Made available in DSpace on 2016-04-26T14:54:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tania Maia.pdf: 2875075 bytes, checksum: 5944ea36349e16f5c26205acdd83713d (MD5) Previous issue date: 2014-08-18 / This doctoral dissertation attempts to relate consumption to the dimension of luxury played by the french Staub cookware and its relationship with manufacturers, dealers and users. This investigation questions the meanings that the choice for those pans projects, and the types of discourses that are produced and embraced by their players, herein represented by the manufacturers, the dealers and the end users. These are, therefore, the manufacturers of the cookware, one of the store that sells the products, chefs de cuisine and consumers. The theoretical and concept foundation of this investigation focuses on the analysis of the ownership of Staub French cookware from the standpoint of Pierre Bourdieu s distinction concepts (luxury, lifestyle, habitus, cultural capital and taste); Arjun Appadurai with social life of things; and appropriation and way of usage by Michel de Certeau. As methodological proposal, the field research comprised the non excludent perspective that includes the interrelationship complexity among production, products and consumers/ appropriate ways and the principle of confliting relationship among producers, objetcs and users. The methodological protocol and the field research were formed by : the collection of digital and writing documentation referring to the study object, observations in some stores selling Staub cookware; and by deep interviews with the players in this setting, producers and users / Esta tese de doutorado articula o consumo às dimensões do luxo mediado pelas panelas francesas Staub e suas relações com produtores, intermediários e usuários. Problematiza as significações e negociações de sentidos que a escolha dessas panelas projeta e os tipos de narrativas que são geradas e apropriadas por seus agentes, aqui representados, entre outros, pelos fabricantes, por um dos pontos de comercialização, pelos chefs de cuisine e por seus consumidores, usuários das panelas. O núcleo teórico conceitual desta investigação privilegia, entre outros: a análise da produção e das apropriações das panelas Staub sob a ótica de algumas das categorias de Pierre Bourdieu (distinção, luxo, estilos de vida, habitus, capital cultural e gosto); leitura das panelas como mercadorias portadoras de vida social, de Arjun Appadurai; e Michel de Certeau, com destaque para as apropriações e formas de uso. Como proposta metodológica assume-se uma perspectiva não excludente que pressupõe a complexa inter-relação entre produção, produto e consumo/formas de apropriação e o princípio da articulação conflituosa entre produtores, objetos e usuários. O protocolo metodológico e a pesquisa de campo foram constituídos por: levantamento e análise bibliográficos relacionados à base teórica que informa a reflexão sobre produção, consumo e formas de apropriação; por levantamento de documentação impressa e digital referente ao objeto de estudo; pela observação participante em alguns locais de comercialização das panelas Staub; e pela realização de entrevistas em profundidade com os agentes desse cenário, produtores e usuários

Heidelberg, Univ., Diss., 2007.

Our Solar system contains a large amount of dust, containing valuable information about our close cosmic environment. If created in a planet's system, the particles stay predominantly in its vicinity and can form extended dust envelopes, tori or rings around them. A fascinating example of these complexes are Saturnian rings containing a wide range of particles sizes from house-size objects in the main rings up to micron-sized grains constituting the E ring. Other example are ring systems in general, containing a large fraction of dust or also the putative dust-tori surrounding the planet Mars. The dynamical life'' of such circumplanetary dust populations is the main subject of our study. In this thesis a general model of creation, dynamics and death'' of circumplanetary dust is developed. Endogenic and exogenic processes creating dust at atmosphereless bodies are presented. Then, we describe the main forces influencing the particle dynamics and study dynamical responses induced by stochastic fluctuations. In order to estimate the properties of steady-state population of considered dust complex, the grain mean lifetime as a result of a balance of dust creation, life'' and loss mechanisms is determined. The latter strongly depends on the surrounding environment, the particle properties and its dynamical history. The presented model can be readily applied to study any circumplanetary dust complex. As an example we study dynamics of two dust populations in the Solar system. First we explore the dynamics of particles, ejected from Martian moon Deimos by impacts of micrometeoroids, which should form a putative tori along the orbit of the moon. The long-term influence of indirect component of radiation pressure, the Poynting-Robertson drag gives rise in significant change of torus geometry. Furthermore, the action of radiation pressure on