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Hochtemperatur-Aquiferwärmespeicher erleichtern Wärmesystemen durch eine saisonale Lastverschiebung die Erschließung und Integration von erneuerbaren Wärmequellen. Ein mittleres Temperaturniveau von > 50 Grad Celsius ermöglicht zumeist eine direkte Entladung ohne einen anschließenden Temperaturhub über eine Wärmepumpe. Aufgrund der thermischen Trägheit von ATES-Systemen ist die Berücksichtigung von Lastfalländerungen durch jährlich variierende Lastprofile besonders in der Einschwingphase sinnvoll. Da es bis zu 20 Jahre dauern kann, bis der Aquifer einen quasistationären Zustand erreicht, konnte in Langzeitstudien ein großer Einfluss von unterschiedlichen Lastprofilen auf energetische und finanzielle Simulationsergebnisse nachgewiesen werden. Zur Verbesserung der Investitionsplanung wurde ein Verfahren entwickelt, das sowohl die Prognosefähigkeit als auch die Prognosegenauigkeit von Energiesystem- und Wirtschaftlichkeitsanalysen erhöht, indem über einen wahrscheinlichkeitsbasierten Ansatz (Monte-Carlo-Temperaturschätzung) Normalverteilungsfunktionen für gewünschte Auswertungsgrößen (z.B. Kapitalwert) abgeleitet werden können. Aus 2000 Simulationsjahren wurde über konzeptspezifische Verteilungsfunktionen der wahrscheinlichste Eintrittsfall abgeleitet und zu einem repräsentativen Szenario aggregiert. Das aggregierte Szenario mündet in ein konzeptspezifisches Gleichungssystem, das mit den Freiheitsgraden Energiepreise, Kalkulationszinssatz und Förderanteil gelöst wird. Im Gegensatz zu der etablierten Methode, die Wirtschaftlichkeitsberechnung im Anschluss an eine energetische Systemsimulation anzuhängen, wurde in dieser Arbeit ein holistisches Modell in TRNSYS entwickelt, das für jeden Simulationszeitschritt simultan Energie- und Zahlungsströme berechnet. In dem Modell konnten Verbesserungen in der Prognosegenauigkeit um den Faktor 20 nachgewiesen werden. Mit dem neuen Verfahren kann die Frage der Wirtschaftlichkeit nicht nur mit ja oder nein beantwortet werden, sondern zusätzlich mit der jeweiligen Eintrittswahrscheinlichkeit belegt werden.
Die Unternehmergesellschaft (haftungsbeschränkt), kurz auch UG genannt, hat einen wahren Gründungsboom bei Kapitalgesellschaften ausgelöst und mit fast 120.000 eingetragenen UGs Ende 2016 schon einen stattlichen Anteil am Gesamtvolumen der GmbHs in Deutschland erreicht. Ebenso stattlich ist die deutlich über dem Schnitt der GmbH liegende Insolvenzquote der UG. Gründung und Fehler, ein häufiges Thema: vor allem rechtliche Unkenntnis und vorschnelles Handeln erzeugen Haftung und wirtschaftliche Probleme. Fehler in der Vorgründungsphase der UG passieren besonders leicht, da der junge Gründer mit seinem Unternehmen gleich mehrere Gründungsphasen mit unterschiedlichen Rechtssystematiken zu durchlaufen hat und der typische UG-Gründer nicht rechtsaffin sondern eher handlungsaffin ist. Diese Fehler sind aber auch besonders schmerzhaft, da im Rahmen des eigens für die UG geschaffenen Paragraph 5a GmbHG einige einschränkende Regelungen, wie etwa das Sacheinlageverbot, enthalten sind. So ist die nachträgliche Einbringung von in dieser Vorgründungsphase (und was ist das?) erworbenen Wirtschaftsgütern oder gar der Gesellschaftsanteile einer Vorgründungsgesellschaft in die UG in Form einer Sachgründung oder Sachkapitalerhöhung nicht zulässig. Ein eher starres Korsett von Spezialregelungen trifft auf eine besondere Gründerklientel. Wenn der Gründer dann bei der Belehrung im Notartermin zur Gesellschaftsgründung erfährt, was er nicht machen darf oder durfte (zum Beispiel Verträge im Namen des zu gründenden Unternehmens abzuschließen) und ab wann er was machen darf oder durfte, um in den Genuss der gewünschten Haftungsbegrenzung einer Kapitalgesellschaft zu kommen, ist es meistens zu spät: er hat es schon gemacht. Die Arbeit untersucht, ob, und wenn ja in welcher Form es, zum Beispiel über Umwandlungen innerhalb und außerhalb des UmwG, doch Möglichkeiten gibt, die Verträge, Verbindlichkeiten, Wirtschaftsgüter auf die eingetragene UG zu übertragen und dabei nicht nur die Vorschriften des Paragraph 5a GmbHG zu beachten. Hierbei werden die herrschende Meinung in Rechtsprechung und Literatur berücksichtigt und schließlich Handlungsempfehlungen auf Basis der Erkenntnisse gegeben.
