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Heating is most important part of thermal energy demand, and accounts for large amounts ofenergy consumption in cold regions. Renewable energy sources will be of great importance inorder to cover future energy demands. However, their intermittency is rightly considered asinconvenient. Thus, a more effective management of demand, coupled with efficient storagesystems is required. Based on this perception, thermal systems coupled with electricityproduction have been efficiently designed, they are the so called “combined heat and power”(micro-CHP). Nonetheless, heat losses from the thermal part of their system lead to electricityfluctuation. Therefore, the use of micro-CHP in combination with a volume-efficient and nearlylossless heat storage system to counteract electricity fluctuations is a viable solution.The heat storage system in this work is based on reversible thermochemical reactions, suchas dehydration and hydration of inorganic salts, which exhibits very high energy density (up to628 kWh·m-3 of storage material). The chosen inorganic salt (SrBr2·6H2O) reacting with purewater vapour operates within a closed system. The objective of this work is to design a systemthat thermodynamically matches the combination with micro-CHP. Therefore, investigationshave been performed from the material at micro-scale to the system at lab-scale. Models weredeveloped on the basis of heat and mass transfer with chemical reaction and were done in orderto numerically analyse the system. Experiments were additionally performed to consolidate thenumerical tools for future studies. Characterization experiments have been designed and tested.Thermo-physical properties (thermal conductivity, specific heat capacity, permeability, chemicalkinetics) of the reactive salt were then determined to be used as parameters into the sodeveloped models.The numerical simulations lead to the time-space evolution of heating fluid, reactive bedtemperatures and reactor pressure. The originality of this study is to model the coupled heat andmass transfer with chemical reaction on a 3D geometry to be close to the reality. Results help tonumerically and experimentally analyse the thermochemical heat storage performances. Thebed energy density is experimentally found to be 531 kWh·m-3 of salt hydrate. Based on thecondensation temperature during the experimentation, a reactor energy density of 140 kWh·m-3and a storage capacity of 65 kWh with a thermal efficiency of 0.78 are obtained. This systemproves the recovery capacity of more than 2/3 of the input energy. Various aspects of design andrecommendation for optimisation aspect that could help during prototype development aretaken into account and addressed. Comparison simulation-experiment is then performed anddiscussed, showing encouraging results, even if limited at lab-scale.
Die selektive katalytische Reduktion (SCR) mit Ammoniak als Reduktionsmittel gehört zu den bedeutenden Stickoxidminderungsmaßnahmen bei Personenkraftwagen. Aufgrund des Gefahrenpotentials von Ammoniak wird eine wässrige Harnstofflösung mit einem Harnstoffgehalt von 32,5 % als Reduktionsmittelträger verwendet. Die technischen Herausforderungen im Umgang mit diesem Reduktionsmittelträger liegen in der Kältestabilität mit einem Gefrierpunkt von -11,5°C, der begrenzten Haltbarkeit und der Gefahr zur Bildung von Harnstoffablagerungen in der Abgasanlage. In der Arbeit wird das Ablagerungs- und Alterungsverhalten dieser wässrigen Harnstofflösung unter möglichst realen Bedingungen untersucht. Die Alterung des Reduktionsmittels wird durch verschiedene Fahrzeug- und Umwelteinflüsse während des Betriebes verursacht. Neben der thermischen Alterung als größte Einflussquelle werden ebenfalls tiefe Temperaturen mit Phasenwechseln, die Art der Behälterentgasung, die Fahrdynamik, der Luftdruck und die Hydrolyse hinsichtlich eines Alterungseinflusses untersucht. Auf Basis dieser Daten wird ein empirisches Alterungsmodell entwickelt, was die Bestimmung eines maximalen Alterungszustandes der wässrigen Harnstofflösung erlaubt. Die veränderten chemisch-physikalischen Eigenschaften des gealterten Reduktionsmittels sowie dessen Auswirkungen auf die Emissionen werden in dieser Arbeit bestimmt. Ablagerungen in der Abgasanlage entstehen ausgehend von einer Wandfilmbildung bei niedriger Verdampfungsrate und hoher Verweilzeit des Reduktionsmittels auf kühlen Flächen. Der auskristallisierte Harnstoff wandelt sich je nach Dauer und Ausmaß der thermischen Belastung in Folgeprodukte um. Die Ablagerungsbildung wird im Realbetrieb phänomenologisch beschrieben und charakterisiert. Auf dieser Basis wird das reale Ablagerungsverhalten auf einen Prüfzyklus übertragen und eine geeignete Bewertungsmethode entwickelt. In einer systematischen Untersuchung wird der Einfluss der Wandtemperatur, der Einspritzfrequenz, des Einspritzdrucks, des Einspritzwinkels, der Tropfengröße, der Oberflächenspannung und der Reduktionsmittelalterung experimentell ermittelt. Daraus werden allgemein Möglichkeiten zur Minderung von Harnstoffablagerungen in der Abgasanlage entwickelt und beschrieben.
Against the backdrop of aging populations, labor shortages, and a longer healthy life expectancy, there has recently been considerable discussion of the great potential that post-retirement activities hold for individuals, organizations, and society alike. This dissertation consists of three empirical papers investigating the life reality of active retirees in Germany. In addition, framework conditions and motivational structures that need to be considered in creating jobs for this group of workers are examined. The first paper identifies the prerequisites for productivity after retirement age and describes the changed nature of modern-day retirement. Current levels of post-retirement work are quantified by reference to German Microcensus data. The data show that adults continue to engage in paid employment beyond the applicable retirement age, with self-employment and unpaid work in family businesses making up the greatest share of post-retirement activities. Qualitative data collected from 146 active retirees (mean age = 67 years, standard deviation = 4) showed that the changes entailed in retirement include more flexible structures in everyday life. Content analysis revealed that reasons for taking up post-retirement activities were the desire to help, pass on knowledge, or remain active; personal development and contact with others; and a desire for appreciation and recognition. In addition, flexible working hours and the freedom to make decisions are evidently important aspects that need to be taken into account in creating employment activities for silver workers. The second paper extends the findings of the first paper by investigating the differences that respondents experienced between their former career job and their post-retirement activities, drawing on an additional quantitative sample of active retirees (N = 618, mean age = 69 years, standard deviation = 4). Factor analysis revealed differences in four areas: First, differences were identified in person-related variables, such as work ability. Second, differences were perceived in the scope of the job itself with regard to workers’ tasks, skills, or job function. Third, the perceived freedom of time allocation and flexibility in job practice distinguished between the silver job and the former career job. Fourth, differences were noted in perceived responsibility and in the significance of the activity. The third paper further examined how relevant personal motivational goals (achievement, appreciation, autonomy, contact, and generativity) as well as corresponding occupational characteristics of the silver job were related to life and work satisfaction in the quantitative sample (N = 661, mean age = 69 years, standard deviation = 4). Hierarchical regression analyses showed that the motivational goals of achievement, appreciation, autonomy, contact, and generativity significantly predicted life satisfaction, whereas only generativity predicted work satisfaction. With respect to the occupational characteristics, none of the situational predictors influenced life satisfaction, but opportunities to fulfill one’s achievement goals, to pass on knowledge, and to experience appreciation and autonomy predicted work satisfaction. The results suggest that post-retirement workers seem to differentiate between perceived life satisfaction and work satisfaction as two independent constructs. In conclusion, key motives for taking up post-retirement activities were generativity (the wish to help and pass on knowledge), but also personal development, appreciation, autonomy, and contact. The findings indicate that organizations should introduce flexible working hours, and offer silver workers advisory and freelance work. Providing freedom to make decisions and ensuring due appreciation of the contribution made by silver workers will lead to a fruitful interplay of silver workers and organizations. Future research should build on these findings by applying longitudinal designs and drawing on samples of retirees with more diverse educational and financial backgrounds. The papers of this dissertation echo the call for a new, more positive way of looking at the capacities of active retirees.
In this dissertation, advanced nonlinear control strategies and nonlinear minimum-variance observation are combined, in order to improve the estimation and/or tracking quality within control and fault detection tasks, for several types of systems from the fields of electromobility and conventional drivetrain technology that have some potential for sustainability or performance improvements. The application-specific innovations in terms of nonlinear Kalman filter methods are: (1) Improved state of charge estimation for Lithium-ion battery cells, powered by a novel self-adaptive EKF that uses a high-order polynomial curve fit as a decomposition of the uncertain nonlinear output equation with intentionally redundant bases, and with a reduced number of polynomial parameters that are adapted online by the EKF itself. (2) Online estimation of the time delay between two periodic signals of roughly the same shape that have pronounced uncorrelated noise, based on a fractional-order approximation of the transcendent transfer function of the time delay which is used as a model in a novel kind of EKF. (3) Using two (E)KFs (one for the linear subsystem and one for the nonlinear subsystem of a new kind of multi-stage piezo-hydraulic actuator) in a cascaded loop structure in order to reduce the computation load of the estimation, by appropriate 'interfacing' between the two observers (using one shared system model equation, among other aspects). - The innovations in terms of nonlinear control methods are powered by observation, as well: (1) Sliding mode velocity control of a DC drive that is subject to nonlinear friction and unknown load torques, enhanced by an equivalent control law, and with a new intelligent switching gain adaptation scheme (for reduced control chattering and, thus, less energy consumption and actuator wear), which is powered by Taylor-linearized model predictive control, which in turn requires observer-based disturbance compensation (by a KF with a double-integrator disturbance model) for model-matching purposes in order to function correctly. (2) Direct speed control of permanent-magnet three-phase synchronous motors that have a high power-to-volume ratio, based on sliding mode control in a rotating d,q coordinate system, with a new equivalent control method that exploits both system inputs and with a secondary sliding surface to ensure compliance with the current-trajectory of maximum efficiency for the required torque, and which works without measurement of the rotor angle (thanks to a new kind of EKF that estimates all states in the stationary α,β coordinate system, as well as the disturbance/load torque and its derivative). In all instances, improvements (compared to methods existing in the literature) in terms of control and estimation performance have been achieved and confirmed using simulation studies or real experiments.
Die Alkoholproblematik am Arbeitsplatz stellt einen wichtigen Teilaspekt der allgemeinen Suchtproblematik dar. In der vorliegenden Arbeit wird dargestellt, welche Möglichkeiten, aber auch welche Grenzen des hilfreichen Handelns am Arbeitsplatz allgemein und am Arbeitsplatz Universität insbesondere gegeben sind. Die Arbeit ist in vier Hauptteile gegliedert, die Gegenstand und Prozeß nachvollziehbar beschreiben. Im Teil I wird ausgehend von der Ätiologie und der Pathogenese die Funktion und Bedeutung der Droge Alkohol in der Gesellschaft beschrieben und der Zusammenhang zwischen Arbeitsbedingungen und Konsumverhalten dargelegt. Die Vorstellung eines Modells betrieblicher Alkoholprävention schließt sich im Teil II an. Die Implementierung eines Alkoholprogrammes an der Pilot-Universität wird im Teil III beschrieben. Unter Berücksichtigung erster Forschungsergebnisse wird ein Handlungskonzept für die Alkoholprävention an der Pilot-Universität formuliert, in dem jedoch Organisationsstruktur und Organisationskultur von Universitäten und Hochschulen noch nicht ausreichend berücksichtigt sind. Im letzten Teil der Arbeit wird daher der Versuch unternommen, ein Konzept zu entwerfen, das sich an der Methode der Organisationsentwicklung orientiert.
Alltagspraxis zwischen Regularisierung und Wohnungsmarkt am Beispiel der Villa 31 in Buenos Aires
(2016)
Die vorliegende Arbeit "Alltagspraxis zwischen Regularisierung und Wohnungsmarkt" beschäftigt sich mit der Villa 31, einer informell gewachsenen Siedlung im Stadtzentrum von Buenos Aires. Die bereits in den 1930er Jahren entstandene Villa ist heute Lebensraum von mehr als 27.000 Menschen, die zum Teil noch immer unter prekären Wohnbedingungen und in ungeklärten Besitzverhältnissen leben. Den Ausgangspunkt des Forschungsvorhabens bildet in diesem Zusammenhang das lange Zeit kontrovers diskutierte, letztlich jedoch im Dezember 2009 erlassene Gesetz No 3.343 welches den Erhalt und die Aufwertung (die sog. Urbanisierung) der Villa 31 rechtlich verankert. Ausgehend von dem spezifischen Ort konzentriert sich die Arbeit auf zwei gegenwärtige Entwicklungen, zum einen wird die Etablierung des städtisch initiierten Aufwertungsprozesses der Villa 31 untersucht, zum anderen fokussiert sich die Analyse auf die Entstehung eines parallel funktionierenden Wohnungsmarktes innerhalb der Siedlung. Im Vordergrund steht dabei die kritische Analyse der bislang wissenschaftlich nicht erforschten Themenfelder aus der Perspektive der Bewohner_Innen. Der erste Teil der Dissertation konzentriert sich auf den Urbanisierungs- bzw. den Aufwertungsprozess der Villa 31. Die Untersuchung erfolgt dabei ausgehend von zwei verschiedenen Blickrichtungen: auf der einen Seite werden die Vorgehensweisen und Absichten der formellen Planung der Stadtverwaltung dargelegt und hinterfragt, zum anderen wird der Prozess ausgehend von der urbanen Praxis und Alltagsperspektive der Bewohner_Innen betrachtet. In diesem Zusammenhang wird der Fragestellung nachgegangen, welche Auswirkung die öffentlich gelenkte Urbanisierung auf den Siedlungsraum und die Menschen vor Ort hat. Es entsteht eine umfassende Momentaufnahme des laufenden Urbanisierungsprozesses, die sowohl die zugrundeliegenden stadträumlichen Lebensrealitäten aufzeigt als auch verschiedene Perspektiven der Bewohner_Innen darstellt, die sonst meist außerhalb der allgemeinen Wahrnehmung liegen. Im zweiten Teil der Arbeit liegt der Forschungsfokus auf der Etablierung und Entwicklung des eigenständigen Wohnungsmarktes innerhalb der Villa 31. Die Praktiken der Wohnraumaneignung und deren Veränderung durch die Prinzipien des Wohnungsmarktes werden dabei in den Mittelpunkt gestellt. In diesem Zusammenhang wird der Fragestellung nachgegangen, in welchem Verhältnis die Funktionsweise des Wohnungsmarktes und die Umsetzung der Urbanisierung stehen. Ausgehend von den lokalen Akteur_Innen auf dem Wohnungsmarkt werden anhand von Interviews die Veränderung der Eigentums- und Mietverhältnisse, die Transformation des Wohnraumangebotes sowie die vorherrschenden ökonomischen Rahmenbedingungen und Sicherheiten untersucht. Es entsteht ein umfassendes Bild der Aushandlungsmechanismen und Funktionsweise des Wohnungsmarktes. Durch die Kenntnis der lokalen Bedingungen und deren Analyse wird eine empirische Grundlage generiert, die zum besseren Verständnis der spezifischen Siedlungsdynamik beiträgt.