rotating non-spherical dust particles results in stochastic dispersion of initially confined ensemble of particles, which causes decrease of particle number densities and corresponding optical depth of the torus. Second, we investigate the dust dynamics in the vicinity of Saturnian moon Enceladus. During three flybys of the Cassini spacecraft with Enceladus, the on-board dust detector registered a micron-sized dust population around the moon. Surprisingly, the peak of the measured impact rate occurred 1 minute before the closest approach of the spacecraft to the moon. This asymmetry of the measured rate can be associated with locally enhanced dust production near Enceladus south pole. Other Cassini instruments also detected evidence of geophysical activity in the south polar region of the moon: high surface temperature and extended plumes of gas and dust leaving the surface. Comparison of our results with this in situ measurements reveals that the south polar ejecta may provide the dominant source of particles sustaining the Saturn's E ring. / In unserem Sonnensystem befindet sich eine große Menge an Staub, der viele Informationen über unseren Kosmos enthält. Wird der Staub im System um den Planeten gebildet, bleibt er vorwiegend in dessen Nähe und bildet Staubhüllen, -tori oder -ringe um ihn. Ein faszinierendes Beispiel eines solchen Komplexes sind die Saturnringe, in denen von mikrometergroßen Partikeln bis zu hausgroßen Körpern alle Partikelgrößen vertreten sind. Weitere Beispiele sind Ringsysteme im Allgemeinen, sowie der vermutete Staubring um Mars. Das dynamische Verhalten einer solchen Staubpopulation ist Hauptthema dieser Dissertation. In dieser Arbeit wurde ein allgemeines Modell zur Erzeugung, Dynamik und Vernichtung von planetarem Staub entwickelt. Endogene und exogene Mechanismen zur Produktion von Staub an atmosphärenlosen Körpern werden vorgestellt. Desweiteren werden die wichtigsten Kräfte welche die Teilchendynamik beeinflussen, sowie die Auswirkung von stochastischen Fluktuationen untersucht. Die Lebenszeiten der Staubkörner als Bilanz zwischen Staubproduktion und -vernichtung werden bestimmt, um den stationären Zustand der Staubkonfiguration abzuschätzen. Die Lebenszeit des Staubes hängt stark von den Eigenschaften der Umgebung und der Teilchen sowie von deren dynamischer Vergangenheit ab. Das vorgestellte Modell kann auf alle planetaren Systeme angewandt werden. Als Beispiel wurden zwei Staubpopulationen in unserem Sonnensystem studiert. Zuerst wurde die Dynamik des Staubes untersucht, welcher durch Mikrometeorideneinschläge auf dem Marsmond Deimos produziert wird und die vermuteten Marstori erzeugt. Der Poynting-Robertson-Effekt, als indirekter Einfluss des Strahlungsdruckes, bewirkt eine signifikante Langzeitänderung der Torusgeometrie. Desweiteren verursacht der Strahlungsdruck eine stochastische Dispersion des nichtsphärischen Staubteilchenensembles, was eine Verringerung der Teilchenzahldichten beziehungsweise der entsprechenden optischen Tiefen im Torus bewirkt. Weiterhin wurde die Staubdynamik in der Umgebung des Saturnmondes Enceladus untersucht. Während des Vorbeifluges der Raumsonde Cassini registrierte der Staubdetektor eine Staubpopulation von mikrometergroßen Teilchen um den Mond. Überraschenderweise wurde die maximal registrierte Staubrate eine Minute vor der größten Annäherung an den Mond gemessen. Diese Asymmetrie der Messung kann, wie in dieser Arbeit demonstriert, mit einer lokalen Staubquelle am Südpol des Mondes erklärt werden. Andere Instrumente der Cassini - Sonde belegen die geophysikalische Aktivität der Südpolregion des Mondes in Form einer erhöhten Oberflächentemperatur und Fontänen von Gas und Staub an der Südpolumgebung. Der Vergleich der numerischen Simulationen mit den in - situ - Messungen zeigt, dass die Südpolquelle die voraussichtlich wichtigste Quelle von E-Ringteilchen ist.

Recently, several faint ringlets in the Saturnian ring system were found to maintain a peculiar orientation relative to Sun. The Encke gap ringlets as well as the ringlet in the outer rift of the Cassini division were found to have distinct spatial displacements of several tens of kilometers away from Saturn towards Sun, referred to as heliotropicity (Hedman et al., 2007). This is quite exceptional, since dynamically one would expect eccentric features in the Saturnian rings to precess around Saturn over periods of months. In our study we address this exceptional behavior by investigating the dynamics of circumplanetary dust particles with sizes in the range of 1-100 µm. These small particles are perturbed by non-gravitational forces, in particular, solar radiation pres- sure, Lorentz force, and planetary oblateness, on time-scales of the order of days. The combined influences of these forces cause periodical evolutions of grains’ orbital ec- centricities as well as precession of their pericenters, which can be shown by secular perturbation theory. We show that this interaction results in a stationary eccentric ringlet, oriented with its apocenter towards the Sun, which is consistent with obser- vational findings. By applying this heliotropic dynamics to the