333.7 Natürliche Ressourcen, Energie und Umwelt
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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.
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.
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.
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.
Though the loss of biological diversity is an ecological phenomenon, it also has a social dimension. This makes the study of the social landscape, encompassing the multitude of perspectives and aspirations by different stakeholders, highly relevant for better navigating trade-offs between biodiversity conservation and other land use objectives. Engaging with and addressing contextual understandings of biodiversity is vital to develop socially palatable solutions for biodiversity loss. This dissertation, therefore, takes a place-based approach to studying biodiversity conservation trade-offs and seeks to understand how the perspectives and aspirations of different stakeholders shape them. First, it aims to identify shared viewpoints as ensembles of perceptions and meanings about human-nature relations and biodiversity. Second, it aims to understand how biodiversity is valued and constructed in stakeholders’ aspirations towards their landscape. To this end, a convergent mixed methods approach and case study design are used. Two cases were selected that face different underlying drivers of land-use change, resulting in loss of biodiversity. The Muttama Creek Catchment area is a farming landscape in south-eastern Australia where the ongoing intensification of agricultural production threatens native biodiversity. In the Spreewald Biosphere Reserve in north-eastern Germany, land abandonment and the resulting loss of the biodiversity-rich wet meadows presents a key challenge for biodiversity conservation. Narratives and discourses provide conceptual lenses through which the author studies biodiversity conservation trade-offs. Drawing on Q-methodology, this dissertation identifies biodiversity-production discourses for the first case study and cultural landscape narratives for the second case study. Moreover, based on a participatory futures approach, the Three Horizons Framework, it elicits narratives of change that highlight opportunities for biodiversity conservation in farming landscapes. The findings highlight that despite some overlap in how stakeholders perceive biodiversity, contrasting problem framings and different biodiversity priorities present hindrances to concerted action to protect biodiversity and for collaboration. The findings also identify shared values among stakeholders. However, there is polarity and contestation around the role and importance of biodiversity in rural development.
The dissertation consists of three scientific papers and a synopsis. The synopsis addresses the relevance of the dissertation and lists the key factors for the sustainability transition in the electricity system as a common denominator of the three papers. The relevance of the dissertation results, on the one hand, from the urgency of the sustainability transition in the electricity system and an insufficient transition willingness of the eastern European Member States. On the other hand, the Multi-Level-Perspective as one of the most important scientific frameworks to grasp transitions does not provide a sufficient explanation of its mechanisms. Moreover, Demand Response aggregators as new enterprises on the European electricity market and potential reform initiators are still under researched. The following key factors for the sustainability transition of the electricity system have been identified: supply security concerns, Europeanisation, policy making and the dominance of short-term oriented economic evaluation. Paper#1 sheds light on the roots of this problem in the context of Poland. It suggests that unfavorable regulation is symptomatic of the real, underlying barriers. In Poland, these barriers are coal dependence and political influence on energy enterprises. As main drivers, supply security concerns, EU regulatory pressure, and a positive cost-benefit profile of DR in comparison to alternatives, are revealed. A conceptual model of DR uptake in electricity systems is proposed. Applying a social mechanisms approach to the Multi-Level Perspective, paper#2 conceptualizes mechanisms of socio-technical transitions and of gaining legitimacy for transitions as co-evolutionary drivers and outcomes. Situational, action-formational, and transformational mechanisms that operate as drivers of change in a socio-technical transition require corresponding framing and framing contests to achieve legitimacy for that transition. The study illustrates the conceptual insight with the case of the coal dependent Polish electricity system. Paper #3, a qualitative study reveals Demand Response (DR) aggregators as institutional entrepreneurs that struggle to reform the still largely supply-oriented European electricity market. Unfavourable regulation, low value of flexibility, resource constraints, complexity, and customer acquisition are the key challenges DR aggregators face. To overcome them they apply a combination of strategies: lobbying, market education, technological proficiency, and upscaling the business. The study highlights DR aggregation as an architectural innovation that alters the interplay between key actors of the electricity system and provides policy recommendations including the necessity to assess the real value of DR in comparison to other flexibility sources by taking all externalities into account, a technology-neutral approach to market design and the need for simplification of DR programmes, and common standards to reduce complexity and uncertainty for DR providers.
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.
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.
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.
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.
