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Luftschadstoffe

weitere Buchkapitel

Kapitel 5. Bewertungsverfahren zur Monetarisierung und Allokation verkehrsbedingter externer Effekte

Der städtische Verkehr verursacht neben den direkten finanziellen Wirkungen, die in den Rechnungsunterlagen kommunaler Verwaltungen, Eigenbetriebe und Verkehrsunternehmen erfasst sind, auch eine Reihe von externen ökonomischen Wirkungen, die außerhalb der definierten institutionellen Abgrenzung des sogenannten „Stadtkonzerns“ auftreten. Die Frage der externen Wirkungen des Verkehrs ist im Besonderen in Zusammenhang mit Wettbewerbsverzerrungen, der Preisgestaltung des Verkehrs, dem ökonomischen Vergleich von Verkehrsträgern und Verkehrsmitteln und damit der Schaffung einer Kostentransparenz im Verkehrssektor von besonderer Relevanz. Ein ökonomischer Vergleich wäre daher ohne die Einbeziehung der externen Effekte des städtischen Verkehrs unvollständig.

Carsten Sommer, Assadollah Saighani, Daniel Leonhäuser

Kapitel 1. Wohnkomfort-Gesundheit-Klimaschutz

Kultur und Wohlstand erfordern eine Raumkonditionierung, die auf die Qualität der Raumluft achtet und intelligent Verantwortung für die Umwelt trägt. Komfortabel, gesund und energieeffizient Wohnen heißt Wohnen mit kontrollierter Wohnraumlüftung.

Peter Müller

Open Access

Kapitel 3. Handlungsfelder der Landnutzung

Mit welchen Maßnahmen eine angepasste Landnutzung zum Klimaschutz beitragen kann, wird anhand von Handlungsfeldern im Siedlungswesen, in der landwirtschaftlichen Landnutzung und forstlichen Handlungsoptionen sektoral veranschaulicht. Es werden die Maßnahmen beschrieben und ihre jeweilige Relevanz hergeleitet. Ferner wird spezifiziert, welche Maßnahmen konkret analysiert werden.

Sarah Baum, Peter Elsasser, Roland Goetzke, Martin Henseler, Jana Hoymann, Peter Kreins

Kapitel 5. Analyse von Umweltwirkungen

Als Folgen des Verkehrs auf die menschliche Umwelt werden diejenigen Beeinträchtigungen bezeichnet, die von der Anlage und dem Betrieb des Verkehrssystems auf den Menschen ausgehen. Diese Beeinträchtigungen ergeben sich im Wesentlichen durch die Gefährdung von Leben und Gesundheit durch Verkehrsunfälle (Verkehrssicherheit), die Beeinträchtigung und Belastung durch Lärm und Schadstoffimmissionen sowie die Folgen durch den Ablauf und Betrieb des Verkehrs. Anhand von Indikatoren können die Wirkungen des Verkehrs in den drei Bereichen mithilfe geeigneter Methoden quantitativ beschrieben werden. Die Gefährdung von Leben und Gesundheit durch Unfälle stellt eine der augenfälligsten Folgen des Verkehrs auf den Menschen dar. Die Beschreibung der Verkehrssicherheit über Anzahl und Schwere von Unfällen erfolgt durch Unfallkosten, die die volkswirtschaftlichen Verluste durch die (polizeilich erfassten) Straßenverkehrsunfälle zusammenfassen. Die Monetarisierung von Personenschäden von Verkehrsunfällen gilt als eines der umstrittensten Kapitel der ökonomischen Bewertung der Verkehrsfolgen. Verkehrslärm stellt unerwünschten, unangenehmen oder schädlichen Schall dar, der auf das Verkehrsgeschehen zurückzuführen ist. Als subjektiv wahrgenommenes Phänomen ist eine Beurteilung von Verkehrslärm nur auf der Basis des mit ihm verbundenen Schalls und dessen Schwankungen über einen definierten Zeitraum möglich. Die in Deutschland zur Anwendung kommenden Verfahren zur Beurteilung des Verkehrslärms werden erläutert und verschiedene Grenzwerte für Verkehrslärm dargestellt. Bewertungsverfahren mit Aussagen über die gesamtgesellschaftliche Vorteilhaftigkeit geplanter Infrastrukturausbauten müssen Auswirkungen der Ausbauvorhaben auf den Verkehrslärm und dessen Folgewirkungen enthalten. Die dafür notwendige Methodik wird in ihren Grundzügen mit Bezug zum innerörtlichen Verkehrslärm erläutert. Ausführungen über einige (nicht auf Kfz selbst bezogene) Maßnahmen zur Reduzierung des Verkehrslärms zeigen in Wirkungsbandbreiten das mögliche Ausmaß zur Verbesserung verkehrsbedingter Lärmimmissionen auf. Trotz signifikanter Reduzierung einiger Luftschadstoffemissionen im Straßenverkehr stellt der Kfz-Verkehr neben Kraftwerken, Industrie und Hausbrand einen der bedeutendsten Verursacher der anthropogenen Umweltbelastungen dar. Der Teil „Luftschadstoffe“ behandelt in diesem Zusammenhang die Wirkungen der Luftschadstoffe auf den Menschen, die geltenden Immissionsgrenzwerte für die unterschiedlichen Luftschadstoffe (bezogen auf alle Quellen), die Abgasgrenzwerte für Pkw und Lkw und weitere Maßnahmen zur Reduzierung der Emissionen. Mit den dargestellten Verfahren zur Berechnung der Emissionen und Immissionen lassen sich quantifizierte Aussagen zur Luftverunreinigung gewinnen und in einer Weise evaluieren, wie sie in gängigen Bewertungsverfahren im Verkehrsbereich eingesetzt werden. Die Qualität und Leistungsfähigkeit eines Verkehrssystems wird vor allem durch den Zeitbedarf charakterisiert, den die Verkehrsteilnehmer zum Erreichen der Ziele ihrer täglichen Wege benötigen. Die im Rahmen von Wirkungsanalysen verwendeten Ansätze zur Ermittlung der Indikatoren Zeit- und Betriebskosten werden vorgestellt. Zu den Folgen von Ablauf und Betrieb des Verkehrs zählt ferner die Trennwirkung für nichtmotorisierte Verkehrsteilnehmer, vor allem Fußgänger, ohne deren Berücksichtigung eine Gesamtbewertung geplanter Verkehrsinfrastrukturvorhaben unvollständig bleibt.

