged images yielded results in accordance to the flame emission and could give a relative figure for the temperature distribution in the combustion volume. An artefact in the data was found, stemming presumably from the image intensifier. This artefact needs to be researched for a future error reduction in the data of this and other campaigns. Additionally, the thickness of the layer suggested a correlation to the models for film cooling efficiency. Such a correlation could not be established. Nevertheless, the film cooling models show the same behaviour as the data obtained from the flame emission imaging. Finally, suggestions are given how the data analysis and the optical setup could be improved for future, similar campaigns.

Die Forschungsarbeit widmet sich der Rekonstruktion und dem Vergleich der Stadt- und Quartiersentwicklung der Partnerstädte Chemnitz und Akron. Nach rasantem Wachstum als Produktionsstandorte während der Industrialisierung befinden sich heute die lokalen Wirtschaften im Zuge der Deindustrialisierung in einer strukturellen Krise. Dennoch halten beide Städte am Selbstverständnis als Standort des produzierenden Gewerbes und am industriellen Erbe fest, was vor dem Hintergrund eines internationalen Standortwettbewerbs um postfordistische Wissensökonomien gefasst wird. Einhergehend mit der wirtschaftsstrukturellen Transformation verlor Akron bereits seit den 1960er Jahren, Chemnitz seit der politischen Wende 1989 zehntausende Einwohner, was sich in der Funktion und Gestalt der Quartiere und dem Lebensvollzug in ihnen manifestiert. Dabei stehen die Akteure raumbezogener Politik und Planung einem scheinbaren Dilemma gegenüber: einerseits müssen sie Strategien der Adaption an Schrumpfung finden, andererseits sollen sie Anreize für Regeneration und erneutes Wachstum schaffen. Diese Stadt- und Quartiersentwicklung unter Schrumpfungsbedingungen kann weder allein von staatlichen noch ausschließlich von zivilgesellschaftlichen oder privat-wirtschaftlichen Akteuren organisiert werden. Die vorgefundenen Formen der Raumproduktion in Chemnitz und Akron orientieren sich folglich an Governance-Mechanismen. Dabei dominieren wachstumsorientierte Strategien der Kernstadtentwicklung, die in Chemnitz und Akron durch verschiede Diskurse legitimiert werden. Anhand von Fallbeispielen geht die Arbeit des Weiteren der Frage nach, welche Akteurskonstellationen in je zwei innerstädtischen Problemquartieren der Partnerstädte vorherrschen und welchen Einfluss zivilgesellschaftliche Akteure bei den partizipativen Planungsansätzen spielen.:Abbildungsverzeichnis IV Tabellenverzeichnis V Abkürzungsverzeichnis VI 1 Einleitung 1 1.1 Einführung in die Thematik 1 1.2 Problemstellung und Forschungsziel 5 1.3 Aufbau der Arbeit 9 2 Konzeptionelles und methodisches Vorgehen 11 2.1 Forschungsleitendes und konzeptionelles Grundverständnis 11 2.2 Forschungsablauf 15 2.2.1 Vergleichende geographische Stadtforschung 15 2.2.2 Auswahl der Untersuchungsgebiete 16 2.3 Methodenspektrum 