Die vorliegende Dissertation wurde in der Zeit vom September 2002 bis Januar 2005 am Institut für Ökologie und Umweltchemie des Fachbereichs Umweltwissenschaften an der Universität Lüneburg angefertigt. Das Thema dieser Dissertation lautet: "Analyse des Lebenszyklus einer Verpackung anhand der Ökobilanzen. Vergleichende Untersuchung eines Getränkekartons in der Bundesrepublik Deutschland und in der Russischen Föderation". Die Arbeit befasste sich mit der ökologischen Beurteilung der bei der Produktion, dem Verbrauch und der Beseitigung von Getränkeverpackungen entstehenden Stoff- und Energieströme mittels der Ökobilanzmethode. Nach einem umfassenden Überblick des Nutzens, der Durchführung und des Kenntnisstandes der Ökobilanzen und speziell der Ökobilanzen von Getränkeverpackungen in beiden relevanten Ländern wurden an einem Fallbeispiel die Unterschiede zwischen Stoff- und Energieflüssen im Lebensweg eines in der Bundesrepublik Deutschland und in der Russischen Föderation hergestellten Getränkekartons herausgefiltert. Der Untersuchungsgegenstand war neben dem aus drei Stoffen (Zellstoffkarton, Polyäthylen und Aluminium) bestehenden Getränkekarton selbst die eingesetzte Transportverpackung (Tray aus Wellpappe, sowie Holzpalette). Die vergleichende Ökobilanz wurde nach ISO-Normen aus der Reihe 14040ff. zu Ökobilanzen erstellt. Im Rahmen der durchgeführten Untersuchung wurden die relevanten Stoff- und Energieströme aufgrund von Literaturangaben erfasst und anschließend mittels des vom Umweltbundesamt ausgearbeiteten Ansatzes der Wirkungsindikatoren bewertet. Hierbei wurden drei Szenarien differenziert: 1. Durchschnittslage in der Bundesrepublik Deutschland (Szenarium 1), 2. Gebiet Moskau (Szenarium 2) und 3. Gebiet Tyumen (Szenarium 3) in der Russischen Föderation. Für jedes Szenarium wurden 18 Lebenswegabschnitte berücksichtigt, einschließlich der notwendigen Transporte: Primäraluminiumschmelze, Sekundäraluminiumschmelze, Stammholzproduktion, Herstellung von Alufolie, Herstellung von LDPE, Herstellung von Rohkarton, Herstellung von Verbundkarton, Herstellung von Wellpappe, Sägewerk (Herstellung von Holzpaletten), Abfüllung, Handel / Verbrauch, Wertstofferfassung und -sortierung, Altpapiererfassung und -sortierung, Ablagerung von Hausmüll, Ablagerung von Schlacken, Hausmüllverbrennung, Abwasserreinigung, Transporte, einschließlich Mülltransporte. In die Datenerfassung gingen ca. 80 eingehende und 160 ausgehende elementare (direkt der Umwelt entnommene bzw. an die Umwelt angegebene) Stoff- und Energieströme ein, die bei der Wirkungsabschätzung in 13 Wirkungskategorien aggregiert wurden: Treibhauseffekt, Photooxidantienbildung, Eutrophierung von Böden, Eutrophierung von Gewässern, Versauerung, Energieträgerbeanspruchung, Materialienverbrauch, Wasserverbrauch, Forstflächenbeanspruchung, Deponieflächenbeanspruchung, Toxische Schädigung des Menschen, Toxische Schädigung der Organismen und Ökosysteme, Abfallmenge. Die Ergebnisse der Forschung zeigen ein deutlich geringeres Umweltwirkungspotential der in Deutschland erzeugten Getränkekartons, die in allen 13 Wirkungskategorien die günstigsten Werte aufweisen. Besonders groß ist der Vorteil des Szenariums 1 im Vergleich zu einem ungünstigsten Szenarium bei den Kategorien "Deponieflächenverbrauch" (11,4 Mal) und "Aquatische Eutrophierung" (6,4 Mal). In den meisten Wirkungskategorien tragen die in Deutschland hergestellten Getränkekartons etwa um die Hälfte geringer zur Umweltverschmutzung bei, als die in Russland produzierten Getränkekartons. In den Kategorien "Materialienverbrauch", "Forstflächenverbrauch" und "Abfallmenge" ist der Beitrag der deutschen Getränkekartons zur Umweltbelastung nur 2 bis 22% höher, als der von russischen Getränkekartons. Bei den zwei russischen Szenarien verursacht das Szenarium 3, das durch die größten Transportstrecken geprägt ist, in der Regel wesentlich schlechtere Werte, als Szenarium 2. Lediglich in drei Fällen (bei dem Verbrauch von Forstflächen, Materialien und Wasser) schneiden die Szenarien 2 und 3 gleich ab. Werden die Ergebnisse der vergleichenden Ökobilanz lebenswegbezogen betrachtet, lässt sich folgendes Fazit ziehen. Bei der Produktion stammt in allen Szenarien ein erheblicher Anteil der Schadstoffe aus der Packstoffherstellung und deren Vorstufen (insbesondere aus Primäraluminiumschmelzen, Polyethylen- und Rohkartonherstellung). In den Szenarien 2 und 3 wachsen im Vergleich zum Szenarium 1 die Anteile der schädlichen Stoff- und Energieemissionen aus der Beseitigung (insbesondere aus der Müllablagerung) und aus den Transporten, einschließlich der Getränkedistribution.