Ulrich Brannolte, Raimo Harder, Christoph Walther, Tanja Schäfer, Alexander Dahl

Kapitel 12. Bewertungs- und Entscheidungshilfen

Verfahren zur Entscheidungsfindung dienen der Auswahl von Maßnahmen und Maßnahmenbündeln in verkehrspolitischen Plänen und Programmen, der Priorisierung von Maßnahmen in verkehrspolitischen Plänen und der Auswahl von Projektalternativen. In diesem Beitrag werden die Bausteine der Entscheidungsfindung (Ziele, Maßnahmen, Wirkungen und Gewichtung) erläutert. Als Verfahren der Entscheidungsfindung werden optimierende Bewertungs- und Entscheidungsverfahren, die klassischen formalisierten Entscheidungsverfahren (Nutzen-Kosten-Analyse, Wirksamkeits-Kosten-Analyse, Nutzwertanalyse) sowie diskursive Methoden der Entscheidungsfindung behandelt. Zahlreiche Beispiele erleichtern dem Leser den Einstieg in die Anwendung der genannten Entscheidungsverfahren.

Jörg Schönharting

Kapitel 3. Folgen und Wirkungen des Verkehrs – Übersicht

Die Wirkungen des Verkehrs entstehen durch die Verkehrsmittelnutzung auf Verkehrswegen oder in Verkehrsanlagen. Wirkungen können sowohl in positiver als auch in negativer Ausprägung auftreten, wobei im Zusammenhang mit planerischem Handeln die Bestrebungen vorliegen, negative Wirkungen so weit wie den Umständen nach möglich zu vermeiden bzw. zu vermindern. Bei dem zu betrachteten Spektrum der Wirkungen nehmen die verkehrsbedingten Umweltbelastungen einen gewichtigen Teil ein.

Ulrich Brannolte, Raimo Harder

Kapitel 1. Planungsgrundlagen

Das einführende Kapitel dieses Buches beschreibt zunächst die Aufgaben und Vorgehensweisen der kommunalen bzw. stadtregionalen Verkehrsplanung. Dabei werden die Stufen des Planungsprozesses dargestellt und Ziele, Strategien sowie Maßnahmen der Verkehrsplanung und Verkehrspolitik diskutiert. In den Text sind die wichtigsten Definitionen im Themenfeld integriert, und es werden zentrale Kenngrößen für Mobilität und Verkehr beschrieben. Das Kapitel gibt zudem einen Überblick über die wichtigsten Grundlagen für ein umfassendes Planungsverständnis, das der zunehmenden Komplexität ökologischer, ökonomischer und sozialer Herausforderungen gerecht wird. Dargestellt werden die Folgen und Wirkungen des Verkehrs, Gerechtigkeitsaspekte, die Interdependenzen zwischen Raum und Verkehr sowie die Grundprinzipien einer integrierten Verkehrsplanung.

