333.7 Natürliche Ressourcen, Energie und Umwelt
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Das Ausrichten der Abwasserentsorgung erfolgt in engen kommunalpolitischen und rechtlich-ökologischen Grenzen. Dabei werden weder die Rahmenbedingungen analysiert oder hinterfragt noch werden anhand akzeptierter Ziele langfristige Konzepte zur Ausgestaltung der Abwasserentsorgung entwickelt. Die Diskussion um die Wahrnehmung von Aufgaben durch die öffentliche Hand oder durch private Träger ist vielmehr durch die Kontroverse zwischen Effizienz und hoheitlicher Aufgabenerfüllung geprägt. Die gegenwärtige Problemhandhabung wird den komplexen Zusammenhängen, die mit der Abwasserentsorgung verbunden sind, nicht gerecht. Die schlechte Finanzsituation der Kommunen sollte genutzt werden, um zu neuen Formen der Aufgabenerfüllung zu gelangen.
Ein wesentlicher Beitrag zur rationalen Verwendung unserer Energieresourcen kann durch die konsequente Nutzung diskontinuierlich anfallender Wärmeenergie erbracht werden, was aufgrund der zeitlichen Verschiebung von Wärmeangeboten und Wärmebedarf auf direktem Wege oft nicht möglich ist. Dies gilt sowohl für die Nutzung anfallender Abwärme aus Kühlprozessen als auch den ökonomiaschen Einsatz von Solarenergie. Dazu ist erforderlich, mit Hilfe eines effizienten Energiespreichers den überschüssigen Energieanfall zu verlagern.
In der vorliegenden Arbeit werden Untersuchungsergebnisse von niedersächsischen Gewässern auf Triphenylzinn (TPT) präsentiert. Betrachtet werden die Matrices Wasser, Schwebstoff, Sediment und aquatische Organismen, wie Makrozoobenthos und Fische, um eine möglichst umfassende Aussage hinsichtlich des Akkumulationsverhaltens von TPT zu erhalten. Da TPT ein ähnlich endokrin wirksames Potential wie Tributylzinn (TBT) aufweist, über TBT aber wesentlich mehr Informationen und Erkenntnisse als über TPT vorliegen, sind zudem vergleichende Betrachtungen zwischen diesen beiden Organozinnspezies angestellt worden. Die wichtigsten Aussagen dieser Arbeit sind, dass sich TPT in den Kompartimenten Wasser, Schwebstoff und Sediment unauffällig verhält, es jedoch über ein sehr hohes Bioakkumulationsverhalten verfügt. Aus diesen Ergebnissen ist zu fordern, dass Gewässerüberwachungsprogramme unbedingt um die Stufe eines Biomonitorings, in dem aquatische Organismen als Endglieder der Nahrungskette auf Schadstoffe untersucht werden, zu erweitern sind.
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.
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.
Im Rahmen dieser Arbeit ist der Eintrag landwirtschaftlich genutzter Pflanzenschutzmittel, die in großen Mengen in der Bundesrepublik ausgebracht werden, in Buchenwälder untersucht worden. Hintergrund ist die, seit Ende der 1970er Jahre geführte Debatte über die Ursachen neuartiger Waldschäden. Trotz intensiver Forschungen sind die Gründe dieser Waldschäden immer noch ungeklärt.
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.
In der vorliegenden Arbeit wurde ein ICP-QMS mit integrierter Reaktions- /Kollisionszelle erfolgreich eingesetzt, um die Elemente Vanadium, Chrom, Mangan, Eisen, Nickel, Kobalt, Kupfer, Zink, Arsen, Molybdän, Cadmium, Blei und Uran direkt in verdünntem Meerwasser zu bestimmen. Die Bestimmung von Elementspuren in Meerwasser wurde realisiert, indem alle zur Verfügung stehenden Möglichkeiten zur Minimierung von Interferenzen bei der Bestimmung von Elementen mit ICP-QMS angewendet wurden.
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.
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.
Ausgehend von epidemiologischen Daten, die häufigere Krankenhauseinweisungen aufgrund von Atemwegsbeschwerden sowie Symptome und Medikamentengebrauch bei Patienten mit Asthma nach Perioden erhöhter Ozonbelastung in der Umwelt zeigen, sollte diese Untersuchung die Frage klären, ob Ozon in umweltrelevanter Konzentration die bronchiale Allergenempfindlichkeit am Tage nach der Exposition zu steigern vermag. Es sollte darüber hinaus geklärt werden, ob dieser Effekt auch die als klinisch relevante allergische Spätreaktion betrifft und ob eine wiederholte Exposition gegenüber Ozon diese Effekte verstärkt oder eine Toleranz induziert. Wesentlich war, dass neben der Lungenfunktionsreaktion die Atemwegsentzündung zum Zeitpunkt der Spätreaktion mittels verschiedener, moderner, nichtinvasiver Verfahren erfasst werden sollte. Zu diesem Zweck wurden 11 Probanden mit allergischem Asthma bronchiale, 22 Probanden mit allergischer Rhinitis und 5 Probanden mit asymptomatischer Atopie jeweils einmalig gegenüber gefilterter Luft (FA), 125 ppb oder 250 ppb Ozon sowie an vier aufeinanderfolgenden Tagen gegenüber 125 ppb Ozon exponiert. Hierbei atmeten die Probanden die Testatmosphäre jeweils für 3 h während intermittierender Fahrradbelastung. Am Morgen nach den einmaligen oder der letzten der mehrmaligen Expositionen erfolgte eine einmalige Allergenprovokation. Neben der Lungenfunktion wurde die unspezifische Atemwegsempfindlichkeit auf inhaliertes Methacholin, die spezifische Atemwegsantwort auf inhaliertes Allergen sowie 6 h nach Allergeninhalation die zelluläre und biochemische Zusammensetzung des induzierten Sputums gemessen. Darüber hinaus wurde nach Ozonexposition sowie zu zwei Zeitpunkten nach Allergengabe die Konzentrationen von Stickstoffmonoxid in der Ausatemluft (eNO) und von Wasserstoffperoxid (H2O2) im Atemkondensat bestimmt. Sowohl die funktionelle wie auch die inflammatorische Reaktion auf Allergen und Ozon zeigten starke interindividuelle Unterschiede. Der deutlichste Abfall des Atemstosses (FEV1) zum Zeitpunkt der Sofortreaktion, und in geringerem Ausmaß auch zum Zeitpunkt der Spätreaktion, war nach vorausgegangener einmaliger, hoher (250 ppb) sowie wiederholter, niedriger (4x125 ppb) Ozonexposition zu beobachten. Diese Effekte erreichten bei einzelnen Probanden ein klinisch relevantes Ausmaß. Ferner waren nach diesen Expositionen im Sputum die Zahlen der eosinophilen Granulozyten und die Konzentration der Laktatdehydrogenase (LDH) sowie diejenigen von Histamin und Tryptase als Marker einer allergischen Reaktion am höchsten. Erhöhte Werte für eNO wurden nach den Expositionen gegenüber FA und 125 ppb Ozon beobachtet, sowie zum Zeitpunkt der Spätreaktion. Das exhalierte H2O2 lieferte keine konklusiven Ergebnisse. Am deutlichsten waren die Einschränkungen der Lungenfunktion in der Regel bei den Patienten mit allergischer Rhinitis. Hingegen war bei den Patienten mit Asthma eine deutlichere Verstärkung der allergischen Atemwegsentzündung durch Ozon zu beobachten. Darüber hinaus fand sich auch ein Zusammenhang zwischen der Konzentration des Gesamt- und spezifischen IgE im Blut und dem Ausmaß der Verstärkung der Allergenantwort durch Ozon. Die Daten der vorliegenden experimentellen Untersuchung zeigen, dass die wiederholte Inhalation von Ozon in einer Konzentration von 125 ppb sowohl die Lungenfunktionsantwort als auch die Entzündungsreaktion auf ein inhaliertes Allergen bei Personen mit vorbestehenden allergischen Atemwegserkrankungen verstärken kann. Die in der Untersuchung verwendete Ozonkonzentration kann als umweltrelevant gelten, da sie die regelhaft gefundenen Spitzenwerte in Gegenden hoher Ozonbelastung repräsentiert. Diese Daten tragen dazu bei, die epidemiologische beobachteten Assoziationen zwischen Ozon und Asthma kausal zu verstehen.
Intelligent Product Design
(2012)
The aim of this thesis is to generate reality-based hypotheses about the opportunities and obstacles that create the implementation of Cradle to Cradle for the companies Jules Clarysse NV and Steelcase Inc. It discusses further which marketing-mix is appropriate for Cradle to Cradle products. Therefore exploratory expert interviews have been conducted with both companies. The empirical part is introduced by a literature study. From marketing perspective, the Cradle to Cradle approach for product design is investigated while taking into account that academic literature categorizes the concept on the one hand as consistent sustainability strategy, on the other hand as sustainable design. Moreover, the broad use of the expression design, within the literature of the Cradle to Cradle founders, is analyzed. Here, Cradle to Cradle design is holding out the prospect of Triple Top Line growth, rather than meeting only the economic bottom line. In regard of aesthetics, Cradle to Cradle aspires diversity in contrast to prevailing principles of Functionalism and universal design solutions. The ‘hidden‘ design assignment of Cradle to Cradle, service design, is highlighted as sphere that should be progressed. All these considerations form the interview guideline. The interviews serve as reality check whether there result Triple Top Lines and new service models for the companies and explore how aesthetics and tools of the marketing-mix are handled in Cradle to Cradle practice.
Ökologische und soziale Themen werden für Marken zunehmend erfolgsrelevant. Jedoch können Nachhaltigkeitsversprechen einer Marke zu Vertrauensvorbehalten seitens der Stakeholder führen, weshalb die Glaubwürdigkeit einer Nachhaltigkeitsmarke besonders wichtig ist. Zudem wird die Wahrnehmung einer Nachhaltigkeitsmarke heutzutage verstärkt durch Stakeholder mitbestimmt, da sie mittels Social Media eigene Inhalte verfassen und im Social Web veröffentlichen können. Vor diesem Hintergrund wurde in der Dissertation erörtert, wie ein Unternehmen seine Marke durch ökologische und soziale Themen stärken kann. Außerdem wurde untersucht, wo in diesem Entwicklungsprozess soziale Medien gezielt eingesetzt werden können. In diesem Kontext wurde auch der Frage nachgegangen, wie die von Stakeholdern im Social Web verfassten Inhalte in Übereinstimmung mit einer intendierten Nachhaltigkeitsmarke gebracht und deren Kraft genutzt werden können. Zentrales Ergebnis der Dissertation stellt ein anwendungsorientiertes Modell für die systematische Social-Media-Verwendung zur Unterstützung des Nachhaltigkeitsmarkenmanagements dar.
Conflicts between intragenerational and intergenerational justice in the use of ecosystem services
(2012)
The principle of sustainability contains two objectives of justice regarding the conservation and use of ecosystems and their services: (1) global justice between different people of the present generation ("intragenerational justice"); (2) justice between people of different generations ("intergenerational justice"). International sustainability policy attaches equal normative importance to both objectives of justice. Accordingly, environmental philosophers ethically justify that people living today and people living in the future have equal rights to certain basic goods, including ecosystems and their services (e.g. Feinberg 1981, Visser’t Hooft 2007). Whereas ideal theories of sustainability and justice do not recognize interdependencies between intragenerational and intergenerational justice, conflicts in attaining the justices possibly arise in policy implementation. Identifying and preventing such conflicts is fundamental to devise an ethically legitimate, politically consistent and actually effective sustainability policy. This dissertation systematically investigates conflicts between intragenerational and intergenerational justice in the use of ecosystem services. Human wellbeing depends on the services provided by ecosystems. Yet, humans substantially degrade world’s ecosystems, and therewith cause the loss of important ecosystem services (MEA 2005: 26ff.). The idea of sustainability demands to use ecosystem services in accordance with the two objectives of intragenerational justice and intergenerational justice. Reality, however, is far from attaining these objectives: Both today’s global poor and future persons are, resp. will be, disproportionately affected by the loss of vital ecosystem services (MEA 2005: 62, 85). Especially severe affected are the rural poor who directly depend on local ecosystem services for food, income and health. The political discourse on the relationship between the objectives of intra- and intergenerational justice in the use of ecosystem services (‘justice-relationship’) is blurred. Further, the political discourse lacks a common understanding of justice in ecosystem-use and a systematic reflection on the actual ‘justice-relationship’, such as on the factors that cause conflicts between the two justices. In this dissertation, I investigate the ‘justice-relationship’ along three central questions: • What conception(s) of justice can adequately address the distribution of access rights to ecosystem services? • How must sustainability policy be designed to enhance both intragenerational and intergenerational justice in the use of ecosystem services? • (How) Can economics be helpful for characterizing and assessing trade-offs between the two justices? I approach these questions both generally and by the example of a case study, the MASIPAG farmer network in the Philippines. Methodologically, I combine a normative and a positive analysis of the relationship between intra- and intergenerational justice in the use of ecosystem services: The normative analysis serves the explication, justification and reflection of the norms underlying the ‘justice-relationship’; the positive analysis serves the description of the ‘justice-relationship’ in the sustainability discourse and in practical contexts, as well as the provision of explanations on the determinants of the ‘justice-relationship’. As methodological approach, I apply the “comprehensive multi-level approach” as developed by Baumgärtner et al. (2008) – investigating the ‘justice-relationship’ simultaneously on the three levels of (i) concept, (ii) model and (iii) case study.
Nachhaltigkeitskommunikation ist eine inhaltliche und institutionelle Querschnittsaufgabe, die in formelle und informelle Bildungsprozesse eingebettet ist. Das Konzept einer Bildung für nachhaltige Entwicklung bildet den geeigneten theoretischen Rahmen für die Initiierung und Umsetzung entsprechender Kommunikationsmaßnahmen, die darauf ausgerichtet sind, nicht nur nachhaltigkeitsrelevante Informationen zu vermitteln, sondern auch eine aktive Gestaltung zukunftsfähiger, nachhaltiger Lebensformen und -stile zu ermöglichen und zu fördern. In diesem Kontext befasst sich die vorliegende Dissertation mit der Leitfrage, welche theoretische Rahmung sich für den Einsatz von Ausstellungen zur Vermittlung von Nachhaltigkeitsthemen ergibt. Sie untersucht dabei die Bedingungen und methodisch-instrumentellen Voraussetzungen, die die Wahl geeigneter Vermittlungsinstrumente beeinflussen und geht der Frage nach, welche konzeptionellen Voraussetzungen sich für die Entwicklung, Gestaltung und den Einsatz von Nachhaltigkeitsausstellungen in der Praxis ergeben. Anhand von verschiedenen Praxisbeispielen wird schließlich aufgezeigt, wie sich Nachhaltigkeitsausstellungen evaluieren lassen.
Responsibility for sustainability is an action guiding concept which relates the abstract norm of sustainability with concrete action contexts. It thereby specifies what bearers of responsibility ought to do. In this thesis, I introduce the concept of responsibility to economic theory, focusing specifically on individual and governmental responsibility for sustainability. Some of the questions I examine are: how should responsibility be distributed among agents? How can agents, who are responsible for several normative aims, solve trade-offs? Do governmental policies affect individuals’ ability to assume responsibility? How can individuals efficiently induce governments to act responsibly? In Paper 1, A utilitarian notion of responsibility for sustainability, I conceptualize and formalize a utilitarian notion of responsibility for sustainability which I then relate to established normative criteria for assessing intertemporal societal choice. I show that responsibility for sustainability can be unambiguously conceptualized in economic models. Furthermore, I affirm that responsibility may provide action guidance even if the aim of sustainability is not feasible. In Paper 2, Verantwortung von Konsumenten für Nachhaltigkeit, I study consumers’ responsibility for sustainability. Particularly, I specify crucial components of this responsibility in order to analyze the relation of consumers’ private and political responsibility. I show that the responsibility for sustainability of consumers comprises three indispensable obligations of which only one concerns consumers’ consumption choices. In Paper 3, Regulation of morally responsible agents with motivation crowding, I focus on the impact of governmental policies on the motivation of an individual to assume moral responsibility. In particular, I study the regulation of a morally responsible individual with motivation crowding in the context of a negative externality. I show that combining consumption taxes with the provision of perfect information is, in many cases, superior to consumption taxes alone. In Paper 4, Endogenous Environmental Policy when Pollution is Transboundary, I examine how individuals which form lobby groups affect the determination of environmental policy when governments seek not only to maximize welfare, but simultaneous maximize support by lobby groups. More specifically, I consider the case in which two countries are linked through transboundary pollution. Environmental policies adopted by self-interested governments may be more stringent than by social welfare maximizing governments. Furthermore, due to the interaction of distortions the space of optimal policies increases: politically optimal tax rates may be too high or too low to optimally internalize the environmental externality.