central Encke gap ringlet, we can give a limit for the expected smallest grain size in the ringlet of about 8.7 microns, and constrain the minimal lifetime to lie in the order of months. Furthermore, our model matches fairly well the observed ringlet eccentricity in the Encke gap, which supports recent estimates on the size distribution of the ringlet material (Hedman et al., 2007). The ringlet-width however, that results from our modeling based on heliotropic dynamics, slightly overestimates the observed confined ringlet-width by a factor of 3 to 10, depending on the width-measure being used. This is indicative for mechanisms, not included in the heliotropic model, which potentially confine the ringlet to its observed width, including shepherding and scattering by embedded moonlets in the ringlet region. Based on these results, early investigations (Cuzzi et al., 1984, Spahn and Wiebicke, 1989, Spahn and Sponholz, 1989), and recent work that has been published on the F ring (Murray et al., 2008) - to which the Encke gap ringlets are found to share similar morphological structures - we model the maintenance of the central ringlet by embedded moonlets. These moonlets, believed to have sizes of hundreds of meters across, release material into space, which is eroded by micrometeoroid bombardment (Divine, 1993). We further argue that Pan - one of Saturn’s moons, which shares its orbit with the central ringlet of the Encke gap - is a rather weak source of ringlet material that efficiently confines the ringlet sources (moonlets) to move on horseshoe-like orbits. Moreover, we suppose that most of the narrow heliotropic ringlets are fed by a moonlet population, which is held together by the largest member to move on horseshoe-like orbits. Modeling the equilibrium between particle source and sinks with a primitive balance equation based on photometric observations (Porco et al., 2005), we find the minimal effective source mass of the order of 3 · 10-2MPan, which is needed to keep the central ringlet from disappearing. / Im Sommer 2004 erreichte die Raumsonde Cassini Saturn, den zweitgrößten Planeten in unserem Sonnensystem. Seitdem wurden fantastische Entdeckungen von einer über 250 Wissenschaftler umfassenden internationalen Gemeinschaft gemacht, deren physikalische Erklärungen unser Verständnis der Welt enorm erweitert haben. Die Saturnringe, welche aus losem, zumeist eisigem Staubmaterial bestehen, bieten außergewöhnlich viele Strukturen, welche räumlich und zeitlich mehr oder weniger stark variieren. Diese Eigenschaft resultiert aus einer Unzahl an zusätzlichen Kräften, welche die allgemein bekannte Kepler-Bewegung beeinflussen. So befinden sich mehrere Lücken, oder auch Teilungen, in den Ringen, welche schon in Voyager 1/2 Daten Anfang der achtziger Jahre gesehen wurden. Diese werden teilweise durch Resonanzen der Saturn Monde (z.B. innere Ringkante der Cassini Teilung und Mimas), aber auch durch Monde an sich (z.B. Keeler Teilung und Daphnis, Encke Teilung und Pan) über gravitative Wechselwirkungen erzeugt. In diesen Ringteilungen befindet sich - mit Ausnahme von dem ein oder anderen feinen Staub-Ringlein - kein Material. Hedman et al. (2007) haben eine interessante Entdeckung gemacht. Einige dieser feinen Staub-Ringlein sind exzentrisch und halten eine besondere Orientierung zur Sonne aufrecht. Genauer, ihr Apozentrum ist in Richtung Sonne gerichtet, weshalb sie heliotropische Ringlein getauft wurden. Für exzentrische Strukturen im Saturnsystem ist diese eingefrorene Orientierung ungewöhnlich. Normalerweise würde eine Präzession von exzentrischen Strukturen um Saturn auf einer Zeitskala von Monaten, deren Rate im Wesentlichen durch die Abplattung von Saturn bestimmt ist, erwartet werden. In dieser Diplomarbeit untersuchen und erklären wir das außergewöhnlich heliotropische Verhalten qualitativ, sowie quantitativ mit Hilfe von Orbit gemittelten Störungsgleichungen. Dabei demonstrieren wir, dass ein Zusammenspiel von drei Störungskräften (Strahlungsdruck der Sonne, Abplattung der Pole vom Saturn, Lorentzkraft) periodisch gekoppelte Variationen von Orbitexzentrizität und Position des Perizentrums erzeugen, und im Ensembel einen exzentrischen Ring hervorbringen, dessen Apozentrum in Richtung Sonne zeigt. Mit diesem Modell können wir gemessene Ringleinexzentrizitäten und -breiten in der Encke Teilung (Ferrari and Brahic, 1997, Hedman et al., 2007), unter Annahme gängiger Größenverteilungen (Divine, 1993, Krivov et al., 2003), sehr gut bzw. befriedigend reproduzieren. Die Ringleinbreiten werden um den Faktor 3 bis 10 überschätzt, was auf zusätzliche, nicht berücksichtigte Wechselwirkungen schließen läßt. Hier seien Teilchenstreunung an möglichen Moonlets (kleinere Monde) im Ringlein und Wechselwirkungen zwischen den Staubteilchen als zwei mögliche Ursachen genannt. Aufbauend auf dieser heliotropischen Dynamik können wir eine untere Grenze der Staubgrößenverteilung in der Encke Teilung ableiten, welche in eine Mindestlebenszeit für heliotropisches Ringleinmaterial übersetzt werden kann. Motiviert durch die leicht überschätzen Ringleinbreiten, azimuthal unregelmäßigen Helligkeitsschwankungen (z.B. Ferrari and Brahic, 1997), früheren (Cuzzi et al., 1984, Spahn and Wiebicke, 1989, Spahn and Sponholz, 1989) und aktuellen Arbeiten (Murray et al., 2008), sowie der evidenten knickrigen Struktur des zentralen Encke Ringleins (siehe Titelbild, linke Seite), wenden wir zur Materialgenerierung das sog. Impact-Eject Szenario (Divine, 1993, Krüger et al., 1999) auf Moonlets an, welche an mit Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit in dem Ringlein eingebettet sind. Damit können wir ein einfaches kinetisches Modell basierend auf gemessenen Daten von Cassini (optische Tiefen, Porco et al., 2005) entwerfen. Jenes liefert, bei gegebener effektiver Lebenszeit der Teilchen im Ringlein in der Encke Teilung, eine dazu mindest nötige Quellmasse. Dabei räsonieren wir, dass Pan, welcher seine Bahn mit dem zentralen Ringlein der Encke Teilung teilt, eine untergeordnete Rolle als Materiallieferant spielt, und bestätigen somit die bisherigen Vermutungen von eingebetteten Moonlets im zentralen Ringlein der Encke Teilung. Jedoch zwingt Pan die als Materialquellen fungierenden Moonlets auf “Hufeisenbahnen”, was so das Ringlein radial begrenzt. Des Weiteren vermuten wir, dass ein Großteil der Staubringlein auf diese Weise in einer stationären Balance zwischen Mikrometeoriten Erosion als Quelle und dynamischen Verlusten gehalten werden, welche erst durch die Existenz einer Moonlet-Population ermöglicht wird. Die Abschätzung der minimal nötigen Quellmasse liefert einen weiteren wichtigen Schritt in Richtung Antwort zu der Frage, in welcher Beziehung kleinere Monde wie Pan zu den sie umgebenden Ringlein stehen.

A considerable rise in the Electric Arc Furnace steelmaking has taken place in the EU during the last decade. As a result, the amount of steelmaking dust has increased as well. This dust is recycled in order to recover the valuable amount of zinc present in it. In contrast to the increase in dust generation, the capacity of recycling sites has not changed accordingly and there are growing concerns over this imbalance. In the present thesis, logistics and resource allocation of dust recycling in the EU are analysed. Data collected through a questionnaire survey was used to formulate the transportation model of linear programming. The results of the model highlight the location of gaps in recycling capacity and its uneven geographical distribution. The state of the recycling can be improved by research in scrap de-zincing; a process that can recover most of the zinc prior to steelmaking thereby lowering the total amount of dust. To this effect experiments were conducted using electro-galvanized scrap samples in order to study the kinetics of zinc evaporation. Various parameters such as the flow rate of carrier gas, scrap heating rate, packed bed voidage, permeability, and specific surface area were studied with a view of a possible scale-up of the process. The results show that there is a potential of integrating the de-zincing step into high temperature scrap pre-heating processes using shaft type systems that utilize off-gases of steelmaking and auxiliary burners.

Bei der Zementklinkerherstellung fallen auch erhebliche Mengen an Prozessstäuben an, z.B. Bypassstäube. Die Zusammensetzung der Stäube kann auch innerhalb eines Werkes je nach Betriebszuständen unterschiedlich sein. Zu den relevanten Bestandteilen gehören Alkalisulfate und -chloride sowie Carbonate, Freikalk und Klinkerphasen. Als Nebenbestandteil können chloridreiche Stäube aufgrund des niedrigen Chloridgrenzwerts nur sehr begrenzt, sulfathaltige Stäube hingegen bis zu 5 M.-% zur Zementherstellung eingesetzt werden. Im Fokus stand die Untersuchung der Eignung sulfatreicher Prozessstäube als Nebenbestandteil zur Sulfatoptimierung. Hier wurde geprüft, ob und wie sich dadurch insbesondere bei Zementen mit mehreren Hauptbestandteilen Frühfestigkeiten verbessern lassen und der Klinkeranteil verringert werden kann. Durch einen verstärkten Einsatz sulfatreicher Prozessstäube lassen sich Anteile natürlicher Sulfatträger (Anhydrit, Gips) substituieren. Die isotherme Wärmeflusskalorimetrie erfasst die zeitliche Wärmefreisetzung der Zemente bei Hydratationsvorgängen. Je nach Zementhauptbestandteil erfordert eine optimale Hydratation unterschiedliche Verfügbarkeiten der Sulfate. Ob und wie diese zur Verfügung stehen, konnte durch die Verfolgung der Hydratationswärmefreisetzung nachvollzogen werden. Aus dem Vergleich mit den üblichen Methoden zur Sulfatoptimierung, wie Festigkeits- und Verarbeitbarkeitsuntersuchungen, wurde ermittelt, dass sich die Wärmeflusskalorimetrie als schnelle, einfache und kostengünstige Optimierungsmethode einsetzen lässt. Die Untersuchungen wurden an den gängigsten Zementarten mit mehreren Hauptbestandteilen sowie an hüttensand- und kalksteinhaltigen Zementen (CEM III/A, CEM II/B-M (S-LL), CEM II/A-LL, CEM II/B-M (Q-LL) durchgeführt. Isotherme Wärmeflusskalorimeter werden bereits heute von vielen Zementherstellern zur Bestimmung der Hydratationswärme eingesetzt. Daher können die Ergebnisse direkt von den KMU der Zementindustrie zur effizienteren Nutzung von Zementhaupt- und Nebenbestandteilen genutzt werden.