Carsten Gertz

Kapitel 5. Zukunft des Stadtverkehrs – Rahmenbedingungen, Trends, Szenarien

Für die kommenden Jahrzehnte gehen nahezu alle Verkehrsprognosen, die keine deutliche Kehrtwende in den Rahmenbedingungen zugrunde legen, von einem weiteren Wachstum der Gesamtverkehrsnachfrage im Personen- und Güterverkehr aus. Diese Entwicklung wird auch den Stadtverkehr prägen, der zusätzlich durch eine zunehmende Konzentration der insgesamt alternden Bevölkerung in prosperierenden Metropolregionen gekennzeichnet sein dürfte. Wichtige weitere äußere Einflüsse sind auch Digitalisierung und Automatisierung. Sie lassen eine weitere Ausweitung der Angebotsformen im Verkehr erwarten, die voraussichtlich ebenfalls zu Verkehrswachstum beitragen. Damit bleiben Platzbedarf, etwa für den ruhenden Verkehr, Energieversorgung und Emissionen des Stadtverkehrs drängende Herausforderungen. Mit zunehmender Multimodalität und einer Renaissance des Fahrrads gibt es aufseiten der Nachfrage zwar auch entlastende Entwicklungen. Dennoch dürfte vor dem Hintergrund des weiter wachsenden Verkehrs die langfristig größte Herausforderung für den Verkehrssektor die Einhaltung der Klimaziele sein. Verkehrspolitik und -planung werden sich in den nächsten Jahren verstärkt an diesen Zielen orientieren müssen und hierzu alternative Verkehrsträger fördern und möglicherweise darüber hinausgehende Maßnahmen, wie etwa differenzierte Bepreisung des Straßenverkehrs, ergreifen.

Dirk Vallée, Tobias Kuhnimhof, Gernot Liedtke

Kapitel 1. Einleitung

Städte machen weltweit 2 % bis 3 % der Erdoberfläche aus und stellen klimatisch, stadtbauphysikalisch, ökologisch, ökonomisch sowie gesellschaftlich komplexe Systeme dar. Sie sind von Fortschritt und Wohlstand gekennzeichnet, tragen aber gleichzeitig zur Umweltverschmutzung und zum Wandel des Klimas bei. Weltweit sind sie die Heimat von über 50 % der Erdbevölkerung und bieten ihr Wohn-, Arbeits-, Bildungs- und Freizeitmöglichkeiten. Sie sind Zentren der Industrie sowie Wirtschaft und schaffen Möglichkeiten zur Verbesserung der Lebensbedingungen. Die wachsende Urbanisierung, die Zunahme der Weltbevölkerung und die Abwanderung der Landbevölkerung lassen die Städte an ihre Grenzen stoßen. Zunehmende Versiegelung von natürlichen Flächen sowie Gewährleistung von Ressourcenverfügbarkeit, Versorgungssicherheit, Abfall- und Abwasserentsorgung, Sicherheit im öffentlichen und privaten Raum sowie ansteigende Emissionen stellen die Städte vor große Probleme und Herausforderungen.

Schew-Ram Mehra

Kapitel 2. Was ist Stadtbauphysik?

Das komplexe System Stadt birgt eine Vielzahl von Phänomenen in sich, wird von zahlreichen Parametern beeinflusst und steht im Spannungsfeld der Wechselwirkung zwischen Mensch, bebauung und Umwelt. Die Bezeichnung Stadtbauphysik wird erstmalig 1980 im Memorandum der Konferenz der Hochschullehrer für Bauphysik eingeführt, um der Wechselbeziehung zwischen dem urbanen Raum unter dem Einfluss der Bebauung und des Menschen sowie der Umwelt einen wissenschaftlichen Rahmen zu geben. Stadtbauphysik ist interdisziplinär ausgerichtet. Kenntnisse aus der Bauphysik, Stadtplanung,Architektur, Meteorologie, Klimatologie, Aerodynamik, Hydrologie und Biologie fließen in verschiedene Teilgebiete dieser Fachdisziplin ein. Eine der wichtigsten Aufgaben der stadtbauphysikalischen Lehre ist es, den Architekten und Ingenieuren die Grundlagen und Grundsätze dieser Fachdisziplin zu vermitteln und den Planer sowie stadtplanende Behörden bereits im Planungsprozess zu unterstützen