Nachhaltige Energieversorgung spielt eine wichtige Rolle für den Klimaschutz. Dabei gehört die Steigerung der Energieeffizienz zu den zentralen Elementen einer Energiewende. Die vorliegende Fallstudie beschäftigt sich intensiv mit einem in der Policy Analyse bisher vernachlässigten Politikfeld: der Energieeffizienzpolitik. In Deutschland wird viel Energie dazu gebraucht, um Gebäude zu heizen. Hier existieren große wirtschaftliche Effizienzpotentiale. Die EU sieht darin eine „Schlüsselrolle“ und fordert von ihren Mitgliedstaaten mit der Richtlinie 2002/91/EG Rahmenbedingungen für energieeffizientere Gebäude. Mit Ansätzen der EU-Implementationsforschung und der Politikfeldanalyse untersucht die Arbeit den Implementationsprozess dieser Richtlinie zwischen 2003 und 2010 in Deutschland und beschreibt die formale und praktische Effektivität des Ergebnisses mithilfe neu entwickelter kontextspezifischer Kriterien. Eine detaillierte Prozess-Analyse identifiziert relevante Faktoren, die das politische Ergebnis beeinflusst haben. Formal hat Deutschland die EU-Gebäude-Richtlinie größtenteils implementiert. Doch einige Anforderungen sind verspätet oder unbefriedigend praktisch implementiert worden. Eine wichtige Ursache der Verzögerung waren inhaltliche Differenzen zwischen den politischen Ressorts. An der öffentlichen Debatte beteiligten sich starke Befürworter beider Seiten, die den Prozess zusätzlich beeinflussten. Für den Vollzug der Energieeinsparverordnung (EnEV) sind die Bundesländer zuständig; ihre Kontrolle der energetischen Mindeststandards bei Bestandsgebäuden ist jedoch nicht befriedigend. Es gibt kaum Daten zu der Frage, ob neu gebaute oder sanierte Gebäude den gesetzlichen Anforderungen entsprechen. Ursachen für den mangelhaften Vollzug liegen im Zielkonflikt zwischen ambitionierter Klimaschutzpolitik auf der einen und Bürokratieabbau auf der anderen Seite. Hier war der Bundesrat, der behördliche Stichproben ablehnte, entscheidender Akteur. Die Verzögerungen und die ineffektive praktische Implementation der Richtlinie in Deutschland waren Resultat politischer Auseinandersetzungen. Es gab also keine institutionellen oder administrativen Probleme bei der Implementation im engeren Sinne, wie sie Implementationsdefizite in anderen Fällen erklären. Abschließend werden konkrete Handlungsempfehlungen entwickelt, wie die Bundesregierung eine effektive Implementation der EU-Gebäude-Richtlinie gewährleisten (u.a. bessere formale Implementation des Energieausweises und der Heizungsinspektion sowie effektivere Durchsetzung der EnEV durch Stichprobenkontrollen) und erfolgreich gegen Widerstände von Interessengruppen durchsetzen kann (z.B. indem sie Pro-Effizienz-Interessenkoalitionen stärkt und neben dem Ordnungsrecht auch begleitende Instrumente weiterentwickelt, beispielsweise finanzielle Anreize sowie Information und Beratung, auch um mit dem gängigen Missverständnis aufzuräumen, die EnEV sei freiwillig).
Der vielfältige Einsatz von unterschiedlichen organischen Substanzen in Haushalt, Landwirtschaft und Industrie hat zur Folge, dass diese eventuell in die aquatische Umwelt gelangen. Jede dieser Substanzen stellt potentiell eine Gefährdung der verschiedenen Wasserressourcen dar. Deshalb ist zur Sicherung der Trinkwasserqualität eine ständige und umfassende Überwachung der Ressourcen, die für die Trinkwasseraufbereitung verwendet werden, auf diese organischen Spurenstoffe notwendig. Als Ergänzung zum weitverbreiteten Target-Screening gewinnt das Non-Target-Screening mittels HPLC-MS in den letzten Jahren zunehmend bei der Überwachung von für die Trinkwasserherstellung genützter Wasserressourcen an Bedeutung. Diese Arbeit beschreibt neue Strategien für das Screening und die Identifizierung unerwarteter oder unbekannter organischer Spurenstoffe in Wasser mittels HPLC-QTOF-MS. Dabei werden alle Komponenten bei der Datenauswertung berücksichtigt, die mittels der verwendeten Analysenmethode detektierbar sind. Dies entspricht der Grundidee des Non-Target-Screenings. Dabei ist während des Screenings aufgrund der hohen Anzahl an detektierten Substanzen pro Probe eine Fokussierung auf wenige relevante Kontaminanten zwingend notwendig. Deshalb wird eine Probe nicht isoliert betrachtet, sondern es erfolgt eine vergleichende Betrachtung von mehreren Proben mit einer räumlichen, zeitlichen oder prozessbezogenen Beziehung. Die Effizienz der entwickelten Strategien konnte sowohl bei der Identifizierung von unbekannten Substanzen in Grundwasserüberwachungsproben als auch bei der Ermittlung von Oxidationsnebenprodukten von bekannten Kontaminanten (4- and 5-Methyl-1H-benzotriazol) bei der Ozonierung von Donauwasser erfolgreich gezeigt werden. Außerdem wurde für eine effektivere Unterstützung der Identifizierung von Substanzen das Datenbankkonzept DAIOS (Database-Assisted Identification of Organic Substances) angewandt. Schlussendlich können die beschriebenen neuen Strategien für das Screening und die Identifizierung organischer Spurenstoffe in Wasser für zahlreiche andere Anwendungsgebiete und Fragestellungen der Umweltanalytik, wie z.B. Überwachung von Altlastensanierung oder Prozessschritten der Trink- und Abwasseraufbereitung, eingesetzt werden.
Algae-bacteria-based biotechnology has received more and more attention in recent years, especially in the subtropical and tropical regions, as an alternative method of conventional multistep wastewater treatment processes. Moreover, the algal biomass generated during wastewater treatment is regarded as a sustainable bioresource which could be used for producing biofuel, agricultural fertilizers or animal feeds. Although this technology is attractive, a number of obstacles need to be solved before large-scale applications. The main purposes of this work are to find more effective biomass harvesting strategies and develop high-effective algal-bacterial systems to improve wastewater treatment performance, biomass generation rate and biomass settleability. A wastewater-borne algal-bacterial culture, cultivated and trained through alternate mixing and non-mixing strategy, was used to treat pretreated municipal wastewater. After one month cultivation and training, the acclimatized algal-bacterial system showed high carbon and nutrient removal capacity and good settleability within 20 minutes of sedimentation. Algal biomass uptake was the main removal mechanism of nitrogen and phosphorus. The biomass productivity, nitrogen and phosphorus accumulation in biomass during the wastewater treatment process were investigated. The characterization of the microbial consortium composition in the enriched algal-bacterial system provided new insights in this research field. Aerobic activated sludge which already showed good settleability was used as bacterial inoculum to enhance the wastewater treatment performance and biomass settleability of algal-bacterial culture. The influence of different algae and sludge inoculum ratios on the treatment efficiency and biomass settleability was investigated. There was no significant effect of the inoculation ratios on the chemical oxygen demand (COD) removal. But algae/sludge inoculum ratio of 5 showed the best nitrogen and phosphorus removal efficiencies (91.0 ± 7.0% and 93.5 ± 2.5%, respectively) within 10 days. Furthermore, 16S rDNA gene analysis showed that the bacterial communities were varying with different algae and sludge inoculation ratios and some specific bacteria species were enriched during the operation. Four commonly used and high-potential microalgae species including one cyanobacteria (Phormidium sp.) and three green microalgae species (Chlamydomonas reinhardtii, Chlorella vulgaris and Scenedesmus rubescens) were cultivated and trained through alternate mixing and non-mixing strategy for tertiary municipal wastewater treatment. After one month of cultivation, the four microalgae species were compared in terms of biomass settleability, nutrient removal rates and biomass productivity. The three green microalgae showed good settleability within 1 h sedimentation and had higher biomass generation rates (above 6 g/m2/d). The nutrient removal efficiencies were 99% for the four selected microalgae species but within different retention time, resulting in 3.66 ± 0.17, 6.39 ± 0.20, 4.39 ± 0.06 and 4.31 ± 0.18 mg N/l/d (N removal rate) and 0.56 ± 0.07, 0.89 ± 0.05, 0.76 ± 0.09 and 0.60 ± 0.05 mg P/l/d (P removal rate) for Phormidium sp., Chlamydomonas reinhardtii, Chlorella vulgaris and Scenedesmus rubescens, respectively. A mixed algal culture composed of three selected high-effective green microalgae (Chlamydomonas reinhardtii, Chlorella vulgaris and Scenedesmus rubescens) was used for tertiary municipal wastewater treatment. The key biotic factor (algal inoculum concentration) and abiotic factors such as illumination cycle, mixing velocity and nutrient strength were studied. Based on the nitrogen and phosphorus balance, it was found that assimilation into algal biomass was the main removal mechanism.
The challenges of sustainable development have spurred the complexity of management reality, unveiling considerable risks and opportunities for companies. The past twenty years of development in management science and practice have refined the understanding of the linkages between corporate success and sustainability aspects of business. Nevertheless, numerous management tools and concepts have been criticised for failing to contribute to improved sustainability performance. Management accounting is an indispensable system for generating, preparing and providing information for recognising decision situations and informing decisions. Building on the relevance of information, sustainability accounting has received considerable attention in the past decade. Related research has emphasised the contribution of sustainability accounting to tackling sustainability challenges in specific settings. A systematic investigation of the role of sustainability accounting is virtually non-existent to date. To overcome this limitation and provide an insight into the practice of sustainability accounting and its role in sustainability management and ultimately in corporate success, this doctoral thesis approaches the question How does sustainability accounting contribute to improved information management and management control? The direct contribution is two-fold. First, a number of decision situations are explicated. Examples for such decision situations include utilising certain types of information for specific decisions, engaging various functions in different ways, etc. Making a decision within these decision situations was observed to contribute to achieving corporate goals. Second, the overarching view on the results reveals an interesting pattern. It is the existence of this pattern that supports the view that sustainability accounting can help companies in the pursuit of improved sustainability performance and (thereby) corporate success. The findings enable both practitioners and researchers gain an insight into how sustainability accounting can be deployed so that the company’s limited resources are focused on the crucial decisions in information management and management control. Subsequent recommendations are supported by up-to-date examples. The nature and the scope of the research constituting this doctoral thesis also highlight the path for future research to expand and refine the propositions made herein.
Ziel der Arbeit ist es aufzuzeigen, inwiefern die untersuchten Lernfelder des SEKEM-Bildungsprogramms, die sich an kulturellen Symbolen, künstlerischen Methoden und praxisbezogenem Lernen orientieren, geeignet sind, nachhaltige Entwicklungsprozesse anzuregen und zu den Erfolgen der Initiative beizutragen. Im Hinblick auf diese Lernfelder stellt das Bildungsprogramm ein Alleinstellungsmerkmal der ägyptischen SEKEM-Initiative dar, das deren Entwicklung seit mehr als 35 Jahren entscheidend geprägt hat. Untersucht werden in der Arbeit das Kreisritual, die Betriebseurythmie, das Prinzip „arbeitend lernen und lernend arbeiten“. Diese drei überwiegend nicht-formalen Elemente des SEKEM-Bildungsprogramms erfordern keinerlei persönliche Vorbildung. Das ist insofern von Bedeutung, als die SEKEM-Mitarbeiter bei Aufnahme ihrer Tätigkeit in SEKEM mental stark geprägt sind von den traditionellen Strukturen der ländlichen Umgebung, aus der sie kommen, und zum großen Teil über keine Berufsausbildung verfügen. Mit dem überwiegend nicht-formalen Bildungsprogramm können die SEKEM-Mitarbeiter also direkt „da abgeholt werden, wo sie sich befinden“. Durch die von diesen Lernfeldern ausgehenden Impulse erhalten die Mitarbeiter der SEKEM-Unternehmen die Chance, ihr Wahrnehmungsvermögen zu schulen, ihre kommunikativen Fähigkeiten zu verbessern, neue Sichten auszubilden und eine erhöhte Sensibilität und Aufmerksamkeit zu entwickeln. Diese Impulse korrespondieren mit dem Anliegen des SEKEM-Gründers Ibrahim Abouleish, Entwicklungsprozesse in einem nachhaltigen Sinne zu fördern – bezogen auf die Entwicklung der in der Initiative tätigen Menschen, ihre Gemeinschaft und ihre Umwelt. Angesichts der vielen Krisen und Herausforderungen unserer Zeit wie Klimawandel, Hunger, Wasserknappheit etc. sind derartige ganzheitliche Impulse von großer Bedeutung. Denn in der Regel haben diese Krisen damit zu tun, dass die Entwicklung einzelner Systeme und Subsysteme auf Kosten der Entwicklung anderer Systeme und Subsysteme erfolgt ist. Dies erklärt sich nicht allein aus verantwortungslosem Handeln, sondern auch aus der Besonderheit, dass Systeme und Subsysteme von jeweils eigenen Funktionsgesetzen bestimmt werden und damit zunehmend von einer einheitlichen Ganzheit abgekoppelt sind. Hinzu kommt, dass ja gerade Spezialisierung und Begrenzung der Teilsysteme zu der allseits gewünschten und auch erreichten hohen Effizienz, Flexibilität und Produktivität geführt haben, so dass über lange Zeit kein Bedürfnis bestand, deren Voraussetzungen zu hinterfragen. Eine der Idee der Nachhaltigkeit verpflichtet Bildung muss jedoch ihr Möglichstes dazu beitragen, dass selektive Wahrnehmungen vermieden und Einseitigkeiten überwunden werden können. Ihre Aufgabe besteht vor allem darin, solche Kompetenzen zu fördern, durch die Menschen befähigt werden, sich an der Gestaltung von Gegenwart und Zukunft verantwortungsvoll beteiligen zu können. Hierzu gehört insbesondere, dass integrative Fähigkeiten und die Entwicklung eines komplexeren Selbst- und Weltverhältnisses gefördert werden. So kann der Verselbständigung von Teilinteressen entgegengewirkt und die Herstellung eines Gleichgewichts zwischen den gesellschaftlichen Teilsystemen begünstigt werden. Damit all dies gelingen kann, kommt es maßgeblich darauf an, dass dieser Veränderungs- und Entwicklungsprozess auch eine Transformation von Denken, Fühlen und Wollen der Akteure – also ein „Sustainable Development des Menschen“ – umfasst. Das SEKEM-Bildungsprogramm widmet sich auf regionaler Ebene – aber mit internationaler Ausstrahlung – seit mehr als 30 Jahren dieser Aufgabe. Anliegen der Arbeit ist es nicht, einen Zusammenhang zwischen Bildung für nachhaltige Entwicklung (BNE) und nachhaltiger Entwicklung empirisch nachzuweisen. Dieser Weg kam bereits deshalb nicht in Betracht, weil die insofern zu befragenden Ägypter zumeist über keine englischen Sprachkenntnisse verfügen und die Verfasserin keinen Zugang zur arabischen Sprache hat. Stattdessen werden in der Arbeit die von dem überwiegend nicht-formalen Bereich des Bildungsprogramms ausgehenden positiven Wirkungs- bzw. Bildungsimpulse - wie sie in Selbstbeschreibungen der Teilnehmer zum Ausdruck kommen - unter Anwendung einer Methode, die von dem chilenischen Biologen und Neurowissenschaftler Humberto Maturana entwickelt worden ist, untersucht und erklärt. Das Resultat der Untersuchung kann wie folgt zusammengefasst werden: Im regelmäßigen Umgang mit den untersuchten Angeboten des SEKEM-Bildungsprogramms erhalten die Beteiligten bzw. deren Psychische Systeme die Chance, eigene Begrenztheiten zu überwinden und ein neues Selbst- und Weltverhältnis zu entwickeln und können in diesem Sinn zu nachhaltigen Entwicklungen in Sekem beitragen. Das im Umgang mit dem Bildungsprogramm ggf. Erlernte kann aufgrund ähnlicher Strukturen und Situationen auf die Arbeitswelt transferiert und hier angewandt werden. Es wäre zu begrüßen, wenn sich an die vorliegende Untersuchung des SEKEM-Bildungsprogramms weiterführende Untersuchungen anschließen könnten. Aus den erwähnten Gründen kann dies jedoch nicht Gegenstand der vorliegenden Arbeit sein.
This PhD dissertation thesis aims to analyse and discuss how a company can interact with its supply chain stakeholders to facilitate the development of sustainable supply chains. The research is based on empirical and conceptual work and contributes to the field of corporate sustainability, supply chain management and its intersection. The thesis develops a conceptual framework to analyse four organisational spheres of interaction (inter, intra, supra and sub) in sustainable supply chain management (SSCM). Thereby, further insights into risk and opportunityoriented approaches of companies to SSCM are provided.