A considerable rise in the Electric Arc Furnace steelmaking has taken place in the EU during the last decade. As a result, the amount of steelmaking dust has increased as well. This dust is recycled in order to recover the valuable amount of zinc present in it. In contrast to the increase in dust generation, the capacity of recycling sites has not changed accordingly and there are growing concerns over this imbalance. In the present thesis, logistics and resource allocation of dust recycling in the EU are analysed. Data collected through a questionnaire survey was used to formulate the transportation model of linear programming. The results of the model highlight the location of gaps in recycling capacity and its uneven geographical distribution. The state of the recycling can be improved by research in scrap de-zincing; a process that can recover most of the zinc prior to steelmaking thereby lowering the total amount of dust. To this effect experiments were conducted using electro-galvanized scrap samples in order to study the kinetics of zinc evaporation. Various parameters such as the flow rate of carrier gas, scrap heating rate, packed bed voidage, permeability, and specific surface area were studied with a view of a possible scale-up of the process. The results show that there is a potential of integrating the de-zincing step into high temperature scrap pre-heating processes using shaft type systems that utilize off-gases of steelmaking and auxiliary burners.

This thesis treats the optical properties of mixed mineral dust and biomass burning aerosol in the thermal infrared (TIR) based on Fourier Transform infrared spectrometer (FTIR) measurements and radiative transfer simulations. The measurements were part of the Saharan Mineral Dust Experiment 2 (SAMUM-2) conducted from January to February 2008 at Praia, Cape Verde. The large amount of different instruments co-located at the main field site during the campaign resulted in a unique dataset comprising in-situ information and remote sensing data perfectly suited for column closure studies. The ultimate goal of this work is to investigate the consistency of microphysical and TIR remote sensing data. This is achieved by reproducing the measured radiances at top and bottom of the atmosphere (TOA, BOA) with a radiative transfer model, which assimilates the microphysical aerosol information gathered during SAMUM-2. The first part of the thesis describes several experimental efforts, including a novel calibration method and a drift correction algorithm for the ground-based FTIR instrument operated within the scope of SAMUM-2 by the author. The second part introduces the concurrent radiative transfer library PIRATES, which has been developed in the framework of this thesis for the analysis of TIR aerosol optical properties. The third and final part of the treatise compares measured and simulated spectra for various typical scenarios encountered during SAMUM-2. It is demonstrated in three case studies, that measured radiances in the TIR atmospheric window region (8-12 µm) can be reproduced at BOA and TOA by radiative transfer simulations assuming spheroidal model particles. Moreover, spherical particles are shown to be an inadequate model for mineral dust aerosol in this spectral region unless the aerosol optical depth is small.

Einige Krankheitserreger, die für hohe wirtschaftliche Verluste in der Schweineindustrie sorgen, können über mehrere Kilometer über die Luft übertragen werden. Staub und daran gebundene Mikroorganismen können sowohl bei Tieren, als auch bei Menschen, die in der Landwirtschaft arbeiten, zu gesundheitlichen Beeinträchtigungen führen. Um den aerogenen Erregereintrag und die Belastung der Gesundheit durch Stallstaub zu reduzieren, können Filtertechniken, wie Umluftfiltration, zum Einsatz kommen. In mehreren Studien konnte beim Einsatz von Umluftfiltration im Schweinestall ein positiver Einfluss auf die Lungengesundheit der Tiere verzeichnet werden. Auf diesen Erkenntnissen aufbauend, war es Gegenstand dieser Arbeit die positiven Effekte der Umluftfiltration mit der keimtötenden Wirkung von UVC-Strahlen zu kombinieren und somit den Keimgehalt der Stallluft zu reduzieren. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Effizienz von UVC-kombinierter Umluftfiltration hinsichtlich der Reduktionsrate luftgetragener Mikroorganismen im Labormaßstab zu untersuchen. Im zweiten Teil der Studie wurde ein UVC-Umluftfiltermodul in einen kleinen Stall integriert, um dessen Einfluss auf die Qualität der Stallluft bzw. auf die Staub- und Bakterienmenge im Vergleich zu einem Referenzstall zu überprüfen. Für Testdurchläufe im Labormaßstab wurden Aerosole mit Staphylococcus aureus, Ac-tinobacillus pleuropneumoniae, dem Virus des seuchenhaften Spätaborts (PRRSV) und dem Porcinen Parvovirus (PPV) erzeugt. In einem Luftfilterprüfstand wurden mit jedem Erreger je fünf unabhängige Testläufe mit und ohne UVC-Bestrahlung durchgeführt. Bei einigen Test-durchläufen wurde die relative Luftfeuchtigkeit (rLF) verändert, um den Einfluss einer erhöh-ten rLF auf die UVC-Wirksamkeit zu bewerten. Die Reduktionsrate entsprach der Differenz der infektiösen Partikel gemessen vor dem Luftfilter und hinter dem Luftfilter. Um das Überleben von Krankheitserregern im Filtermaterial zu untersuchen, wurden die Filter in ge-trennten Plastiktüten aufbewahrt. Nach bestimmten Zeitintervallen wurden Filterproben ent-nommen, gepoolt und inkubiert. Es folgte eine Virustitration bzw. eine Zählung der Bakterien. Die Feldstudie fand in einem kleinen Instituts-eigenen Stall statt, der aus zwei getrennten Stallabteilen bestand. Es wurden wöchentlich Luftmessungen über einen Zeitraum von 13 Wochen bzw. 16 Wochen in jedem Stallabteil durchgeführt. Die Staub- und Bakterienmenge der Stallluft wurde an drei verschiedenen Probennahmestellen gemessen. Zusätzlich wurden Luft-Proben direkt vor und hinter dem UVC-Modul entnommen. Weiterhin wurde die Ammoniak- und CO2-Konzentration, sowie Temperatur und rLF aufgezeichnet. Die Reduktionsraten der Staub- und Bakterienmenge der Stallluft wurde durch Berechnung der Werteverhältnisse (Ratios) der Messwerte aus Stall 1 (UVC-Modul) verglichen zu Stall 2 (Referenzstall) bestimmt. Ratios kleiner als eins entsprachen einer relativen Verringerung der Bakterienzahl bzw. Staubmenge. Durch logarithmische Transformierung der Ratios wurden annähernd normalverteilte Werte gewährleistet. Unter Verwendung eines t-Tests mit einer Probe auf einem Signifikanzniveau von 5 % wurden Nullhypothesen von unveränderten mittleren Bakterien- bzw. Staubwerten geprüft. Zusätzlich wurden 95 %ige Konfidenzintervalle für die geschätzten Stichprobenmittelwerte berechnet. Bei Tests im Labormaßstab führte das UVC-kombinierte Filtersystem zu einer Reduzierung der viralen und bakteriellen Partikel um mehr als 99 %. Die rLF hatte keinen Einfluss auf die UVC-Effizienz. Die Lebensfähigkeit der Pathogene im Filtermaterial variierte in Abhängigkeit vom verwendeten Pathogen und der rLF, wobei sich S. aureus und PPV am resistentesten darstellten. In der Feldstudie erreichten wir in der Stallluft von Stall 1 (mit dem UVC-Modul) eine signifikant niedrigere Bakterienmenge im Vergleich zum Referenzstall (Stall 2). Die Bakterienkonzentration der Stallluft konnte durchschnittlich auf 37 % reduziert werden, während die Staubmenge in viel geringerem Maße (auf 78 %) verringert werden konnte. Messungen unmittelbar vor und hinter dem UVC-Modul ergaben in der Stallluft eine Reduktion von 99,4 % für Bakterien und von 95,0 % für Staub. Wir konnten die Wirksamkeit von UVC-Strahlung zur Luftdesinfektion im Labormaßstab mit einer Reduktionseffizienz von >99 % für ausgewählte Viren und Bakterien erfolgreich demonstrieren. Darüber hinaus erwies sich die Kombination von UVC-Strahlung und Umluftfiltration als erfolgreich bei der Reduzierung der Bakterien- und Staubmenge der Stallluft in einem kleinen Schweinbestand. Der Einsatz dieser Technologie könnte die allgemeine Stallluftqualität in Nutztierställen verbessern.:1 Einleitung 2 Literaturübersicht 2.1 Ausgewählte Pathogene in der Schweinehaltung 2.1.1 Viren 2.1.1.1 Porcine reproductive and respiratory syndrome virus (PRRSV) 2.1.1.2 Ungulate protoparvovirus 1 (Porcines Parvovirus, PPV) 2.1.2 Bakterien 2.1.2.1 Actinobacillus pleuropneumoniae (APP) 2.1.2.2 Methicillin-resistente Staphylococcus aureus (MRSA) 2.2 UVC-Strahlung 2.2.1 Allgemeines 2.2.2 Luftdesinfektion mit UVC-Strahlung 2.3 Luftfiltration 2.3.1 Grundlagen der Filtration 2.3.2 Filterklassen 2.3.3 Luftfiltration in der Tierhaltung 2.4 Stallklima 2.4.1 Zusammensetzung der Stallluft 2.4.1.1 Organische Komponenten 2.4.1.1.1 Staub 2.4.1.1.2 Mikrobielle Zusammensetzung der Stallluft 2.4.1.2 Chemische und physikalische Komponenten 2.4.1.2.1 Temperatur, relative Luftfeuchtigkeit (rLF), Luftgeschwindigkeit 2.4.1.2.2 Ammoniak (NH3) 2.4.1.2.3 Kohlendioxid (CO2) 3 Veröffentlichung 3.1 Eigenanteil 3.2 Fremdanteil 4 Diskussion 5 Zusammenfassung 6 Summary Literaturverzeichnis Danksagung / Some pathogens, which cause high economic losses in the swine industry, can be transmitted over several kilometres via the airborne route. Dust and microorganisms bound to dust can lead to serious health problems for animals, as well as for human beings working in the agricultural environment. In order to reduce airborne pathogen burden and to lower the negative health impact of stable dust, air filtration technologies such as recirculating air filtration can be used. In several studies, a positive impact on swine lung health was seen, when recirculating air filtration was implemented in the pig barn. Filtration of supply air can minimize the