20 2.3.1 Experteninterview 20 2.3.2 Dokumentenanalyse 23 3 Pfade zur postindustriellen schrumpfenden Stadt 24 3.1 Schrumpfung als Pfad der Stadtentwicklung in Deutschland und den USA 24 3.1.1 Zugänge zum Phänomen langanhaltender Schrumpfung 25 a) Globaler wirtschaftlicher Strukturwandel 26 b) Demographischer Wandel 28 c) Nutzungswandel 30 d) Der Sonderfall der Transformation in postsozialistischen Staaten 32 3.1.2 Stadtentwicklung unter Schrumpfungsbedingungen 36 a) Handlungsfelder der Stadt- und Quartiersplanung unter Schrumpfungsbedingungen 36 b) Fokus auf innerstädtische Quartiere 40 3.2 Chemnitz: vom sächsischen Manchester zur Stadt der Moderne 45 3.2.1 Stadtentwicklung und Rahmenbedingungen 47 a) Historische Entwicklungen und wirtschaftlicher Wandel – Erst „Ruß-Chemnitz“, dann Arbeiterstadt, heute eine Stadt mit Köpfchen? 47 b) Bevölkerungsentwicklung und aktuelle Schrumpfungspfade – Verschnaufpause und anhaltende Ausdifferenzierung 55 3.2.2 Leitlinien der Stadt- und Quartiersentwicklung 64 a) Umgang mit Schrumpfung – Das übergroße Kleid an der Taille schnüren 64 b) Wandel der räumlichen Planung – Der Umbau der Karl-Marx-Stadt 72 3.3 Akron: von der “Rubber Capital of the World“ zur „Smallest Large Town“ 79 3.3.1 Stadtentwicklung und Rahmenbedingungen 80 a) Historische Entwicklungen und wirtschaftlicher Wandel – Von Gummi zu Reifen zu Polymeren 80 b) Bevölkerungsentwicklung und aktuelle Schrumpfungspfade – 50 Jahre Bevölkerungsrückgang und stete Hoffnung auf Wachstum 86 3.3.2 Leitlinien der Stadt- und Quartiersentwicklung 91 a) Umgang mit Schrumpfung – Abrissgutscheine und Eigentumsbildung gegen Urban Blight 91 b) Wandel der räumlichen Planung – Von „Redevelopment Areas“ zur „Scattered Site“ 96 3.4 Zwischenfazit: Chemnitz und Akron – zwei ungleiche Schwestern 103 3.4.1 Entwicklungspfade zweier altindustrieller Arbeiterstädte 103 3.4.2 Verständnis von Schrumpfung als Variable der Stadtentwicklung 105 3.4.3 Planungsziele & Ansätze ihrer Umsetzung 109 4 Partizipation und Akteure der Quartiersentwicklung vor dem Hintergrund der Schrumpfung in Chemnitz und Akron 113 4.1 Wandel des Planungsverständnisses 114 4.1.1 Grenzen des traditionellen Planens und Partizipation nicht-staatlicher Akteure 114 a) Urban Governance – Die Anpassung von Koordinationsmodi des Planens an makrostrukturelle Veränderungen 114 b) Partizipation und Einbindung der Zivilgesellschaft 119 4.1.2 Governance der Planung in schrumpfenden Städten 126 a) Problematisierung von Planung hinsichtlich Schrumpfung 126 b) Weiterführende Fragestellungen für die Fallstudien Chemnitz und Akron 129 4.2 Chemnitz: Auf der Suche nach Kreativität 132 4.2.1 Gesamtstädtische Beteiligungsverfahren an Stadt- und Quartiersentwicklung 133 4.2.2 Auswahl der Untersuchungsgebiete 139 4.2.3 Brühl – Und abends ist dann alles finster 142 a) Entwicklungslinien und Charakteristika des Quartiers 142 b) Akteure der Quartiersentwicklung und Einbindung in die Stadtplanung 148 c) Brühl – Die Chefsache als letzter