Business Models for Sustainability Innovation: Conceptual Foundations and the Case of Solar Energy
(2013)
This dissertation deals with the relationships between the increasingly discussed business model notion, sustainability innovation, and the business case for sustainability concept. The main purpose of this research is to identify and define the so far insufficiently studied theoretical interrelations between these concepts. To this end, according theoretical foundations are developed and combined with empirical studies on selected aspects of the solar photovoltaic industry. This industry is particularly suitable for research on sustainability innovation and business models because of its increasing maturity paired with public policy and market dynamics that lead to a variety of business model-related managerial and entrepreneurial business case challenges. The overarching research question is: How can business models support the commercialisation of sustainability innovations and thus contribute to business cases for sustainability? A theoretical and conceptual foundation is developed based on a systematic literature review on the role of business models in the context of technological, organisational, and social sustainability innovation. Further, the importance of business model innovation is discussed and linked to sustainability strategies and the business case for sustainability concept. These theoretical foundations are applied in an in-depth case study on BP Solar, the former solar photovoltaic subsidiary of British Petroleum. Moreover, because supportive public policies and the availability of financial capital are known to be the most important preconditions for commercial success with innovations such as solar photovoltaic technologies, the solar studies include a comparative multiple-case study on the public policies of China, Germany, and the USA as well as a conjoint experiment to explore debt capital investors’ preferences for different types of photovoltaic projects and business models. As a result, the main contribution of this work is the business models for sustainability innovation (BMfSI) framework. This framework is based on the idea that the business model is an artificial and social construct that fulfils different functions resulting from social interaction and their deliberate construction. The BMfSI framework emphasises the so-called mediating function, i.e. the iterative alignment of business model elements with company-internal and external requirements as well as with the specific characteristics of environmentally and socially beneficial innovations. Against this backdrop, it becomes clear that practically-oriented knowledge based on BMfSI research might provide new and effective ways to support the achievement of corporate sustainability.
Insbesondere in den sogenannten entwickelten Ländern findet Nachhaltigkeit immer mehr Anklang. Die meisten dort lebenden Menschen würden sowohl ihre Ziele befürworten, als auch ihre Hindernisse überwinden wollen. Aber wir stellen fest, dass Nachhaltigkeit im Augenblick der Handlungsentscheidung nicht vorrangig behandelt wird. Im Gegenteil, sie wird hinten angestellt. Dieser Aufsatz erklärt, woran es liegt, dass sich Menschen letztendlich kaum mit Nachhaltigkeit emotional identifizieren können - weder im positiven noch im negativen Sinne. Das Erreichen von Nachhaltigkeit kann somit nur dann gelingen, wenn ein Ziel gefunden wird, das Menschen tatsächlich motiviert - und das gleichzeitig Nachhaltigkeit hervorbringt
In theory we pursue a sustainable development, but in reality we do not. An economy based on continuous growth, which evidently is not sustainable, is however the priority model almost everywhere. If we really aim at implementing sustainability, then we must radically change our economic model. Sufficiency - which calls for individuals mainly from so-called “developed countries” not to consume more than is really needed - may offer a useful alternative. We can still find some - last - examples of indigenous peoples living in a sufficient manner, all of them nowadays in those “developing countries”. We could learn at least from them that it is possible to live differently, i.e., in harmony with ourselves and our environment. This would pave the way for their - and for our all - protection, as well as the manner in which we understand at present development politics.
Vorbereitung zur Wiederverwendung: Regelung und Regelungsbedarf - Umsetzungs- und Erfolgsaussichten
(2013)
Wiederverwendung (WV) von Erzeugnissen ist als Ansatz hinsichtlich der Ressourcenschonung zu verstehen. Durch Verwertungsmaßnahmen mit dieser Zielsetzung - Vorbereitung zur Wiederverwendung (VWV) - kann man bewirken, dass einst als Abfall eingestufte Erzeugnisse ihre ursprüngliche Funktion wieder erfüllen, so dass im Prinzip weniger Ressourcen für die Bereitstellung von neuen Produkten beansprucht werden müs-sen. Zumindest theoretisch wäre es dann möglich, nachhaltige Entwicklung mit Wirtschaftswachstum zu vereinbaren. Aus diesem Potenzial ergibt sich die hohe Stellung sowohl von WV als auch von VWV in der so-genannten Abfallhierarchie. Nichtsdestotrotz zeigt die Realität, dass die Umsetzungsmöglichkeiten von WV bzw. VWV bescheiden sind. Auf die Ursachen und Folgen dieses Phänomens geht dieser Aufsatz ein.
Schlüsselwörter: Wiederverwendung, Abfallhierarchie, Effizienz, Suffizienz, Konsum-entenverhalten, Ressourcenschutz, Nachhaltigkeit, Kreislaufwirtschaft
In spite of growing interest in companies’ contribution to sustainable development, the implementation of corporate sustainability, i.e. the integration of environmental, social, and economic issues, is not well understood. This cumulative PhD thesis aims to answer the research question whether sustainability management is only a transitory management fashion, or whether an effective implementation is actually taking place. The thesis consists of five papers, which are either published in refereed academic journals, accepted to be published, or planned to be resubmitted. The papers analyze three important elements of the implementation of corporate sustainability: motivation (why?), organizational units (who?) and management tools (how?). Combining these three elements supplies a framework for discussing the implementation of corporate sustainability management. The results, which are mostly based on surveys of large German companies, reveal that companies predominantly manage corporate sustainability because they seek legitimacy, rather than a competitive advantage, and because they follow acknowledged standards, guidelines, or ratings (institutional isomorphism) – possibly out of uncertainty on how to best handle a concept so complex and novel. Public relations is the organizational unit engaging in sustainability management most strongly, whereas accounting, finance, and management control engage the least. Hence, corporate sustainability is currently not implemented as a crossfunctional approach. Yet, there is indication of a growing strategic relevance of corporate sustainability. This is also reflected in the awareness and application of sustainability management tools, which have been increasing continuously between 2002 and 2010 – especially in terms of integrative tools serving to balance environmental, social, and economic issues. Furthermore, market incentives are gaining in importance over time. The thesis relates these results to management fashion theory. Although there is some indication that sustainability management might in fact be a transitory fashion, an analysis over time reveals an ongoing development of the elements analyzed. Thereby, the thesis demonstrates that corporate sustainability management can be considered more than a management fashion. One implication of the analysis is that both companies and researchers are called upon to foster the implementation of corporate sustainability, with positive incentives, e.g. by markets and consumers, turning out to be promising starting points. As opposed to pressure and expectations by stakeholders, focusing on opportunities might be more suitable to induce actual change of processes, products, services, or even business models in companies. In conclusion, the author hopes to make a significant contribution to the discussion on the implementation of corporate sustainability and to stimulate the development of new theoretical approaches.
Ökologische Nachhaltigkeit in Beherbergungsbetrieben in regionalen Naturparks in der Deutschschweiz
(2014)
Sustainability and Justice: Conceptual Foundations and Cases in Biodiversity and Fishery Policy
(2014)
Sustainability aims at justice in a threefold sense: intragenerational justice, intergenerational justice, and justice towards nature. However, the justification, specific content and practical implications of justice claims and obligations in the sustainability context often remain underspecified. This dissertation therefore asks: How can the concept of justice be structured systematically? How can justice be specified in the context of sustainability? Which specific problems of justice arise in sustainability policy? And what are the respective contributions of (sustainability) economics and (sustainability) ethics? The five papers of this cumulative dissertation approach these issues from different angles, working at the conceptual level and at the level of cases from biodiversity and fishery policy. In Paper 1, a formal conceptual structure of justice is developed, which lists the conceptual elements of justice conceptions: the community of justice including claim holders and claim addressees, their claims (and corresponding obligations), the judicandum (that which is to be judged as just or unjust), the informational base for the assessment, the principles of justice, and on a more practical level, the instruments of justice. By specifying these conceptual elements of justice, it is possible to analyse and compare different conceptions of justice. In Paper 2, the normative dimension of sustainability is discussed in terms of justice. Based on the identification of certain core characteristics of the concept of sustainability, we determine the specific challenges of justice in the context of sustainability along the conceptual structure of justice (from Paper 1). Inter alia, we show that sustainability calls for the integration of justice claims in the relationships with contemporaries, future humans and nature in a non-ideal context characterized by uncertainty, systemic mediation and limits. Paper 3 addresses the contribution of economics to the assessment of trade-offs between intergenerational and intragenerational justice. Economic analysis can delineate the opportunity set of politics with respect to the two justice objectives and identify the opportunity cost of attaining one justice to a higher degree. While the two justices are primary normative objectives, the criterion of efficiency - when directed at the attainment of these justice objectives - has the status of a secondary normative objective. Paper 4 constitutes a case study, reconstructing the ´biopiracy´ debate from a justice perspective. The paper links to the so called Access and Benefit-Sharing framework of the Convention on Biological Diversity, and addresses the question, which problems of justice arise regarding the utilization of genetic resources and traditional knowledge, especially if associated with patenting. It is shown that the predominant perspective of justice-in-exchange is insufficient and therefore complementary conceptions, namely of distributive justice, corrective justice and structural justice have to be taken into account. Paper 5 empirically assesses the justice notions of stakeholders in the Newfoundland fishery, building on qualitative semi-structured interviews and a combination of inductive and deductive coding. A central result is that inshore fishers are seen as the main claim holders, with a claim to participate and being listened to, and the opportunity to make a living from the fishery. Recognition, participation and distribution are all important domains of justice in the context of the Newfoundland fishery. The paper also discusses the relationship between normative theorizing and empirical justice research. Overall, this thesis integrates ideal and non-ideal normative theorizing, economic analysis, empirical justice research and hints at institutional implementation in the debate on sustainability and justice.
Die Entfernung von Phosphor aus Abwasser bleibt ein Forschungsthema, das in Zukunft nur an Wichtigkeit gewinnen kann. Das wird durch die Umweltauswirkungen der Eutrophierung und den Verlust eines essentiellen Nährstoffes für die Nahrungsmittelproduktion dessen Knappheit immer offensichtlicher wird, immer deutlicher. Auf Kläranlagen werden heute hauptsächlich zwei Techniken verwendet um Phosphor zu entfernen, biologisch aktive Verfahren wie das Enhanced Biological Phosphorus Removal (EBPR) Verfahren und Fällungstechniken unter Verwendung von Metallsalzen. Bei beiden Methoden gibt es gegenwärtig Schwierigkeiten wie z.B. die Instabilität des EBPR Prozesses wegen des Mangels an Wissen über die Grundlagen des Stoffwechselprozesses. Bei der Verwendung von Fällungsmitteln kommt es zu vielen Nachteilen im Zusammenhang mit der Nachbehandlung des Schlammes, bei der Entsorgung kommt es zu dem Verlust der Schlammmassen und damit auch des Phosphors aus dem Nährstoffkreislauf. Das Ergebnis dieser Forschung ist, dass es möglich ist, die Phosphorspeicherkapazität von Belebtschlamm zu erhöhen wenn dieser spezifische Anforderungen erfüllt. Diese Anforderungen werden wie folgt zusammengefasst: Die Schlammmasse muss in der Lage sein, EBPR Prozesse zu entwickeln, auch muss der Schlamm aus einem Belebungsbecken-System kommen, weil die Schlammflocken unter den Umgebungsbedingungen des Reaktors stabilisiert worden sind. Schließlich muss der Belebtschlamm aus einem Verfahren kommen, bei dem man für die Phosphorentfernung keine Metallsalze verwendet. Die erhöhte Phosphorstoffspeicherkapazität der Belebtschlammmassen in Verbindung mit der Möglichkeit den Phosphor aus dem Belebtschlamm über Rücklösung in die wässrige Phase wieder gewinnen zu können, bietet großes Potential in der Zukunft einen in der Abwasserwirtschaft geschlossenen Phosphorkreislauf zu entwickeln und so den Verlust des wichtigen Nährstoffes nachhaltig zu verhindern.
Human activities have converted natural ecosystems worldwide, mostly for agricultural purposes. This change in land use has been recognized as one of the key drivers causing mass extinction of biodiversity. Yet, there are species which persist particularly in traditional, low-intensity agricultural areas. However, this farmland biodiversity is increasingly threatened by the consequences of land-use intensification and land abandonment. One effect of these two processes is the change in existing landscape structures. This dissertation aimed at quantifying the relationship between biodiversity and landscape structures because a better understanding of current biodiversity patterns and their drivers is needed to navigate biodiversity conservation for a sustainable development. Specifically, this dissertation anticipates the impacts of land-use change on biodiversity in Southern Transylvania, focusing on butterflies and plants as study groups. In a first step, a methodological baseline for subsequent biodiversity studies is developed by exploring an optimal survey strategy, allocating the available resources in a study design that enables high statistical power and covers a wide range of environmental conditions. This study shows that in the highly heterogeneous farmland mosaic of Southern Transylvania, survey effort can be moderately reduced while still showing similar patterns of species richness, species turnover and species composition (Chapter 2). In a second step, biodiversity patterns of plants and butterflies are empirically investigated in response to different landscape structures, particularly towards heterogeneity and woody vegetation cover. These studies provide evidence that all main land-use types in Southern Transylvania, namely arable land, grassland and forests, contribute to an overall landscape pool. Species richness of plants, but not of butterflies, differed significantly between arable land and grassland. Presence of woody vegetation in farmland had a positive effect on plant species richness. Heterogeneity has been found beneficial for butterfly species richness in arable land, but not in grasslands. Species composition of plants was determined by land-use, but butterfly species composition was widely overlapping in arable land and grassland (Chapters 3 & 4). Investigations on the potential spread of invasive plant species in the Transylvanian landscape exhibited that distance to roads and heterogeneity, especially in arable land, were key variables determining the invasibility of the landscape (Chapter 5). By studying movement patterns of butterflies in agricultural landscapes, land-use intensity could be revealed having an impact on butterfly movements. Furthermore, butterflies were found to prefer non-arable patches within farmland (Chapter 6). In a third step, this dissertation conceptually embeds socio-economic considerations into the local and international discourse on sustainable rural development: Reflections on a participatory projects on establishing butterfly monitoring in Romania conclude that involving citizens in biodiversity conservation is possible in Romania, but need tailored approaches which consider the unique social and cultural settings (Chapter 7). Current recommendations from scientific literature to increase the agricultural yield, for example in Eastern European landscapes, through ´sustainable intensification´ for global food security are scrutinized for their engagement with sustainability. This dissertation concludes that genuine sustainable solutions need to respect the various aspects of sustainability, including procedural and distributive justice. Furthermore, it is clarified that general recommendations for agricultural intensification, for instance in Romania, may lead to devastating impacts on biodiversity and ecosystem functions (Chapter 8). This dissertation provides evidence that the beneficial characteristics of the Translvanian farmland are linked to the fine spatial scale of the agricultural mosaic, the amount and distribution of semi-natural elements and the scattered woody vegetation throughout the landscape. Hence, the future of biodiversity depends on human interventions in the ancient cultural landscape. Navigating biodiversity conservation in Southern Transylvania thus needs genuine sustainable solutions, which integrate socially acceptable and ecological meaningful landscape management.
This paper-based dissertation deals with the concepts of economic heterogeneity and environmental uncertainty from different perspectives, and at multiple levels of abstraction. At its core sits the observation that heterogeneity and uncertainty are deeply entangled, for there would be no uncertainty without heterogeneity of options to act regarding multiple future states of the world. At the same time, heterogeneity - in the form of diversification - has been suggested as a way to reduce uncertainty in portfolio theory (Markowitz 1952). The dissertation evolves around two research foci: (1) methodological implications of heterogeneity of scientific theories in the face of empirical data (Paper 1), and (2) two different forms of uncertainty are considered, environmental risk (Paper 2) and Knightian uncertainty (Paper 3). Paper 1 develops a new framework for model selection for the special case of fitting size distribution models to empirical data. It combines Bayesian and frequentist statistical approaches with the criterion of model microfoundation, which is to select, all other things considered being equal, the model that comes with a suitable micromodel, that explains, from the perspective of the individual constituent, the genesis of the overall size distribution. The approach is subsequently illustrated with size distribution data on commercial cattle farms in Namibia. We find that the double-Pareto lognormal distribution fits the data best. Our approach might have the potential to reconcile one of the oldest debates in current economics, i.e. the one about the best model to describe and explain the distribution of economic key variables such as income, wealth and city sizes in a country. The second paper revisits the Namibian commercial cattle farm data and uses it to put some theories from the agricultural economics literature regarding farm management under environmental risk to an empirical test. We focus on the relations between inter-annual variability in rainfall (environmental risk), risk preferences, farm size and stocking rate. We demonstrate that the Pareto distribution - which separates the distribution into two parts - is a statistically plausible description of the empirical farm size distribution when ´farm size´ is operationalized by herd size, but not by rangeland area. A statistical group comparison based on the two parts of the Pareto distribution shows that large farms are on average exposed to significantly lower environmental risk. Regarding risk preferences, we do not find any significant differences in mean risk attitude between the two branches. Our analysis confirms the central role of the stocking rate as farm management parameter, and shows that environmental risk and the farmer´s gender are key variables in explaining stocking rates in our data. Paper 3 develops a non-expected-utility approach to decision making under Knightian uncertainty which circumvents some of the conceptual problems of existing approaches. We understand Knightian uncertainty as income lotteries with known payoffs but unknown probabilities in each outcome. Based on seven axioms, we show that there uniquely (up to linear-affine transformations) exists an additive and extensive function from the set of Knightian lotteries to the real numbers that represents uncertainty preferences on the subset of lotteries with fixed positive sum of payoffs over all possible states of the world. We define the concept of uncertainty aversion such that it allows for interpersonal comparison of uncertainty attitudes. Furthermore, we propose Renyi´s (1961) generalized entropy as a one-parameter preference function, where the parameter measures the degree of uncertainty aversion. We illustrate it with a simple decision problem and compare it to other decision rules under uncertainty (maximin, maximax, Laplacian expected utility, minimum regret, Hurwicz).