risk of introducing airborne pathogens to indoor air. Based on this knowledge, the aim of this study was to combine the positive effects of recirculating air filtration with the germicidal effect of UVC-irradiation, and thus to reduce germ content of stable air. The aim of the current study was, to assess the efficiency of UVC irradiation combined to air filtration in reducing airborne microorganisms at laboratory scale. In a second part, a UVC-combined recirculating air filtration module (UVC module) was implemented in a small animal facility in order to assess its improvement of air quality with regard to airborne bacteria and dust. Tests at laboratory scale were performed using aerosols of Staphylococcus aureus, Actinobacillus pleuropneumoniae, porcine reproductive and respiratory syndrome virus (PRRSV) and porcine parvovirus (PPV). Five independent test runs were performed in a test chamber with each pathogen, with and without UVC irradiation, respectively. Relative humidity (RH) was manipulated in some test runs to evaluate the influence of increased RH to UVC-efficacy. Reduction efficiencies were calculated by numbers of pathogens entering and leaving the test chamber. To investigate the survival of pathogens in the filter material, the filters were stored in separated plastic bags. Filter samples were taken after certain time intervals, pooled and incubated, followed by virus titration or counting of bacteria. Our field study occurred in a small pig facility consisting of two separated barns. Weekly air measurements were conducted over a period of 13 weeks (10 piglets) and 16 weeks (11 piglets) in each barn, respectively. Airborne dust and bacteria amount was sampled and calculated at three different sampling points. Furthermore, samples were taken right in front and behind the UVC-module. In addition, ammonia, CO2, temperature and RH were recorded. Relative reduction of airborne dust and bacteria amount was determined by calculating ratios of values in barn 1 (UVC-module) compared to barn 2 (reference). Ratios smaller than one correspond to a relative reduction of bacterial counts/dust amount. Ratios were log-transformed to guarantee approximately normally distributed values. Null hypotheses of unchanged mean bacterial or dust counts (i.e., mean ratios equal one) were tested using one sample t-tests on a significance level of 5 %. In addition, 95 % confidence intervals (CI) were calculated for the estimated sample means. UVC-combined air filtration in tests at laboratory scale resulted in a more than 99 % reduction of viral and bacterial particles. RH had no influence on UVC efficiency. Viability in the filter matter varied depending on the pathogen used and RH with S. aureus and PPV being most resistant. In the field study, airborne bacterial numbers were significantly lower in the barn equipped with the UVC module compared to the reference barn. On average, a reduction to 37 % of reference values could be achieved for bacteria, whereas the amount of total dust was reduced to a much lesser extent (i.e. to 78 % of reference values). Measures taken in front of and behind the UVC module revealed a reduction of 99.4 % for airborne bacteria and 95.0 % for total dust. We successfully demonstrated the effectiveness of air disinfection using UVC irradiation at laboratory scale with reduction efficiencies of >99 % for certain viruses and bacteria. Moreo-ver, combining UVC irradiation to recirculating air filtration proved to be successful in reduc-ing airborne bacteria and dust in a small animal facility. The implementation of such devices might improve the overall environmental quality in animal facilities.:1 Einleitung 2 Literaturübersicht 2.1 Ausgewählte Pathogene in der Schweinehaltung 2.1.1 Viren 2.1.1.1 Porcine reproductive and respiratory syndrome virus (PRRSV) 2.1.1.2 Ungulate protoparvovirus 1 (Porcines Parvovirus, PPV) 2.1.2 Bakterien 2.1.2.1 Actinobacillus pleuropneumoniae (APP) 2.1.2.2 Methicillin-resistente Staphylococcus aureus (MRSA) 2.2 UVC-Strahlung 2.2.1 Allgemeines 2.2.2 Luftdesinfektion mit UVC-Strahlung 2.3 Luftfiltration 2.3.1 Grundlagen der Filtration 2.3.2 Filterklassen 2.3.3 Luftfiltration in der Tierhaltung 2.4 Stallklima 2.4.1 Zusammensetzung der Stallluft 2.4.1.1 Organische Komponenten 2.4.1.1.1 Staub 2.4.1.1.2 Mikrobielle Zusammensetzung der Stallluft 2.4.1.2 Chemische und physikalische Komponenten 2.4.1.2.1 Temperatur, relative Luftfeuchtigkeit (rLF), Luftgeschwindigkeit 2.4.1.2.2 Ammoniak (NH3) 2.4.1.2.3 Kohlendioxid (CO2) 3 Veröffentlichung 3.1 Eigenanteil 3.2 Fremdanteil 4 Diskussion 5 Zusammenfassung 6 Summary Literaturverzeichnis Danksagung