Das 21. Jahrhundert wird auch als „urban century“ bezeichnet. Der Stadtraum bietet einerseits „enger verknüpfte Kommunikationsräume und damit einen verbesserten Zugang zu Informationen aller Art“, „höheres soziales Kapital, mehr Raum für persönliche Entfaltung, Vielfalt und Innovation“ sowie „verbesserte Möglichkeiten der Teilhabe“. Andererseits sind auch Stress-faktoren, „wie Lärm und Umweltverschmutzung“, verstärkt im städtischen Raum vertreten. Zunehmend beeinträchtigen Extremwetterereignisse, wie Hitze- und Starkregen, den Lebensraum Stadt und das Wohlbefinden der Menschen. Zusätzlichen Wohnraum für mehr Menschen zu schaffen, stößt in der Stadt- und Raumplanung auf Maßnahmen zur Klimafolgenanpassung. Erholungs- und Aktivitätsräume stehen in Konkurrenz zum Ausbau der Infrastruktur, wie dem Wohnungs- und Straßenbau.
Es wird zudem die Notwendigkeit für transdisziplinäre Diskurse und Arbeitsweisen im Rahmen einer klimawandelgerechten Stadtentwicklung hergeleitet. Ziel ist die Erarbeitung von Potentialen, die sich in Lüneburg für eine Begrünung der Innenstadt bieten, um dem sich wandelnden Klima zu begegnen, sowie herauszuarbeiten welche Akteur*innen, Schlüsselfaktoren und -elemente die Umsetzung von Begrünungsmaßnahmen einschränken oder stärken. Mit der Methode der Konstellationsanalyse sollen zukunftsgerichtete und zentrale Handlungsfelder verdeutlicht werden. Es soll die Basis für eine erfolgreiche und nachhaltige Arbeitsweise sowie Zusammenarbeit im Bereich der Klimafolgenanpassung in Lüneburg gelegt werden.
The Subaltern will never speak - Critical Reflection on Mill´s Thoughts of Political Representation
(2018)
Die Öffnung der Universitäten in Deutschland für nicht-traditionelle Zielgruppen schafft neue Bildungsmöglichkeiten für Studienanwärterinnen und Studienanwärter mit beruflichen Vorbildungen. Eine entscheidende Funktion kommt hierbei den außeruniversitär akkumulierten Berufserfahrungen zu. Diese lassen sich mittlerweile auf Studienleistungen anrechnen. Vor dieser Ausgangslage werden Berufserfahrungen als ein in Berufsausbildung und Berufstätigkeit angeeignetes und akkumuliertes berufliches Kapital verstanden. Berufliches Kapital wird verstärkt von dieser neuen und nicht homogenen Gruppe zukünftiger Studierender als Zugangsmöglichkeit zur Universität genutzt. Zudem bieten Universitäten in wachsendem Umfang weiterbildende Studiengänge an, die den Erwerb von beruflichem Kapital synchron zum Erwerb von universitärem akademischem Kapital ermöglichen. Das Auftauchen neuer, nicht-traditioneller Studierendengruppen führt zu Veränderungen im System der Universität, auf welche die bereits etablierten Aktuere in diesem Feld, insbesondere die akademischen Mitarbeitenden, reagieren müssen. Die Dissertation untersuchte mit Hilfe eines Mixed-Method-Designs habitualisierte Verhaltens-, Denk- und Wahrnehmungsmuster von akademischen Hochschulmitarbeitenden im Hinblick auf Studierende mit beruflichem Kapital. Es wurde zum einen eine quantitative Befragung von akademischen Mitarbeitenden an einer Universität und zum anderen eine explorative qualitative Interviewstudie über akademische Hochschullehrende an insgesamt sechs deutschen Universitäten durchgeführt. Die Universiäten und Fächer in beiden Studien unterschieden sich in dem Grad, in dem die Hochschulöffnung bereits vorangeschritten war. In beiden Studien wurden geschlechtsbezogene, fachspezifische und organisationale Unterschiede analysiert, die Rückschlüsse auf den Habitus der Hochschulmitarbeitenden und deren Blick auf die (angehenden) Studierenden mit beruflichem Kapital ermöglichen. Die Analyse konnte in beiden Studien aufzeigen, dass akademische Hochschulmitarbeitende mehrheitlich Einstellungen geäußert haben, die zwischen Ambivalenz und einer ausgesprochen inklusiven Haltung gegenüber der Hochschulöffnung zu verorten sind. Durch die quantitative Studie ließ sich ermitteln, dass weibliche Befragte und Angehörige der sogennanten weichen Wissenschaften, hinsichtlich der Hochschulöffnung solche Positionen einnahmen, die durch ein hohes bzw. ein Höchstmaß an Inklusion gekennzeichnet sind. Die Auswertung der qualitativen Analyse konnte zeigen, dass Befragte, die ihrerseits offen auf die neuen Studierendengruppen zugehen, überwiegend auch eine konstruktivistische Lehr-Lern-Überzeugung haben und eine verstärkte Anwendungsorientierung in der Lehre praktizieren, organisationale Faktoren hatten hingegen einen vernachlässigbaren Einfluss auf die Einstellungen und den Habitus der untersuchten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler.