Befreiung aus dem Kreislauf des Konsums. Über den Beitrag von Yoga zu einer suffizienten Lebensweise
(2014)
Suffizienz ist ein Strategieansatz, dessen Verfolgung für das Erreichen einer nachhaltigen Entwicklung unerlässlich ist. In ihrer praktischen Umsetzung trifft die Suffizienzstrategie jedoch auf vielfältige Hindernisse, die die Etablierung von konkreten Maßnahmen verhindern. Im Rahmen dieser Arbeit wurde untersucht, inwiefern die Philosophie und Praxis des Yoga einen Schlüssel für die Umsetzung der Suffizienz auf privater Ebene darstellen kann. Nach der Methodik der qualitativen Sozialforschung wurden Einzelinterviews mit Yogalehrer*innen durchgeführt, deren Auswertung das Transformationspotenzial des Yoga in Richtung einer suffizienten Lebensweise näher erläutert. Die Forschungsergebnisse bestätigen eine Suffizienzorientierung der befragten Personen seit dem Beginn ihrer Yogapraxis und deuten auf eine erhöhte Bereitschaft für die Akzeptanz von Suffizienzmaßnahmen hin. Ein direkter Zusammenhang zwischen Yoga und dem Wissen um die Notwendigkeit einer suffizienten Lebensweise konnte nicht nachgewiesen werden.
Die Ergebnisse dienen der Suffizienzforschung als Ansatzpunkte für die Entwicklung neuer Umsetzungsstrategien.
This thesis makes an important contribution to better understanding biodiversity and ecosystem function relationships across trophic levels in forests - aspects that are still underrepresented in BEF research. Ongoing biodiversity loss can be expected to change important trophic interaction pathways in these ecosystems, making increased efforts in exploring the mechanisms underlying, and the drivers determining, the impact of trophic complexity on the relationships between biodiversity and ecosystem functioning a crucial objective for holistic approaches to BEF research.
The importance of a social perspective on the relationships between humans and nature has longbeen acknowledged. The field of social-ecological systems research in particular is striving toachieve a holistic understanding of human-nature relationships by balancing social andecological perspectives. Here I sought to develop a social understanding of the Saxon area inCentral Romania, by exploring aspects of human-nature relationships as seen from theperspective of local people. To this end, I employed the concepts of social-ecological systems(SES), ecosystem services (ES) and cultural landscapes to assess perceptions of locals throughempirical case studies.I first conducted a literature review to acquire an overview of a particular type of human-naturerelationship mediated by non-consumptive use and non-use values (“cultural ecosystemservices”). Second, to isolate and address the interaction from the social system to the ecologicalsystem, I investigated the different ways locals perceived the role of landscapes in SouthernTransylvania. I conceptually mapped these landscape preferences by revealing their potentialland use and management implications. Third, to approach the human-nature relationship fromthe ecological system to the social system, I studied the flow of ES to disaggregated humanbeneficiaries. Specifically, I studied which factors, beyond ecosystem processes and functions,influenced nature derived human well-being from the perspective of potential beneficiaries. Iconceptualised the mediating role of a range of contextual factors underpinning the currentdistribution of ES, with regard to the relation between ES and human well-being. Fourth, inorder to explore an example of bidirectional human-nature relationship, I studied the particularcase of human-carnivore coexistence and the suite of mechanisms shaping it.Despite building throughout this thesis a more complex and in-depth understanding of the humandimensions of the studied system, I chose four main cross-cutting themes to explain the human-nature connection in Southern Transylvania. These four themes may serve as pillars of a sociallyminded understanding, as well as potential research and policy foci. First, the values held bylocals are key for understanding the endemic human-nature relationships and should not beoverlooked in future social-ecological assessments or policy interventions. Second, the culturallandscape of Southern Transylvania is both a physical and virtual space of social-ecologicalinteraction fostering human-nature experiences and social-ecological knowledge integration.Third, the identified diversity of the social system in terms of landscape aspirations and ESbeneficiaries is expanding the range of human-nature connections, but at the same time, may infuture be a source of conflict or disconnection if not managed appropriately. Finally, small-scalefarmers, through their interactions with the land and resultant belief system, play a major role inmaintaining the human-nature relationships, but their values and lifestyle are threatened.
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.
This PhD thesis examines the connections between sustainability knowledge management (SKM) and sustainability management tools in small and medium-sized enterprises (SMEs). While previous literature has established that knowledge is essential for the application of sustainability management tools, the effects of such tools on knowledge management are under-researched in the sustainability context. Drawing on multiple academic papers and utilizing various research methods, including a systematic literature review, several quantitative surveys and a multiple case study approach, the thesis systematically examines how such tools can facilitate the identification, acquisition, conversion, application and retention of sustainability knowledge, and potentially lead to the improvement of SKM effectiveness in SMEs. Furthermore, it examines how support functions for sustainability management tools and SKM correspond with each other. The findings reveal that sustainability management tools facilitate the SKM processes (identification, acquisition, conversion, application and retention), and align with the support factors (e.g. top management support, shared vision, employee qualifications) to advance SKM in SMEs. Particularly, such tools permit the institutionalization of sustainability knowledge into the daily routines and practices in SMEs. Additionally, tools create a support structure for SKM, embedding and preserving sustainability knowledge in documents, policies, procedures and norms for an enterprise´s collective knowledge for sustainability management. The thesis concludes with complementing areas of future research and offers practical implications for SME management.
Fire plays an important role in the earth system by influencing ecosystems and climate, but climate in turn also influences fire. The system became more complex when humans started using fire as a tool. Understanding the interaction between humans, fire and climate is the major aim of paleofire research. Understanding changes in these three aspects in the past will help predicting future climate, fire and human interactions. The use of lake sediment cores as natural archives for reconstructing past fire activity by counting charcoal particles is well established. This present dissertation is dedicated to the evaluation and application of specific organic molecular markers for biomass burning: levoglucosan, mannosan and galactosan were used as proxies for reconstructing past fire activity in lake sediments thorough the entire Holocene. First, a new analytical method was developed using high-performance anion exchange chromatography combined with mass spectrometry to separate and detect these three monosaccharide anhydrides in lake sediments. The suitability of this analytical method was proven by comparing the levoglucosan, mannosan and galactosan results in selected lake sediment samples from Lake Kirkpatrick, New Zealand and by correlating the results with macroscopic charcoal. Furthermore, the method was successfully applied to a lake sediment core from Lake Petén Itzá, Guatemala to reconstruct regional Holocene fire history. The analyses of levoglucosan were combined with fecal sterols to reconstruct late Holocene human fire interactions at Lake Trasimeno, Italy, demonstrating low fire activity during the Roman period. This combination of studies proves that these molecular markers are valid fire proxies in sediments from multiple locations around the globe. Comparison of levoglucosan, mannosan and galactosan concentrations with macroscopic charcoal trends in Lake Kirkpatrick and Lake Petén Itzá, suggests that the molecular markers represent more regional fire history and low temperature fires in contrast to macroscopic charcoal, which is a local fire proxy. In addition, vegetation changes (Lake Kirkpatrick and Lake Petén Itzá) and charcoal morphotypes (Lake Petén Itzá) were compared to the levoglucosan/mannosan and levoglucosan/(mannosan+galactosan) ratios suggesting that these ratios may be a suitable tool to track burned fuel. Biodegradation tests demonstrate the potential degradation of levoglucosan, mannosan and galactosan if dissolved in water, but findings in ancient sediment samples suggest that particle-bound levoglucosan, mannosan and galactosan can be buried in sediments over millennial time scales. Although uncertainties still exist, the results of this research suggests that organic molecular markers are a suitable regional fire proxy and isomer ratios may help understand changes in burned vegetation.
Vor dem Hintergrund der steigenden Relevanz unternehmerischer Nachhaltigkeit beschäftigt sich die Wissenschaft verstärkt mit der Frage, welche Kompetenzen Entscheider benötigen, um Nachhaltigkeitsstrategien in Unternehmen erfolgreich umsetzen zu können. Denn entgegen der weit verbreiteten Meinung, dass bei der Umsetzung von Nachhaltigkeitsstrategien nur Win-win-Situationen auftreten, stoßen Manager bei der Integration ökologischer und sozialer Ziele ins Ziel-System der Unternehmen auf widersprüchliche ökonomische Rationalitäten (zwischen Effizienz und einzelnen/mehreren Dimensionen von Nachhaltigkeit) und inhärente Konflikte nachhaltiger Entwicklung (zwischen den Dimensionen sozial, ökologisch und ökonomisch). In der Folge entstehen vielfältige dilemmatische Entscheidungssituationen. Um Nachhaltigkeit langfristig in Unternehmen etablieren zu können, müssen die Dilemmata wahrgenommen und bewältigt werden. Voraussetzung hierfür sind vielfältige persönliche Kompetenzen bei den Entscheidern. Die vorliegende Arbeit untersucht die auftretenden dilemmatischen Entscheidungssituationen und den Umgang mit diesen. Darüber hinaus bestimmt sie die für die Dilemma-Bewältigung relevanten Kompetenzen sowie die zur Umsetzung von CS-Strategien erforderlichen Rahmenbedingungen im Unternehmen. Im Ergebnis wird ein Framework zu Dilemmata, den notwendigen Kompetenzen und den Rahmenbedingungen erarbeitet. Basierend darauf werden entsprechende Handlungsempfehlungen gegeben. Der erarbeitete CS-Dilemmata-Kompetenz-Atlas stellt praxisrelevantes Wissen für Unternehmen und Berater zur erfolgreicheren Umsetzung von Nachhaltigkeitsstrategien zur Verfügung.
The future of forests is closely linked to climate change and energy transition because the preconditions for forest management are changed through climate and energy policies (Beland Lindahl and Westholm 2012). Forest management has multiple objectives, and different stakeholders have competing interests in forests. A strong dichotomy between environmental and economic interests has characterized forest policy and most conflicts about forests in the past (Winkel and Sotirow 2011). Climate change and energy transition modify this established conflict line because new conflicts related to climate mitigation, climate adaptation, and renewable energies have blurred the clear opposition between environmental and economic interest (Mautz 2010). In the context of the new challenges of climate change and energy transition, the need for effective, efficient and legitimate forest governance is gaining a new importance. Based on 86 qualitative interviews about forest conflicts and forest governance in five qualitative case studies, theoretical approaches focusing on multi-level and multi-scale governance are merged with the field of environmental and natural resource conflict research in this thesis. Forest conflicts and their governance are a multi-level and multi-scale issue. However, not so much is known about how collective and individual state and non-state actors act in complex governance systems and how they perceive governance systems. In order to contribute to the understanding of these knowledge gaps, this thesis tests the applicability of three theoretical perspectives on multiple scales and levels of decision-making (multi-level governance, polycentricity, politics of scale) to fruitfully study forest conflicts. Furthermore, the thesis provides empirical insights about forest conflicts in the face of energy transition and climate change. Based on the theoretical and empirical findings, this thesis provides practical recommendations to policy makers and practitioners on how to improve governance in forestry and the management of other natural resources. For example, this thesis shows the importance of considering different actor constellations in participatory processes at different governance levels, and that not every actor will react the same way to a certain method of decision-making. Furthermore, this thesis illustrates how trust building measures, such as enhanced communication between stakeholders, transparency in decision-making and forest education can reduce the risk of destructive conflict escalation. This thesis also demonstrates that energy transition and the discussion about climate change are sources of new conflicts, can change old conflicts, and add new, additional levels to forest governance. Thus, climate change and energy transition cause further fragmentation of forest governance and make forest governance more multi-level, create additional venue-shopping opportunities, and bring new actors into forest governance, causing new power constellations in the policy field. Forest governance is in a reconfiguration process which can be conceptualized as shift towards multi-level governance. Level choice and the relation of state and non-state actors in decision-making are important aspects of governance, thus the theoretical approach has yielded valuable insights in forest conflicts and the importance of scale construction in conflict discourses can be illustrated. Different levels are associated with different functions, strengths, and weaknesses of stakeholders; the perceptions of appropriate scale choice are often based on frames. The empirical findings have shown that level choice is often a normative and/or cultural decision, often no objective ´best´ decision-making level exists. Some actors consider different competing, overlapping, and nested decision-making levels to be an opportunity for interest realization; others feel helpless and overwhelmed in complex, multi-level systems. Different re-scaling strategies (up-scaling, down-scaling, fit re-scaling) are applied by actors to realize their interests. Non-state actors have an important function in linking processes from different levels. However, multi-level governance and related concepts have their limits for the explanation of forest conflict processes because some important factors cannot be captured with this approach. For example, social-psychological factors and conflict frames are important for the understanding of conflict development and governance and at a local level individual action and the relations between individuals crucially set the preconditions for the governance of conflicts.
Der hochwassergebundene Sedimenteintrag ist Motor der Bodenbildung in Auen. Der mit dem Sedimenteintrag einhergehende Schadstofftransport in die flussbegleitenden Auen ist Ursache für die Akkumulation von Schadstoffen in den aquatischen und semiterretrischen Systemen. Er wirkt in weiten Teilen der Elbauen nicht nur einschränkend auf die landwirtschaftliche Nutzung des Grünlandes sondern beeinträchtigt daneben auch weitere Schutzgüter, wie z. B. Habitate und Lebensgemeinschaften. Diese Arbeit hatte das Ziel, die Steuergrößen des Sediment- und Schadstoffeintrags anhand von langjährig erhobenen Messdaten zu untersuchen und gleichzeitig die zeitliche und räumliche Verbreitung ausgewählter Schadstoffe als Baustein eines belastungsangepassten Auenmanagements aufzuklären. Dafür wurden eigene Daten über Hochflutsedimente und Böden ebenso ausgewertet wie Daten anderer Autoren. Außerdem lag ein Schwerpunkt der Arbeit in der kombinierten Auswertung von Zeitreihen der Sedimentbelastung von Gewässern und von Auenböden, die eine Grundlage für das Verständnis des elbespezifischen Belastungsmosaiks von Böden mit Schwermetallen und Dioxinen/Furanen darstellt. Zunächst erfolgte eine detaillierte Recherche und Analyse der retentionsfördernden Eigenschaften der Elbauen. Es wurden abschnittsspezifische Flächengrößen, Landnutzungsunterschiede und Flächenbetroffenheiten bei unterschiedlichen Hochwasserzuständen herausgearbeitet. Mit Hilfe der darauf aufbauenden, datenbasierten Analysen über ereignisbezogene Sedimenteinträge in die Elbauen konnten wesentliche Steuergrößen des Sedimenteintrags identifiziert werden. Die Distanz der Standorte zur Elbe ist die wesentliche Kenngröße, sodass die größten Sedimenteinträge in Flussnähe stattfinden. Darüber hinaus ist die Höhe des Sedimenteintrags abflussabhängig. Auf dieser Grundlage wurde ein Ansatz zur Berechnung des großräumigen Sedimenteintrags entwickelt, mit dessen Hilfe die Retentionsfunktion der Auen im Abfluss- und Stofftransportgeschehen der Elbe abgeschätzt werden konnte. Die Sedimentretention der Elbauen hatte im Betrachtungszeitraum zwischen 2003 und 2008 einen Anteil von 7 bis 30 % an den Jahresschwebstofffrachten in Hitzacker. Die Analysen von verschiedenen Zeitreihen der Sediment- und Bodenbelastungen mit Schwermetallen, Arsen sowie Dioxinen/Furanen verdeutlichte, dass die Stoffgruppen ganz unterschiedliche Belastungsentwicklungen durchlaufen haben. Der Schwerpunkt der Dioxinkontamination in Sedimenten und Böden trat in den 1950er bis 1960er Jahren auf, während Metalle im Allgemeinen erst später Belastungsmaxima zeigten. Allerdings konnte mit dem Pb/Zn-Verhältnis ein Metallmuster identifiziert werden, mit dessen Hilfe auch in Oberböden auf der Basis von Metalldaten auf Dioxinbelastungen geschlossen werden konnte. Darüber hinaus wurde unter Kenntnis der spezifischen Belastungshistorien mittels Kategorisierung der Standorteigenschaften Höhenlage, Distanz, Bioturbation und Sedimenteintrag ein Erklärungsschema zur Vorhersage von räumlichen Schadstoffmustern für ausgewählte Metalle und Dioxine/Furane entwickelt. Sowohl die Untersuchungen zum Sedimentationsgeschehen als auch zur Aufklärung des Belastungsmosaiks in den Elbauen ließen Ableitungen von Maßnahmenvorschlägen zur Förderung der Sedimentationsdynamik, des Hochwasserschutzes, zur schadstoffspezifischen Verbesserung der Bodenbelastung als auch zur belastungsangepassten Landnutzung zu.