Versuch einer gezielten Entwicklung 157 4.2.4 Sonnenberg: wenn das Paris wäre, wäre hier alles voll 159 a) Entwicklungslinien und Charakteristika 159 b) Akteure der Quartiersentwicklung und Einbindung in die Stadtplanung 165 c) Sonnenberg – Der bunte Stadtteil mit Platz für Experimente 170 4.2.5 Zwischenfazit 172 a) Handlungsfelder der Quartiersentwicklung 172 b) Akteurskonstellationen und Stellung der Zivilgesellschaft bei der Quartiersentwicklung 177 4.3 Akron: Eine gemeinschaftliche Stadt 182 4.3.1 Gesamtstädtische Beteiligungsverfahren an der Stadt- und Quartiersentwicklung 182 4.3.2 Auswahl der Untersuchungsgebiete 187 4.3.3 University Park: nicht alle wollen immer durch Glasscherben laufen 189 a) Entwicklungslinien und Charakteristika des Quartiers 189 b) Akteure der Quartiersentwicklung und Einbindung in die Stadtplanung 193 c) University Park als Flaggschiff der Stadtentwicklung 200 4.3.4 Summit Lake: der Einbeinige beim Arschtrittwettbewerb 202 a) Entwicklungslinien und Charakteristika: Summit Lake Transient Community 202 b) Akteure der Quartiersentwicklung und Einbindung in die Stadtplanung 206 c) Summit Lake als Generalprobe für Problemquartiere der Zukunft 213 4.3.5 Zwischenfazit 215 a) Handlungsfelder der Quartiersentwicklung 215 b) Akteurskonstellationen und Stellung der Zivilgesellschaft 221 5 Zusammenfassung und Ausblick: Verbindungslinien und gemeinsame Bezüge 226 5.1 Schrumpfungspfade: Effekte auf lokaler Ebene 227 5.2 Konfiguration urbaner Governance in Stadt- und Quartiersplanung 230 5.3 Rolle der Zivilgesellschaft in der Stadt- und Quartiersentwicklung 234 5.4 Einbettung der Planungen in den Mainstream der Kernstadtentwicklung 238 Literaturverzeichnis 242 Anhänge 264

Die Arbeit enthaelt kurze Abrisse zum gegenwertigen Kenntnisstand bezueglich der Struktur und der Eigenschaften von amorphen Siliciumdioxiden sowie zur Erzeugung von Silan- und Phenylgruppen auf Siliciumdioxidoberflaechen. Im Mittelpunkt der Arbeit steht die Oberflaechenfunktionalisierung des Aerosil 300 aus der Gasphase bei hohen Temperaturen. Es wird die Reaktion des Wasserstoffs mit den Silanolgruppen zu Silangruppen und deren Umsetzung mit Benzol untersucht. Die IR-Spektroskopie wird zur Verfolgung des Einflusses der Reaktionsparameter (Temperatur, Zeit und Volumenstroeme der Gase) auf das Ergebnis der Funktionalisierung eingesetzt. Neben der IR-Spektroskopie wird auch die Festkoerper-NMR-Spektroskopie zur Strukturaufklaerung genutzt. Weiterhin werden die erzeugten Oberflaechengruppen quantitativ bestimmt und die molaren dekadischen Extinktionskoeffizienten fuer die Valenzschwingung der Silangruppen bei 2293 cm-1 und der Phenylgruppen bei 3068 cm-1 berechnet. Die Hydrolysebestaendigkeit sowie die thermische Stabilitaet der Oberflaechensilane und -phenyle wird ueberprueft. Außerdem werden Aussagen zu den Eigenschaften der Oberflaechen-Si-H-Bindung getroffen. Dann wird gezeigt, daß auch auf Kieselgeloberflaechen Silan- und Phenylgruppen erzeugt werden koennen.