Die Agenda 2030 der Vereinten Nationen und diverse daraus abgeleitete Nachhaltigkeitsstrategien wie beispielsweise die Deutsche Nachhaltigkeitsstrategie (Neuauflage 2016) setzen einen zeitlich fest definierten Rahmen bis in das Jahr 2030. Für die Umsetzung dieser Strategien sind zwei Aspekte entscheidend - ein fundiertes inhaltliches Verständnis von politischer Strategie und ein darauf aufbauendes praxistaugliches Instrument, das den politischen Strategen bei einer erfolgreichen Umsetzung und Implementierung einer Strategie unterstützt. Diese Arbeit möchte zu beiden Aspekten einen Beitrag leisten. Zum einen soll aus der Zusammenführung von Theorie und Praxis die Natur des inhaltlichen politischen Strategiebegriffs erforscht werden und zum anderen soll darauf aufbauend ein praxis- und erfahrungsorientiertes Anwendungsmodell entwickelt werden, das typische potentielle Herausforderungen und entsprechende potentielle Handlungsoptionen je Strategieabschnitt benennt. Durch die Subsumierung von Erfahrungswissen unterstützt das Modell dabei vor allem das praktische Urteilsvermögen des politischen Strategen bei der Erreichung politikstrategischer Ziele. Um zu dem praxisrelevanten Anwendungsmodell zu gelangen ist es notwendig, sich zuvor Klarheit über die besonderen Anforderungen und Herausforderungen des speziellen politischen Strategiebegriffs zu verschaffen. Die politische Umwelt mit ihren spezifischen Mechanismen unterscheidet sich fundamental von den bisher bekannten Strategiefeldern Militär und Betriebswirtschaft. Da eine Strategie immer die konkrete Umweltsituation und die individuellen Situationsmerkmale berücksichtigen muss, ist - wie diese Arbeit zeigen wird - eine simple Übertragung strategischer Allgemeinplätze aus Militär und Ökonomie von vornherein zum Scheitern verurteilt.
Lehrerinnen und Lehrer benötigen professionelle Kompetenzen um den spezifischen Bedürfnissen von mehrsprachigen Schülerinnen und Schülern gerecht zu werden. Gelegenheiten zum Kompetenzerwerb im Bereich sprachlicher Heterogenität sind daher unerlässlich in der Lehramtsausbildung. Um angemessene Lerngelegenheiten identifizieren und evaluieren zu können, werden in dieser Arbeit zum einen die kognitiven und motivational-affektiven Facetten professioneller Kompetenz für den Bereich Sprachliche Heterogenität modelliert. Zum anderen werden ein Testinstrument zur Messung der kognitiven Facetten (DaZKom-Test) sowie ein Fragebogen zur Erfassung motivational-affektiver Facetten vorgestellt. Die vorliegende Arbeit informiert über die Validierung der Testwertinterpretation des DaZKom-Tests, die Identifizierung von Typen bezogen auf ihre Überzeugungen zu Mehrsprachigkeit in der Schule bei angehenden Lehrkräften, und stellt ein erweitertes theoretisches Kompetenzmodell vor, welches einen internationalen Vergleich von Kompetenzen (angehender) Lehrkräfte ermöglicht. Anhand der gewonnenen Ergebnisse dieser Arbeit ist ein besseres Verständnis der Lehramtsausbildung in Bezug auf den Umgang mit mehrsprachigen Schülerinnen und Schülern möglich.
Netzwerkbildung im Musiksektor Niedersachsen : Funktionsweisen und Mechanismen sozialer Formationen
(2018)
In Niedersachsen existiert eine florierende, ausdifferenzierte kulturelle Szene. Vor allem im Musikbereich sind zahlreiche, teilweise international agierende Initiativen und einige kleinere und mittlere Unternehmen wie auch Solokünstler aktiv, die in einem regen Austausch miteinander stehen. Diese Akteure treten in der Regel mit der Erwartung einer positiven Auswirkung und Nutzensteigerung einem Netzwerk bei. Selten wird jedoch hinterfragt oder im Anschluss evaluiert, inwiefern das jeweilige Netzwerk zur positiven Verstärkung der Einzelakteure, im ökonomischen wie auch im sozialen oder kulturellen Sinne geführt hat, beziehungsweise inwieweit Netzwerkbildungen auch zu negativen Effekten für ihre Akteure führen können. In dieser Dissertation wird mit qualitativen Methoden und auf theoretischer Basis der Relationalen Soziologie die Situation in Bezug auf Netzwerkbildungen im Musiksektor von Niedersachsen analysiert. Dies geschieht vor den Fragen, wer die Akteure in Niedersachsen sind, und welchen Funktionsweisen und Mechanismen ihre Vernetzungsbestrebungen unterliegen. Ferner werden die Interaktionen zwischen sozialen Akteuren und institutioneller Kulturarbeit im Musiksektor dargestellt und aufgezeigt, welche Prozesse in diesem Musiknetzwerk unter dem Einfluss institutioneller Strukturen ablaufen.