Halogenated flame retardants (HFRs) have been applied since the 1960s in various industrial and consumer products to protect humans as well as private and public possessions. In the past decade polybrominated diphenyl ethers (PBDEs), formerly the major applied HFRs were widely restricted and adopted as Persistent Organic Pollutants (POPs) in the Stockholm Convention due to their adverse effects on humans and the environment as well as their ubiquitous occurrence in the global environment. Besides PBDEs, various alternative HFRs have been applied for decades as well, or were recently developed to replace PBDEs. However, their potential adverse properties, environmental distribution and fate are largely unknown. Therefore, this thesis addresses the global occurrence, distribution and transport of alternative HFRs versus PBDEs in the marine atmosphere and seawater toward the Polar Regions in order to examine their longrange atmospheric transport (LRAT) potential. This thesis presents the first data on alternative HFRs in the atmosphere of the marine environment and the Polar Regions. Alternative brominated flame retardants (BFRs), Dechlorane compounds and PBDEs were investigated in high-volume air and seawater samples taken along several sampling transects in the Atlantic Ocean, Pacific Ocean and Indian Ocean toward the Polar Regions of the Arctic and Antarctic. In addition, three sampling cruises were conducted in the German Bight, North Sea. Several alternative HFRs were detected in the global marine atmosphere and seawater with hexabromobenzene (HBB), pentabromotoluene (PBT), pentabromobenzene (PBBz), 2,3- dibromopropyl-2,4,6-tribromophenyl ether (DPTE) and Dechlorane Plus (DP) being the predominant compounds which were observed in concentrations similar or even higher than PBDEs. Total atmospheric concentrations ranged from <1 pg m-3 over the open oceans up to 42 pg m-3 over the East Indian Archipelago. Seawater concentrations ranged from <1 pg L-1 in open ocean seawater up to 21 pg L-1 in coastal regions, while estuarine concentrations reached up to 6800 pg L-1. Overall, the comparison revealed that alternative HFRs dominate versus PBDEs in air and seawater, both in coastal regions as well as the Polar Regions, showing a shift from PBDEs toward alternative HFR in the marine atmosphere and seawater. The distribution in the global atmosphere was strongly influenced by the proximity to potential source regions and the pathway of the sampled air masses. Highest concentrations were observed in continentally influenced air masses, while low background concentrations occurred during sampling of oceanic remote air masses. In general, Western Europe, East and Southeast Asia but also Africa were identified as source regions for the marine environment, especially for alternative HFRs as well as BDE-209. In contrast, relatively low peak concentrations of the PBDE congeners of the Penta- and OctaBDE mixtures under continental influence were observed, indicating limited emissions of legacy PBDEs. The dry air-seawater gas exchange estimation showed that the atmosphere is a source for seawater resulting in net deposition into the global oceans after atmospheric emissions and transport, both in coastal regions as well as in the open oceans. Besides atmospheric depositions, riverine discharge was shown to act as source for coastal environments. The investigation of sampling transects toward the Polar Regions revealed that several alternative HFRs – in particular HBB, PBT, DPTE, PBBz and DP – undergo LRAT toward the Polar Regions in an extent similar to PBDEs and, therefore, meet the LRAT criterion of POPs under the Stockholm Convention. DP was found to undergo LRAT attached to airborne particles whereby stereoselective LRAT differences were shown for the two DP stereoisomers. With respect to LRAT, the results of this thesis therefore imply that alternative HFRs – in particular HBB, PBT, DPTE and DP – aren’t suitable replacements for PBDEs, but chemicals of emerging global environmental concern and possible future POPs.
Die vorliegende Dissertation wendet ein theoretisches Modell zum Zusammenhang zwischen Wirtschafts- und Umweltleistung auf existierende und eigene empirische Untersuchungen an. Die auf Basis des Modells formulierten Hypothesen werden mit eigenen empirischen Daten aus Europa insbesondere mit Bezug auf betriebliche Umweltstrategien und auf input-orientierten bzw. output-orientierten Umweltschutz untersucht. Dies ermöglicht insbesondere eine Bewertung des Einflusses der Strategiewahl. Die empirische Untersuchung basiert auf zwei unterschiedlichen Datensätzen. Es werden zunächst empirische Daten zur Umweltleistung von Papierfirmen in verschiedenen Ländern (Niederlande, England, Deutschland und Italien) untersucht, und dabei bei einer output-orientierten Messung der Umweltleistung ein im wesentlichen negativer Zusammenhang zwischen Umwelt- und Wirtschaftsleistung ermittelt. Bei Verwendung eines input-orientierten Maßes für die Umweltleistung wird ein im wesentlichen insignifikanter Zusammenhang gefunden. In der zweiten empirischen Untersuchung wird im Rahmen einer Befragung von Unternehmen des verarbeitenden Gewerbes in England und Deutschland eine Unterscheidung von betrieblichen Umweltstrategien vorgenommen. Dabei erfolgt auf Basis der Kriterien des Environmental Shareholder Value eine Einteilung der Firmen in solche mit wertorientierten Umweltstrategien und solche ohne spezifische Wertorientierung. Auf Basis dieser Unterscheidung wird die aus der zentralen Fragestellung der Dissertation abgeleitete Hypothese untersucht, dass der Zusammenhang zwischen Umweltleistung und Wirtschaftsleistung für Unternehmen mit einer wertorientierten Umweltstrategie positiver ist als für solche ohne spezifische Wertorientierung des Umweltmanagements. Diese Hypothese wird dahingehend bestätigt, dass für Firmen mit wertorientierter Umweltstrategie ein weitgehend positiver Zusammenhang zwischen Umweltleistung und umweltbezogenen Dimensionen der Wettbewerbsfähigkeit nachgewiesen wird.
This dissertation includes an introduction and five empirical papers focusing on the educational and career decision-making process of individuals in Germany. The five papers embrace different determinants of educational and career decisions including school performance, social background, leisure activities as well as professional expectations, and contribute to the existing literature in this research area. Chapter 2 of this dissertation begins by analysing the nexus between students’ time allocation and school performance in terms of grades and satisfaction with their own performance in mathematics, the German language and a first foreign language, as well as overall achievement. This chapter looks at the heterogeneity of three important extracurricular activities: student jobs, sports and participation in music. Moreover, the heterogeneity of each activity is addressed by accounting for different types of the particular activity and differences in the number of years the activity has been pursued. For this purpose, data from the German SOEP, as a representative panel survey of private households and people in Germany, in particular cross-sectional survey data of 3388 students who are about 17 years old and enrolled in a German secondary school, were used. The main findings are that having a job as a student is negatively correlated with school performance, whereas participation in sports and music is positively correlated. However, the results reveal heterogeneity in each activity, especially with respect to intensity. Chapter 3 addresses the concrete post-school decision of school students, in particular whether to study or to enter the German VET system (Vocational Education and Training). It focuses on individual risk preferences and the social background of individuals and how these determinants affect the ultimate decision to enrol in university or to start an apprenticeship given the same level of qualification. For the empirical approach data from the German SOEP were used, in particular information on individuals' educational decisions between 2007 and 2013. The results indicate that (i) individual risk preferences do not have an overall effect on the real transition; (ii) privileged individuals are more likely to take up higher education; and (iii) compared to highly educated parents, parents without an academic background are less likely to guide their children into tertiary education, regardless of how much they support their children with their school work. Chapter 4 deals with the reconsideration of educational decisions in terms of early contract cancellations in VET. In particular, the effects of a second job on the intention to cancel a VET contract early are analysed for apprentices in Germany. For the empirical approach the representative German firm-level study "BIBB Survey Vocational Training from the Trainee's Point of View 2008", conducted by the Federal Institute for Vocational Education and Training (BIBB), is used. The survey contains 5901 apprentices that were interviewed during their second year of apprenticeship (205 schools, 340 classes, and 15 common occupations). Furthermore, it includes the design, procedures, basic conditions, and quality criteria of apprenticeships. The applied probit regressions show a higher intention to quit if apprentices require a secondary job to cover their living costs. In Chapter 5, new data on 191 apprentices from a vocational school, located in a northern German federal state, are used to validate the empirical results of Chapter 4. This chapter presents new insights into secondary-job-related burdens during apprenticeship. Due to limitations in the data, the applied empirical approach in Chapter 4 lacks to analyse how holding multiple jobs increases the intention to leave an apprenticeship early. Therefore, Chapter 5 includes the investigations of burdens related to the second job. The results indicate a lower intention to quit the apprenticeship if an apprentice holds a second job to cover living costs. However, secondary jobs are linked to lower quality of training, which, on the other hand, increases the intention to leave the apprenticeship early. Furthermore, the probability of secondary-job-related burdens increases with the number of working hours. Chapter 6 concludes the thesis by investigating subjective determinants of early contract cancellations in VET. It examines ten questions on what apprentices want to achieve and how unfulfilled expectations affect the intention to leave the apprenticeship early. The findings of this investigation contributes to the existing research on early contract cancellation. The questions considered include information on the performance, personal development, career development and prospects or position in society and their meaning to apprentices. For the research approach, the "BIBB Survey Vocational Training from the Trainee's Point of View 2008" is considered again. The probit and ordered probit regressions applied show significant effects of job characteristics that represent job security. The expectation of being retained after an apprenticeship and the encouragement to consistently train further decrease the intention to leave the apprenticeship early. Furthermore, women appear to be more affected by job security signals than men, but they also sort more often into occupations with lower retention probabilities. Consequently, this result may be an indication of occupational segregation rather than a sign of differences between sexes.
Die vorliegende Dissertation wurde in der Zeit vom September 2002 bis Januar 2005 am Institut für Ökologie und Umweltchemie des Fachbereichs Umweltwissenschaften an der Universität Lüneburg angefertigt. Das Thema dieser Dissertation lautet: "Analyse des Lebenszyklus einer Verpackung anhand der Ökobilanzen. Vergleichende Untersuchung eines Getränkekartons in der Bundesrepublik Deutschland und in der Russischen Föderation". Die Arbeit befasste sich mit der ökologischen Beurteilung der bei der Produktion, dem Verbrauch und der Beseitigung von Getränkeverpackungen entstehenden Stoff- und Energieströme mittels der Ökobilanzmethode. Nach einem umfassenden Überblick des Nutzens, der Durchführung und des Kenntnisstandes der Ökobilanzen und speziell der Ökobilanzen von Getränkeverpackungen in beiden relevanten Ländern wurden an einem Fallbeispiel die Unterschiede zwischen Stoff- und Energieflüssen im Lebensweg eines in der Bundesrepublik Deutschland und in der Russischen Föderation hergestellten Getränkekartons herausgefiltert. Der Untersuchungsgegenstand war neben dem aus drei Stoffen (Zellstoffkarton, Polyäthylen und Aluminium) bestehenden Getränkekarton selbst die eingesetzte Transportverpackung (Tray aus Wellpappe, sowie Holzpalette). Die vergleichende Ökobilanz wurde nach ISO-Normen aus der Reihe 14040ff. zu Ökobilanzen erstellt. Im Rahmen der durchgeführten Untersuchung wurden die relevanten Stoff- und Energieströme aufgrund von Literaturangaben erfasst und anschließend mittels des vom Umweltbundesamt ausgearbeiteten Ansatzes der Wirkungsindikatoren bewertet. Hierbei wurden drei Szenarien differenziert: 1. Durchschnittslage in der Bundesrepublik Deutschland (Szenarium 1), 2. Gebiet Moskau (Szenarium 2) und 3. Gebiet Tyumen (Szenarium 3) in der Russischen Föderation. Für jedes Szenarium wurden 18 Lebenswegabschnitte berücksichtigt, einschließlich der notwendigen Transporte: Primäraluminiumschmelze, Sekundäraluminiumschmelze, Stammholzproduktion, Herstellung von Alufolie, Herstellung von LDPE, Herstellung von Rohkarton, Herstellung von Verbundkarton, Herstellung von Wellpappe, Sägewerk (Herstellung von Holzpaletten), Abfüllung, Handel / Verbrauch, Wertstofferfassung und -sortierung, Altpapiererfassung und -sortierung, Ablagerung von Hausmüll, Ablagerung von Schlacken, Hausmüllverbrennung, Abwasserreinigung, Transporte, einschließlich Mülltransporte. In die Datenerfassung gingen ca. 80 eingehende und 160 ausgehende elementare (direkt der Umwelt entnommene bzw. an die Umwelt angegebene) Stoff- und Energieströme ein, die bei der Wirkungsabschätzung in 13 Wirkungskategorien aggregiert wurden: Treibhauseffekt, Photooxidantienbildung, Eutrophierung von Böden, Eutrophierung von Gewässern, Versauerung, Energieträgerbeanspruchung, Materialienverbrauch, Wasserverbrauch, Forstflächenbeanspruchung, Deponieflächenbeanspruchung, Toxische Schädigung des Menschen, Toxische Schädigung der Organismen und Ökosysteme, Abfallmenge. Die Ergebnisse der Forschung zeigen ein deutlich geringeres Umweltwirkungspotential der in Deutschland erzeugten Getränkekartons, die in allen 13 Wirkungskategorien die günstigsten Werte aufweisen. Besonders groß ist der Vorteil des Szenariums 1 im Vergleich zu einem ungünstigsten Szenarium bei den Kategorien "Deponieflächenverbrauch" (11,4 Mal) und "Aquatische Eutrophierung" (6,4 Mal). In den meisten Wirkungskategorien tragen die in Deutschland hergestellten Getränkekartons etwa um die Hälfte geringer zur Umweltverschmutzung bei, als die in Russland produzierten Getränkekartons. In den Kategorien "Materialienverbrauch", "Forstflächenverbrauch" und "Abfallmenge" ist der Beitrag der deutschen Getränkekartons zur Umweltbelastung nur 2 bis 22% höher, als der von russischen Getränkekartons. Bei den zwei russischen Szenarien verursacht das Szenarium 3, das durch die größten Transportstrecken geprägt ist, in der Regel wesentlich schlechtere Werte, als Szenarium 2. Lediglich in drei Fällen (bei dem Verbrauch von Forstflächen, Materialien und Wasser) schneiden die Szenarien 2 und 3 gleich ab. Werden die Ergebnisse der vergleichenden Ökobilanz lebenswegbezogen betrachtet, lässt sich folgendes Fazit ziehen. Bei der Produktion stammt in allen Szenarien ein erheblicher Anteil der Schadstoffe aus der Packstoffherstellung und deren Vorstufen (insbesondere aus Primäraluminiumschmelzen, Polyethylen- und Rohkartonherstellung). In den Szenarien 2 und 3 wachsen im Vergleich zum Szenarium 1 die Anteile der schädlichen Stoff- und Energieemissionen aus der Beseitigung (insbesondere aus der Müllablagerung) und aus den Transporten, einschließlich der Getränkedistribution.