Agricultural production of smallholder farmers in Myanmar is facing soil fertility degradation and in consequence, crop yields decline due to the imbalances of nutrient supply. In most cases, all above ground biomass is removed from the fields after harvesting the crops and during land preparation for the next crop. Higher temperatures also stimulate the higher mineralisation rates and released mineral nutrients are lost from fallow lands before sowing the next crops. Regarding the addition of mineral fertilizers, except for cash crops, farmers are reluctant to apply fertilizers for the crops that are sown for household’s self-sufficiency. In the Dry Zone, irrigated agriculture is available in recent years and farmers could overcome water scarcity through irrigation. With the availability of irrigation water, farmers could prolong the cropping period, nevertheless crop yields are decreasing year by year. In recent decades, research findings are indicating the benefits of biochar application for soil fertility improvement and food security. Smallholder farmers can produce biochar from agricultural by-products such as pigeon pea stems, cotton stems and rice husks by using biochar stoves. Large-scale production is possible by producing both biochar and thermal energy simultaneously, such as getting rice husk biochar and producing thermal energy by burning rice husks. By those means, environmental pollution due to the smokes from stubble burnings and the health hazards from smokes arise from kitchens can also be reduced. Present research was conducted to test the effects of the application of biochars produced from different crop residues together with NPK fertilizers on crop yields and soil properties in the rice-chickpea-cotton cropping system of the Central Dry Zone area of Myanmar during 2012 and 2013 cropping seasons at Shwe Daung Farm, Mandalay Division, Myanmar. Effects of biochar applications in combination with NPK fertilizers were compared with NPK fertilizer (without biochar) application and the control (without biochar and NPK fertilizers). Biochars used in the experiments were produced from three kinds of locally available raw materials (rice husk, rice straw and, pigeon pea stem) at temperature above 550°C by using a kiln made from a 200-Liter diesel barrel. Field experiments were conducted on sandy loam soil in the Central Dry Zone of Myanmar. After harvesting rice in 2012, chickpea was sown without application of both organic and inorganic fertilizers. After harvesting chickpea in 2013, cotton was sown on the same experimental plots. Treatments were rice husk biochar (Rh) 20 Mg ha-1 + NPK fertilizers; rice straw biochar (Rs) 20 Mg ha-1 + NPK fertilizers; pigeon pea stem biochar (Ps) 20 Mg ha-1 + NPK fertilizers; rice husk biochar and farmyard manure mixture (Rh biochar + FYM) 10 Mg ha-1 + NPK fertilizers; NPK fertilizers (without biochar); and the control (without fertilizer and biochar). Biochar weights represented fresh biochar weights. Equal rate of NPK fertilizers were applied in all treatments. However, fertilizer rates were different with respect to the crops. In rice experiment, 100:50:50 kg ha-1 rate of Urea (N): Triple Super Phosphate (P): Muriate of potash (K) was applied. In cotton experiment, 100:30:117 kg ha-1 rate of Urea (N): Triple Super Phosphate (P): Muriate of potash (K) was applied. Crop growth data, yield component data and yield data of each treatment were recorded. Soil samples from topsoil (0-0.2 m) were taken before starting the experiments, after harvesting rice and cotton, respectively, and analysed. A biogeochemical model, denitrification decomposition (DNDC) model, was used to estimate soil organic carbon storage and greenhouse gas emissions during crop growing seasons and to quantify the long-term impact of biochar applications on rice, chickpea and cotton yields.The results from soil analyses indicated that although initial soil pH was at 8.0 and pH values of biochars ranged between 8.0 and 10.0 soil pH after two years of biochar application did not increase. pH values were below 8.0. That value was lower than initial soil pH. That could be due to the effect of the change of cropping system from upland to lowland rice cultivation and the effects of biochar additions to the alkaline sandy loamy soil of the experimental site. Although total exchangeable cation value was not significantly different among the treatments, compositions of major cations were significantly different among the treatments. Exchangeable potassium increased in Rs biochar + NPK applied soils. Exchangeable sodium increased in control, and conventional NPK fertilizer applied soils. Reduction of soil bulk density from 1.8 g cm-3 to 1.6-1.7 g cm-3 occurred in biochar treatments compared to control and conventional NPK fertilizer application treatments. Positive changes of total carbon and total nitrogen of soils were found in biochar treatments compared to control and conventional NPK fertilizer application. Application of pigeon pea stem biochar + NPK fertilizers showed the highest crop growth and the highest yield in rice. The highest chickpea yield was obtained from the plot that applied rice husk biochar + NPK fertilizers. Cotton crop growth and yield was the highest in rice husk biochar and farmyard manure mixture + NPK fertilizer application. The lowest crop growth and yield was obtained from the control in cotton. The results of this study suggested that biochars from different biomass materials had different effects on soil properties and crop yields under different growing conditions and cultivated crops. Although the applied biochars had a high pH, soil pH did not increase after biochar applications. The growth and yield of tested crops were higher than that of the control and conventional NPK fertilizer application. Rice husk biochar and farmyard manure mixture + NPK fertilizer application can be assumed as a suitable soil amendment application under upland crop cultivation. Pigeon pea stems biochar + NPK fertilizers should be applied in rice cultivation. Rice husk biochar + NPK fertilizers and rice husk biochar-farmyard manure mixture + NPK fertilizers showed as the appropriate biochar soil amendments for the study area compared to rice straw biochar + NPK fertilizers and pigeon pea stem biochar + NPK fertilizers. Application of these biochars increased total exchangeable cations, reduced bulk density, increased organic carbon, regulated soil pH and, can easily be accessed by smallholder farmers by promising crop yields for sustainable agricultural production. Rice straw biochar + NPK fertilizers and pigeon pea stem biochar + NPK fertilizers also showed positive influences on soil fertility and crop growth. However, extensive application of those biochars might require large-scale productions and distributions. To obtain the detail information regarding the impact of biochar application on the agro-ecosystem and surrounding atmosphere, further research activities may need to carry out under different agricultural production conditions. When model fitness was tested, it was found that DNDC model was fit for the simulation of crop yields and soil organic carbon under the conditions of the experimental site. Simulation of soil organic carbon dynamics and crop yields for 30 years and 50 years after the addition of biochars in combination with NPK fertilizers showed that such applications could maintain the crop yields at the same level up to 50 years. That could maintain soil organic carbon at a level higher than conventional NPK fertilizer application. Regarding the simulation of GHGs emissions, the model simulated nitrous oxide emission close to actual emissions of agricultural soils of Myanmar. Simulated CH4 emissions from control and conventional NPK fertilizer application variant were consistent with the well-known emissions of Myanmar rice fields. To confirm the accuracy of simulated CH4 emissions from biochar applied soils, it may need field investigations and validations of model results. Simulated effects of rice husk-, rice straw- and pigeon pea stem fresh biomass applications and that of rice husk-, rice straw- and pigeon pea stem biochar applications on rice, chickpea, cotton yields and soil organic carbon (SOC) were compared. Objective of this simulation was to compare the effects of fresh biomass-applications and the application of biochars produced from the same biomass on crop yields and SOC by using DNDC model. The results showed that simulated rice yields of rice husk biochar and rice straw biochar applications were 33% and 31%, respectively, higher than that of pigeon pea green manure applications. However, simulated rice yield from pigeon pea stem biochar application was 4% higher than that of iv pigeon pea stem green manure application. Simulated chickpea yield from pigeon pea green manure treatment was the highest among all of biochar and biomass applications. Simulated cotton yields obtained from fresh biomass applications were lower than that of biochar applications. In estimating the future yields, all crop yields from rice husk and rice straw biomass applications were lower than that of rice husk and rice straw biochar applications in the initial year of simulation. However, in the following years, the yields remained at the same level up to the end of simulated years. In pigeon pea stem green manure application, crop yields were higher than the other treatments since the initial year up to the end of simulated years. Simulated SOC was lower in fresh biomass applications compared to biochar applications.
Biodiversity loss could jeopardize ecosystem functioning. Yet, the evidences that support this demonstration have been mostly obtained in aquatic and grassland ecosystems. Howbiodiversity affects ecosystem functioning still remain largely unanswered in forests, particularly in subtropical broad-leaved evergreen forests (EBLF). Tree productivity, among a wealth of forest ecosystem functioning, is of particular interest because it reflects the carbon sink capacity and wood productivity. Biodiversity-productivity relationships have been usually investigated at community level. However, tree-tree interactions occur at small scale. Thus, local neighborhood approach may allow a better understanding of tree-tree interactions and their contributions to the effects of biodiversity on tree productivity / growth rates. This thesis aims to analyze the effects of biodiversity and the abiotic environmental factors on the tree growth rates using both local neighborhood and community-based approaches. Furthermore, tree growth rates vary among different tree species. Functional traits have been related to the species-specific growth rates to understand the effects of species identity. Therefore, I also evaluated the crown- and leaf traits to predict the interspecific difference in growth rates. For a better understanding of the mechanisms that underline the relationships of biodiversity and tree growth rates, data of high solution and along time series is required to scrutinize the tree-tree interactions. Thereupon, I evaluated the applicability of terrestrial laser scanning (TLS) in assessing the tree dendrometrics. This thesis was conducted in the Biodiversity Ecosystem Functioning (BEF)–China experiment, which is located in a mountainous subtropical region in southeast China. A total of 40 native broad-leaved tree species were planted. In the first study, I used the local neighborhood approach to analyze how local abiotic conditions (i.e. topographic and edaphic conditions) and local neighborhood (i.e. species diversity and competition by neighborhood) affect the annual growth rates of 6723 individual trees. The second study used the community approach to partition the effects of environmental factors (i.e. topographic and edaphic), functional diversity according to Rao’s quadratic entropy (FDQ) and community weight mean (CWM) of 41 functional traits on community tree growth rates. The main question of the third study was how the species-specific growth rates are related to five crown- and 12 leaf traits.
In the fourth study, I investigated 438 tree individuals for the congruence between the conventional direct field measurements and TLS measurements. It was found that tree growth rates were strongly influenced by the local topographic and edaphic conditions but not affected by the diversity of local neighborhood. In contrast, results obtained by using the community-based approach showed that FDQ and CWMs of various leaf traits rather than abiotic environmental factors had significant impact on the community means of growth rates. Tree-tree interactions already occur in early life stages of trees, which were evidenced by the significant effect of competition by local neighborhood. These findings imply that the effects of abiotic environmental factors may be more evident at local scale and biodiversity effects may vary at different spatial scales. The species-specific growth rates were found to be related to specific leaf traits but not to crown traits and were best explained by both types of traits in combination. This finding supports the niche theory and provides the evidence for using functional diversity to examine the BEF relationships. The TLS-retrieved total tree height, stem diameter at 5 cm above ground, and length and height of the longest branch were highly congruent with those obtained from direct measurements. It indicates that TLS is a promising tool for high resolution, non-destructive analyses of tree structures in young tree plantations. Being one of very few studies to incorporate the individual tree scale in examining the biodiversity-productivity relationships within the BEF researches, this thesis stresses the importance of using individual-tree based approach, functional diversity and TLS to find the evidences of explanatory mechanisms of the observed biodiversity and ecosystem functioning (e.g. tree growth rates) relationships. Biodiversity effects may evolve along the successional stages. Therefore, incorporating the interaction between biodiversity and time in analyzing BEF relationship is also encouraged.
Die Verringerung des Material- und Ressourcenverbrauchs ist eine wesentliche Herausforderung nachhaltiger Entwicklung. Bislang standen und stehen politische Maßnahmen zur Energieeffizienz im Vordergrund. Maßnahmen zur Verbesserung der Materialeffizienz gewinnen jedoch verstärkt an Bedeutung. Der Erfolg oder Misserfolg politischer Instrumente im Umwelt- und Klimaschutzbereich wird maßgeblich davon abhängen, ob die Instrumente die Fähigkeit besitzen, eine Entkoppelung von Lebensqualität und Ressourcenverbrauch zu erzeugen. Insbesondere im Rahmen der Ökodesign-Richtlinie, aber auch anderer Instrumente der Europäischen Union, sind Ansatzpunkte zur politischen Gestaltung einer ressourcenleichten Langfristökonomie angelegt. Die Dissertation wird schwerpunktmäßig die Governance-Instrumente im Produktbereich der Europäischen Union behandeln. Die Dissertation folgt der Theorie, dass die Produkte der Industriegesellschaft einzeln mehr oder weniger harmlos, in ihrer Menge jedoch die Quelle fast aller Umweltprobleme sind. Zur Erstellung der Dissertation sieht das spezifische Methodendesign die Anwendung eines Kriterienkatalogs zur Bewertung der Steuerungsinstrumente für Langfristökonomie im Produktbereich vor. Darüber hinaus werden die Hauptakteure in Form von Interviews befragt.
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.
In the discourse on pharmaceuticals in the environment, hardly any attention has been paid to anticancer drugs. Because of their none-selective modes of action, that is, because they affect both cancerous and healthy cells, these drugs are regarded as potentially carcinogenic, genotoxic, mutagenic, and teratogenic substances. It is, however, not known how and to what extent these substances affect organisms and the environment in the long run. For this reason, this dissertation evaluated, addressing several endpoints and using organisms from different trophic levels and in silico predictions, the fate (bio- and photo degradation) and ecotoxicity of these substances. Four anticancer drugs (cyclophosphamide (CP), 5-fluorouracil (5-FU), methotrexate (MTX), and imatinib (IM) were selected. None of these anticancer compounds can be classified as ´readily biodegradable,´ a classification that indicates that biodegradation will only play a minor role in the elimination of these compounds and that they cannot be removed by the conventional processes used in sewage treatment plants and will most likely remain in the water cycle. Despite the high degrees of mineralization achieved in advanced (photo)oxidation processes, it was not possible to fully mineralize the compounds, a result that indicates that transformation products were created during these reactions. The ecotoxicity assays performed with V. fischeri indicated that 5-FU was, of all the substances tested, likely to be the most toxic (very toxic), followed by MTX (toxic) and IM (toxic/harmful), whereas CP was nontoxic. MTX presented the highest phytoxicity activity in the Lactuca sativa assay, followed by 5-FU, IM, and CP. The results of the tests performed with A. cepa showed cytotoxic (5-FU, MTX, and CP) and genotoxic effects (5-FU, CP, and IM) and mutagenic activity (5-FU, MTX, CP, and IM) of the compounds. Photo transformation products (PTPs) of CP, MTX, and 5-FU were nontoxic towards V. fischeri. However, some PTPs formed during the photodegradation of 5-FU led to positive mutagenic and genotoxic alerts in several in silico models. Not one of the compounds examined in this dissertation is likely to be fully eliminated from the water cycle by (natural) photolysis and/or advanced oxidation. Moreover, some of the treatments resulted in the formation of stable intermediates that were even less biodegradable than parent compounds. This finding shows that it is not enough to focus on primary elimination because TPs are not necessarily better biodegradable than their respective parent compounds. As indicated by the genotoxic and mutagenic positive alerts presented by different in silico models, the PTPs observed here are likely to require, despite their lower toxicity in comparison to the parent compounds, screening after treatments.
Traditional farming landscapes have been created in coexistence of rural dwellers and local ecosystems over long time spans, and can be considered tightly coupled ´social-ecological systems´ (SES). Since these landscapes typically embody exceptionally high levels of biological diversity and multiple socio-cultural values, their protection is critical from a sustainability perspective. Due to the pressures of globalization and social change, however, rural livelihoods and farmland biodiversity are at risk. While the focus of research is often on the Southern hemisphere, there are traditional farming landscapes in the former socialist countries of Central and Eastern Europe (CEE) which are equally affected by rapid change, and thus deserve particular attention. Since the institutional breakdown of socialism in 1989, the CEE states have not only been confronted with an unprecedented socio-economic and environmental transition. Their integration into the multi-level governance regime of the European Union (EU) further resulted in the transformation of decision-making structures and competition within the EU common market. In light of the profound changes traditional farming landscapes of Central and Eastern Europe are confronted with, they serve as a valuable source of learning about the institutional design necessary to harmonize socio-economic development and biodiversity conservation within regional social-ecological systems worldwide. This thesis is the result of an in-depth analysis of one traditional farming landscape of Central and Eastern Europe, namely Southern Transylvania (Romania). Based on empirical research involving diverse stakeholder groups, this thesis assessed the impact of EU policy on the area, the institutional features characterizing local-level governance in Southern Transylvania, and the barriers and bridges towards sustainable rural development. This thesis finds that while rural dwellers are highly dependent on smallholder farming and local ecosystems for their livelihoods, Southern Transylvania is currently confronted with a range of structural development barriers. These are likely to be exacerbated by a governance system consisting of historically grounded ´elite social networks´, and by EU policies which often do not fit rural realities. The findings of this dissertation underline that entrenched informal institutions, political will, and historical legacies play a critical role for the governance of traditional social-ecological systems since these ´social system features´ do not only mediate how external policies act on the local level. They may further restrict local adaptive and innovation capacities which, however, are critical for the transformation towards sustainable development. This thesis further finds that there are no blueprint solutions for the design of rural development strategies. Instead, (supra-) national policies should take better account of local socio-economic and cultural particularities.