Machinima sind aus einer partizipatorischen Medienkultur der Zweckentfremdung, Aneignung und Adaption von Medientechnologie hervorgegangen und haben sich als ein maßgeblicher ökonomischer, sozialer und kultureller Faktor der Unterhaltungsindustrie etabliert. Das Ziel der vorliegenden Doktorarbeit besteht darin, die emergente Entstehung von Quake Movies und deren Stabilisierung als Machinima, d. h. als Akteur-Netzwerke menschlicher und nichtmenschlicher Akteure zu beschreiben, die Intermedialität des Mediums über Bildanalysen zu identifizieren und Akteur-Netzwerke und mediale Formen in einen Zusammenhang mit medialer Ästhetik zu setzen. Die Gesamtentwicklung reflektierend, werden diese Zusammenhänge wiederholt analysiert und gemäß der unterschiedlichen Entwicklungsphasen der Invention, Innovation und Diffusion interpretiert. Das Ergebnis dieser Analysemethode ist die Konstruktion eines Entwicklungsnarrativs, das am Werk empirisch nachvollziehbar ist und bis dato eine Forschungslücke bzgl. der Erschließung der Geschichte und Theorie von Machinima schließt. Es werden des Weiteren Kernfragen der Medien und Bildgeschichte, der Medientheorie sowie der Technikforschung und Innovationsforschung behandelt.
Seit den frühen 1990er Jahren wird transdisziplinäre Nachhaltigkeitsforschung in Form von problemorientierten Forschungs- und Lernprojekten konzeptioniert und praktisch umgesetzt, an denen außeruniversitäre Akteur_innen beteiligt sind. Diese Forschungsarbeit verfolgt drei Ziele: Erstens, die Konzeptualisierung der Begriffe Kultur, Multi-, Inter- und Transkulturalität in der Literatur zur transdisziplinären Nachhaltigkeitsforschung zu untersuchen. Zweitens, die Konzeptionierung und Umsetzung von transdisziplinären Forschungs- und Lernprojekten in Hinblick auf kulturelles Differenzieren zu analysieren. Drittens, konzeptionelle Beiträge zur Gestaltung von transdisziplinären Forschungs- und Lernprojekten zu entwickeln. Methodisch wird auf Literaturanalysen und eine qualitative Untersuchung zweier transdisziplinärer Lernforschungsprojekte zurückgegriffen. Unter dem Begriff Forschungs- und Lernprojekt werden in dieser Forschungsarbeit sowohl Forschungsprojekte als auch Lehr-Lernforschungsprojekte gefasst. Zentrale Ergebnisse der Forschungsarbeit sind die Folgenden: Erstens wird der Kulturbegriff in der transdisziplinären Nachhaltigkeitsforschung zwar vielfältig verwendet, als Forschungsthema, Hintergrund von Beteiligten, Kooperationsweise, Projektkontext, in Hinblick auf Interkulturalität oder als Wissenskultur, allerdings kaum ausdifferenziert und konkretisiert. Zweitens besteht auf der Ebene der Konzeptionierung von transdisziplinären Forschungs- und Lernprojekten: 1) ein starkes Übergewicht von Integration und Konsens gegenüber einer Auseinandersetzung mit Differenz, 2) eine implizite Vorauswahl von Beteiligten durch bestimmte Begrifflichkeiten und methodologische Ansätze und 3) eine Reproduktion von Machtverhältnissen durch (dichotome) Symmetrie- und Ausgleichsvorstellungen. Drittens zeigt sich auf der Ebene der Umsetzung von Lernforschungsprojekten: 1) eine starke Prozessorientierung der Projekte, 2) ein Spannungsfeld zwischen einer Öffnung und Steuerung in Hinblick auf den Projektverlauf und 3) vielfältige Differenzaushandlungen in Interaktionen (wie Zeitlichkeit, Verantwortung, Erfahrung, Relevanz). Die Ergebnisse zeigen, dass politische Implikationen der Forschung und zentrale Ungleichheitskategorien der Kultur- und Sozialwissenschaften (u.a. race, class, gender, body) kaum thematisiert werden. Vorschläge zur Gestaltung transdisziplinärer Forschungs- und Lernprojekte werden in Hinblick auf ein Verständnis von Forschungsdesigns als Prozesse, einem Erkunden von Differenzierungen und Forscher_innen-Positionen und der Bedeutung eines Verlernens entwickelt. Die folgenden Vorschläge zur Gestaltung von transdisziplinären Forschungs- und Lernprojekten werden aus den Ergebnissen entwickelt: Kulturkonzepte sollten nicht als voneinander getrennt, sondern als miteinander verschränkt betrachtet werden. Generell sollten Kulturkonzepte stärker definiert werden. So können durch offene Kulturkonzepte problematische Implikationen (Stereotypen, Rassismus, Kulturalisierung) vorgebeugt werden, die Zielen transdisziplinärer Forschung entgegenstehen. In Hinblick auf die Arten und Weisen kulturellen Differenzierens sollte bewusster mit Differenzierungen umgegangen werden (Wer differenziert wen wie?). Dies schließt ein, eine Sensibilität gegenüber kulturellem Differenzieren zu entwickeln und Differenzierungen in Forschungsprozessen zu erkunden. Kulturelles Differenzieren entfaltet ein wichtiges epistemologisches und transformatives Potential in der transdisziplinären Forschung, um Selbstverständlichkeiten zu reflektieren und Gemeinsamkeiten zu entdecken.