Die empirische Unterrichtsforschung verfolgt das Ziel, Unterricht und die darin stattfindenden Prozesse zu beschreiben und zu beurteilen und deren Einfluss auf den Lernerfolg von Schülern zu analysieren. Auch wenn Videostudien zu den aufwändigeren Verfahren in der empirischen Unterrichtsforschung zählen, werden sie vermehrt eingesetzt, um sich diesen Unterrichtsprozessen anzunähern. Mittels Videografie werden Verhaltensweisen und Prozesse sicht- und messbar, die den Lernerfolg von Schüler maßgeblich beeinflussen können. Die detaillierte, reliable und valide Erfassung von Unterrichtsprozessen ist jedoch an Bedingungen geknüpft, die spezifische Herausforderungen für Videostudien darstellen und im Rahmen dieser Dissertation in drei Teilstudien empirisch untersucht werden. Allen Teilstudien liegen Unterrichtsvideos zugrunde, die mittels eines schülerzentrierten Aufnahmesystems aufgenommen wurden. Bei einem schülerzentrierten Aufnahmesystem werden ergänzend zu der Lehrkraftkamera und der Überblickskamera an jedem Gruppentisch weitere Kameras aufgestellt, um die Handlungen und Interaktionen aller am Unterricht beteiligten Personen im Detail erfassen zu können. In Teilstudie 1 wird ein potenzieller Reaktivitätseffekt bei Schülern als eine zentrale Herausforderung von Videostudien untersucht, der zu Verzerrungen des Datenmaterials aufgrund der Anwesenheit von Kamera(personen) führen kann. Dadurch kann die Validität der Daten einschränkt werden. In Teilstudie 2 wird der Herausforderung des in Videostudien oftmals geringen Beobachtungszeitraums begegnet, indem untersucht wird, wie stabil das verhaltensbezogene Engagement von Schülern im Verlauf einer videografierten Unterrichtsstunde ist bzw. wie lange Schüler in ihrem verhaltensbezogenen Engagement beobachtet werden müssen, um dieses zuverlässig erfassen zu können. In Teilstudie 3 wird der methodische Ansatz der Netzwerkanalyse vorgestellt, durch welchen der Herausforderung bezüglich der Beschreibung und Bewertung komplexer Wirkgefüge im Unterricht begegnet werden kann. Mittels einer Netzwerkanalyse können dynamischen Interaktionsprozesse im Unterricht detailliert und im zeitlichen Verlauf des Unterrichts beschrieben werden. Insgesamt werden im Rahmen dieser kumulativen Dissertation zentrale Herausforderungen der videobasierten Unterrichtsforschung betrachtet und Lösungsansätze zu deren Überwindung vorgeschlagen. Nur wenn diese Herausforderungen berücksichtigt werden bzw. ihnen begegnet wird, kann die empirische Unterrichtsforschung fruchtbare Erkenntnisse liefern, die zum Verstehen von Unterricht beitragen und schlussendlich zu einer Verbesserung der Unterrichtspraxis führen können.
Mittlerweile wird auch im Hinblick auf Kindertageseinrichtungen (Kitas) zunehmend über die Verwendung digitaler Medien diskutiert. Die pädagogischen Fachkräfte stoßen dabei auf neue Herausforderungen. Einerseits geht es um die Nutzung digitaler Medien bei der unmittelbaren Arbeit mit den Kindern, andererseits um die Nutzung digitaler Medien für mittelbare Aufgaben wie die Verwaltung oder beispielsweise die Bildungs- und Entwicklungsdokumentation. Der Einsatz digitaler Medien im Rahmen der Bildungs- und Entwicklungsdokumentation in Kindertageseinrichtungen erfolgt nicht einheitlich. Mittlerweile gibt es auch sogenannte Dokumentations-Apps, mit denen Kindertageseinrichtungen ihre Dokumentation ausschließlich digital durchführen können. Im Rahmen dieser Dissertation geht es im Schwerpunkt um eine Auseinandersetzung mit diesen Dokumentations-Apps für Kindertageseinrichtungen. Nach einer Bestandsaufnahme zum Thema Bildungsdokumentation und Entwicklungsdokumentation in Kindertageseinrichtungen, die durch die erste Teiluntersuchung vorgenommen wurde, werden durch die zweite Teiluntersuchung die Sichtweisen von Kita-Leitungen und Erzieherinnen / Erziehern zum Einsatz von Dokumentations-Apps in Kindertageseinrichtungen betrachtet. Dabei werden die Akzeptanz sowie die tatsächliche Nutzung der Dokumentations-Apps von Seiten der pädagogischen Fachkräfte untersucht. Zudem werden Vor- und Nachteile der Verwendung von Dokumentations-Apps aus Sicht der pädagogischen Fachkräfte herausgearbeitet, wobei diese auf die Qualität der Dokumentation bezogen werden. Mithilfe des Rahmenpapiers werden die im Rahmen der zwei Teiluntersuchungen konzipierten drei Beiträge theoretisch eingebettet und in einen übergeordneten Zusammenhang gebracht. Die Ergebnisse werden abschließend im Hinblick auf die Implementierung und Nutzung von Dokumentations-Apps in Kindertageseinrichtungen diskutiert.
Analysis of User Behavior
(2020)
Online behaviors analysis consists of extracting patterns from server-logs. The works presented here were carried out within the "mBook" project which aimed to develop indicators of the quantity and quality of the learning process of pupils from their usage of an eponymous electronic textbook for History. In this thesis, the research group investigates several models that adopt different points of view on the data. The studied methods are either well established in the field of pattern mining or transferred from other fields of machine learning and data mining. The authors improve the performance of archetypal analysis in large dimensions and apply it to unveil correlations between visibility time of particular objects in the e-textbook and pupils' motivation. They present next two models based on mixtures of Markov chains. The first extracts users' weekly browsing patterns. The second is designed to process essions at a fine resolution, which is sine qua non to reveal the significance of scrolling behaviors. The authors also propose a new paradigm for online behaviors analysis that interprets sessions as trajectories within the page-graph. In this respect, they establish a general framework for the study of similarity measures between spatio-temporal trajectories, for which the study of sessions is a particular case. Finally, they construct two centroid-based clustering methods using neural networks and thus lay the foundations for unsupervised behaviors analysis using neural networks.
Online marketing, especially Paid Search Advertising, has become one of the most important paid media channels for companies to sell their products and services online. Despite being under intensive examination by a number of researchers for several years, this topic still offers interesting opportunities to contribute to the community, particularly because of its large economic impact and practical relevance as well as the detailed and widely unfiltered view of consumer behavior that such marketing offers. To provide answers to some of the important questions from advertisers in this context, the author present four papers in his thesis, in which he extends previous works on optimization topics such as click and conversion prediction. He applies and extends methods from other fields of research to specific problems in Paid Search. After a short introduction, the dissertation starts with a paper in which the authors illustrates a new method that helps advertisers to predict conversion probabilities in Paid Search using sparse keyword-level data. They address one of the central problems in Paid search advertising, which is optimizing own investments in this channel by placing bids in keyword auctions. In many cases, evaluations and decisions are made with extremely sparse data, although anecdotal evidence suggests that online marketing is a typical "Big Data" topic. In the developed algorithm presented in this paper, the authors use information such as the average time that users spend on the advertiser's website and bounce rates for every given keyword. This previously unused data set is shared between all keywords and used as prior knowledge in the proposed model. A modified version of this algorithm is now the core prediction engine in a productive Paid Search Bid Optimization System that calculates and places millions of bids every day for some of the most recognized retailers and service providers in the German market. Next, the author illustrates the development of a non-reactive experimental method for A/B testing of Paid Search Advertising activities. In that paper, the authors provide an answer to the question of whether and under what circumstances it makes economic sense for brand owners to pay for Paid Search ads for their own brand keywords in Google AdWords auctions. Finally, the author presents two consecutive papers with the same theoretical foundation in which he applies Bayesian methods to evaluate the impact of specific text features in Paid Search Advertisements.
Das Promotionsprojekt, das in das Forschungsprojekt Nawi-In (Naturwissenschaftlichen Unterricht inklusiv gestalten – Kompetenzentwicklung von Lehramtsstudierenden für und mit der Praxis) eingebettet ist, fokussiert die Entwicklung von Analysekompetenzen Masterstudierender der Sekundarstufe I mit naturwissenschaftlichem Fach, inklusiven naturwissenschaftlichen Unterricht zu identifizieren und zu analysieren. Hierfür analysierten die Masterstudierenden (N=5) sowohl eigenen videografierten als auch fremden inklusiven naturwissenschaftlichen Unterricht im Rahmen eines dreisemestrigen Projektseminars. Die Begleitforschung, die im ersten und zweiten Semester des Projektseminars stattfand, untersuchte die Entwicklung der Merkmalsausprägungen der Selbstwirksamkeit, Einstellungen und des selbsteingeschätzten fachdidaktischen Wissens (PCK) in Bezug zu inklusivem naturwissenschaftlichen Unterricht. Der Kern der Forschung ist die Entwicklung eines Modells, um die video-stimulierten Reflexionen zum eigenen (pre und post) und fremden inklusiven naturwissenschaftlichen Unterricht (pre, re und post), die audiografiert und transkribiert wurden, auszuwerten und so eine Entwicklung der Analysekompetenzen über die verschiedenen Erhebungszeitpunkte hinweg feststellen und abbilden zu können. Das Analytical Competency Model (ACM) ist ein Kategoriensystem, das aus verschiedenen Forschungen zu Professionalisierung, Expertiseforschung über Lehrpersonen und professioneller Unterrichtswahrnehmung besteht. Validiert wurde das ACM durch das Erstellen eines Expertenratings. Die Ergebnisse zeigen eine deutliche Entwicklung der Analysekompetenzen in der Studierendenstichprobe. Es wurden über den Erhebungszeitraum hinweg mehr Momente als inklusiver naturwissenschaftlicher Unterricht identifiziert und die identifizierten Momente in übergeordnete Konzepte zu inklusivem naturwissenschaftlichen Unterricht eingeordnet.
Angststörungen gehören im Kindes- und Jugendalter zu den häufigsten psychischen Störungen. Sie führen zu mittel- und langfristigen psychosozialen individuellen und gesellschaftlichen Beeinträchtigungen und Belastungen, sind entwicklungspsychopathologisch verbunden mit Defiziten in der Emotionsregulation, zeigen eine hohe Komorbidität mit anderen psychischen Störungen wie insbesondere mit depressiven Störungen und weisen zudem eine hohe Rezidiv- und Persistenzneigung sowie eine niedrige Remissionswahrscheinlichkeit auf. Auf dieser Grundlage kommt der Prävention von Angststörungen bei Kindern und Jugendlichen eine besondere Bedeutung zu. Aufgrund eines konstatierten Forschungsdefizits im Zusammenhang mit universeller Angstprävention im Kindes- und Jugendalter ist im Kontext dieser Dissertation das Trainingsprogramm "Super Skills for Life" von Essau & Ollendick evaluiert worden. Dabei ging es insbesondere um die Überprüfung eines Treatment-Effektes. Das "Super Skills for Life"-Programm ist ein CBT-geführtes Modell, das neben Exposition auch Methoden der Entspannungstherapie und des sozialen Kompetenztrainings impliziert. Als Resilienzaufbauprogramm zeichnet es sich besonders durch die Anwendung der Videofeedbackmethode aus. Im Kontext der schulbasierten Evaluation wurde eine zweifaktorielle Varianzanalyse mit Messwiederholung (Follow-Up-Messung nach sechs Monaten) unter Einbezug von Kovariaten (Bildung, Klassenstufe und Familienstand) und zusätzlich unter Berücksichtigung von Post hoc-Tests (Geschlecht) durchgeführt. Innerhalb der Stichprobe von Grundschulkindern nahmen an der Interventionsgruppe n=77 und an der Kontrollgruppe n=87 Probanden teil. Im Ergebnis konnten in der Zusammenfassung im Wesentlichen keine ausreichenden signifikanten Effekte des Programms hervorgebracht werden. Somit konnte kein Treatment-Effekt belegt werden. Abschließend für diese Dissertation wurden Limitationen dieser empirischen Untersuchung wie bspw. die fehlende Randomisierung, der geringe Stichprobenumfang und der einschränkende Regionalitätsbezug diskutiert.
Gewohnt, in der Entwicklung und Durchführung von Projekten in der politischen Erwachsenenbildung zuerst nach möglichen eigenen Zugängen der TeilnehmerInnen zum Thema nachzudenken, lag der Zugang zum Thema Wasser über den Aspekt der individuellen Nutzung im Haushalt nahe. Alle möglichen Aktivitäten im Haushalt, wie Waschen, Reinigen, Kochen usw. haben unmittelbar mit Wasser zu tun. Wasser war von je her konstituierendes und prägendes Element gleichermaßen für versorgungswirtschaftliche Aktivitäten. Trotzdem ist Wasser heute im haushälterischen Bereich kaum noch sichtbar. Seine Erscheinung beschränkt sich auf das Heraussprudeln oder fließen aus dem Wasserhahn und dem Ablaufen und Verschwinden im Ausguss. Wasser ist selbstverständlich; es wird geliefert und es wird auch wieder beseitigt und entsorgt. Der Haushalt ist nur ein kleiner Ausschnitt einer riesigen Durchflussmaschinerie. Doch die Haushalte sind die Orte, an denen Wasser unmittelbar und existentiell notwendig gebraucht wird. Fragen der Vermittlung umweltbezogenen Wissens oder Methoden zur Wahrnehmung von Umweltproblemen sind jedoch nicht der Mittelpunkt der vorliegenden Arbeit. Sie waren vielmehr die Impulse für den Forschungskontext. Dieser verortet sich schließlich im weiten Feld des Verhältnisses von Technik und Umwelt, in der Art und Weise, wie Versorgungs- und Entsorgungstechnik je eingepasst sind in das Spannungsfeld von naturräumlichen Gegebenheiten und anthropogenen Nutzungsformen von Wasser. Dass Umwelthandeln sich dabei in realen wirtschafts- und wissenschaftspolitischen Kontexten bewegt und ein Mensch-Natur-Verhältnis beschreibt, das sich oftmals in Form einer krisenhaften und krisenbestimmten Wahrnehmung von Natur und natürlichen Prozessen wandelt und immer wieder neu gestaltet, verdeutlicht sich ganz aktuell und in drastischer Weise in den erneut aufgebrochenen kontroversen Debatten zu nachhaltigen und insbesondere vorsorgenden Formen der Flussbewirtschaftung und des Fliessgewässerausbaus.
In seinem ersten Kinofilm "Abschied von gestern" erzählt Alexander Kluge 1966 den Fall "Anita G.". Ausgehend von diesem Film stellt sich die Frage nach den Rechtsverhältnissen in Kluges Geschichten: vom Sachverhalt zum Fall, vom Gesetz zur Erzählung, von der Ermittlung, die dem Urteil schließlich widersteht. Interessant ist in diesem Zusammenhang auch die universitäre "Vorgeschichte" des Autors und Filmemachers. Mit dem Jura-Studium in Marburg und Frankfurt schreibt sich Kluge 1950 in die universitären Abläufe ein, denen er als Referendar institutionell folgt: im Amtsgericht Wiesbaden und im Oberlandesgericht Frankfurt, in der Jugendstrafanstalt, im Landgericht und der Kammer für Handelssachen. An diesen Stationen begegnet er Vorfällen und Prozessen, die seinen filmischen und literarischen Arbeiten voran gehen. Denn Kluges Figuren stehen vor dem Gesetz und folgen eher einer Poetik des Falls als seiner Auflösung.