Schew-Ram Mehra

Chapter 5. Städtische Atmosphäre und Stadtklima

Städte haben ein eigenartiges Mikroklima und führen durch die zunehmende Besiedlung, anthropogene Wärmeproduktion und Technisierung der Lebensräume zur Erwärmung der Erdatmosphäre. Die natürlichen Energie- und Stoffströme werden in Städten von anthropogen erzeugten Strömen überlagert. Daher stehen Städte vor großen Herausforderungen, um nachhaltig eine bessere Lebensqualität, Ressourceneffizienz und den Schutz der Umwelt zu gewährleisten. Obwohl die anthropogene Energiezufuhr in Städten im Vergleich zu der natürlichen Zustrahlung relativ gering ist, wirken sich die städtischen Emissionen schwerwiegend auf das Klima aus. Aufgrund der durch die Bebauung verursachten Komplexität der städtischen Struktur erleidet auch die bodennahe Atmosphäre Veränderungen. Obwohl die Stadt in ihrer Gesamtheit eine geschlossene Struktur darstellt, ist sie in eine Vielzahl von kleineren räumlichen Strukturen unterteilt. Gekennzeichnet sind sie durch ständigen stetigen und auch abrupten Wechsel in ihrer Oberflächenrauigkeit. Städtische Versiegelungsflächen beeinträchtigen das Stadtklima erheblich. Durch geeignete Anordnung und Gestaltung dieser Flächen und Anordnung von Grün- und Wasserflächen sowie Luftbahnen kann der Aufheizung der Städte entgegengewirkt werden.

Schew-Ram Mehra

Chapter 9. Probleme, Herausforderung und Maßnahmen

Städte sind und werden in der Zukunft noch stärker der Lebensraum der meisten Menschen sein. Die Überlastung der Infrastruktur, ständig zunehmende Probleme bei der Wasser-, Energie- und Lebensmittelversorgung, Abfall- und Abwasserentsorgung, Beeinträchtigung ökologischer Qualität urbaner Räume sowie steigende gesundheitliche Belastung führen jedoch zunehmend zum Verlust an Lebensqualität der städtischen Bewohner. Auch hinsichtlich der Sicherheit sowohl im öffentlichen wie auch im privaten Raum und auch der Mobilität stoßen die Städte an ihre Grenzen. Hinzu kommen der demographische Wandel, die steigende Ressourcenverknappung und der spürbare Klimawandel. Die Zunahme von Hitzeperioden, starken Unwettersituationen, Hochwasser und Überschwemmungen werden sich auf die urbanen Ballungsgebiete noch gravierender auswirken. Um unter diesen veränderten Randbedingungen auch in Zukunft die Umwelt zu schützen und in den Städten behagliche Umgebungsbedingungen zu schaffen, müssen geeignete Maßnahmen ergriffen werden.

Schew-Ram Mehra

Chapter 7. Städtische Emissionen

Die zunehmende Technisierung hat insbesondere in den industriegeprägten Gesellschaften zu einem hohen Lebensstandard geführt. Dadurch sind gleichzeitig sowohl die Menschen als auch die Umwelt erheblichen Emissionen und Immissionen ausgesetzt. Die Belastung der Luft durch unterschiedliche Fremdstoffe und Erhöhung der Konzentrationen der Luftbestandteile, steigende Lärmbelastung, zunehmende künstliche Beleuchtung urbaner Räume sowie rasant wachsende elektrische, magnetische und elektromagnetische Felder sind die wesentlichen städtischen Emissionen, die das Umfeld des Menschen, der Tiere und Pflanzen beeinträchtigen. Die zunehmenden anthropogenen Emissionen verändern die chemische Zusammensetzung der Atmosphäre. Zusätzlich beeinträchtigen die abgegebenen Luftbeimengungen die klimatischen Prozesse sowie die Luftqualität und damit die Lebensbedingungen der Lebewesen.

Schew-Ram Mehra

Chapter 6. Urbane Bebauung

Die besonderen Merkmale der Städte sind neben dem modifizierten Klima die ausgeprägte Versieglung, große Menschenmassen und die stetig zunehmenden anthropogenen Emissionen, die in Abhängigkeit der Verdichtung, Anordnung und des Höhen-Breiten-VerhältnissesHöhen-Breiten-Verhältnis der Bebauung unterschiedliche Immissionen verursachen. Die städtische Versiegelung verändert den Wärme- und Feuchtehaushalt in der atmosphärischen Grenzschicht und damit auch die dortigen Temperatur- und Feuchteverhältnisse. Die Bebauung bremst den Wind, verändert seine Richtung, speichert die Sonnenstrahlung, emittiert Wärme, beeinflusst die Konvektion, verändert das Verdunstungsvermögen in den bodennahen Luftschichten sowie die Wärmespeicherfähigkeit und die Wärmeleitung des Erdbodens. Wohnhöfe in der Stadt demonstrieren den Einfluß städtischer Bebauung auf eine besondre Art.