Die Arbeit thematisiert den in der Frühen Bildung spezifischen Bereich des Leitens der Institution Kindertageseinrichtung´. Im Zentrum steht eine an Erkenntnissen der Füh-rungsforschung und Educational Governance Forschung mehrebenenorientierte qualitative Studie zu den Kontexten bzw. Einflüssen auf Leiten. Durchgeführt werden mit insgesamt 35 Teilnehmerinnen und Teilnehmern aus dem System Kindertageseinrichtung fünf problemzentrierte Expertinnen- und Experteninterviews, sowie begleitend Mappingverfahren. Die Auswertung wird als zusammenfassende und inhaltlich-strukturierende qualitative Inhaltsanalyse realisiert. Es wird herausgearbeitet, dass das Leiten von Kindertageseinrichtungen eingebettet ist in ein komplexes und kontingentes Gefüge verschiedener Kontextfelder, die das Leiten mit gestal-ten. In den Ergebnissen spiegeln sich u.a. drei thematische Ergebniscluster wider, mit denen neben den in der Fachdiskussion häufig thematisierten personalen Kontexten, die mit der Person der Kita-Leiterinnen und Kita-Leiter selbst verknüpft sind, und strukturell verankerten Kontexten vielfach sozial-kommunikative Kontexte verschiedener Akteursgruppen im System Kindertageseinrichtung sowie kulturelle Kontexte sichtbar werden, die soziale Interaktionen als aufeinander bezogenes Handeln als bedeutsame Einflüsse auf Leiten beschreiben. Sie verdeutlichen die von den Expertinnen und Experten wahrgenommenen gegenwärtigen Einflüsse auf das Leiten von Kindertageseinrichtungen und zeigen auch für eine positive Zu-kunft auf, dass neben personalen Einflüssen auf der einen Seite und strukturbezogenen Einflüssen auf der anderen Seite in breitem Umfang der Zusammenarbeit, der Kooperation und Beteiligung im System Kindertageseinrichtung eine wesentliche Funktion zukommt. Schlagworte: Frühkindliche Bildung, Kindertageseinrichtung, Kita-Leitung, Führung und Mana-gement in der Frühkindlichen Bildung, Bildungssteuerung, Qualitätsentwicklung, Empirische Bildungsforschung
Der Klimawandel gehört zu den globalen Herausforderungen des 21. Jahrhunderts. Die Folgen des Klimawandels machen sich u.a. in Form von Hitze, Stürmen oder Starkregen bemerkbar. Dem Klimawandel kann sowohl mithilfe des Klimaschutzes (Mitigation) in Form der Ursachenbekämpfung als auch mithilfe der Klimaanpassung (Adaption), welche sich in Form von Anpassungsmaßnahmen an das sich ändernde Klima darstellt, begegnet werden. Aufgrund ihrer Struktur sind insbesondere urbane Strukturen von Klimafolgen betroffen. Der Raum- und Umweltplanung komme dabei hinsichtlich der sozial-ökologischen Naturverhältnisse eine wichtige Rolle zu, sofern sie die Aufgaben der Krisenbewältigung annehmen und verantwortungsvoll wahrnehmen will.
Auch die Hansestadt Lüneburg steht zukünftig vor einigen Herausforderungen. Durch den allgemeinen Trend der Urbanisierung und als Teil der Metropolregion Hamburg gilt Lüneburg als beliebter Wohnraum. Folglich werden auch zukünftig neue Baugebiete erschlossen, Wohnraum geschaffen und Verdichtung sowie Flächenversiegelung vorgenommen. Im aktuell bearbeiteten Klimagutachten für Lüneburg werden bereits bisherige Risikogebiete bezüglich Hitze und Frischluft aufgezeigt.
In der vorliegenden Arbeit werden zunächst die der Ausarbeitung zugrungegelegten Begriffe sowie die Bedeutung von Starkregenereignissen in der Stadtplanung definiert und näher erläutert. Darauf folgt die Darstellung der zur Beantwortung der Forschungsfrage verwendeten Methoden. Anschließend werden in der empirischen Forschung das bisherige Auftreten von Starkregen analysiert, bestehende Adaptionsstrategien norddeutscher Städte und Regionen aufgezeigt, ein Zukunftsausblick auf Grundlage wissenschaftlicher Prognosen gegeben und konkrete, auf die Hansestadt Lüneburg bezogene, Analysen und Szenarien erstellt, bevor ein Resümee der empirischen Forschung gezogen werden kann. Abschließend wird das methodische Vorgehen reflektiert, die Ergebnisse diskutiert und ein kurzer Ausblick auf zukünftige Herausforderungen gegeben.