Uranine (sodium fluorescein, UR) has been routinely used in hydrological research to monitor surface and subsurface water flow, transport and mixing processes since the end of nineteenth century. Based on such obtained data, further conclusions can be drawn on the spread and behavior of pollutants (partly on models). Use of UR for qualitative (visual) studies of underground contamination is common, however data available on its environmental behavior (e.g., conversion, degradation or formation and fate of the transformation products, TPs) are incomplete or not readily comparable. UR observations of biodegradation are still speculative. S-metolachlor (SM) is a popular worldwide chloroacetamide herbicide, which highly correspond to the global pesticide use. It is offered on the French market as an effective multicrop herbicide against annual grasses and certain broadleaf weeds under the trade name Mercantor Gold (MG). Photodegradation contributes to the fate of SM in the aquatic environment. TPs were already found in surface and groundwater. However, further fate and assessment of the TPs was not done. Moreover, adjuvants in MG´s formula can affect the solubility, biodegradation, photolysis and sorption properties of the active compound SM. TPs can have different properties (e.g. more mobile, toxic or present at higher concentrations) that enable them to reach the environmental compartments not affected by the parent compound (PC) itself. To assess the ecological impact of pesticides, tracers, and their respective TPs on water organisms, their behavior can be investigated in laboratory screening biodegradation tests. Yet, incomplete data was available on SM, MG and UR transformation or their photo- TPs´ fate in surface and water-sediment systems. The combination of photolysis with aerobic biodegradation in order to identify persistent photo-TPs could provide new insight into the environmental behavior of the selected compounds. Therefore, principle of this thesis was to 1) identify the impact of MG´s adjuvants on the biodegradation, photolysis (Xe lamp) and sorption compared to the SM alone, 2) examine the photolysis and biodegradability of UR 3) monitor the primary elimination (photolysis) of the PCs by HPLC (-UV, -FLD) and measure the degree of mineralization by means of nonpurgeable organic carbon (NPOC) 4) elucidate the photo-TPs of SM, MG and UR by using LCMS/ MS 5) analyze biodegradability of the photo-TPs in order to determine their fate and persistence in aquatic environment 6) conduct in silico toxicity predictions (pesticides) in human (carcinogenicity, genotoxicity and mutagenicity) and eco-toxicity (microtoxicity, bioconcentration factor and toxicity in rainbow trouts). SM, MG and UR were found not readily biodegradable in Closed Bottle test (CBT), Manometric Respiratory test (MRT) and in water-sediment test (WST). Chemical analysis of photolysis samples showed higher elimination of SM in MG compared to SM alone whereas UR displayed high primary elimination rate in general. The overall low degree of mineralization indicated that abundant photo-TPs were formed. Furthermore, the photo-TPs were found not biodegradable in performed biodegradation tests. Only small degradation rates for UR could be observed in the CBT and WST. Additionally, in the MRT and WST new bio-TPs were generated from the photo-TPs of SM and SM in MG. Obtained results suggest that the MG formulation did not significantly affect the biodegradation, however it influenced the diffusion of the active substance (SM) to sediment and potentially affected the photolysis efficiency, which might result in faster formation of photo-TPs in the environment. In silico predictions showed that for many endpoints, biotransformation might lead to an increased toxicity in humans and to water organisms compared with the parent compound SM. No indications were found for UR toxicity. Still, target-oriented investigations on long term impacts of photo-TPs from UR are warranted. The present work demonstrates that a combination of laboratory tests, analytical analysis and in silico tools result in valuable information regarding environmental fate of the TPs from selected compounds. Furthermore, it was shown that photo-TPs formed in the aquatic environment should be taken into account not only the parent compound and its decay.
In dieser Arbeit wird das Thema der Überfischung vor der Küste Westafrikas behandelt. Der Schwerpunkt liegt auf der industriellen und auf der illegalen Fischerei, welche hauptsächlich von den Industrienationen ausgehen. Hierbei werden die Rechtslage und die Auswirkungen auf die Ökonomie und die Soziologie in Westafrika behandelt. Im Hinblick
auf die intensive Fischerei lautet die zentrale Frage, ob die industrielle und die illegale Fischerei zu einem Zusammenbruch des Fischereisektors in Westafrika führen. Fazit der Arbeit ist, dass die lokalen Fischer und die Arbeiter aus den Weiterverarbeitungsbetrieben massiven Existenzproblemen ausgesetzt sind. Des Weiteren führt der Mangel an Fischereiprodukten zu einer Vielzahl von Problemen in der Bevölkerung, als Beispiel ist hier die Mangelernährung zu nennen. Den Abschluss dieser Arbeit bilden umfassende Lösungsvorschläge aus den Bereichen Recht, Politik und
Sozialwissenschaften.
Jedes Jahr landen weltweit rund 1,3 Milliarden Tonnen Lebensmittel auf dem Müll. Deren Produktion verbraucht knapp ein Drittel des globalen Ackerlandes sowie 250 Kubikkilometer Wasser und entlässt dabei mehr als drei Milliarden Tonnen Kohlendioxid in die Atmosphäre. Gleichzeitig leidet mehr als ein Zehntel der
Weltbevölkerung an Hunger und Unterernährung. Deshalb ist es erklärtes Ziel der Europäischen Kommission, die Zahl der entsorgten Lebensmittel bis 2020 in der EU zu halbieren. Dieses Vorhaben ist für Bäckereien besonders ehrgeizig, da Brot und Backwaren meist nur einen Tag lang verkauft werden können. Diese Arbeit beschäftigt sich mit innerbetrieblichen Potentialen an der Schnittstelle von Produktion und Verkauf zur Vermeidung von Lebensmittelabfällen. Außerdem liefert sie einen konkreten Konzeptvorschlag zur Optimierung des innerbetrieblichen Bestellprozesses.
Verbräuche von Arzneistoffen, die auf das menschliche Nervensystem wirken (Neurologika), unterliegen aufgrund der auf dem Markt befindlichen Arzneistoffvielfalt einem ständigen Wandel. Zudem waren die Haupteintragspfade für Neurologika in die aquatische Umwelt bisher nicht eindeutig geklärt. Haushalte (diffuser Eintrag) und Einrichtungen des Gesundheitswesens (punktueller Eintrag), wie psychiatrische Fachkliniken oder Pflegeheime, wurden als maßgebliche Eintragspfade diskutiert. Ziel dieser Arbeit war es deshalb, Arzneimittelverbräuche und damit verbundene Arzneistoffemissionen durch Haushalte und Einrichtungen des Gesundheitswesens mit Hilfe einer neu entwickelten Methode abzuschätzen. Bei dieser Methode wurde das jeweilige Ausmaß der Emissionen durch die Kalkulation von Abwasserkonzentrationen und den Vergleich von Verbrauchsmengen an Arzneistoffen bestimmt. Im Ergebnis konnte gezeigt werden, dass sich Arzneimittelverbrauchsmuster in psychiatrischen Fachkliniken und Pflegeheimen von denen in allgemeinen Krankenhäusern und Haushalten unterscheiden. Außerdem konnte mit dieser Methode deren jeweiliger Beitrag am gesamten Arzneistoffeintrag in das kommunale Abwasser eingeschätzt und in hohen Mengen in das Abwasser eingetragene Arzneistoffe identifiziert werden. Durch Haushalte wurde das hinsichtlich des Umweltverbleibs und -verhaltens wenig untersuchte Antiepileptikum Gabapentin in hohen Mengen in das Abwasser eingetragen. Die Bedeutung von Einrichtungen des Gesundheitswesens am Arzneimitteleintrag in das kommunale Abwasser konnte für alle untersuchten Einrichtungstypen im Vergleich zu Haushalten als gering eingestuft werden. Bestimmte einrichtungstypische Arzneistoffe, insbesondere Neurologika, können bei regionaler Betrachtung jedoch eine größere Rolle spielen. Insbesondere Quetiapin wurde in psychiatrischen Fachkliniken und Pflegeheimen als Substanz mit hohen Verbrauchsmengen und hohem Emissionspotential identifiziert. Ausgehend von diesen Erkenntnissen wurden Gabapentin und Quetiapin tiefergehend hinsichtlich ihres Verbleibs und ihres Verhaltens in der aquatischen Umwelt charakterisiert. Beide Arzneistoffe wurden bei verschiedenen Startkonzentrationen zur Simulation eines technischen Behandlungsverfahrens mit UV-Licht bestrahlt. Im weiteren Verlauf wurden Gabapentin und Quetiapin und die jeweilige Muttersubstanz im Gemisch mit gebildeten Phototransformationsprodukten hinsichtlich biologischer Abbaubarkeit im Closed Bottle Test und im Manometrischen Respirationstest nach OECD-Richtlinien und hinsichtlich toxischer Eigenschaften im Leuchtbakterientest und im Umu-Test beurteilt. Die Strukturaufklärung von Photo- und Biotransformationsprodukten erfolgte mittels hochauflösender Massenspektrometrie. Im Ergebnis konnten weder Gabapentin noch Quetiapin bei hohen Startkonzentrationen durch Photolyse über 128 min mineralisiert oder vollständig eliminiert werden. Identische Phototransformationsprodukte wurden bei unterschiedlichen Startkonzentrationen für die UVBehandlung gebildet. Die Arzneistoffe Gabapentin und Quetiapin waren nach OECD-Richtlinien im Closed Bottle Test nicht leicht biologisch abbaubar. Die photolytischen Gemische von Gabapentin sind nicht besser als Gabapentin selbst abbaubar und die Phototransformationsprodukte wurden im Closed Bottle Test ebenfalls nicht eliminiert. Auch das photolytische Gemisch von Quetiapin im Closed Bottle Test war nicht besser biologisch abbaubar als Quetiapin selbst. Die Phototransformationsprodukte von Quetiapin und Quetiapin selbst unterlagen beim Closed Bottle Test und im Manometrischen Respirationstest verschiedenen biologischen Transformationsprozessen und führten zur Bildung von verschiedenen Biotransformationprodukten. Das in biologischen Abbautests von Quetiapin maßgeblich gebildete Biotransformationprodukt BTP 398 konnte in diversen Flusswasserproben nachgewiesen werden. Dies lässt sich höchstwahrscheinlich damit erklären, dass BTP 398 unter anderem auch beim humanen Metabolismus gebildet wird. Die Langzeit-Leuchthemmung und die Zellvermehrungshemmung im Leuchtbakterientest stiegen im Verlauf der Photolyse von Gabapentin durch Bildung von Phototransformationsprodukten. Dies deutet auf eine erhöhte Toxizität der Phototransformationsprodukte im Vergleich zu Gabapentin hin. Bei Quetiapin war unter Photolyse keine Abnahme der schon vorhandenen Toxizität beim Leuchtbakterientest zu erkennen. Gabapentin, Quetiapin und deren Phototransformationsprodukte wiesen im Umu-Test keine Genotoxizität auf. …
Loss of natural and semi-natural habitat due to increasing human land use for agriculture and housing has led to widespread declines in bee pollinator diversity and abundance, which raised global concerns about the stability of pollination services. Bee population dynamics depend on floral resource diversity and availability in the surrounding landscape, and loss of plant biodiversity may thus directly impair the fitness of individual bee species. However, whether and how plant and resource diversity and availability affect foraging patterns, resource intake, resource quantity and nutrient quality and ultimately fitness of generalist social bees remains unclear. In this thesis, we placed hives of the Australian eusocial stingless bee Tetragonula carbonaria (Apidae, Meliponini) in natural habitat (subtropical forests) and two landscapes differently altered by humans (suburban gardens and macadamia plantations), varying in plant species richness, resource abundance and respective habitat patch size. Foraging patterns and resource intake were compared between landscapes in different seasons and colony growth and fitness were monitored over two and a half years. Bee foraging activity, pollen and sugar intake, diversity of collected pollen and resin resources, resource quantity (colony food stores), colony fitness (brood volume, queenand worker reproduction) and colony growth overwhelmingly increased with plant species richness in the surrounding habitat. However, plant species richness and thus bee fitness was highest in gardens, not in natural forests, as bees in gardens benefited from the continuous floral resource availability of both natural and exotic plants across seasons. In contrast, foraging rates and success, forager orientation and consequently colony fitness was largely reduced in plantations. While bees maximized diversity of collected resources, collecting more diverse resources did however not increase resource functionality and nutritional quality, which appeared to be primarily driven by the surrounding plant community in our study. Conversely, individual worker fitness (body fat and size) was not affected by available resource diversity and abundance, showing that colonies seem not to increase the nutritional investment in single workers, but in overall worker population size. This thesis consequently revealed the outstanding role of plant biodiversity as a key driver of (social) bee fitness by providing more foraging resources, even when only small but florally diverse patches are available.
Die Bedeutung einer ausgewogenen Nachhaltigkeitskommunikation wächst in der Unternehmenswelt sowohl auf nationaler als auch auf globaler Ebene kontinuierlich. Das Ziel dieser Dissertation ist es, die unterschiedlichen Arten der Nachhaltigkeitskommunikation multinationaler Unternehmen (MNE) zu analysieren und den Stellenwert des Herkunftslandes innerhalb der Nachhaltigkeitskommunikation von MNE zu ermitteln.
Die Senkung der Abgasemissionen von Dieselmotoren ist ein zentraler Bestandteil der Motoren-Entwicklung. Die positive Beeinflussung kann auf verschiedene Arten erfolgen. Zum einen werden durch die Optimierung der innermotorischen Verbrennung die Abgasbestandteile gesenkt. Zum anderen kann mit Hilfe von Abgasnachbehandlungs-systemen der Ausstoß von umweltschädlichen und toxikologischen Abgasbestandteilen minimiert werden. Die Rückführung von Abgas in den Frischluft-Massenstrom (Abgasrückführung, AGR) ist eine konstruktive Maßnahme zur Reduktion von Stickstoffoxid-Emissionen bei Dieselmotoren. Bei diesen Abgasrückführungs-Systemen ist das AGR-Ventil ein zentraler Bestandteil und wird häufig mit einem Kühler kombiniert. Je nach Abgaskonzept des Motors werden Hoch- oder Niederdruck-Abgasrückführung - d.h. das Abgas wird vor oder nach dem Abgasturbolader entnommen - oder eine Kombination aus beiden System eingesetzt. In der vorliegenden Arbeit werden die Wechselwirkungen und Einflüsse von Ablagerungen in Turbo-aufgeladenen Dieselmotoren betrachtet. Der Schwerpunkt der Untersuchungen wird auf das Teilgebiet dieser Ablagerungen im Hochdruck-AGR-System gelegt, da der zu untersuchende Volkswagen Motor in Fahrzeugen zur Einhaltung der Abgasemissionsstufe Euro 5 mit einer wassergekühlten Hochdruck-AGR und einem Abgasnachbehandlungssystem ausgerüstet ist. Das Abgas der Hochdruck-AGR wird direkt vor dem Abgasturbolader entnommen und wieder der Frischluft-Ansaugstrecke zugeführt. Das entnommene Abgas wird dabei nicht durch Abgasnachbehandlungs-Systeme gereinigt, sondern alle Abgasbestandteile werden über den Kühler und über das Ventil geführt. Dabei kann es zu Verschmutzungen kommen, die potentiell die Kühlleistung, sowie die zurück geführte Abgasmasse und das Brennverfahren beinträchtigen könnten. Im Laufe der Arbeit wird die Arbeitsweise der genannten Abgasrückführung und der verschiedenen Brennverfahren im Dieselmotor eingehend beschrieben. In der vorliegenden Dissertation werden drei Aspekte der genannten Verschmutzungen bzw. Ablagerungen im AGR-System näher untersucht. Erster Aspekt: Zunächst werden die physikalischen und chemischen Ablagerungs-mechanismen aufgezeigt, die zu Verschmutzungen bzw. zu Ablagerungen in AGR-Systemen führen können. Zweiter Aspekt: Die Ablagerungen wurden hinsichtlich ihrer chemischen Zusammensetzung untersucht. Es konnte dabei festgestellt werden, dass die gefundenen Ablagerungen vollständig organisch-chemischer Natur sind und zum größten Teil aus Dieselruß, polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen, unverbranntem Kraftstoff, sowie diversen polymeren Strukturen bestehen. Letztere werden in situ durch die vorherrschenden Temperaturen und vorliegenden Molekül-Kombinationen dargestellt. Dritter Aspekt: Die Einfluss-Faktoren und der Mechanismus der Ablagerungsbildung werden beschrieben und in Motor-Funktionsprüfstand- und in Labor-Versuchen nachgestellt. Insbesondere der Einfluss von polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen und der Aufbau von organischen Polymeren auf Basis von Phenol-Aldehyd-Harzen, als auch Netzwerk Bildungsmechanismen mit Biodiesel-Molekülen und Veresterungs-Reaktionen haben sich als signifikante Mechanismen herausgestellt. Darüber hinaus kann ein starker Einfluss der Abgas- und Kühler-Temperaturen nachgewiesen werden. Je größer die Temperaturdifferenz zwischen Kühlwasser-Temperatur und Abgas-Temperatur ist, desto besser werden die chemischen Komponenten auf der Kühler-Oberfläche abgeschieden. Zusätzlich verstärken Abgas-Temperaturen bis zu 800 Grad C die Pyrolyse-Reaktionen und damit die Bildung von Netzwerken aus polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen. In Verbindung mit anschließenden Abkühlphasen werden die kondensierten Abgas-Bestandteile abgekühlt und der Status einer Netzwerk-Bildungs-Reaktion ´eingefroren´. In Zusammenspiel mit Dieselruß-Partikeln wird eine Oberfläche geschaffen, die weitere Abgas-Komponenten aufzunehmen vermag. Die sich daran anschließenden Hoch-Temperatur-Phasen pyrolysieren das organische Material und erzeugen damit eine feste und festhaftende Oberfläche bzw. Isolationsschicht. Die im Abgas enthaltene Wärme kann nicht mehr über den Wärmetauscher abgeführt werden und die Pyrolyse-Reaktionen werden durch steigende Temperaturen an der Oberfläche verstärkt. Die Ablagerungsbildung katalysiert sich selbst.