Die Arbeit analysiert den Einfluss von Arbeitsmarktregimen auf das Sparverhalten privater Haushalte in Deutschland und Großbritannien aus einer vergleichenden Perspektive. Im Zentrum steht dabei die Frage, ob das Sparvermögen abhängig beschäftigter Personen durch ihre Angst vor Arbeitslosigkeit beeinflusst wird. Die Untersuchung widmet sich dem Einfluss von Institutionen auf individuelles Verhalten in unterschiedlichen nationalen Kontexten: geringere Dynamik des deutschen Arbeitsmarktes – operationalisiert über die durchschnittliche Verweildauer in Arbeitslosigkeit – und entsprechend höhere individuelle Angst vor Arbeitslosigkeit tragen demnach zur Erklärung bei, warum die aggregierten Sparquoten privater Haushalte in kontinental-europäischen deutlich höher sind als in angelsächsischen Wohlfahrtsstaaten. Die theoretische Fundierung auf der Mikroebene liefert ein Buffer-Stock Saving-Modell, wonach sich Individuen gegen Einkommensvolatilität durch das Anhäufen von Sparvermögen absichern (Vorsichtssparen). Anhand von Panel-Daten abhängig beschäftigter Personen in Deutschland (SOEP) und Großbritannien (BHPS) ergibt sich unter Kontrolle für Konsumpräferenzen und weitere Einflussfaktoren in Deutschland bei Einverdiener-Haushalten ein Vorsichtsmotiv, das durchschnittlich einem Drittel des liquiden Vermögens entspricht, wohingegen sich kein vergleichbarer Effekt in Großbritannien zweigt.
Der Einfluss der Bewirtschaftung auf die Artenvielfalt und Artenzusammensetzung epiphytischer Moose und Flechten in Buchenwäldern Nordost-Deutschlands wurde analysiert. Die Untersuchungen erfolgten in einem unbewirtschafteten und einem benachbarten bewirtschafteten Waldgebiet in jeweils 45 Untersuchungsflächen à 400 m2. In den Untersuchungsflächen wurden die Stetigkeit der Epiphyten an jeweils 2–4 zufällig ausgewählten Trägerbäumen (100 Bäume je Waldtyp) sowie sieben Umweltvariablen aufgenommen. Im Naturwald war die Gesamtartenzahl sowie die mittlere Artendichte der Flechten bezogen auf die Mantelfläche höher als im Wirtschaftswald. Die Regressionsanalysen und die DCA wiesen den Brusthöhendurchmesser (BHD) als den für die Artenvielfalt und Artenzusammensetzung bedeutsamsten Faktor aus. Der BHD korrelierte positiv mit der Anzahl an Wuchsanomalien und der Rindenrauigkeit der Trägerbäume und ist deshalb ein guter Indikator für die Habitatqualität. Weiterhin zeigten die Lichtverhältnisse einen signifikanten Einfluss auf die Artenzusammensetzung in beiden Waldtypen sowie auf die Artenvielfalt im Wirtschaftswald. Insbesondere schattentolerante und austrocknungsempfindliche Arten können durch die plötzliche Lichtstellung und Veränderung des Mikroklimas infolge von forstlichen Eingriffen geschädigt werden. Die Arten mit deutlich höherer Stetigkeit im Naturwald sowie die meisten seltenen Arten gelten als stenök, da sie die schattigen und luftfeuchten Bedingungen eines geschlossenen Waldinnenklimas benötigen und überwiegend an alten, starken Bäumen siedeln. Zur Erhaltung der Artenvielfalt epiphytischer Moose und Flechten, sollten daher im Rahmen forstlichen Managements starke Bäume über den Zieldurchmesser hinaus erhalten werden. Weiterhin ist eine einzelstammweise Nutzung anzustreben, um Schwankungen im Mikroklima zu minimieren.
The world wide population growth and the increasing water scarcity endanger more and more the human society. Water saving measures alone will not be sufficient to solve all associated problems. Therefore, people in arid countries might come back to any kind of water available. In this context the way people regard wastewater must change in terms that it has to be recognized as a water resource. The reuse of wastewater, treated and untreated, for irrigation purposes in agriculture is already established in some semi-arid and arid countries. Countries with absolute water scarcity like Israel might not only be forced to reduce their water consumption, but even to transfer reused water to other sectors. Concerns of authorities and the general public about potential health risks are completely understandable. The health risks of wastewater are mainly originating from pathogens which are negatively correlated with its treatment. Therefore, the quality of a wastewater effluent derived from mechanical-biological treatment can be further improved by additional treatment steps like soil aquifer treatment (SAT). This process is adopted at the Israeli Shafdan facility in the south of Tel Aviv. Conventionally treated wastewater is applied on surface basins from where it percolates into the coastal plain aquifer which supplies approximately one quarter of Israel ́s drinking water. After a certain residence time in the subsurface the water is recovered by wells surrounding the recharge area. Although the pumping regime creates a hydraulic barrier to the pristine groundwater, concerns exist that a contamination of the surrounding drinking water wells could occur. So far, little is known about the removal of organic trace pollutants during the SAT process in general and for the Shafdan site in particular. Consequently, the need arose to study the purification power of the SAT process in terms of the removal of organic trace pollutants. For this purpose reliable wastewater tracers are essential to be able to differentiate between degradation and sorption processes on the one hand and dilution with pristine groundwater on the other hand. Based on their chemical properties, their worldwide usage in a variety of foodstuffs and beverages, and first data about the fate and occurrence of sucralose, artificial sweeteners came into the focus as promising tracer candidates.
Thus, in the present work an analytical method for the simultaneous determination of seven commonly used artificial sweeteners in different water matrices, like surface water and wastewater, was developed (see chapter 2). The method is based on the solid phase extraction (SPE) of the analytes by a styrene-divinylbenzene (SDB) copolymer material, and the analysis by liquid chromatography-electrospray ionization tandem mass-spectrometry (LC-ESI- MS/MS). The sensitivity in negative ionization mode was considerably enhanced by postcolumn addition of the alkaline modifier tris(hydroxymethyl) aminomethane. In potable water, except for aspartame and neohesperidine dihydrochalchone, absolute recoveries >75 % were obtained for all analytes under investigation, but were considerably reduced due to matrix effects in treated wastewater. The widespread distribution of the artificial sweeteners acesulfame, saccharin, cyclamate, and sucralose in the aquatic environment was proven. Concentrations in two German wastewater treatment plant (WWTP) influents ranged up to 190 μg/L for cyclamate, several tens of μg/L for acesulfame and saccharin, and about 1 μg/L for sucralose. For saccharin and cyclamate removal rates >90 % during wastewater treatment were observed, whereas acesulfame and sucralose turned out to be very persistent. As a result of high influent concentrations and low removal rates in WWTPs, acesulfame was the dominant sweetener in German surface waters with concentrations up to 2.7 μg/L. The detection of acesulfame and sucralose in recovery wells in the Shafdan SAT site in Israel in the μg/L range was a promising sign for their possible use as anthropogenic markers. As acesulfame and sucralose showed a pronounced stability in WWTPs and were detected in recovery wells of the SAT site in Israel it became worthwhile to assess their tracer suitability compared to other organic trace pollutants suggested as anthropogenic markers in the past (see chapter 3). Therefore, the prediction power of the two sweeteners was evaluated in comparison with the antiepileptic drug carbamazepine (CBZ), the X-ray contrast medium diatrizoic acid (DTA) and two benzotriazoles (1H-benzotriazole (BTZ) and its 4-methyl analogue (4TTri)). The concentrations of these compounds and their ratios were tracked from WWTPs with different treatment technologies, to recipient waters and further to river bank filtration (RBF) wells. Additionally, acesulfame and sucralose were compared with CBZ during advanced wastewater treatment by SAT in Israel. Only the persistent compounds acesulfame, sucralose, and CBZ showed stable ratios when comparing influent and effluent
concentrations of four German WWTPs with conventional wastewater treatment. However, by the additional application of powdered activated carbon in a fifth WWTP CBZ, BTZ, and 4-TTri were selectively removed resulting in a pronounced shift of the concentration ratios towards the nearly unaffected sweeteners. Results of a seven months monitoring program along the rivers Rhine and Main showed an excellent correlation between CBZ and acesulfame concentrations (r2 = 0.94), and still good values when correlating the concentrations with both benzotriazoles (r2 = 0.66 - 0.82). In RBF wells acesulfame and CBZ were again the compounds with the best concentration correlation (r2 = 0.85).
Das ubiquitäre Vorkommen von Arzneimittelrückständen ist eng mit möglichen Risiken für Mensch und Umwelt verbunden. Das übergeordnete Ziel dieser Forschungsarbeit ist die Weiterentwicklung methodischer Ansätze für die Identifizierung prioritärer Arzneimittelrückstände vor dem Hintergrund bestehender Wissens- und Regulierungslücken. Unter diesem Gesichtspunkt wurden drei aktuelle Problemfelder aus dem Themenkomplex "Arzneimittel in der Umwelt " ausgewählt und anhand konkreter Fallbeispiele betrachtet. Tierarzneimittel werden häufig mit der Ausbringung von Wirtschaftsdünger in landwirtschaftlich genutzte Böden eingetragen. Gegenstand der ersten Publikation ist die Frage, inwiefern Anwendungsschemata aus der Nutztierhaltung für die retrospektive Identifizierung prioritärer Tierarzneimittelrückstände genutzt werden können. Hierzu wurde eine spezielle Herangehensweise entwickelt und am Beispiel von Antibiotika erprobt. Die durchgeführte Eintragsabschätzung ermöglichte erstmalig eine umfassende Einschätzung der potenziellen Antibiotikabelastung in Wirtschaftsdünger und landwirtschaftlich genutzten Böden im nordwestdeutschen Raum. Die Ergebnisse deuten auf erhebliche Umwelteinträge hin, die eine Neubewertung bestehender Wirkstoffzulassungen notwendig erscheinen lassen. In der zweiten Publikation wurden am Beispiel einer Mischung aus 18 Arzneistoffen verschiedene Bewertungsansätze verfolgt, um das Risiko einer kombinierten antimikrobiellen Wirkung genauer zu charakterisieren und prioritäre Mischungsbestandteile zu identifizieren. Das Risiko einer antimikrobiellen Wirkung wurde sowohl durch eine experimentelle Prüfung der Mischung als auch durch einen komponentenbasierten Berechnungsansatz bestätigt. Der komponentenbasierte Ansatz verdeutlichte zudem die besondere Relevanz der in der Mischung enthaltenen Fluorchinolon-Antibiotika. Die notwendige Grundlage für eine belastbare Abschätzung von Kombinationseffekten sind jedoch harmonisierte Einzelstoffdaten, die bisher nicht im benötigten Umfang zur Verfügung stehen. Deshalb sollte speziell für Antibiotika eine systematische Prüfung der Wirkung auf Umweltmikroorganismen durchgeführt werden. Arzneistoffe können entlang ihres Lebenszyklus verschiedene biotische und abiotische Transformationsprozesse durchlaufen, die oft zur Bildung von unvollständig charakterisierten Transformationsprodukten (TPs) führen. Die Publikationen 3-7 leisten einen allgemeinen Beitrag zur Einschätzung des möglichen Gefahrenpotenzials von pharmazeutischen TPs im Wasserkreislauf und generieren neue methodische Erkenntnisse vor dem Hintergrund einer vorausschauenden Identifizierung von prioritären Abbauprodukten. Die durchgeführten Fallstudien bestätigten, dass photochemische Transformationsprozesse nicht nur zur Abschwächung bereits vorhandener, sondern im Gegenteil auch zur Entstehung gänzlich neuer Gefahrenpotenziale beitragen können. Es ist somit stark in Frage zu stellen, ob die alleinige Fokussierung auf bekannte Aktivitäten der Muttersubstanz für eine sichere Bewertung von TPs ausreicht.
Wind energy is expected to become the largest source of electricity generation in Europe's future energy mix. As a consequence, future electricity generation will be exposed to an increasing degree to weather and climate. With planning and operational lifetimes of wind energy infrastructure reaching climate time scales, adaptation to changing climate conditions is of relevance to support secure and sustainable energy supply. Premise for success of wind energy projects is the ability to service financial obligations over the project lifetime. Though, revenues(viaelectricity generation) are exposed to changing climate conditions affecting the wind resource, operating conditions or hazardous events interfering with the wind energy infrastructure. For the first time, a procedure is presented to assess such climate change impacts specifically for wind energy financing. At first, a generalised financing chain for wind energy is prepared to (qualitatively) trace the exposure of individual cost elements to physical climate change. In this regard, the revenue through wind power production is identified as the essential component within wind energy financing being exposed to changing climate conditions. This implies the wind resource to be of crucial interest for an assessment of climate change impacts on the financing of wind energy. Therefore, secondly, a novel high-resolution experimental modelling framework with the non-hydrostatic extension of the regional climate model REMO is set up to generate physically consistent climate and climate change information of the wind resource across wind turbine operating altitudes. With this setup, enhanced simulated intra-annual and inter-annual variability across the lower planetary boundary layer is achieved, being beneficial for wind energy applications, compared to state-of-the-art regional climate model configurations. In addition, surrogate climate change experiments with this setup disclose vertical wind speed changes in the lower planetary boundary layer to be indirectly affected by temperature changes through thermodynamically-induced atmospheric stability alterations. Moreover, air density changes are identified to occasionally exceed the net impact of wind energy density changes originating from changes in wind speed. This supports the consideration of air density information (in addition to wind speed) for wind energy yiel assumptions. Thirdly, the generated climate and climate change information of the wind resource are transferred to a simplified but fully-fledged financial model to assess the financial risk of wind energy project financing with respect to changing climate conditions. Sensitivity experiments for an imaginary offshore wind farm located in the German Bight reveal the long-term profitability of wind energy project financing not to be substantially affected by changing wind resource conditions, but incidents with insufficient servicing of financial obligations experience changes exceeding -10% to 14%. The integration of wind energy-specific climate and climate change information into existing financial risk assessment procedures would illustrate a valuable contribution to enable climate change adaptation for wind energy.
Organizational culture is widely acknowledged to be a driver of organizational effectiveness. However, existing empirical research tends to focus on investigating the links between individual, isolated culture dimensions and effectiveness outcomes. This approach is at odds with the theoretical roots of organizational culture and does not do justice to the complex reality that most organizations face. This issue is addressed by this dissertation, which is comprised of four studies. Study 1 investigated the psychometric quality and cultural equivalence of three culture measures in a German context, based on a sample of 172 employees in a bank. The results suggested that the German versions of the Denison Organizational Culture Survey and the Organizational Culture Profile performed satisfactorily, while results regarding the GLOBE survey fell short of expectations. Study 2 reviewed the literature on the link between culture and effectiveness with a focus on studies that treat organizational culture as a holistic phenomenon. The review yielded four kinds of holistic approaches (aggregation-based, agreement-based, moderation- or mediation-based, and configuration-based). Study 3 investigated how a change in organizational culture induced by an M&A project impacts employee commitment. Based on a sample of 180 employees in a German organization, the findings suggest that individuals perceive cultural change differently, that cultural stability is positively related to employee commitment, and that group-level leader-member exchange and individual self-efficacy moderate this relationship. Study 4 introduced a new theoretical perspective (set theory) and a novel methodology (fuzzy set qualitative comparative analysis) to the field of organizational culture. Across two samples (1170 employees in a financial service provider and 998 employees in fashion retailer), results indicated that culture dimensions do not operate in isolation, but jointly work together in achieving different effectiveness outcomes.