Seit der Jahrtausendwende sollen Schulen in Deutschland evidenzbasiert gesteuert werden. Eine wichtige Rolle spielt dabei die Rückmeldung von Informationen auf verschiedenen Ebenen des Schulsystems. Darüber, ob und wie entsprechende Maßnahmen wirken, ist bislang jedoch nur wenig bekannt. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich daher mit den Fragen, ob eine evidenzbasierte Schul- und Unterrichtsentwicklung im Kontext Neuer Steuerung gelingen kann, wie Wirkungen systematisch evaluiert werden können und welche Mechanismen und Kontextbedingungen dafür verantwortlich sein können, dass Wirkungen zu beobachten sind oder nicht.
Einsatz der Planarchromatographie mit wirkungsbezogener Detektion zur Untersuchung von Wässern
(2018)
Unter Wirkungsbezogener Analytik (WBA) wird die Kopplung eines chromatographischen Trennverfahrens mit einem biologischen Testsystem verstanden. Der Vorteil bei dieser Herangehensweise ist, dass die zuvor getrennten Probeninhaltsstoffe anhand ihrer Aktivität mit einem in vitro-Testsystem detektiert werden. Es hat sich gezeigt, dass die Hochleistungsdünnschichtchromatographie (HPTLC) besonders geeignet für die WBA ist [1, 2]. Die Literaturrecherche ergab, dass die WBA mit der HPTLC an unterschiedlichen Proben z. B. Pflanzextrakte oder Wasserproben durchgeführt wurden. Doch bislang konnte nicht gezeigt werden, dass die WBA mit HPTLC auch als routinefähige Methode eingesetzt wurde. In dieser Arbeit erfolgte eine Optimierung der Detektion der Endpunkte Biolumineszenzhemmung (Aliivibrio fischeri), antibiotische Wirkung (Bacillus subtilis), Neurotoxizität (Acetylcholinesterase) von der HPTLC-Platte hinsichtlich Routinefähigkeit. Zusätzlich konnte in ersten Versuchen gezeigt werden, dass es möglich ist, direkt gentoxische Verbindungen mittels des umu-Tests auf der HPTLC-Platte nachzuweisen. Für die einzelnen Biotests sind unterschiedliche Inkubationszeiten, die von Minuten bis Stunden reichen, notwendig. Dies führt aufgrund von Diffusion auf der HPTLC-Platte zu einer Bandenverbreiterung. Es wurden unterschiedliche Methoden und Arbeitsweisen zur Verminderung der Diffusion erprobt und optimiert. Eine Möglichkeit ist die mechanische Eindämmung durch die Einbringung einer Gaze in eine verfestigte Calciumalginatschicht. Optimiert wurde dieses Verfahren am Bacillus subtilis-Hemmtest. Hier konnte gezeigt werden, dass zwar durch das Einbringen der Gaze die Sensitivität sinkt, aber bislang wurde noch kein geeigneteres Material gefunden. Für Enzymtests ist eine vergleichsweise kurze Inkubationszeit notwendig, daher tritt hier eine geringere Bandenverbreiterung auf, womit eine mechanische Einschränkung der Diffusion nicht geeignet ist. Um die auftretende Bandenverbreiterung möglichst gering zu halten, wurde besonders die Aufbringung des Substrats optimiert. Dies geschah am Beispiel des HPTLC-Acetylcholinesterasehemmtests. Durch Aufsprühen des Substrats konnte das Ergebnis im Vergleich zu dem in der Literatur beschriebenen Verfahren wesentlich verbessert werden. Die Ermittlung der unterschiedlichen bandenverbreiternden Einflussfaktoren wie beispielsweise Inkubationszeit, Auftragegeschwindigkeit und Konzentration des Substrats und deren gegenseitige Beeinflussungen (Wechselwirkungen) erfolgte mittels statistisches Versuchsplanung. In absteigender Reihenfolge hatten folgende Faktoren den größten Einfluss auf die Zielgröße Bandenverbreiterung: Substratmenge > Wechselwirkung von Substratmenge und Umsatzzeit des Substrats > Umsatzzeit des Substrates = Enzymaktivität. Anhand dieser Erkenntnis konnte die Methode soweit optimiert werden, dass die bei der Detektion von AChE-Inhibitoren auftretende Bandenverbreiterung sehr gering gehalten werden kann. Aufgrund der hohen Empfindlichkeit des Verfahrens lassen sich selbst geringe Spuren von Verunreinigungen in Referenzsubstanzen detektieren. Besonders für den Routineeinsatz der WBA mit der HPTLC ist die Vergleichbarkeit der Ergebnisse erforderlich. Dazu wurde anhand des HPTLC-Leuchtbakterienhemmtests mit Aliivibrio fischeri eine Auswertestrategie erarbeitet. Die Ermittlung der Biolumineszenzhemmung findet analog zum Küvettentest statt und kann ortsaufgelöst als Hemmwert-Chromatogramm dargestellt werden. Die Darstellung der Hemmung