Ventilation on demand (VOD) concept has earned significant worldwide attention by several mining companies in recent years. It is a concept where airflow is provided only to areas that require ventilation. The implementation of the concept has resulted in significant savings in annual energy consumption and cost for several companies globally. The research presented in this thesis sought to present the VOD system as an alternative solution and strategy to improve the ventilation system of Konsuln mine. The system is expected to cope with a planned increase in production rate and meet requirements in the new Swedish Occupational Health & Safety (OH&S) regulations, Arbetsmiljöverkets förtfattningssamling (AFS) 2018:1, which is based on the EU directive 2017/164 where Threshold Limit Value (TLV) for gases have been significantly reduced and provide safe work environment for workers in the mine. The thesis work started with planning and execution of a PQ (Pressure – Quantity) survey to calibrate the existing ventilation model of Konsuln mine. This was to ensure that the model is reasonably accurate to give reliable simulation predictions of the performance of Konsuln ventilation system in its current state and for the future. The good correlation between the modelled and underground measured values validated the model for further ventilation planning. The study further investigated and analyzed the current and future ventilation demand of LKAB test mine, Konsuln, to design a VOD system for its operations.The work outlined three main VOD design scenarios I, II, and III based on the proposed production plan, schedule, and the mining process that present the underground working conditions on the three main levels (436, 486 and 536) of Konsuln mine. Diesel, battery-powered, heat, and blast simulations were carried out for all the scenarios in the calibrated ventilation model using VentSim Design simulation software. The model was again used to estimate the annual ventilation power cost for the VOD scenarios to highlight the benefit and cost savings advantage under the VOD design system to deliver enough airflow quantity compared to the conventional system of ventilation. Simulation results showed that about 15.6% – 49.1% and 76.4% - 86.7% of significant cost savings will be achieved for diesel and battery-powered machineries respectively, while still supplying the needed amount of air to working areas to keep contaminants below their Threshold Limit Value -Time Weighted Average (TLV-TWA) and provide a good working environment. For additional benefits and savings of the Ventilation on Demand (VOD) system implementation, some considerations for equipment, personnel positioning and identification, monitoring system, and stations have also been discussed in this work.  These include; (i) Utilization of LKAB’s database system, Giron, in addition to mounting tags with unique IDs on machineries, to track the route of LHDs and trucks to deal with the challenge of airflow supply shortfall associated with auxiliary fans adjustment to affect target locations. (ii) Installation of temperature sensors, flow meters, gases and Diesel Particulate Matter (DPM) monitoring systems at specific, appropriate, and optimal locations in the mine for efficient implementation of the VOD system strategy. The heat simulations for both diesel and battery-powered machineries were carried out for the month of July when the highest temperatures in Kiruna are often recorded for the summer. They predicted the highest temperatures in working areas to be well below the limit used in Australia, 28°C Wet Bulb (WB). Four scenarios A, B, C and D were also considered for blast clearance time simulation using both the ramp and exhaust shaft. The blast simulation results indicated that the time to dilute and clear blast fumes through the exhaust shaft saves some clearance time compared to exhaustion through the ramp, although the shaft exhaustion will require additional financial commitment to purchase and install exhaust fans on each of the three main levels of the mine. Nevertheless, major ventilation work and practices such as removal of regulator in front of primary fans, additional radon measurement, and good auxiliary ventilation practices have been recommended to improve and actualize the benefits outlined in this work.