Eiskristalle fördern die Bildung von Niederschlag und beeinflussen die optischen Eigenschaften einer Wolke. Damit spielen sie eine maßgebliche Rolle für das Wetter und Klima unseres Planeten. In der Atmosphäre entstehen Eiskristalle entweder durch homogene oder durch heterogene Eisnukleation. Letzteres wird durch ein sogenanntes eisnukleierendes Partikel (INP) katalysiert. Bisher ist nur wenig über die speziellen Eigenschaften eines INP bekannt und die Vorhersagbarkeit über die Eisnukleationsfähigkeit verschiedener Materialien ist somit stark limitiert. Im Rahmen dieser Arbeit wurde das Immersionsgefrierverhalten von Birkenpollen, verschiedenen Mineralstäuben sowie Mischungen aus Mineralstaub und Birkenpollen Material untersucht. Ziel dieser Untersuchungen war, das Gefrierverhalten der verschiedenen Substanzen zu quantifizieren sowie deren Bedeutung für die Atmopshärische Eisnukleation besser zu verstehen. Das Gefrierverhalten eisaktiver Birkenpollen Makromoleküle konnte in dieser Arbeit erstmals unter atmosphärisch relevanten Bedingungen quantifiziert werden. Ein Vergleich zweier Birkenpollen Proben mit unterschiedlicher Herkunft demonstrierte die Abhängigkeit der Gefriereigenschaften der Birkenpollen von der geografischen Breite. Es wurden zwei unterschiedlich eisaktive Makromoleküle identifiziert, welche beide bei Temperaturen oberhalb −20°C aktiv sind. Das Gefrierverhalten unterschiedlicher Mineralstaubpartikel wurde hinsichtlich ihres K-Feldspat Anteils verglichen. Dabei zeigte sich, dass der K-Feldspat Anteil das Gefrierverhalten der Mineralstaubpartikel kontrolliert. Außerdem konnte gezeigt werden, dass eine Beschichtung mit Schwefelsäure die Eiskeimfähigkeit von K-Feldspat stark herabsetzt. In der Atmosphäre sind Partikel, welche sowohl aus mineralischen als auch aus biologischen Komponenten bestehen sehr wahrscheinlich. Um zu demonstrieren wie sich ein Mineralstaubpartikel verhält, wenn es mit biologischem Material gemischt wird, wurde in dieser Arbeit das Gefrierverhalten von Mischpartikeln bestehend aus Illit-NX und Birkenpollen Material untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass die eisaktiven Makromoleküle der Birkenpolle ihre Eisaktivität beibehalten, auch wenn sie an einem Illit- NX Partikel angelagert sind. Die Mischpartikel zeigen somit das selbe Gefrierverhalten, wie reine Birkenpollen Partikel. Dies zeigt die bisher unterschätzte Bedeutung von biologischem Material für die atmosphärische Eisnukleation. / It is known that ice crystals in clouds play an important role for climate and weather as they influence precipitation initiation and radiative forcing. Ice formation in clouds occurs either through homogeneous or heterogeneous ice nucleation. For the latter case an ice nucleating particle (INP) catalyzes the freezing process. The knowledge about the properties which make a particle act as efficient INP is still limited. As a consequence, the ice nucleation ability of different materials has to be examined by quantitative experimentation. In the framework of the present thesis, the immersion freezing behavior of birch pollen material, different mineral dust particles and internal mixtures of mineral dust and birch pollen material was studied to improve our understanding of the importance of these species for the atmospheric ice nucleation. A quantification of the freezing behavior of ice nucleating active (INA) birch pollen macromolecules under atmospherically relevant conditions was done for the first time. Furthermore, the freezing ability of two birch pollen samples with different local origin was compared. It could be shown that birch pollen are able to produce at least two different types of INA macromolecules, which are both ice active in a temperature regime above −20◦ C. It became obvious that one of the macromolecules is favorably produced in higher latitudes, which indicated the dependence of the freezing properties of birch pollen from their local origin. Concerning mineral dust particles the present thesis demonstrated that the freezing ability of different K-feldspar containing mineral dust proxys like Arizona test dust, kaolinite and illite-NX, is controlled by their K-feldspar content. Furthermore, it was shown that K-feldspar loses its good freezing ability after surface modification with sulfuric acid. As internal mixtures of mineral and biological components are very likely in the atmosphere, the freezing ability of such mixed particles has been investigated in the present thesis. For illite-NX particles which were mixed with birch pollen material, it could be shown that the birch pollen macromolecules maintain their freezing ability when being adsorbed to a mineral dust particle. As a result, the affected mineral dust particle initiates freezing exactly like a birch pollen particle. For atmospheric application this means that it is likely that the ascription of mineral dust to the atmospheric INPs is, at least to a certain extent, due to unnoticed attached ice nucleating biological material.