in einem Hemmwert-Chromatogramm gleicht die Stauchung der Peaks aufgrund des sigmoiden Verlaufs der Dosis-Wirkungsbeziehung teilweise aus. Durch die nichtlineare Beziehung zwischen Konzentration bzw. Flächenmasse und Wirkung der unbekannten Substanzen ist es für den Vergleich von Proben notwendig, einen Bezugspunkt zu setzen. Bewährt hat sich dafür der EC50-Wert. Da aber in den meisten Fällen die Konzentration unbekannt ist, wird als Bezugspunkt das Auftragevolumen gewählt, welches erforderlich ist um eine Hemmung von 50 % auszulösen. Der Kehrwert des berechneten Auftragevolumens für 50% Hemmung stellt das reziproke Iso-Hemmvolumen (RIHV) dar. Dieser RIHV-Wert hat sich für den Probenvergleich in verschiedenen Anwendungen bewährt. Das Prinzip der Auswertung kann vom HPTLC-Leuchtbakterientest mit Anpassung auf den HPTLC-Bacillus subtilis-Hemmtest übertragen werden. Für den Vergleich der Wirkung auf die Acetylcholinesterase-Hemmung wird in Anlehnung zum RIHV, das reziproke Iso-Aktivitätsvolumen (RIAV) herangezogen. Hier wird das Auftragevolumen, welches notwendig ist, eine Aktivität der AChE von 50% zu erreichen, als Kehrwert angegeben. Zur Ermittlung der Messunsicherheit der Chromatographie und der detektierten Wirkung wurden parallel zu den Proben Referenzverbindungen untersucht. Bei der Überwachung einer gesicherten Deponie über einen Zeitraum von 4,5 Jahren konnte gezeigt werden, dass es sich bei der Hochleistungsdünnschichtchromatographie mittels automatisierter Mehrfachentwicklung (HPTLC/AMD) um ein reproduzierbares Chromatographiesystem handelt. Bei der Anwendung des Leuchtbakterien-, Bacillus subtilis- und des Acetylcholinesterase-Hemmtests auf verschiedene Deponie- und Abwasserproben wurden über einen Zeitraum von 7 Monaten Standardabweichungen von 5-9 % Hemmung für die testspezifischen Referenzsubstanzen ermittelt. Als Ergebnis der Validierung wurden der HPTLC-Aliivibrio fischeri-, der HPTLC-Bacillus subtilis- und der HPTLC-Acetylcholinesterase- Hemmtest am 24.03.2015 von der deutschen Akkreditierungsstelle (DAkkS) akkreditiert (Akkreditierungsurkunde D-PL-18961-01-00). Zur Ermittlung potenziell gentoxischer Substanzen wurde der umu-Test ausgewählt. Da es sich beim umu-Test auch um einen Test mit einer notwendigen langen Inkubationszeit (2 h) handelt, muss hier ebenso die Bandenverbreiterung durch geeignete Maßnahmen minimiert werden. Hierzu wurde die aufwendige Calciumalginatverfestigung in Kombination mit einer medizinischen Gaze nach Baumann et al. [3] vereinfacht. Mit dem umu-Test auf der HPTLC-Platte ist es derzeit möglich, die aus der DIN 38415-3 [4] bekannte direkt wirkende gentoxische Substanz 4-Nitroquinolin-N-oxid (4-NQO) auf der HPTLC-Platte nachzuweisen. Die Nachweisgrenze für 4-NQO liegt bei einer Auftragemenge von 3 ng. Für einen erfolgreichen Nachweis von indirekt wirkenden Substanzen, die erst nach der Aktivierung durch Stoffwechselenzyme gentoxisch wirken, war es nicht möglich, das erforderliche Metabolisierungssystem auf der HPTLC-Platte aufrecht zu erhalten. Zur Durchführung der WBA ist für die meisten Wasserproben (z. B. Oberflächenwasser oder Grundwasser) eine Anreicherung erforderlich. Parallel zu den Arbeiten mit den biologischen Testsystemen erfolgte die Optimierung der Anreicherung von organischen Verbindungen aus Wasserproben. Für die Festphasenextraktion (SPE) wurden verschiedene Materialien bei den pH-Werten 2, 7 und 9 mit Substanzen unterschiedlicher Polarität getestet. Die besten Wiederfindungen über den gesamten Polaritätsbereich erzielte die Phase ´Agilent Plexa´ (Polydivinylbenzol) mit einer angepassten Elutionsabfolge. Bei der Auswahl des Materials und der Anpassung der Elutionsabfolge wurde auch auf einen möglichst geringen Blindwert für den Biolumineszenz-Hemmtest mit Aliivibrio fischeri geachtet. Damit wurde eine für die WBA geeignete Anreicherungsmethode gefunden. Zur Verbesserung der Extraktionsausbeute von polaren Verbindungen mittels Flüssig-Flüssig-Extraktion (LLE) wurde die Mikro-LLE mit dem in allen Verhältnissen mit Wasser mischbaren Extraktionsmittel Acetonitril getestet. Die im Blindwert auftretenden störenden Substanzen konnten durch Ausheizen des zur Phasentrennung erforderlichen Natriumchlorids erheblich reduziert werden. Bei