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.
This study aims to answer four main research questions regarding the roles, strategies, barriers, and representation of the media and environmental nongovernmental organisations (ENGOs) in environmental communication in Malaysia. From a theoretical lens, this study has incorporated the essential concepts of media, ENGOs, and environmental communication from both Western and Asian, particularly Malaysian perspectives as primary points of reference. For the purpose of this study, a total of 13 interviewees from Media A and Media B and 11 interviewees from ENGO A and ENGO B were chosen for the qualitative interview while 2,050 environmental articles were collected as samples from Media A´s and Media B´s newspapers along with ENGO A´s and ENGO B´s newsletters from the period 2012 to 2014 for the quantitative content analysis. Specifically, the findings from interview confirmed that both the Malaysian media and ENGOs have shared quite similar roles in environmental communication, particularly in environmental legitimacy (creating trust, credibility, and relationships with the public), in democracy (acting as a watchdog and mobilising the public sphere), and in constructing public mind about environmental problems. Pictures undoubtedly were one of the most vital tools in social construction, especially for presenting the reality of the environmental problems to the public. This was in harmony with the results of the quantitative content analysis, where more than 60% of pictures were found on environmental articles in media newspapers and ENGOs newsletters. Malaysian media and ENGOs have shared two common strategies in environmental communication, namely campaigning and collaboration with other stakeholders, while the ENGOs have two extra strategies: advocacy and lobbying strategies. Malaysian media and ENGOs also have collaborated with each other and the level of collaboration between them was at the coordination (medium) level. Both social actors especially the media were also relied heavily on their sources for environmental articles and the result of quantitative content analysis showed that the government was the main source for media newspapers, whereas other ENGOs and laypersons were the main sources for ENGOs´ newsletters. There are also colossal barriers faced by both Malaysian media and ENGOs throughout the process of environmental communication and some of the barriers faced by both media and ENGOs include the problem with limited knowledge of the environment, while some other barriers, like media laws and ownership, were only faced by the media; other barriers such as funding problems were specifically faced by the ENGOs. In terms of representation of environmental information, the Malaysian media make more presentations on environmental problems, especially on topics like floods, wildlife and water crises in their newspapers, while ENGOs have given more attention to environmental effort topics such as conservation and sustainable living in their newsletters. Surprisingly, not only the media but also the ENGOs used the same (news) values like timeliness, proximity, and impact as criteria for the selection of environmental issues for their publications. Other factors such as the background of the organisation and the interest of journalists or editors also influence the selection of environmental issues. It is hoped that the proposed theoretical framework of this study can serve as a crucial guideline for the development of environmental communication studies, especially among the media and ENGOs not only in Malaysia but also in other (Southeast) Asian regions that share a similar background.
In der Wasser- und Abwasseruntersuchung hat der Summenparameter eine heraus-ragende Bedeutung. Sowohl in der gesetzlichen Überwachung als auch der Bemes-sung von Abwasserbehandlungsanlagen werden Belastungen vielfach über die Zu-sammenfassung von Einzelstoffen in Stoffgruppen ausgedrückt. Stoffgruppen lassen sich mit Hilfe von Summenparametern zuverlässig und im Vergleich zu Einzelstoffen mit geringerem Aufwand bestimmen. Im Rahmen dieser Arbeit werden die Verfahrens-grundlagen der Summenparameter und ihre Verwendung in der Wasser- und Abwas-seruntersuchung erläutert. Ein bedeutender wie auch umstrittener Summenparameter ist der AOX - Adsorbier-bare organisch gebundene Halogene (AOX). Bedeutend ist er deshalb, weil er ein ord-nungs- und abgaberechtlich relevanter Abwasserparameter ist. Umstritten ist er unter anderem, weil er ursprünglich für andere Zwecke als die Abwasseruntersuchung ent-wickelt wurde. Seinerzeit war der AOX ein Überwachungsparameter für Trinkwasser. Als Abwasserparameter dient er zur Erfassung einer im Abwasser unerwünschten Stoffgruppe, der besorgnisauslösende Eigenschaften wie Persistenz, Bioakkumulier-barkeit und Toxizität (PBT-Eigenschaften) zugeschrieben wird. Im zweiten Teil der Ar-beit wurden exemplarisch am Parameter AOX die Zusammenhänge zwischen Stoff-parametern und besorgnisauslösenden Eigenschaften bzw. Wirkungen der ausge-wählten parameterausmachenden Substanzen untersucht. Die Untersuchungsergeb-nisse wurden vor allem in Zusammenhang mit der Ermittlung und Verankerung von Mindestanforderungen für das Einleiten von Abwasser bewertet.
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.
The agreement on the 17 Sustainable Development Goals (SDGs) by the UN General Assembly in September 2015 was a milestone in the common history of international development and sustainability governance. However, in order to be effective, it is necessary to identify and to define suitable instruments that can be applied in order to fulfill the ambitious goal catalogue. Therefore, the underlying thesis examines the concept of Village Savings and Loan associations (VSLAs) with regard to its mechanisms that operate towards an attainment of the respective goal category. VSLAs are self-government, autonomous and democratically organized Microfinance Institutions (MFIs). They consist of a maximum of 25 mostly female members, who know and trust each other. The work is carried out within a qualitative-empirical research design applied in central Cameroon, which has to some extent exemplary character for sub-Saharan Africa. In this manner, guided experts interviews were conducted with VSLA-presidents as well as with field officers that are creating and accompanying VSLAs. A first part addresses the historical evolution of the SDGs and the theoretical and actual implications of Microfinance and the VSLA-methodology. After considering the methodological proceeding, the results are presented, discussed and summarized in a conclusion. All in all, 22 mechanisms for the attainment of nine SDG-categories are identified and described. Of particular importance is the key role of the credits to trigger fruitful activities that generate financial wealth, economic growth and employment. Furthermore, the savings of the members are an important factor for the school enrollment of the members´ children. Additionally, a combination of the credits and the solidarity fund improves the medical treatment of the members and their families. In contrast to that, direct mechanisms supporting the nutritional situation or gender equality in the research field are found to have a limited importance. Moreover, none of the identified mechanisms targets the environmental sphere of the SDG-catalogue. This is weighty in light of an increasing noticeability of the impacts of climate change for the involved population group. Nonetheless, the VSLA-concept is a simple way to effectively address the social and the economic aspects of the SDG-catalogue. In this manner, a further development of the instrument could include the canalization of the capital of international de-velopment cooperation through the VSLAs as democratic and transparent grassroots-institutions.
Diese Arbeit stellt eine Pionierarbeit zum Thema Keyline Design als ganzheitliches Gestaltungskonzept für landwirtschaftliche Betriebe im deutschsprachigen Raum dar und ist aus der Zusammenarbeit mit Akteuren der Gemeinschaft Schloss Tempelhof in Süddeutschland entstanden. Keyline Design hat zum Ziel, durch systematische Planung von landwirtschaftlicher Flächennutzung und Tiefenlockerung in einem topographieabhängigen Kultivierungsmuster, die Bodenfruchtbarkeit zu steigern sowie Wasserfluss auf Landschaften kontrolliert zu nutzen und gleichmäßig zu verteilen. Vor dem Hintergrund von Bodendegradation durch landwirtschaftliche Praktiken und sich verändernde klimatische Bedingungen, stellen divers gestaltete Landschaften eine wichtige Anpassungsstrategie zum Schutz gegen Extremwetterereignisse dar. Keyline Design hat bisher innerhalb dieses Diskurses in Zentral- und Nordeuropa wenig Beachtung erfahren. Für die transdisziplinäre Zusammenarbeit wurde innerhalb dieser Arbeit eine Vorgehensweise zur Erstellung eines Keyline Entwicklungsszenarios entwickelt: Mithilfe eines transdisziplinären Arbeitstreffens und einem online Fragebogen wurden die Ziele und Entwicklungswünsche der 140 Personen umfassenden Gemeinschaft Schloss Tempelhof erfasst und auf Basis eines Keyline Kultivierungsmusters ein Entwicklungsszenario für die landwirtschaftliche Flächennutzung erstellt. Keyline Design wurde als Planungskonzept für die topographieabhängige Integration von Agroforstsystemen, wie Pufferzonen, Waldweiden und Alley Cropping, sowie für die Platzierung von Wasserkörpern genutzt. Die Ergebnisse des Entwicklungsszenarios zeigen, dass das erarbeitete Kultivierungsmuster von der Topographie abhängig ist, die Ausgestaltung des Szenarios jedoch vor allem vom Kontext der Akteure.
Gentechnische Anwendungen werden in den USA über einen vertikalen Verfahrensansatz geregelt, der meist zu einer Gleichbehandlung konventioneller und genetisch veränderter Lebens- und Futtermittel führt. Im Gegensatz dazu resultiert die strengere europäische Regulierung mit ihrem horizontalen Verfahrensansatz in einer grundsätzlichen Unterscheidung konventioneller und genetisch veränderter Lebens- und Futtermittel. Diese Unterschiede bergen im Kontext bilateraler Handelsabkommen ein erhebliches Konfliktpotential, das sich durch die derzeit in Verhandlung stehende Transatlantische Handels- und Investitionspartnerschaft noch verschärfen könnte. Trotz starker Geheimhaltung zeichnet sich ab, dass in dem Abkommen der vertikale Verfahrensansatz bevorzugt wird. In Verbindung mit den ebenfalls diskutierten Investor-Staat-Schiedsgerichten könnte dies langfristig die europäischen Gentechnikregulierungen aufweichen oder mit hohen Klagen auf Schadenersatz von US-amerikanischen Investoren einhergehen.
Among all attenuation processes, biodegradation plays one of the most important role and is one of the most desirable processes in the environment. To assess biodegradation, a variety of biodegradation test procedures have been developed by several international organizations. OECD guidelines for ready biodegradability testing represent one of the most prominent group of internationally used screening biodegradation tests (series 301A-F). These tests are usually very simple in their designs and allow for the fast and cheap screening of biodegradability. However, because of their stringency, the test conditions are not close to simulating environmental conditions and may lead to unrealistic results. To overcome these limitations, OECD introduced simulation tests which are designed to investigate the behavior of chemicals in specified environmentally relevant compartments. Despite the fact that simulation tests give more insight into the fate of chemicals in the environment, they are not applied frequently as they are often tedious, time consuming and expensive. Consequently, there is a need to provide a new biodegradation testing method that would combine complex testing environment as in simulation tests, easiness in handling and good data repeatability as in screening biodegradation tests. Another challenge is an adaption of the existing biodegradation testing methods to new types of samples, i.e. mixtures of transformation products (TPs). The research on the presence of pharmaceuticals in the environment gained momentum in the 1990s; since then, it has been growing. Their presence in the environment is a wellestablished fact. A wide range of pharmaceuticals is continuously detected in many environmental compartments such as surface waters, soils, sediments, or ground waters. After pharmaceuticals reach the natural aquatic environment they may undergo a number of processes such as: photolysis (under direct sunlight), hydrolysis, oxidation and reduction reactions, sorption, biodegradation (by bacteria of fungi), and bioaccumulation. These processes, may cause their elimination from aquatic environment, if reaction is complete, or creation of new compounds i.e., transformation products (TPs). What is more, processes, like chlorination and advanced oxidation processes (AOPs), such as H2O2/UV, O3/UV, TiO2/UV, Fenton, and photo-Fenton, or UV treatment which might be applied in water or wastewater treatment, may also lead to the TPs introduction into aquatic environment. The research on the TPs brings many new challenges. From one side, there is a constant need for the the development of a sensitive and reliable analytical separation, detection, and structure elucidation methods. Additionally, there is a need for the preparation of appropriate assays for the investigation of properties of new compounds, especially those answering the question if TPs pose a higher risk to the aquatic ecosystems than their parent compounds. Among numerous groups of pharmaceuticals, two are of great importance: antibiotics since they might promote emergence and maintenance of antimicrobial resistance in the aquatic environment; and cytostatic drugs. Cytostatic drugs can exert carcinogenic, mutagenic and/or teratogenic effects in animals and humans. The challenges of biodegradation testing presented in this thesis, encompasses these different areas of interest and was divided into three objectives: 1) Identification of the knowledge gaps and data distribution of the two groups of pharmaceuticals antibiotics and cytostatic drugs (article I); 2) Increasing the knowledge on biodegradation of cytostatic drugs and their TPs (articles II, III, and IV) and 3) Establishment of a biodegradation test with closer to simulation tests conditions, that could be affordable and to support better understanding on processes in water sediment interface construction - screening water-sediment test. Further validation of the test with an insight into sorption and desorption processes (articles V and VI).
The dissertation project focuses on empirically investigating consumers' attitudes, motivations and purchasing decisions regarding sustainable products. The focus on this micro perspective, however, does not reflect consumers' roles within the transformation towards sustainable consumption. Therefore, the present framework paper puts the included papers into a greater context and evaluates the findings on a meta-level by applying an enhanced transition management theory. The analysis underlines that consumers' limited personal capabilities are an underlying reason for unsustainable practices. Therefore, the active engagement not only of consumers, but also of companies is required if the transformation is to be successful. If companies actively support consumers in making sustainable choices, consumers can engage in sustainable consumption with only low cognitive efforts. On this basis, genuine sustainable choices are enabled. The dissertation provides practical implications by highlighting potential measures which will help to promote sustainable products from niches to mainstream. In sum, the dissertation project enhances academic understanding of consumers´ sustainable purchasing behavior and reveals the potential of integrating such insights into the management of transformations towards sustainable consumption.
This thesis aims at contributing to the better understanding of the roles of international and domestic institutional and governance patterns for corporate sustainability practices. By combining governance and new institutionalism approaches it bridges the gap between the close look at specific corporate sustainability (CS) policies and the broader view on institutional frameworks. The qualitative comparative approach aims to provide deeper insights on the implementation of different governance schemes by transnational corporations ((TNC). Finally, the conclusions might allow for the development of a) recommendations for the balancing of TNCs' CS management between global and domestic requirements, and b) policy recommendations in the field of CS governance. The overarching research question is as follows: What role do national governance patterns play in comparison to global governance practices in shaping the corporate sustainability (CS) management of transnational corporations (TNCs)? In order to further operationalize this research objective, it is structured into three subquestions: (1) What are relevant institutional factors and global governance patterns for corporate sustainability/ Corporate Social Responsibility (CSR)? (2) What are relevant institutional factors and national governance patterns for corporate sustainability/CSR in Germany, the US, and India? (3) How do these national and global governance patterns influence TNCs' CS management? The first two questions aim at tracing the institutional framework and governance patterns at both national and international levels by identifying norms, stakeholder expectations, prevalent modes of governance and actors involved in governance processes. On this basis, the third question targets TNCs' reaction to internationally varying governance patterns. Here, it is of main interest how relevant governance instruments are perceived by business actors and to which extent their sustainability management at the companies' headquarters and subsidiaries reflect global and national institutional and governance patterns. In order to answer these questions, literature research and a structured qualitative analysis have been conducted. The concepts of CS and CSR build the basis to analyze how TNCs and their subsidiaries manage their social and ecological corporate responsibilities. Against this conceptual background, the research question is approached empirically by the means of an international comparison. Three institutionally highly diverse countries were chosen: Germany, India and the US. India, an emerging market economy, was included to increase the diversity of the sample and to close the research gap indicated above. In order to identify the differences in governance for CS in these three countries, document analyses and 42 guideline-based interviews with experts from governments, NGOs, trade unions and trade associations were carried out. At the same time, global governance instruments for corporate sustainability – which are already relatively well researched - were identified by analyzing the relevant secondary literature. In a second step, in order to explore how TNCs strategically deal with the multitude of different governance approaches at their headquarters and subsidiaries, three case studies of Germany-headquartered transnational corporations in the chemical and engineering industries (Siemens, BASF and Bayer) have been conducted.