In response to the challenges of the energy transition, the German electricity network is subjected to a process of substantial transformation. Considering the long latency periods and lifetimes of electricity grid infrastructure projects, it is more cost-efficient to combine this need for transformation with the need to adapt the grid to future climate conditions. This study proposes the spatially varying risk of electricity grid outages as a guiding principle to determine optimal levels of security of electricity supply. Therefore, not only projections of future changes in the likelihood of impacts on the grid infrastructure were analyzed, but also the monetary consequences of an interruption. Since the windthrow of trees was identified a major source for atmospherically induced grid outages, a windthrow index was developed, to regionally assess the climatic conditions for windthrow. Further, a concept referred to as Value of Lost Grid was proposed to quantify the impacts related to interruptions of the distribution grid. In combination, the two approaches enabled to identify grid entities, which are of comparably high economic value and subjected to a comparably high likelihood of windthrow under future climate conditions. These are primarily located in the mid-range mountain areas of North-Rhine Westphalia, Baden-Württemberg and Bavaria. In comparison to other areas of less risk, the higher risk in these areas should be reflected in comparably more resilient network structures, such as buried lines instead of overheadlines, or more comprehensive efforts to prevent grid interruptions, such as structural reinforcements of pylons or improved vegetation management along the power lines. In addition, the outcomes provide the basis for a selection of regions which should be subjected to a more regionally focused analysis inquiring spatial differences (with respect to the identified coincidence of high windthrow likelihoods and high economic importance of the grid) among individual power lines or sections of a distribution network.
This doctoral thesis deals with the topic of organizational misconduct and covers the three salient research streams in this area by addressing its performance outcomes, antecedents, and preventive measures. Specifically, it is concerned with the question of how different forms of misconduct are reflected in the stock performance of related organizations, thereby, covering the three pillars of corporate sustainability environmental, social, and governance (ESG). Furthermore, it aims to conceptualize how individual cognitive biases may lead to misconduct, therefore, potentially representing an antecedent and how existing management control systems can be enhanced to effectively address specific forms of misconduct, respectively. To these ends, the author first reviews the research stream of stock price reactions to environmental pollution events in terms of the underlying research samples, methodological specifications, and theoretical underpinnings. Based on the findings of the systematic literature review (SLR), he performs three stock-based event studies of the Volkswagen diesel emissions scandal (Dieselgate), workplace sexual harassment (#MeToo accusations), and the 2003 blackout in the US to cover the three ESG dimensions, respectively. In line with the SLR, his event studies reveal substantial stock losses to firms involved in misconduct that are eventually even accompanied by a spillover effect to uninvolved bystanders. Then, the author reviews the extant literature conceptually to develop a framework outlining how moral licensing as an individual cognitive bias might lead to a self-attribution of corporate sustainability, a consecutive accumulation of moral credit, and a later exchange of this credit by engaging in misconduct afterward. Finally, he assesses existing workplace sexual harassment management controls, such as awareness training and grievance procedures critically in another conceptual analysis. Based on the shortcomings stemming from management controls' focus on compliance and negligence of moral duties, he introduces five specific nudges firms should consider to enhance their existing management controls and eventually prevent occurrences of workplace sexual harassment. Based on the six distinct articles within this doctoral thesis, the author outlines its limitations and point at directions for future research. These mainly address providing further evidence on the long-term performance effects of organizational misconduct, enriching our knowledge on further cognitive biases eventually leading to misconduct, and conceptualizing nudging beyond the use-case of workplace sexual harassment.
This thesis aims to contribute to a better understanding of the actual implementation of transdisciplinary research in sustainability science. Following three aims, this work likes to (1) contribute to the measurability of transdisciplinary research processes as well as their societal and academic outputs and impacts, to (2) demarcate transdisciplinary research from other modes of research in sustainability science and to (3) identify and examine the determinants that shape the contribution of transdisciplinary research to societal action for sustainable development and to scientific knowledge production. To serve these aims a mixed methods approach is applied that combines strong quantitative elements with in-depth qualitative analyses that integrate the perspectives of practitioners. This thesis provides a broad set of indicators to describe and assess transdisciplinary research that translate theoretical concepts form transdisciplinarity theory into observable variables. The indicators offer a holistic perspective on transdisciplinary research by representing research mode characteristics, societal as well as scientific outcomes of research projects and their specific context. To theoretically demarcate transdisciplinary research from other forms of research, a narrative literature review first elaborates the differences between "normal science", political use of scientific knowledge and transdisciplinarity in their underlying logics of problem definition, knowledge production and research utilization. Subsequently, these concepts were compared with perspectives and expectations of practitioners in the forest sector on integrative research settings. Moreover, a cluster analysis of data from 59 research projects identified five research modes that empirically demarcate ideal-typical transdisciplinary research from other research modes within sustainability science: (1) purely academic research, (2) practice consultation, (3) selective practitioner involvement, (4) ideal-typical transdisciplinary research and (5) practice-oriented research. Based on this finding, transdisciplinary research can be characterized as an intensive, but balanced involvement of practitioners. It incorporates not only the needs and goals of the practitioners but also their norms and values. Ideal-typical transdisciplinary research goes beyond mere consultatory research approaches and must be distinguished from what is conceptualized as applied research. Regression analysis of 81 research projects and statistical group comparisons of the five research mode clusters show that societal and academic outputs and impacts vary with specific project characteristics and combinations of project characteristics defined as research modes. The findings indicate that more interactive research modes reach more societal impacts. In particular, the involvement of practitioners in early project phases and the targeted dissemination of the research results positively affect societal impacts. This finding also aligns with practitioner expectations on integrative research and research utilization, provided by qualitative analysis. Moreover, the quantitative results show that scientific outputs and impacts decrease with the intensity of interactions, indicating a trade-off between societal and scientific outcomes and impacts. Overall, the empirical results of this thesis support the claimed effectiveness of transdisciplinary research in providing societally relevant, applicable knowledge and encourage further funding of transdisciplinary research by funding agencies.
Assessment of forest functionality and the effectiveness of forest management and certification
(2021)
Forest ecosystems are complex systems that develop inherent structures and processes relevant for their functioning and the provisioning of ecosystem services that contribute to human wellbeing. With increasing climate change impacts, especially regulating ecosystem services such as microclimate regulation are ever more relevant to maintain forest functions and services. A key question is how forest management supports or undermines the ecosystems’ capacity to maintain those functions and services. The main objective of this thesis is the development of a concept to assess the functionality of forests and to evaluate the effectiveness of forest ecosystem management including certification. An ecosystem-based and participatory methodology, named ECOSEFFECT, was developed. The method comprises a theoretical and an empirical plausibility analysis. It was applied to the Russian National FSC Standard in the Arkhangelsk Region of the Russian Federation - where boreal forests are exploited to meet Europe's demand for timber. In addition, the influence of forestry interventions on temperature regulation in Scots pine and European beech forests in Germany was assessed during two extreme hot and dry years in 2018 and 2019. Microclimate regulation is a suitable proxy for forest functionality and can be applied easily to evaluate the effectiveness of forest management in safeguarding regulating forest functions relevant under climate change. Thus, the assessment of forest microclimate regulation serves as convenient tool to illustrate forest functionality. In the boreal and temperate forests studied in the frame of this thesis, timber harvesting reduced the capacity to self-regulate forests’ microclimate and thus impair a crucial part of ecosystem functionality. Changes in structural forest characteristics influenced by forest management and silviculture significantly affect microclimatic conditions and therefore forest ecosystems' vulnerability to climate change. Canopy coverage and the number of cut trees were most relevant for cooling maximum summer temperature in pine and beech forests in northern Germany. The Russian FSC standard has the potential to improve forest management and ecological outcomes, but there are shortcomings in the precision of targeting actual problems and ecological commitment. It is theoretically plausible that FSC prevents logging in high conservation value forests and intact forest landscapes, reduces the size and number of clearcuts, and prevents hydrological changes in the landscape. However, the standard was not sufficiently explicit and compulsory to generate a strong and positive influence on the identified problems and their drivers. Moreover, spatial data revealed, that the typical regular clearcut patterns of conventional timber harvesting continue to progress into the FSC-certified boreal forests, also if declared as "Intact Forest Landscape". This results in the need to verify the assumptions and postulates on the ground as it remains unclear and questionable if functions and services of boreal forests are maintained when FSC-certified clearcutting continues.The analysis of satellite-based data on tree cover loss showed that clearcutting causes secondary dieback in the surrounding of the cleared area. FSC-certification does not prevent the various negative impacts of clearcutting and thus fails to safeguard ecosystem functions. The postulated success in reducing identified environmental threats and stresses, e. g. through a smaller size of clearcuts, could not be verified on site. The empirical assessment does not support the hypothesis of effective improvements in the ecosystem. In practice, FSC-certification did not contribute to change clearcutting practices sufficiently to effectively improve the ecological performance. Sustainability standards that are unable to translate principles into effective outcomes fail in meeting the intended objectives of safeguarding ecosystem functioning. Clearcuts that carry sustainability labels are ecologically problematic and ineffective for the intended purpose of ecological sustainability.The overexploitation of provisioning services, i.e. timber extraction, diminishes the ecosystems' capacity to maintain other services of global significance. It also impairs ecosystem functions relevant to cope with and adapt to other stresses and disturbances that are rapidly increasing under climate change.
Ziel der Linkingstudie ist, die Ergebnisse aus dem Mathematiktest für die 5. Jahrgangsstufe des "Nationalen Bildungspanels" (NEPS) in die Kompetenzstufenmodelle der "Trends in International Mathematics and Science Study" (TIMSS) und der nationalen Ländervergleichsstudie einzuordnen. Voraussetzung hierfür ist u.a. eine hohe Ähnlichkeit der Studien bezüglich der Rahmenkonzeptionen. Die in der Äquivalenzstudie gefundenen Übereinstimmungen bilden die Grundlage für die Verlinkung der Skalen mittels Equipercentile Linking. Die Ergebnisse zeigen, dass Schlussfolgerungen für die Gesamtpopulation stabil eingeschätzt werden, auf individuellem Niveau jedoch vermeiden werden sollten.
Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Kinetik der Hg-Emission aus Böden und die Bedeutung der nach heutigem Wissenstand relevanten Umweltparameter, i.e. der Hg-Substratkonzentration, der Bodentemperatur, der Bodenfeuchtigkeit, der Lichteinstrahlung und der atmosphärischen Turbulenz, aufzuklären. Hierfür wurde ein Laborflusskammersystem entwickelt und aufgebaut, mit dem sich der Einfluss dieser Parameter auf die Hg-Emission unter kontrollierten und reproduzierbaren Bedingungen im Labor untersuchen ließ. Mit dieser Arbeit wird die erste systematische Untersuchung aller nach heutigem Wissensstand relevanten Umweltparameter vorgelegt, bei der auch die gegenseitige Wechselwirkung der einzelnen Parameter erfasst und eingehend untersucht werden konnte. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass die Emission von Hg aus Böden durch zwei unterschiedliche Mechanismen, einen thermischen und einen lichtinduzierten, kontrolliert wird. Die thermisch kontrollierte Emission folgt einer Kinetik quasi nullter Ordnung. Der Mechanismus lässt sich durch ein klassisches Phasengleichgewicht des Hg° zwischen der Bodenmatrix und der Gasphase beschreiben, wobei sich die Bodenfeuchtigkeit über den die Bodenmatrix umschließenden Wasserfilm auf die Kinetik der Phasenreaktion auswirkt. Der Einfluss der Bodenfeuchtigkeit lässt sich über die Wasserspannung erklären. Sie wirkt sich über die Schichtdicke des Wasserfilms und die Oberflächenspannung auf die Geschwindigkeit der Phasenreaktion und die Lage des Phasengleichgewichtes aus. Der zweite Freisetzungsmechanismus basiert auf einer unspezifischen photochemischen Reduktion von Hg-Huminstoffkomplexen zu Hg°. Der wahrscheinlichste Mechanismus ist dabei die Reduktion eines Hg-Huminstoffkomplexes. Für die photochemische Reduktion des Hg konnte ein verallgemeinertes solares Wirkungsgradspektrum abgeleitet werden, welches zusammen mit der hier gefundenen Konzentrationsabhängigkeit eine wesentliche Grundlage zur Quantifizierung dieses Mechanismus bildet. Die Ergebnisse dieser Arbeit sind in ein Modell eingeflossen, welches in Kombination mit Freilandmessungen einen wichtigen Beitrag zur Quantifizierung der Hg-Emission aus Böden auf lokaler, regionaler und globaler Ebene liefern kann.
Die Diskussionen in der bildungspolitischen Auseinandersetzung um die Qualifikationen der staatlich anerkannten Erzieher*innen werden kontrovers geführt. Veränderungen in globalisierten Zusammenhängen und der daraufhin entwickelte Deutsche Qualifikationsrahmen (DQR) (Bundesministerium für Bildung und Forschung, 2013) führen dazu, dass auf Deutschlands bildungspolitischer Ebene eine neue Lernkultur diskutiert wird, die auf kontinuierliche (Lern-) Prozesse von frühkindlicher Bildung bis zur Aus- und Weiterbildung ausgerichtet ist. Durch die Einstufung der Erzieher*innen-Ausbildung in den DQR auf Niveaustufe 6 ist die Ausbildung mit einem hochschulischen Bachelor als gleichwertig anzusehen. Diese Entwicklungen zeigen, dass Bewegungen in den Professionalisierungsbestrebungen der Erzieher*innen-Ausbildung bestehen. Die hier vorliegende Studie widmet sich der bisher bestehenden Forschungslücke, das Subjekt und das aktive, forschende Lernen in die bisher eher strukturell geführten Diskussionen zu integrieren, um die geforderte professionelle Haltung (vgl. Kompetenzorientiertes Qualifikationsprofil, 2012) entwickelbar zu machen. Im Fokus dieser Arbeit steht das Erkenntnisinteresse, welche Möglichkeiten ein internationales Praktikum für die (Weiter-)Entwicklung eines beruflichen Habitus im Sinne von „Wissen, Können und Tun“ (Karsten 2008: 17) von Schüler*innen in der Ausbildung zur staatlich anerkannten Erzieher*in eröffnet. Sie zeigt die komplexen, nie abgeschlossenen und immer strittigen Prozesse auf, in denen die Schüler*innen sich in der Ausbildung bewegen und welche Erkenntnisse und Möglichkeiten die Schüler*innen für sich entdecken und mit ihrem professionellen Verständnis verknüpfen, um ihren beruflichen Habitus (weiter-) zu entwickeln.