Die negativen Auswirkungen des modernen Konsumverhaltens sind heute weithin bekannt. Dennoch ist insbesondere die Modebranche weiterhin durch sehr niedrige Preise, kurze Produktlebensdauer und Massenkonsum gekennzeichnet. Eine Veränderung des Konsumverhaltens in der breiten Bevölkerung hin zu einer Reduktion von Neukäufen, einer langen Nutzungsdauer der vorhandenen Kleidung und zum Kauf ökologisch und sozial verträglich hergestellter Produkte ist aber dringend notwendig. Ein wichtiger Erfolgsfaktor für die effektive Ansprache der Konsumierenden ist die Berücksichtigung handlungsrelevanter Persönlichkeitsmerkmale auf Seiten der Zielgruppe. Die wissenschaftliche Literatur zu Prädikatoren nachhaltiger Verhaltensweisen weist darauf hin, dass persönliche Werte eine wichtige Rolle für dessen Umsetzung spielen. Gleichzeitig wirkt sich insbesondere im Kleidungskonsum auch das Geschlecht bzw. Gender der Konsumierenden auf das Verhalten aus. Ausgehend von dieser Datenlage werden in dieser Arbeit drei Themen mit Relevanz für die Nachhaltigkeitsforschung - persönliche Werte, Geschlecht/Gender und nachhaltiger Kleidungskonsum - zusammengeführt und auf ihre komplexe Wirkungsbeziehung hin untersucht. Auf Grundlage von Fokusgruppeninterviews wird erforscht, welche individuellen Wertorientierungen sich in welcher Weise und welcher Konstellation positiv auf ein nachhaltiges Kleidungskonsumverhalten auswirken und welche geschlechterspezifischen Unterschiede hierbei erkennbar werden. Durch die Berücksichtigung persönlicher konsumrelevanter Motivatoren und deren individueller Ausprägung werden Potenziale für eine zielgerichtete Verstärkung nachhaltigen Konsumverhaltens in der breiten Bevölkerung aufgedeckt. Dazu werden (1) vier Wertorientierungen mit Einfluss auf nachhaltigen Kleidungskonsum identifiziert, (2) ihre kausale Beziehung zu nachhaltigem Kleidungkonsum analysiert, (3) die geschlechtlichen Unterschiede berücksichtigt und (4) mit Gender ein Ansatzpunkt für die Erklärung der gefundenen Unterschiede angeführt. Zur Aufarbeitung der Daten wird die fsQCA zur Untersuchung des Themas nachhaltiger Kleidungskonsum angewandt. Die Natur dieser Auswertungsmethode, welche statt kausaler unidirektionaler Zusammenhänge zwischen zwei Variablen Schnittmengen zwischen zwei oder mehr Phänomenen untersucht, trägt zu einer neuen Perspektive auf die Beziehung zwischen Werten und nachhaltigem Kleidungskonsum bei. Eine Forschungsleistung dieser Arbeit besteht darin, gerade das Zusammenspiel der verschiedenen Werte zu betrachten und damit ein tieferes Verständnis von wichtigen Einflussfaktoren für nachhaltigen Kleidungskonsum zu ermöglichen - ein Ansatz, der über die bisher existierenden Forschungserkenntnisse hinausgeht. Aus den gewonnenen Resultaten werden Handlungsempfehlungen für die Kommunikation von NGOs und Unternehmen mit nachhaltiger Ausrichtung abgeleitet, wie eine zielgerichtete Ansprache zur Intensitätssteigerung dieser bereits vorhandenen Bedingungen gestaltet werden kann.
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.
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.
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.
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.
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.