The effects of habitat fragmentation and land use changes are usually studied by relating patterns of genetic diversity and differentiation to environmental factors, habitat history, landscape structure, or to a combination thereof. However, these three drivers are rarely addressed simultaneously. In addition, these studies are usually carried out in conservation-driven contexts, and therefore tend to concentrate on hyper-fragmented landscapes and on rare or endangered species. However, how habitat fragmentation and land use affect widespread species in more typical landscapes has not been fully investigated. This thesis addresses these two gaps. Abax parallelepipedus, a flightless ground beetle with low dispersal power, was used as a model species to test how environmental factors, habitat history, and landscape structure affect genetic diversity and genetic differentiation in three study regions located across Germany. Although all of the study regions represent fairly typical rural landscapes for central Europe, each consisting of a complex matrix of land uses, they differ from one another in terms of environmental factors, habitat history, and landscape structure, and thus can serve as three test cases. In the first stage of the work, the investigator identified polymorphic microsatellite loci which could potentially be used to study genetic diversity and differentiation in A. parallelepipedus. She then developed PCR and genotyping protocols for two suites of loci, in the end selecting to use the set of 14 fully multiplexed loci for the study. After having developed the needed study system, she genotyped over 3300 beetles from 142 study sites. In her investigation of how environmental factors and habitat history affect genetic diversity and genetic differentiation, and found that genetic diversity was being driven by variables that could be related to population sizes rather than by habitat history. She also did not find evidence of an influence of habitat history on the genetic differentiation patterns. Although populations of A. parallelepipedus in the past were probably smaller due to deforestation, they apparently remained large enough to prevent rapid genetic drift. In addition, the researcher carried out a landscape genetics analysis of the genetic differentiation patterns found in each of her study regions, in which she examined the relationship between genetic differentiation and landscape structure. She tested whether she could find patterns of isolation by distance, isolation by resistance, or isolation by barriers in the study regions. No effects of land use or of fragmentation were found. Based on the importance of population sizes found in the previous study, combined with the beetle's known avoidance of non-wooded areas and its inability to cross roads, the investigator concludes that although there is probably little gene flow across the study regions, large population sizes are preventing the rapid development of genetic differentiation. Models simulating the development of genetic differentiation over time in populations of different starting sizes support this conclusion.
The research aims to assess the sustainability of rural electrification efforts based on off-grid photovoltaic (PV) systems in three Andean countries: Chile, Ecuador, and Peru. Although deployment of off-grid PV solutions for rural electrification began in the early 1990s in the Andean region, most of the projects turned out to be unsustainable and did not last. Prior efforts have addressed the different issues and barriers that plagued these projects and inhibited their sustainability. However, these prior analyses were mostly quantitative; systematic qualitative evaluations have been scarce. In this thesis, the researcher addresses the following research question: "Are the rural electrification programs (based on off-grid PV Systems) in the Andean countries sustainable?" In order to answer this research question, he conducted an exhaustive qualitative document analysis complemented by semi-structured expert interviews. The interviewees included experts from different ministries, project managers from leading Non-Governmental Organizations (NGOs), public and private companies ' representatives, supervisors, and researchers. Although the author also describes several relevant PV-based electrification efforts in the Andean countries, the research was aimed at providing an overall picture of the rural electrification efforts in these countries, rather than measuring the success or failure of specific projects. The gathered information allowed me to assess the sustainability of rural electrification efforts in the Andean countries. This assessment was based on a set of indicators corresponding to the four dimensions of sustainability considered in this thesis: institutional, economical, environmental, and socio-cultural. It was found that Ecuador and Chile have consistently failed to ensure mechanisms for the operation and maintenance of the deployed off-grid systems, which has made these solutions in poor Chilean and Ecuadorian communities inevitably unsustainable. Although Peru has adopted a cross-tariff scheme, the Peruvian case shows that ensuring the funding of off-grid PV solutions is not enough. Peruvian officials appear to be unaware of the importance of local participation (local values and lifestyles are constantly disregarded) and most of the projects have been designed without the participation and engagement of the communities, which has often led to project failures and payment defaults. Although each country has its particular challenges, it was found that the three Andean countries have consistently neglected the importance of strong formal institutions with a flexible and decentralized structure, which in turn significantly compromised the rural electrification effort in these countries.
Wood-pastures have been present in Europe for thousands of years. This form of grazed landscape, combining herbaceous vegetation with trees and shrubs, has often co-evolved with its human users into complex social-ecological systems (SES). Wood-pastures are associated with high cultural and biodiversity values and are an example of the sustainable use of resources. However, due to their often relatively labour-intensive management and low productivity, large areas of wood-pastures have been lost over the last century. The loss of these areas means not only the loss of biodiversity on both local and landscape scales, but also the loss of traditional farming and cultural heritage in some regions. Across the European Union, wood-pastures are facing different problems and are embedded in different social systems and ecological environments. Yet they are all affected by global change and common European policies. To understand the challenges for wood-pastures in a changing world, a holistic approach combining different disciplines is needed. This dissertation therefore is analyzing wood-pastures across Europe as a Social-ecological System, combining ecology and social science with the aim to identify the barriers and drivers for wood-pastures persistence into the future.
A solid knowledge about nature is essential to understand the consequences of biodiversity loss, the limitation of natural resources and the need for a sustainable development. Inspired by these challenges, the researcher investigated in her dissertation seed predation, an important ecosystem function, as part of citizen science project. As seed predation has only rarely been investigated along urban-rural gradients and to integrate the question if the background (urban vs. rural) of primary school children affects their environmental knowledge, she selected study sites in and around Lüneburg and Hamburg, in Northern Germany. In her ecological experiments, it was found that slugs are important seed predators that independently of urbanization predated about 30% of all seeds in the anthropogenically used landscapes investigated. Also, for the first time, primary school children could be integrated in a citizen science approach into this research and it could be shown that even seven year old children can record data as reliable as a scientist. Finally, the researcher investigated the native species knowledge from the children taking part as citizen scientists in her research, considering possible differences due to their urban or rural background. Contrary to her expectation, the urban or rural background had no significant effect on the species knowledge. However, the work provides a good foundation to transfer the approach of introducing a basic foundation of a taxonomical species concept in primary school to foster further understanding on biodiversity and ecosystem functions.
Smartphones make intensive use of precious metals and so called conflict minerals in order to reach their high performance in a compact size. In recent times, sustainability challenges related to production, use and disposal of smartphones are increasingly a topic of public debate. Thus, established industry actors and newly emerging firms are driven to engage in more sustainable practices, such as sustainable sourcing of materials, maintenance services or take-back schemes for discarded mobile phones. Many of these latter efforts can be related to the concept of a circular economy (CE). This thesis explores how CE-related value creation architectures (VCAs) in the smartphone industry contribute to slowing and closing resource loops in a CE. In order to analyze these new industry arrangements, transaction cost theory (TCT) is used as a guiding theory for a make-or-buy analysis. Combining TCT with the concept of a CE is a novel research approach that enables the empirical analysis of relationships between focal actors (e.g. manufacturers) and newly emerging loop operators (e.g. recycling firms) in the smartphone industry. Case studies of such VCAs are conducted with case companies drawn from the Innovation Network on Sustainable Smartphones (INaS) at Leuphana Universtity of Lüneburg and analyzed regarding their involved actors, partnerships, circular activities, motivation and perceived barriers. Evidence from the conducted case studies suggests that asset specificity for circular practices increases for higher order CE-loops such as maintenance or reuse, therefore long-term partnerships between focal actors and loop operators or vertical integration of CE practices are beneficial strategies to reach a sophisticated CE. Similarly, circular practices that go beyond recycling require a strong motivation, either through integration in the focal firm´s quality commitment or through business model recognition. It is further suggested that the circular design of products and services could reduce necessary transaction costs and thus overall costs of a circular economy. Four different integration strategies for circular economy practices have been derived from the conducted case studies. These are: 1) vertically integrated loops, 2) cooperative loop-networks, 3) outsourcing to loop operators and 4) independent loop operators. This work thus provides evidence that circular economy activities do not necessarily have to be managed by focal actors in the value chain. Rather, circular practices can also be put forward by specialized loop operators or even independent actors such as repair shops.
Neben dem Klimawandel und der Verstädterung zählt der Verlust biologischer und kultureller Vielfalt mit unberechenbaren Konsequenzen für die Bereitstellung von Ökosystemdienstleistungen zu den größten Herausforderungen der Zukunft, auch in UNESCO-Biosphärenreservaten, die Modellregionen für nachhaltige Entwicklung sind. Deshalb wurden durch die vorliegende Studie erstmalig Ökosystemdienstleistungen im UNESCO-Biosphärenreservat Schaalsee erfasst und bewertet. Dort sind insgesamt 39 Ökosystemdienstleistungen nachzuweisen, wobei räumliche Unterschiede hinsichtlich der Zonierung zu beobachten sind: Je strenger der Schutzstatus, desto geringer ist die Anzahl an nutzbaren Ökosystemdienstleistungen. Mittels Q-Methode wurden fünf unterschiedliche Werteperspektiven auf die bereitgestellten Ökosystemdienstleistungen identifiziert: 1) Übereinstimmung mit der Biosphärenreservats-Idee, 2) Regionalität mit dem Streitpunkt Kultur, die als a) entbehrlicher Luxus oder b) elementarer Lebensinhalt wahrgenommen wird, 3) Landwirtschaft und Nostalgie sowie 4) Vorsorge durch natürliche Regulierungsleistungen. Alle Perspektiven stimmen darin überein, dass die Vielfalt der Natur und sauberes Trinkwasser sowie die meisten regulierenden Ökosystemdienstleistungen von großer Wichtigkeit sind. Die Ergebnisse der Erfassung können als Grundlage zur weiteren Untersuchung der Ökosystemdienstleistungen im UNESCO Biosphärenreservat Schaalsee verwendet werden.
Agrobiodiversität besitzt vielfältigen ökologischen, ökonomischen und sozio-kulturellen Wert. Sie ist eine grundlegende Voraussetzung für zukünftige Nutzungen und steht gleichzeitig in einem besonderen Verhältnis zu menschlichem Handeln. Zwar basiert Agrobiodiversität auf Natur, sie ist jedoch wesentlich durch landwirtschaftliche Tätigkeiten gestaltet worden und kann ohne weitere Nutzung durch den Menschen nicht erhalten und erneuert werden. Die vorliegende Dissertation analysiert die Gestaltung gesellschaftlicher Naturverhältnisse in der ländlichen Entwicklung am Beispiel der nachhaltigen Nutzung von Agrobiodiversität. Schutz und Nutzung von Agrobiodiversität wird hierfür in einem ersten Schritt als sozial-ökologisches Phänomen konzipiert. Daran schließen sich Analysen auf agrarpolitischer und landwirtschaftlich praktischer Ebene an. Anhand einer Analyse der der Gemeinsamen Agrarpolitik der Europäischen Union (GAP) und im speziellen der Politik zur ländlichen Entwicklung wird deutlich, dass eine programmatische Orientierung an Wettbewerbsfähigkeit und einer nachhaltigen Entwicklung besteht und das Paradigma einer multifunktionalen Landwirtschaft integrierende Ansätze bietet. Diese Ansätze werden jedoch weiterhin vor dem Hintergrund einer unhinterfragten Logik realisiert, die davon ausgeht, dass naturerhaltendes Wirtschaften nicht wettbewerbsfähig sein kann. Die GAP löst somit die hierarchische Trennung zwischen Schutz und Nutzung von Agrobiodiversität nicht auf. Trotz der Wirkmächtigkeit der GAP kann mittels der Fallstudie "Arche-Region Flusslandschaft Elbe" an einem konkreten Beispiel aus der landwirtschaftlichen Praxis dargestellt werden, wie nachhaltige Agrobiodiversitätsnutzung umgesetzt wird. Aus den Ergebnissen der Fallstudie werden abschließend Schlussfolgerungen für eine Weiterentwicklung der Politik zur ländlichen Entwicklung und EU-Agrarpolitik im Allgemeinen abgeleitet.
Wetterstationen
(2017)
Die Arbeiten dieser Anthologie wurden im Rahmen von Wetterstationen, einem Projekt mit fünf internationalen Partnern, das vom Kulturprogramm der Europäischen Union gefördert wird, in Auftrag gegeben. Schriftsteller und Schüler an den fünf Standorten nahmen an dem Projekt teil und der vorliegende Band enthält eine Auswahl ihrer Arbeiten.
Die Agenda 2030 der Vereinten Nationen und diverse daraus abgeleitete Nachhaltigkeitsstrategien setzen einen zeitlich fest definierten Rahmen bis in das Jahr 2030. Für die Umsetzung dieser Strategien sind zwei Aspekte entscheidend - ein fundiertes inhaltliches Verständnis von politischer Strategie und ein darauf aufbauendes praxistaugliches Instrument, das den politischen Strategen bei einer erfolgreichen Umsetzung und Implementierung einer Strategie unterstützt. Diese Arbeit möchte zu beiden Aspekten einen Beitrag leisten. Zum einen wird aus der Zusammenführung von Theorie und Praxis die Natur des inhaltlichen politischen Strategiebegriffs erforscht. Zum anderen wird darauf aufbauend ein praxis- und erfahrungsorientiertes Anwendungsmodell entwickelt, das typische potentielle Herausforderungen und entsprechende potentielle Handlungsoptionen je Strategieabschnitt benennt. Durch die Subsumierung von Erfahrungswissen unterstützt das Modell dabei vor allem das praktische Urteilsvermögen des politischen Strategen bei der Erreichung politikstrategischer Ziele. Um zu dem praxisrelevanten Anwendungsmodell zu gelangen ist es notwendig, sich zuvor Klarheit über die besonderen Anforderungen und Herausforderungen des speziellen politischen Strategiebegriffs zu verschaffen. Die politische Umwelt mit ihren spezifischen Mechanismen unterscheidet sich fundamental von den bisher bekannten Strategiefeldern Militär und Betriebswirtschaft. Da eine Strategie immer die konkrete Umweltsituation und die individuellen Situationsmerkmale berücksichtigen muss, ist - wie diese Arbeit zeigt - eine simple Übertragung strategischer Allgemeinplätze aus Militär und Ökonomie von vornherein zum Scheitern verurteilt.
The fact that digitalization comes along with a lot of negative effects onto the environment is slightly known in the case of energy consumption by hardware, especially regarding mobile devices, having a limited battery life. However, awareness of environmental issues of software, being the driver of hardware, is mainly missing, even if the research field addressing corresponding issues is growing. Thus, the doctoral thesis at hand addresses the question How to draw (a) developers and (b) usersattention to environmental issues of software? By presenting (a) a calculation method of the carbon footprint of software projects and (b) a concept for an eco-label for software products, evaluated by a user survey, the doctoral thesis provides two strategies how to draw the attention to environmental issues of software. Summarizing, this thesis can act as a basis for further research in bridging from science to society in the context of environmental issues of software. Its findings can be seen as starting points for practical implementations of methods and tools supporting a more environmentally friendly way of developing software and informing about environmental issues of software usage. In order to get the implementation of the research results of the thesis going, it highlights practical implications for diverse groups of stakeholders - researchers, certifiers, public administration and professional purchasers, and environmental associations - that have been identified as being important for the practical implementation of the presented concepts and, thus, represent the target group of the doctoral thesis.
The German energy system is under transformation. The so-called Energiewende (in English, Energy turn) relies, among other things, on renewable energies for building a more sustainable energy system. Regions (Landkreise) are one relevant level where different administrative bodies make decisions and plans both for the implementation and for the use of renewable energies. However, in order to realize the goals of the Energiewende, developments in the wider society are necessary. This is why scientific research can and should foster such developments with more research on the social aspects of energy-related topics. The present work contributes to the understanding of transition processes towards a sustainable use of regional renewable energy by focusing on the role of contextual conditions, practical experiences, and temporal dynamics in the implementation and use of renewable energy in German regions. In this way, this work wants to contribute fostering the development of regional energy transition strategies for the realization of the Energiewende. The conceptual background for this piece of transformation research lies in three bodies of literature dealing respectively with transitions of socio-technical systems, transformations of socioecological systems, and time ecology. From a critical engagement with this literature, three main results have emerged. First, an evidence-based, spatially distinct analysis of contextual conditions for the use of renewable energy in all German regions has resulted in the identification of nine types of regions, so-called energy context types. Second, empirical research on practices in regional settings learned from the knowhow of actors from regional administration has shown that political and economic conditions are crucial as well as that process management, exchange, and learning are helpful for renewable energy implementation. Third, conceptual work about a deeper understanding of the temporal dimensions of transformation processes has made it possible to point out a three-step approach to include temporal dynamics into sustainability transformations management - the time-in-transformations-approach. The literature suggests that regions need to be treated individually; but developing an energy transition strategy for each region individually would be extremely resource intensive. Overall, this work outlines a compromise for a more efficient approach towards regional energy transition strategies which still considers the individuality of regions. As a result, the author suggests to develop generic regional energy transition strategies that are adapted to each of the nine energy context types of German regions, that include the experiences of practitioners, and that consider temporal dynamics of transformation processes. Transdisciplinary research is a promising approach to meet many of the challenges for the realization of the Energiewende.
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.
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.