This dissertation presents an analysis of the relations to self and technology that emerge from and in the use of self-tracking technologies. The ethnographical study, combined with the Grounded Theory approach and a media analysis, demonstrates the complex intertwining or duality of control and care towards oneself that emerge or become possible in and through the application of ST technologies. ST devices assist in strengthening one's health and well-being in a playful way, building and maintaining a positive self-feeling, self-image and agency, and discovering unknown abilities and potentials within oneself. The ST technologies used provide orientation through complexity-reducing visualizations, highlighting patterns, and trend progression. They challenge through self-overload, dissatisfaction when not achieving goals, self-deception and distraction, narcissism and even loss of control - internally through compulsion to control as well as externally through loss of data otection and exploitation of private data by third parties, as well as handing over responsibility (in the form of decisions) to technology (algorithms) instead of self-responsibility. These two seemingly opposed yet concurrently existing self-relations reflect the dynamic between today's demands for self-responsibility (in health and performance terms) and the need for self-care and guidance for the many relevant, sometimes daily, decisions. They balance possibly existing tensions and ambiguities between the modes of self-relations that at first glance seem to be opposed and yet ultimately are jointly oriented towards the same goal, namely to master one's life (life maintenance) and to be in balance. The self-relations described in this thesis are supported, reinforced, or enabled by ST technology (and practice). Three different roles that ST technology can take in self-care and self-control were elaborated: technology as a means, a counterpart, and a promise. In relation to technology, another dialectic is visible, which shows the apparent contrast between its conception as a tool and means to achieve something and the approach to technology as an intimate counterpart (partner, nanny, coach) and a promise of salvation. The relationship with technology seems to intensify in and through the ST experience and takes on or is assigned a partner-like role by the users. Finally, the results indicate that the concept of (self-)optimization, contrary to its etymological meaning of a logic of increase, can also be understood differently, namely balancing. In this context, optimization does not necessarily mean the fastest, the highest, the strongest, but something that is achievable and satisfactory for the self - within the framework of the given and the desired. At the same time, the optimization understood as harmonizing and balancing in self-tracking becomes a lifelong task that, in principle, can never be completed because with the addition of new vital areas in life and throughout a lifetime also the individually understood and conceived balance often shifts.
Mathematisches Problemlösen ist eine in den Bildungsstandards verankerte Kompetenz, die es bei Schülern explizit zu fördern gilt. Für eine erfolgreiche Bearbeitung von Problemlöseaufgaben ist laut Begriffsverständnis der Bildungsstandards des Faches Mathematik die Auswahl und zielführende Anwendung von Heurismen erforderlich, was für Schüler durchaus herausfordernd sein kann. Bereits seit Jahrzehnten beschäftigt sich daher die Forschung der deutschsprachigen Mathematikdidaktik mit der Schaffung geeigneter Lernmaterialien zur Förderung von Problemlösekompetenz und dennoch sind bislang nicht alle Unklarheiten ausreichend beantwortet. So ist beispielsweise nach wie vor weitestgehend unklar, wie eine Förderung der Kompetenz etwa durch geeignete Lernmaterialien unterstützt werden kann. Daraus ergibt sich nicht zuletzt der unmittelbare Forschungsansatz, wie geeignete Lernmaterialien geschaffen bzw. ausgestaltet sein sollten, um die Entwicklung von Problemlösekompetenz von Schülern zu fördern. Im Fokus stand dabei die Beantwortung folgender übergeordneter Forschungsfrage, welche sich in der Dissertationsschrift in weitere Teilfragen untergliedert: "Welche Veränderung des Bearbeitungserfolgs bei Problemlöseaufgaben zur Flächeninhaltsberechnung zeigen Schüler – hinsichtlich der Auswahl und Anwendung von Heurismen – durch die Bearbeitung eines papier- bzw. eines videobasierten Lösungsbeispiels?" Die Beantwortung der Forschungsfrage fand im Rahmen einer durchgeführten Studie in Form einer quasiexperimentellen Laborstudie mit insgesamt 38 Schülern statt. Untersucht wurde dabei, inwiefern medial unterschiedlich aufbereitete Lösungsbeispiele eine geeignete Lernunterstützung zur Entwicklung von Problemlösekompetenz darstellen. Dafür wurde in einer Treatmentgruppe eine Problemlöseaufgabe zur Flächeninhaltsberechnung mit Hilfe eines papierbasierten Lösungsbeispiels bearbeitet, während in einer zweiten Treatmentgruppe ein inhaltlich identisches Lösungsbeispiel videobasiert in Form eines Erklärvideos zur Verfügung stand.
Durch die fortschreitende Intensivierung der landwirtschaftlich genutzten Flächen in Deutschland wird im Rahmen der Ertragsteigerung oftmals ein erhöhter Einsatz von Düngemitteln und Pestiziden beobachtet. Da bislang nur wenige Abstandsauflagen zu Saumbiotopen bei der Zulassung von Substanzen festlegt wurden und darüber hinaus durch Abdrift, vor allem in Hauptwindrichtung von Agrarflächen, eine ungewollte Applikation ausgebrachter Fungizide auf Waldsäume (hier: Nichtzielfläche) anzunehmen ist, kann eine Gefährdung von Nichtzielorganismen nicht ausgeschlossen werden. Durch einen zulässigen Einsatz von Fungiziden im Forst und in Baumschulen werden Bestände auch unmittelbar mit Pestiziden exponiert. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Symbiose zwischen Bäumen als Nichtzielpflanzen und Ektomykorrhiza-Pilzen (ECM) als Nichtzielorganismen unter Fungizid- und Herbizid-Exposition untersucht. Als Modellsubstanzen wurden sowohl Pestizide mit einer Zulassung für Forstwirtschaft und Baumschulen wie auch mit Ackerbauzulassung gewählt. Die Anwendungsbereiche werden durch Konzentrationsniveaus (100% bzw. 10% der empfohlen Aufwandmenge, AM) abgebildet. Buchen, welche eine intakte Symbiose mit Ektomykorrhiza aufweisen, sind besser an ihre Umwelt angepasst und verfügen über Standortvorteile aufgrund einer effektiveren Nährstoff- und Wasseraufnahme. Diese Symbiose reagiert sensibel auf anthropogene Störungen wie Pestizidanwendungen. Die Substanzen können dabei sowohl über eine direkte Wirkung auf die Mykorrhiza-Pilze, wie auch über eine indirekt schädigende Wirkung auf die Wirtspflanze, die Symbiose beeinflussen. Ziel der Arbeit war es zu untersuchen, ob und welche Auswirkungen auf den Endpunkt Myzelwachstum von Ektomykorrhiza Pilzen durch eine Exposition zu beobachten sind. Zur Gefährdungsabschätzung wurden gemessene Pestizidkonzentrationen (MEC) in Gewächshausversuchen bestimmt; ECx Werte aus Konzentrations-Wirkungskurven ermittelt und die daraus resultierenden ökotoxikologischen Kenngrößen QR (Quotient Ratio) und TER (Toxic Exposure Ratio) berechnet. Dazu wurden zunächst in vitro Hemmversuche unter definierten Laborbedingungen durchgeführt. Als Endpunkt wurde das Myzelwachstum von Ektomykorrhiza-Pilzen definiert und entsprechende Kenngrößen wie EC10, EC50 und EC90 Werte für verschiedene Pestizid- ECM Modelle ermittelt. Als Modellorganismen wurden Pisolithus arhizus, Hebeloma crustuliniforme, Lyophyllum sp. und Cenococcum geophilum eingesetzt. Als Pestizide wurden die Wirkstoffe Quinoxyfen, Boscalid, Tebuconazol, Azoxystrobin sowie die Formulierungen Orius, Collis und Basta untersucht. Ergänzend dazu wurden Expositionsversuche im Gewächshaus durchgeführt und die Konzentrationen und Verteilungen der Wirkstoffe Tebuconazol und Boscalid in den Kompartimenten Boden1, Wurzelnaher Boden2 und Wurzel bestimmt. Hierzu wurde eine Methode zur Aufbereitung, Extraktion und Analyse mittels LC- MSMS in den verschiedenen Kompartimenten entwickelt. Ebenfalls wurde eine Methode zur Messung der Substanz Tebuconazol im Myzel von Pisolithus arhizus entwickelt. Aufgrund der Ergebnisse konnte gezeigt werden, dass die Toleranz der Mykobionten auf eine Exposition von dem untersuchten Testorganismus und dem eingesetzten Wirkstoff sowie dessen Konzentration abhängt. Hierbei wurde für den sensibelsten Testorganismus im Versuch, Pisolithus arhizus, ein EC50 Wert kleiner 0,026 ng g-1 für eine Exposition mit Orius ermittelt. Für eine Exposition von Pisolithus arhizus mit dem Herbizid Basta wurde ein EC50 Wert von 0,4% AM entsprechend 6 g ha -1 Glufosinat berechnet. in dem für die Symbiose relevanten Kompartiment Wurzelnaher Boden Wirkstoffkonzentrationen im Bereich von 100 - 500 ng g-1 für Boscalid und 150 - 700 ng g-1 für Tebuconazol bestimmbar sind. in dem Kompartiment Wurzel sowohl der Wirkstoff Tebuconazol wie auch Boscalid nachgewiesen werden konnte. im exponierten Myzel von Pisolithus arhizus der Wirkstoff Tebuconazol nachgewiesen werden konnte. Es wird somit von einer Bioverfügbarkeit der Substanz Tebuconazol ausgegangen. aufgrund der Datenlage und einer Berücksichtigung eines TER-Wertes < 5, für nahezu alle Kombinationen ein erhöhtes ökotoxikologisches Risiko anzunehmen ist. Einzig für eine Exposition mit 10% AM Boscalid auf den Testorganismus Cenococcum geophilum konnte ein TER > 9 ermittelt werden. Somit erscheinen weitere Untersuchungen bezüglich der Auswirkung von Pestiziden auf die Nichtzielorganismengruppe Ektomykorrhiza sinnvoll und notwendig. Für die Bewertung muss ein geeignetes Testsystem für Bodenmikroorganismen wie Mykorrhiza-Pilze standardisiert und validiert werden. Die entwickelte und angewendete Plattenmethode als Standardmesssystem erscheint dafür geeignet. Im Rahmen der Pestizidzulassungen müssen in Zukunft möglicherweise Mykorrhiza-Symbiosen bedacht werden und Schutzmaßnahmen wie Anwendungsbeschränkungen oder Abstandsregelungen zu Saumbiotopen überdacht werden.
Der hohe Verbrauch von Antibiotika führt zu stetig steigenden Konzentrationen der Wirkstoffe und ihrer Transformationsprodukte in der Umwelt. Antibiotika in der Umwelt haben das Potential Funktionen von Ökosystemen zu stören und tragen zur Entwicklung und Selektion von resistenten Bakterien bei. Um diese negativen Auswirkungen auf Mensch und Umwelt zu reduzieren, sind vielseitige Lösungen notwendig. Benign by Design (BbD) ist ein wichtiger Baustein dafür. Daher ist es wichtig zu verstehen, inwiefern das BbD Prinzip auf verschiedene Substanzgruppen anwendbar ist und welche Limitierungen zu berücksichtigen sind. Mit dieser Arbeit soll ein Beitrag zur Entwicklung von in der Umwelt mineralisierbaren Antibiotika entsprechend des Benign by Design Konzeptes geliefert werden. Dies wurde am Beispiel der Fluorchinolonantibiotika durchgeführt, da diese sehr wichtige, aber auch sehr persistente Wirkstoffe sind. Ziel war es, zu verstehen, welche Veränderungen an der Grundstruktur vorgenommen werden können, um Derivate zu erzeugen, die während der Wirkdauer und Lagerung ausreichend stabil bleiben, aber anschließend in der Umwelt möglichst schnell und vollständig mineralisiert werden können. Im ersten Teil der Arbeit wurden die BbD Ansätze des targeted und non-targeted Re-Designs und de novo Designs, sowie die Verwendung von in silico Tools zu deren Umsetzung, untersucht. Basierend darauf wurde ein Workflow entwickelt, der eine mögliche Verwendung von computergestützten Methoden innerhalb des BbD Frameworks aufzeigt. Der Ansatz des non-targeted Re-Designs wurde für neun verschiedene Substanzen aus der Klasse der Fluorchinolone angewandt. Dafür wurden Transformationsprodukte der Muttersubstanzen mittels Photolyse und Photokatalyse erzeugt. Das resultierende Substanzgemisch wurde hinsichtlich der biologischen Abbaubarkeit und Toxizität untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass durch die Bestrahlung mit UV-Licht eine Vielzahl an neuen Strukturen entstehen und das Gemisch oft eine gesteigerte biologische Abbaubarkeit im Vergleich zur Muttersubstanz aufweist. Das targeted Re-Design wurde am Beispiel von Fluorchinolon-Glucosamin-Derivaten untersucht. Dabei galt es zu verstehen, inwiefern Glucosamin-Substituenten die biologische Abbaubarkeit beeinflusst. Es konnte gezeigt werden, dass durch die Verwendung von acetylierten Glucosamin-Substituenten ein partieller Abbau stattfindet. Diese Erkenntnisse können zukünftig in das gezielte, fragment-basierte Design von grüneren Strukturen einfließen. Im letzten Teil der Arbeit wurden die Struktur-Bioabbau-Beziehungen von N-hetero-zyklischen Verbindungen, welche auch die Basis des Fluorchinolon-Grundgerüstes sind, untersucht und leicht biologisch abbaubare Leitstrukturen identifiziert. Dafür wurden 84 verschiedene N-Heterozyklen nach OECD 301 Richtlinien getestet. Basierend darauf wurde zum einen ein lokales 3D-QSAR Modell, insbesondere zur Visualisierung der Effekte der Substituenten im dreidimensionalen Raum, erstellt, als auch Regeln für das Design von umweltfreundlicheren Chinolonen und verwandten Strukturen abgeleitet. Weiterhin wurden abbaubare Strukturen aus der Gruppe der Chinazoline identifiziert, welche vielversprechende Leitstrukturen für das Design von Topoisomerase-Inhibitoren oder anderer Chemikalien darstellen. Insgesamt zeigen die Ergebnisse, dass die Umsetzung von BbD im Wirkstoffdesign möglich ist und wie potentielle Vorgehensweisen aussehen können. Dabei konnte gezeigt werden, dass selbst die als besonders persistent geltenden Fluorchinolonantibiotika das Potential bieten, zu besser abbaubaren Derivaten re-designt zu werden. Es wurde jedoch auch deutlich, dass es keine allgemeingültige Herangehensweise gibt und Methoden den entsprechenden Substanzklassen und Anforderungen angepasst werden müssen.