Patienten mit chronischem Nierenversagen leiden sowohl klinisch als auch subklinisch unter Entzündungsepisoden. Um einen Frühindikator der Mikroinflammation zu finden, wurde die Expression funktioneller monozytärer Oberflächenantigene (HLA-DR, CD14, CD16, TLR2 (extra-, intrazellulär), TLR4 (extra-, intrazellulär), CD80, CD86), das Zytokinexpressionsprofil (IL1, IL6, IL10, TNFa, TGFb) und der ultrastruktrurelle Phänotyp des Monozyten in vivo bzw. in vitro untersucht. Dabei wurde strikt zwischen der Membranproteinexpression auf antiinflammatorischen (CD14++CD16-), proinflammatorischen (CD14++CD16+, CD14dimCD16+) und CD14+ bzw. CD16+ Monozyten unterschieden und parallel die Serumspiegel von Parathormon (PTH), C-reaktivem Protein (CRP), Calcium und Phosphor untersucht. Inwieweit monozytäre Aktivierungsmarker zum immunologischen Monitoring geeignet sind, sollte vergleichend zwischen Gesunden, Hämodialyse-(HD)- und Peritonealdialyse-(CAPD)-Patienten untersucht werden. Zusätzlich wurde die Expression in einem in-vitro-Zellkulturmodell vergleichend betrachtet. Der Serum-PTH-Spiegel fiel nach Injektion des Vitamin D-Derivates Paricalcitol, der Serumcalciumspiegel stieg signifikant innerhalb des oberen Referenzbereiches bei Patienten mit sekundärem Hyperparathyroidismus drei Wochen nach Beginn der Therapie. Die HLA-DR, extrazelluläre TLR2, intrazelluläre TLR4, CD80, CD86 Expression fiel nach Paricalcitolinjektion. Paricalcitol erhöhte die Anzahl antiinflammatorischer und erniedrigte die Anzahl proinflammatorischer Monozyten. Beim ultrastrukturellen Vergleich zeigte sich eine deutliche Häufung von elektronendichten Granula bei Paricalcitol-inkubierten Zellen im in-vitro-Versuch. Hierbei handelt es sich mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit um Lysosomen, was die These einer erhöhten phagolysosomalen monozytären Aktivität unter Paricalcitol-Inkubation stützt. Sowohl bei 48- als auch bei 72-stündiger Inkubation in Primärzellkultur wirkte Paricalcitol antiinflammatorisch, indem es Aktivierungsmarker des Monozyten (HLA-DR, TLR2 (extrazellulär), TLR4 (extrazellulär)), die Anzahl proinflammatorischer Monozyten und die Synthese proinflammatorischer Zytokine (IL1, IL6, TNFa) supprimierte. Dialysepatienten unterliegen einem erhöhten Eintrag von Endotoxin (=LPS) über die Dialysemembran, das in der Regel durch Bindung an den LPS-Rezeptor (=CD14) detoxifiziert wird. Dieser wird nicht nur nach LPS Inkubation, sondern v.a. nach Paricalcitol Inkubation vermehrt exprimiert. LPS erhöhte die Anzahl der proinflammatorischen Monozyten in Zellkultur und reflektierte damit den steady state des HD-Patienten. Aktivierungsmarker von Monozyten unterschieden sich zudem bei vergleichender Betrachtung zwischen CAPD-, HD-Patienten und Gesunden und außerdem im Vergleich vor und nach HD. Die intrazelluläre TLR2 und TLR4 Expression von CAPD-Patienten und HD-Patienten war gegenüber Gesunden erniedrigt, während die CD14 Expression signifikant erhöht war. HD-Patienten zeigten einen erhöhten Anteil proinflammatorischer Monozyten vergleichend zu Gesunden aber auch zu Patienten unter CAPD-Substitutionstherapie. Unmittelbar nach HD fielen die proinflammatorischen Monozyten, während v.a. die Expression von extrazellulärem TLR2, intrazellulärem TLR2 und intrazellulärem TLR4 stieg. Somit unterliegt der HD-Patient einer stärkeren Mikroinflammation als der CAPD-Patient. CAPD-, HD- und auch Patienten mit sekundärem Hyperparathyroidismus zeigen Zeichen einer Mikroinflammation. Dabei war CRP (derzeitiger Routineparameter) kein probates diagnostisches Mittel der Entzündung bei CAPD- und HD-Patienten, des Weiteren nicht geeignet zwischen beiden Patientengruppen zu unterscheiden. Die Verteilung der monozytären Subpopulationen und Expression monozytärer Aktivierungsmarker unterschied sich hinreichend zwischen CAPD- und HD-Patienten. Paricalcitol moduliert funktionelle monozytäre Antigene und Zytokine in vivo und in vitro und wirkt damit der Mikroinflammation und dem Immundefekt des CNI-Patienten entgegen. Der Monozyt wirkt ambivalent und initiiert seine „eigene“ Gegenregulation zur Inflammation, die beim Patienten unter Nierenersatztherapie Endotoxin-vermittelt ist. Vitamin D-Derivate wie Paricalcitol wirken nicht nur auf die Calcium-Phosphat-Homöostase sondern auch immunmodulatorisch, indem sie auf monozytäre Antigene, wie Rezeptoren der angeborenen Immunabwehr, Einfluss nehmen.