den Untersuchungen zur Wiederholbarkeit mit einer Deponiesickerwasserprobe und der Detektion der Biolumineszenz von Aliivibrio fischeri waren nur geringe Abweichungen der Hemmwerte detektierbar. Aufgrund der zu erwartenden komplexen Zusammensetzung von Proben aus dem Deponiebereich ist eine Gradientenelution für die HPTLC/AMD notwendig. Anhand von Referenzverbindungen und Extrakten aus verschiedenen Deponien wurde die HPTLC/AMD-Trennung für ein Screening optimiert. Mit diesem Screening-Gradient ist es möglich, die wirkenden Probenbestandteile über die gesamte Trennstrecke zu verteilen. Zusätzlich fand noch eine Entwicklung einer isokratischen HPTLC-Trennung für eine schnelle Beurteilung von Proben statt, wobei bei dieser Methode Abstriche bezüglich der Trennleistung gemacht werden mussten. Zudem konnte gezeigt werden, dass der aufwendige Identifizierungsprozess durch spezifische postchromatographische Derivatisierungsreaktionen auf der HPTLC-Platte unterstützt werden kann. Dazu wurde der Bratton-Marshall-Nachweis von primären Aminen optimiert. Durch den Nachweis von austauschbaren Protonen mittels des H/D-Austausches lassen sich die denkbaren Strukturen deutlich einschränken. Für einen nahezu vollständigen H/D-Austausch hat sich die Kopplung von HPTLC und Massenspektrometer (MS) als besonders geeignet gezeigt, da hier nur wenige Milliliter an deuterierten Lösemitteln benötigt werden. Erprobt wurden die optimierten Methoden an verschiedenen Wässern, welche aus Kläranlagen und aus dem Umfeld von Deponien stammen. Durch die Einführung des RIHV- bzw. RIAV-Wertes ist es möglich Wässer von verschiedenen Probennahmestellen, z. B. Deponiesickerwässer, anhand ihrer Wirkung vergleichend zu beurteilen. Auch kann damit die Veränderung des Wirkungsmusters über einen Aufbereitungsprozess beobachtet werden. Die Untersuchungsergebnisse zeigen zudem, dass auch bei der WBA Feldblindproben entscheidend sind, um Proben sicher beurteilen zu können.
Die heutige industrielle Landwirtschaft birgt vielfältige Probleme, wie die Degradierung der Böden, den Verlust von Biodiversität, Nitrate im Grundwasser, sowie die hohe Abhängigkeit von fossilen Energieträgern. Einen möglichen Lösungsansatz bietet das Konzept der regenerativen Landwirtschaft, welches weltweit zunehmend Beachtung findet. Ziel der regenerativen Landwirtschaft ist es, Agrarökosysteme und insbesondere die Böden kontinuierlich zu verbessern, indem durch bestimmte landwirtschaftliche Methoden und ganzheitliches Management unter anderem gestörte Nährstoff-, Wasser- und Kohlenstoff- Kreisläufe wieder geschlossen werden. Die Verwendung von Pflanzenkohle als Bodenhilfsstoff könnte ein mögliches Werkzeug der regenerativen Landwirtschaft sein, da Forschungen gezeigt haben, dass Pflanzenkohle durch ihre spezifischen Eigenschaften in der Lage ist, die physikalischen und chemischen Eigenschaften des Bodens langfristig zu beeinflussen und dadurch zum Bodenaufbau beizutragen. Es handelt sich jedoch um eine vergleichsweise neue Methode, die in Deutschland bislang wenig praktiziert wird und es gibt einige Kritik an der Produktion und Verwendung von Pflanzenkohle. Das Ziel der Arbeit ist es daher herauszufinden, ob und auf welche Weise die Verwendung von Pflanzenkohle im Ackerbau ein Bestandteil einer regenerativen Landwirtschaft in Deutschland sein kann. Hierfür wurden auf Grundlage der vorhandenen Literatur einige Thesen aufgestellt. Für die empirische Erhebung von Praxiswissen wurden leitfadengestützte ExpertInneninterviews mit je einem Vertreter der Anbauweisen biologisch-dynamisch, organisch-biologisch und der Permakultur geführt. Die Ergebnisse wurden ergänzt durch ein Interview mit einer Expertin aus dem Bereich der Pflanzenkohleproduktion, um technische Details zu konkretisieren. Im Ergebnis wird unter anderem deutlich, dass der Pflanzenkohleeinsatz für jede Fläche gründlich überlegt werden muss. Allgemein sollte Pflanzenkohle nur in kleinen, dezentralen landwirtschaftlichen Systemen eingesetzt werden und Teil einer Abfall-Management-Strategie sein. Es müssen sowohl das Ziel der Anwendung, als auch die Eigenschaften der eingesetzten Kohle bekannt sein und ein Einsatz sollte nur in einem System erfolgen, welches bereits regenerativ bewirtschaftet wird.