Einhergehend mit politischen, naturbezogenen und konjunkturellen Herausforderungen der Tourismusbranche sehen sich Reisebüros auch im Wettbewerb mit neuen Medien. Beratungsqualität im Face-to-Face Vertrieb muss sich in diesem Zusammenhang der Diskussion stellen, womit traditionelle, konzern-eigene Reisebüros ihre Existenzberechtigung behalten. Die Erfassung persönlicher Faktoren im Gespräch, die weichen Erfolgsfaktoren in Bezug zu Beratungsqualität von Reisebüromitarbeitern, stehen im zentralen Forschungsinteresse. Die daraus resultierenden Fragenstellungen lauten unter anderem: Welche Softskills der Reisebüromitarbeiter sind notwendig, um ein gutes Beratungsgespräch zu führen? Lassen sich Softskills von Reisebüromitarbeitern methodisch erfassen? Was unterscheidet umsatzstarke von umsatzschwachen Beratern in der Reisevermittlung? Die Zielsetzung ist ein innovatives und adaptives Konzept zur Steigerung der Beratungsqualität von Reisebüromitarbeitern und damit zur Erfolgsicherung konzerngesteuerter Reisebüros. Zur Konkretisierung wurde die SERVQUAL-Methode ausgewählt, da sie sich durch eine Doppelskala auszeichnet, um die Lücke zwischen erwarteter und wahrgenommener Beratungsqualität zu messen. Dies bedeutete jedoch auch, dass die Probanden zu jeder gestellten Frage zwei unterschiedliche Antworten geben mussten. Eine zur tatsächlich erlebten, wahrgenommenen Qualität, in dieser Arbeit zur Beratungsqualität und eine zu den subjektiven Erwartungen an die eigene Leistung. Die Mitarbeiterbeurteilung der Beratungsqualität erfolgte durch die SERVQUAL Dimensionen Annehmlichkeit des tangiblen Umfeldes, Zuverlässigkeit, Reaktionsfähigkeit, Leistungskompetenz, Einfühlungsvermögen und wurde um die Dimension Kommunikationsfähigkeit ergänzt. Grund hierfür ist, von Reisebüromitarbeiter werden gleichzeitiges kunden- und auch umsatzorientiertes Arbeiten erwartet. Sie haben dabei einen hohen Anspruch zu erfüllen. Neben dem fachlichen Wissen sind Fähigkeiten in der verbalen und nonverbalen Kommunikation ebenso notwendig wie eine nach innen (zum Konzern, dem Büro und den Kollegen) und nach außen (kundenorientierte) gerichtete Kommunikation. Dies ließ eine Erweiterung des SERVQUALS um Kommunikation für nötig erscheinen. Im weiteren Verlauf wurden auch Schulungen der Reisebüromitarbeiter, in Ergänzung zu früheren Voruntersuchungen, mit einbezogen. Das gewählten SERVQAUL-Verfahren wie auch die Faktorenanalyse boten sich für die vorliegenden Fragestellungen zu den Schlüsselfaktoren der Mitarbeiter geradezu an und haben zu umfangreichen Erkenntnissen geführt. Voraussetzung der gewonnenen Erkenntnisse waren einerseits theoretische Analysen zur Beratungsqualität im Vorfeld, Würdigung bisheriger Untersuchungen des Reisebürovertriebes und die dargestellte empirische Forschung. In der Voruntersuchung wurden die unabgesicherten und subjektiv orientierungsweisende Meinungen der Praktiker hinzugezogen. Konkretisierend zeigt das Ergebnis des mehrjährigen Forschungsprojektes eine eher langfristige Entwicklung der Beratungsqualität von Reisebüromitarbeitern auf. Die Bemühung lag darin, Verbindungen zwischen praktischem Knowhow und Idealvorstellungen von Beratungsqualität mit den Theorien der Wirtschaftswissenschaften zwecks Erkenntnisfortschrittes zu finden.
Water is an essential natural resource, yet we are experiencing a global water crisis. This crisis is first and foremost a crisis of governance rather than of actual physical resources. Capacities of single, unitary states are severely challenged by the complex, multi-scalar, and dynamic structure of contemporary problems in water resource management. New modes of governance stress the potential of public participation and scalar restructuring for effective and legitimate environmental decision-making. However, a lack evidence on the actual implementation and instrumental value of novel governance modes stands in stark contrast to the strong beliefs and assumptions that often see these being propagated as ´panaceas´ or ´universal remedies´. With this doctoral dissertation I aim to contribute to a deeper understanding of the implementation and performance of public participation and scalar restructuring in environmental governance, and particularly to engage in systematic research into the contextual factors that shape the performance of such governance innovations. Based on the conceptual approaches of participatory, multi-level governance and scale, I advance a conceptual framework specifying mechanisms and important contextual factors describing the potential of participation and rescaling to impact on the efficacy of environmental decision-making. Applying this framework, I employ a mixed-methods approach combining qualitative, quantitative, set-theoretic, and review methods, with the aim of maximising the validity of results. Drawing on the institutional frame of the European Water Framework Directive (WFD), I first assess the extent and conditions under which participation and rescaling are actually implemented in the European water resource management regime. Subsequent analyses examine whether these governance shifts, where implemented, actually lead to environmentally effective and legitimate political decisions, and foster social outcomes. Results indicate that actual changes in governance structures remain modest, whereas previous institutional structures and experiences prove rather durable. Hence, despite recent shifts distributing authority towards alternative actors and scales, the state has persisted in its role as central authority in the European water resource management regime. To the extent that they were implemented, public participation and rescaling were generally positively related with the environmental effectiveness and legitimacy of political outcomes. The analysis provides a context-sensitive understanding, by unravelling the supposedly linear relationship between governance inputs and outputs to develop a more nuanced picture of the governance process rather as a composition of multiple, interdependent causal mechanisms that, depending on their actual configuration, lead to various outcomes. In this way, particularly the tension between legitimacy and effectiveness of political outcomes is disentangled, with both being seen as the result of distinct but interrelated properties of the governance system and its contextual circumstances. The thesis furthermore provides insights of practical and policy relevance, highlighting the need and potential to take a context-sensitive perspective in policy design and decision-making. The framework paper and the Ph.D. thesis thus together enhance academic understanding of environmental governance and its potential contributions to sustainability transitions.
Im Rahmen dieser Arbeit soll untersucht werden, ob die mit dem Dünger eingetragenen Schwermetalle im Boden bleiben, oder aus dem Boden durch verschiedene Pfade, wie z.B. eine Ernte von Nutzpflanzen etc. ausgetragen werden können. Darüber hinaus soll die vorliegende Arbeit einen Beitrag dazu leisten, die Bilanz der bei der Düngung eingetragenen in Agrarökosysteme Schwermetalle besser zu verstehen. Ein wichtiges Ziel dieser Arbeit ist deshalb die Bilanzierung der den Ackerböden mit dem Wirtschaftsdünger zuführten Konzentrationen an Zink und Kupfer und deren Austrag durch die Ernte der untersuchten Nutzpflanzen.
'Bildung für das Leben in der Weltgesellschaft' – eine dokumenten- und fallanalytisch gestützte Untersuchung des Bildungskonzepts der UNESCO-Projektschulen Deutschlands. Die vorliegende Studie begibt sich auf die Suche, eine bildungstheoretische Antwort auf die Herausforderungen unserer Zeit zu finden. Schon 1953 hat die UNESCO vor diesem Hintergrund mit dem ASP-net ein Modellprojekt initiiert, das in dieser Dissertation nachgezeichnet und auf deutscher Ebene eruiert werden soll. Im Titel der Dissertation wird bewusst das Bildungsziel der UNESCO-Projektschulen aufgenommen, da die Untersuchung eine Generierung von Leitbildern gelungenen Lernens und Lebens in Schulen einer globalisierten Gesellschaft verfolgt. Es gilt zu untersuchen, inwiefern der anfängliche Auftrag, neue Methoden und Inhalte einer „Erziehung zu internationaler Verständigung“ zu entwickeln, realisiert wird. Hierfür werden die wichtigsten Referenzdokumente der UN und der UNESCO analysiert. Ihre Umsetzung wird anhand von vier Einzelfallstudien und der Auswertung der Jahresberichte von 177 Schulen des deutschen Netzwerks überprüft.
In der Dissertation werden Bildwissenschaft und Didaktik miteinander zu verknüpft. So eine Kunstvermittlung mit einer Ausrichtung an Bilderfragen und Bildgebrauch entworfen, wobei eine Orientierung an vorhandenen Didaktiken erfolgt. Außerdem wird Methodik und ein Modell zur der Bildinterpretation entwickelt, die Handlungs- und Subjektorientierung einbeziehen. In dem ersten Teil der Arbeit steht vor allem die bildwissenschaftliche Grundlage im Vordergrund. So wird in diesem Teil die Veränderung des Bildbegriffs und Bildverständnisses reflektiert und thematisiert. Ein breiter Bildbegriff (unterschiedliche Formen, Funktionen und Zuschreibungen inbegriffen), der Bereich der Zuschreibung und die Rolle des Betrachters stehen im Fokus. In dieser Auseinandersetzung mit der Thematik ergibt sich vor allem der Bildgebrauch als ein neuer Weg der Bilderfassung. Außerdem ist die Rolle des Betrachters von Bildern nicht mehr nur eine rezipierende, sondern auch die des Umgangs und des Gebrauchs von Bildern Zusätzlich erfolgt die Verknüpfung der gewonnen Erkenntnisse im Bereich der Kunstpädagogik. Hierzu werden allgemeine und Kunstdidaktiken untersucht und speziell auf die Bereiche Bildverstehen und Handlungsorientierung bezogen. Aus aktuellen Tendenzen der Kunstpädagogik werden die Fokussierung der Wahrnehmung sowie eine Einbeziehung technologischer und nicht-technologischer Wahrnehmungsräume abgeleitet. Theorien zu Potentialen von Bildern ergänzen dies und führen Bildwissenschaft und Didaktik zusammen. Durch Subjektorientierung wird letztlich eine Zuspitzung auf die Notwendigkeit einer Handlungsorientierung und des Bildgebrauchs vorgenommen. Im Modell zur Bildvermittlung werden die fachlichen und didaktischen Erkenntnisse eingebracht. Perzeptbildung, Kontexte (mit Berücksichtigung von Konzept und Allocation) sowie der übergreifende Schritt der Bildhandlungen werden generiert. Abgestimmt auf den Betrachter und das Bild werden die Schritte mit Methoden angereichert. In einem exemplarischen Schulversuch wird dieses Modell umgesetzt und reflektiert.
Tropical ecosystems are critical for biodiversity conservation and local people’s livelihood sustenance. However, these ecosystems are under high pressure from land-use and land cover (LULC) change, which is further projected to intensify and increase rapidly, thereby affecting biodiversity and the provisioning of vital ecosystem services (ES). It is thus important to understand how LULC might change in the future and how such changes could affect biodiversity and ES provisioning in a given landscape of tropical ecosystems. Scenario planning has become an increasingly popular tool and technique to produce narrative scenarios of the future landscape change. Thus, quantifying changes under different land-use scenarios could be a means to elucidate the synergies and trade-offs within the scenarios. In this dissertation, the author examines the future of biodiversity and ES provisioning for different plausible land-use scenarios in southwestern Ethiopia. First, he translates four future plausible narrative social-ecological land-use scenarios ("Gain over grain", "Coffee and conservation", "Mining green gold" and "Food first") developed for southwestern Ethiopia by participatory scenario planning into spatially explicit LULC scenario maps. Results showed distinct LULC changes under each scenario. Second, the author investigates the impact of these land-use scenarios on biodiversity by specifically modelling woody plant species richness in farmland and forest. Both indicators of human disturbance and environmental conditions were used. Third, he also investigates the effect of these land-use scenarios on woody plant-based ES provisioning by combining woody plant species with household surveys on how woody plants were used by the local community. He models and predicts the current and future availability of woody plant-based ES under the four scenarios of landscape change. Overall, the findings of this dissertation show the importance of integrating future land-use mapping with participatory, narrative-based scenarios to assess the social-ecological outcomes of alternative futures. The spatially explicit maps of LULC change, biodiversity and ES (at different scales) could be used as a valuable input to support stakeholders and decision-makers to weigh the advantages and disadvantages of different development trajectories on ecosystems and human well-being and to avoid or minimize future undesirable consequences. To this end, apart from the benefits of coffee production under "Mining green gold" and crop production under "Food first" scenarios, the findings under these scenarios of large-scale agricultural intensification point to a potentially high loss of biodiversity and ES. These two scenarios could have a negative long-term impact on ecosystems and human well-being. Finally, the "Coffee and conservation" scenario, which involves the creation of a new biosphere reserve, appears to be the most sustainable scenario. This scenario could result in a sustainably managed, diversified landscape which could make major contributions to biodiversity conservation and human well-being in the region and beyond.
Traditional farming landscapes typically support exceptional biodiversity. They evolved as tightly coupled social-ecological systems, in which traditional human land-use shaped highly heterogeneous landscapes. However, these landscapes are under severe threats of land-use change which potentially pose direct threats to biodiversity, in particular through land-use intensification and land abandonment. Navigating biodiversity conservation in such changing landscapes requires a thorough understanding of the drivers that maintain the social-ecological system. This dissertation aimed to identify system properties that facilitate biodiversity conservation in traditional farming landscape, focusing specifically on birds and large carnivores in the rapidly changing traditional farmland region of Southern Transylvania, Romania. In order to identify these properties, I first examined the effects of local and landscape scale land-use patterns on birds and large carnivores and how they may be affected by future land-use change (Chapters II-V). Second, to gauge the role of particular traditional land-use elements for biodiversity I focused on the conservation value of traditional wood pastures (Chapters VI-VIII). Third, I took a social-ecological systems approach to understand how links between the social and ecological parts of the system affect human-bear coexistence (Chapters IV and IX). Bird diversity was supported by the broad gradients of woody vegetation cover and compositional heterogeneity. Land-use intensification, and hence the loss of woody vegetation cover and homogenization of land covers, would thus negatively affect biodiversity. This was especially evident from predictions on the distribution of the corncrake (Crex crex) in response to potential future land cover homogenization. Here, a moderate reduction of land cover diversity could drastically reduce the extent of corncrake habitat. Further results showed that the brown bear (Ursus arctos) would mainly be affected by land-use change through the fragmentation of large forest blocks, especially if land-use change would reduce habitat connectivity to the presumed source population in the Carpathian Mountains. Moreover, this dissertation revealed that large carnivores (brown bear and wolf, Canis lupus) may have important and often ignored roles in structuring the ecosystem of traditional farming landscapes by limiting herbivores. Wood pastures were found to have a high conservation value. The combination of low-intensity used grasslands with old scattered trees provided important supplementary habitat for different forest species such as woodpeckers and the brown bear. Worryingly, current management of wood pastures differed from traditional techniques in several aspects, which may threaten their persistence in the landscape. The majority of people had a positive perception on human-bear coexistence. The use of traditional sheep herding techniques combined with the tolerance of some shepherds to occasional livestock predation facilitated coexistence in a region where both carnivores and livestock are present. More generally, the genuine links between people and their environment were important drivers of people´s positive views on coexistence. However, perceived failures of top-down managing institutions could potentially erode these links and reduce people´s tolerance towards bears. Through the consideration of two different animal taxa, this dissertation revealed six important system properties facilitating biodiversity conservation in traditional farming landscapes. Similar proportions of the main land-use types (arable land, grassland, and forests) support species richness at the regional scale possible through habitat connectivity and continuous spill-over between land-use types. Heterogeneous landscapes can further support biodiversity through complementation and supplementation of habitat at the landscape scale. Gradients of woody vegetation cover and heterogeneity, supported biodiversity at both local and landscape scales possibly through the provision of a wide range of resources. The heterogeneous character of the landscape is tightly linked to traditional land-use practices, which also maintain specific traditional land-use elements and facilitate human-carnivore coexistence. Top-down limitation of large carnivores on herbivores possibly enhances vegetation growth and tree regeneration. The genuine links between humans and nature support human-bear coexistence, and these links may form the core of people´s values and sustainable use of natural resources.
Protected areas are an essential tool for conserving biodiversity. However, their ecological effectiveness is contested and their capacity to resist human pressures differ. This dissertation aimed to assess the ecological effectiveness of different protection levels (from strict to less strictly protected: national park, game reserve, forest reserve, game-controlled area, and unprotected areas) in biodiversity (both mega diverse butterflies and mammals), maintaining habitat connectivity, and reducing anthropogenic threats at the wider landscape in the Katavi-Rukwa Ecosystem of southwestern Tanzania. To achieve this overarching goal, the researcher employed an interdisciplinary approach. First, he analyzed butterfly diversity and community composition patterns across protection levels in the Katavi-Rukwa Ecosystem. He found that species richness and abundance were highest in the game reserves and game-controlled areas, intermediate in the forest reserves, national park and unprotected areas. Species composition differed significantly among protection levels. Landscape heterogeneity, forest cover, and primary productivity influenced species composition. Land-use, burned areas, forest cover, and primary productivity explained the richness of species and functional traits. Game reserves hosted most indicator species. Second, the author modelled the spatial distribution of six large mammal target species (buffalo Syncerus caffer, elephant Loxodonta africana, giraffe Giraffa camelopardalis, hartebeest Alcelaphus buselaphus, topi Damaliscus korrigum, and zebra Equus burchellii) across environmental and protection gradients in the Katavi-Rukwa Ecosystem. Based on species-specific density surface models, he found relatively consistent effects of protection level and land-use variables on the spatial distribution of the target mammal species: relative densities were highest in the national park and game reserves, intermediate in forest reserves and game-controlled areas and lowest in un-protected areas. Beyond species-specific environmental predictors for relative densities, the results highlight consistent negative associations between relative densities of the target species and distance to cropland and avoidance of areas in proximity to houses. Third, the author examined temporal changes in land-use, population densities and distribution of six large mammal target species across protection levels between 1991 and 2018. During the surveyed period, cropland increased. Wildlife densities of most, but not all target species declined across the entire landscape. Based on logistic regression models, target species preferred the national park over less strictly protection levels and areas distant to cropland. Fourth, he quantified land-use changes, modelled habitat suitability and connectivity of elephant over time across a large protected area network in southwestern Tanzania. Based on analyses of remotely-sensed data, cropland increased from 7% in 2000 to 13% in 2019. Based on ensemble models, distance from cropland influenced survey-specific habitat suitability for elephant the most. Despite cropland expansion, the locations of the modelled elephant corridors (n=10) remained similar throughout the survey period. Based on circuit theory, the author prioritizes three corridors for protected area connectivity. Key indicators of corridor quality varied over time, whereas elephant movement through some corridors appears to have increased over time. Overall, this dissertation underpins differences in ecological effectiveness of protected areas within one ecosystem. It highlights the need to utilize a landscape conservation approach to guide effective conservation across the entire protection gradient. It also suggests the need to enforcing land use plans and having alternative and sustainable forms for generating income from the land without impairing wildlife habitat.
Through the expansion of human activities, humanity has evolved to become a driving force of global environmental change and influences a substantial and growing part of natural ecosystem trophic interactions and energy flows. However, by constructing and building its own niche, human distance from nature increased remarkably during the last decades due to processes of globalization and urbanization. This increasing disconnect has both material and immaterial consequences for how humans interact and connect with nature. Indeed, many regions across the world have disconnected themselves from the productivity of their regional environment by: (1) accessing biological products from distant places through international trade, and (2) using non-renewable resources from outside the biosphere to boost the productivity of their natural environment. Both mechanisms allow for greater resource use then would be possible otherwise, but also involve complex sustainability challenges and lead to fundamentally different feedbacks between humans and the environment. This dissertation empirically investigates the sustainability of biophysical human-nature connections and disconnections from a social-ecological systems perspective. The results provide new insights and concrete knowledge about biophysical human-nature disconnections and its sustainability implications, including pervasive issues of injustice. Through international trade and reliance on non-renewables, particularly higher-income regions appropriate an unproportional large share of global resources. Moreover, by enabling seemingly unconstrained consumption of resources and simultaneous conservation of regional ecosystems, increasing regional disconnectedness stimulates the misconception of decoupling. Whereas, in fact, the biophysically most disconnected regions exhibit the highest resource footprints and are, therefore, responsible for the largest environmental damages. The increasing biophysical disconnect between humans and nature effectively works to circumvent limitations and self-constraining feedbacks of natural cycles. The circumvention of environmental constraints is a crucial feature of niche construction. Human niche construction refers to the process of modifying natural environments to make them more useful for society. To ease integration of the chapters in this thesis, the framework paper uses human niche construction theory to understand the mechanisms and drivers behind increasing biophysical disconnections. The theory is employed to explain causal relationships and unsustainable trajectories from a holistic perspective. Moreover, as a process-oriented approach, it allows connecting the empirically assessed states of disconnectedness with insights about interventions and change for sustainability. For a sustainability transformation already entered paths of disconnectedness must be reversed to enable a genuine reconnection of human activities to the biosphere and its natural cycles. This thesis highlights the unsustainability of disconnectedness and opens up debate about how knowledge around sustainable human niche construction can be leveraged for a reconnection of humans to nature.
In der Umweltanalytik steht die Analyse von potenziellen Schadstoffen im Vordergrund. Häufig ist die negative Wirkungsweise dieser Schadstoffe auf Organismen und Umweltkompartimente bekannt. Dennoch kommt es vor, dass Organismen in einem Ökosystem geschädigt werden, ohne dass dies auf eine bekannte Ursache zurückgeführt werden kann. Der Ansatz der wirkungsspezifischen Analyse greift an diesem Punkt an, da er mit Hilfe von chemisch-analytischen Verfahren die Identifizierung von Schadstoffen mit der Erkenntnis über deren potenzielle Wirkungen auf Organismen mittels Biotests kombiniert. SCHUETZLE UND LEWTAS (1986) stellten fest, dass die Nutzung von Biotests in Verbindung mit analytischen Messungen einen leistungsfähigen Ansatz zur Identifizierung von Umweltschadstoffen darstellt. Sie prägten den Begriff 'Bioassay-Directed Chemical Analysis' (BDCA). Dieses Konzept der 'Biotest-geleiteten chemischen Analyse', oder auch 'Wirkungsspezifische Analyse' genannt, dient folglich der Identifizierung von toxischen Verbindungen in Umweltproben. Es ist verwandt mit dem dreistufigen Konzept 'Toxicity Identification and Evaluation' (TIE) (Toxizität, Identifizierung und Beurteilung), das Ende der 80er Jahre von der amerikanischen Umweltbehörde US-EPA eingeführt wurde.
Biozide Wirkstoffe sind Chemikalien, die zum Schutz der menschlichen oder tierischen Gesundheit oder zum Schutz von Materialien vor Schädlingen eingesetzt werden. Monitoringergebnisse lassen vermuten, dass diese Wirkstoffe auch häufig im Innenraum von Haushalten eingesetzt werden und von dort vor allem über Abwasserleitungen und Kläranlagen in die Umwelt gelangen, wenn sie in Kläranlagen nicht eliminiert werden. Die Produkte, aus denen die Wirkstoffe aus Haushalten in das Abwasser gelangen, sind bislang jedoch nicht identifiziert worden. Aus diesem Grund konnten die daraus resultierenden Umweltbelastungen nicht eingeschätzt und keine entsprechenden Emissionsminderungsmaßnahmen umgesetzt werden. In dieser Arbeit wurde deshalb untersucht, in welchen Haushaltsprodukten biozide Wirkstoffe eingesetzt werden und in das Abwasser gelangen. Zudem sollte erforscht werden, was die Haushaltsmitglieder über Biozidprodukte wissen und wie sie mit ihnen umgehen. Ziel war es, die Anwendungen von bioziden Wirkstoffen in Haushalten zu identifizieren, von denen die höchsten Umweltbelastungen zu erwarten sind, und geeignete Emissionsminderungsmaßnahmen abzuleiten. Um die Anwendung biozider Wirkstoffe in Haushalten zu untersuchen, wurde zunächst durch eine Befragung in Haushalten eines dörflichen Wohngebietes ermittelt, was die Haushaltsmitglieder über Biozidprodukte wissen und wie sie die damit verbundenen Risiken im Vergleich zu anderen Haushaltsprodukten einschätzen. Zudem wurde für jeden der teilnehmenden Haushalte ein Inventar der vorhandenen Produkte erstellt. Dabei wurden neben den Biozidprodukten auch Wasch- und Reinigungsmittel und Körperpflegeprodukte untersucht. Ähnliche Erhebungen fanden zusätzlich in Haushalten in urbanen Gebieten statt. Die aufgrund der inventarisierten Produkte zu erwartenden Stoffe wurden im Laufe eines Jahres durch ein speziell abgestimmtes Monitoringprogramm im Abwasser des dörflichen Wohngebietes in Tages- und Stundenmischproben untersucht. Alle Proben wurden nach der Probenahme aufgearbeitet und mittels Flüssigchromatographie gekoppelt mit einem Triple-Quad-Massenspektrometer analysiert. Dabei wurden die Konzentrationen von 14 Wirkstoffen gemessen: 1,2-Benzisothiazol-3(2H)-on (BIT), C12-Benzalkoniumchlorid, Carbendazim, 5-Chlor-2-methyl-2H-isothiazol-3-on (CMIT), Dichloroctylisothiazolinon (DCOIT), N,NDiethyl-meta-toluamid (DEET), Diuron, Icaridin, 2-Octyl-2H-isothiazol-3-on (OIT), Piperonylbutoxid (PBO), Triclosan, Tebuconazol, Terbutryn und Tetramethrin. Vielen Befragten war nicht bewusst, dass sie Biozidprodukte nutzen. Der Begriff "Biozid" war oft nicht bekannt und wurde inhaltlich häufig falsch verstanden. Die Auswertungen der inventarisierten Produkte und der darin enthaltenen bioziden Wirkstoffe zeigten, dass ein Großteil der Wirkstoffe nicht aus Biozidprodukten in das Abwasser gelangt, sondern aus Körperpflegeprodukten und Wasch- und Reinigungsmitteln. Insgesamt 64 % der Anwendungen von bioziden Wirkstoffen in den inventarisierten Produkten wurden nicht unter der Umweltrisikobewertung der Verordnung (EU) 528/2012 über die Bereitstellung auf dem Markt und die Verwendung von Biozidprodukten berücksichtigt, was zu einer erheblichen Unterschätzung der Umweltrisiken führt. Die Ergebnisse der Abwasseruntersuchungen deuten ebenfalls darauf hin, dass biozide Wirkstoffe aus Wasch- und Reinigungsmitteln, Körperpflegeprodukten und Biozidprodukten gleichermaßen in das Abwasser eingetragen werden. Die Messergebnisse können gut mit den Produktinventaren in Verbindung gebracht werden. Einige Wirkstoffe scheinen maßgeblich durch Biozidprodukte eingetragen zu werden. Auch Konservierungsmittel wurden regelmäßig nachgewiesen. Für Triclosan hingegen ist gemäß den Inventaren Zahnpasta vermutlich die Produktgruppe, die in dem untersuchten Wohngebiet maßgeblich für den Eintrag ins Abwasser verantwortlich ist. Diese Arbeit zeigt zum ersten Mal, welche Produkte im Haushalt eine wichtige Quelle für biozide Wirkstoffe im Abwasser sind. Sie müssen mit einbezogen werden, wenn Emissionen an der Quelle reduziert werden sollen. Es sollten Maßnahmen ergriffen werden, die über die Produktzulassung von Biozidprodukten hinausgehen, um die Emissionen so gering wie möglich zu halten. Diese Maßnahmen sollten sich nicht darauf beschränken, die Bevölkerung über Biozidprodukte aufzuklären und zu sensibilisieren. Stattdessen sollten Maßnahmen früher in der Wertschöpfungskette ansetzen, wie zum Beispiel beim Design der Wirkstoffe oder der Formulierung der Produkte, um so Einträge biozider Wirkstoffe in die Umwelt zu verringern.
The German market for corporate bonds has experienced an unprecedented growth over the last decade. As a growing number of German firms have seized the opportunity to issue debt securities to the market, the need arises to evaluate their attempts to provide bondholders with private corporate information. This doctoral thesis centers on a research interest concerning the extent and effectiveness of corporate disclosure directed at the German bond market. It delivers unprecedented insights into bondholder relations practices and is thought to establish this topic as a research field that is complementary to previous work on shareholder-related disclosure. Taking information asymmetries between firms and bondholders as a basis, the empirical analyses are based on various arguments from the voluntary disclosure theory as well as from principal-agency and related frameworks. In essence, most parts of the thesis follow the key assumption that bondholders demand higher premiums for opaqueness and potentially detrimental behavior on behalf of a bond issuer’s management. The analyses deliver new insights into the role of corporate disclosure and close a gap between bondholder relations and financial as well as shareholder-related disclosure. They contribute to the stream of research that is concerned with corporate disclosure and its relationship to the cost of capital, the cost of debt, and even more specifically the yield (spread) of corporate bonds.
Despite growing research on sustainability transformations, our understanding of how transformative transdisciplinary research can support local actors who foster change towards sustainability is still somewhat limited. To contribute to this research question, the investigator conducted research in a transdisciplinary case study in Southern Transylvania, where non-governmental organizations (NGO) drive sustainability initiatives to foster desired changes (e.g., supporting small-scale farmers or conserving natural and cultural heritage). Interactions with these local actors and reflections on the research question shaped the research of this dissertation. In paper 1, the author conducted a literature review on amplification processes that describe actions, which local actors can apply to increase the impact of their sustainability initiatives. In paper 2, he conducted a literature review on the application of indigenous and local knowledge (ILK) in sustainability transformations research to understand whether this research engages with the conceptualization of transformations from local actors. The results show that ILK is generally applied to confirm and complement scientific knowledge in contexts of environmental, climate, social-ecological, and species change. In paper 3, the author derived principles that provide guidance for how to integrate sustainability initiatives from local actors in transformative transdisciplinary research. Based on his transdisciplinary research with the NGOs in Southern Transylvania and by using systems and futures thinking as an approach for analysis, he derived three principles that provide guidance for the co-design of sustainability intervention strategies that build on, strengthen, and complement existing initiatives from local actors. In paper 4, the author explored empirically how to identify relevant local actors for collaborations that seek to intervene in specific characteristics of a system (e.g., parameters or design of a system). He applied a leverage points' perspective to analyse the social networks of the NGOs in Southern Transylvania that amplify the impact of their initiatives. This dissertation as a whole contributes insights to three recommendations of how transformative transdisciplinary research can support local actors fostering change towards sustainability: First, by conducting research that studies and supports local actors who increase the impact of their sustainability initiatives via amplification processes (Paper 1 and 4); Second, by engaging specifically with the initiatives, networks, and knowledge from local actors, who foster bottom-up, place-based transformations (Paper 1-4); Third, by identifying and collaborating with local actors that are relevant for strategic systems interventions that build on, strengthen, and complement existing initiatives (Paper 3-4).