Schew-Ram Mehra

Open Access

Teilhabe und Öffentliche Mobilität: Die Rolle der Politik

Waren Verkehrspolitik und -planung in der Vergangenheit zumeist beschränkt auf die Verringerung von Raumwiderständen zur Herstellung von reibungslosen automobilen ‚Verkehrsflüssen‘, hat sich durch die Einbeziehung von Gerechtigkeitskonzeptionen und die präzise Unterscheidung zwischen den Begriffen Verkehr und Mobilität sowie den Einbezug des Individuums mit seinen subjektiven Wahrnehmungen die Möglichkeit eröffnet, eine innovative Form von Verkehrsplanung bzw. Mobilitätspolitik zu gestalten.

Stephan Daubitz

Kapitel 1. Der Wert des Waldes

Wälder bedecken ungefähr ein Drittel unserer Landschaft in Deutschland. In ihnen leben sehr viele Pflanzen, Tiere und Pilze, die in der offenen Landschaft nicht vorkommen. Neben den namensgebenden Bäumen (Eichen-, Buchen-, Kiefernwald) natürlich einige große europäische Säugetierarten wie z. B. Rotwild, Wildschweine, Rehe und eine große Zahl an Vogelarten, deren Vorkommen an den Wald als Lebensraum gebunden sind.

Stefan Kunze, Kai Blanck

Die Zukunft der Mobilität nachhaltig gestalten

Der Verkehr konnte im Gegensatz zu anderen Sektoren seine Treibhausgasemissionen gegenüber 1990 nicht reduzieren. Es müssen zeitnah sehr ambitioniert ausgestaltete Instrumente umgesetzt werden, um das Klimaschutzziel im Jahr 2030 zu erreichen und die Mobilität auch hinsichtlich weiterer Umwelt- und sozialer Implikationen nachhaltiger zu gestalten.

Ruth Blanck, Florian Hacker, Peter Kasten, Manuela Schönaue, Wiebke Zimmer

Ein Klimaschutz-Szenario für den Verkehrssektor in Baden-Württemberg

Mit dem Klimaschutzabkommen von Paris hat sich die internationale Staatengemeinschaft zum Klimaschutz bekannt und strebt bis 2050 Klimaneutralität an. Vor allem im Verkehrssektor ist die Herausforderung immens, bislang wurde dort keine Trendwende bei den CO2-Emissionen erreicht. Auch die Bundespolitik zementiert in ihrem Bundesverkehrswegeplan 2030 (BVWP) Infrastrukturen für die kommenden Jahrzehnte. Das „Klimaschutzszenario für Baden-Württemberg – Verkehrsinfrastruktur 2030“ zeigt, wie eine Verkehrswelt aussieht, in der die Klimaschutzziele erreicht werden. Dabei verwendet es dieselbe Datenbasis wie der BVWP 2030, legt jedoch andere klimafreundlichere Annahmen zu Grunde.

Winfried Hermann

Von der Emission zur Immission

Die Belastung der Luft durch Schadstoffe (Immission), wie Stickstoffdioxid, Partikel und bodennahes Ozon hängt ganz wesentlich von den Schadstoffemissionen ab. Diese werden unter anderem von den Verbrennungsmotoren der Fahrzeuge, aber auch von anderen Verbrennungsprozessen (NOx) und dem Fahrzeug selbst (Partikel) erzeugt. Nach komplexen Verteilungs- und Reaktionsprozessen entstehen die gesundheitlich belastenden Konzentrationen der Schadstoffe in der Luft. Ozon bildet sich aus Vorläufersubstanzen, wie NOx und flüchtigen organischen Verbindungen wie z. B. Kohlenwasserstoffe; es wird nicht direkt als Emission freigesetzt. Der Beitrag beschäftigt sich mit den wichtigsten Schadstoffemissionen und der daraus entstehenden Luftbelastung sowie deren bisherigen Entwicklung, gespiegelt an den gesetzlich vorgegebenen Grenzwerten. Die Emission der klimarelevanten Gase, besonders des CO2, steht im Zentrum der zukünftigen Mobilitätslösungen und ist die größte Herausforderung, nachdem die Schadstoffemissionen in absehbarer Zeit auf ein unkritisches Niveau reduziert werden können.

Helmut Tschöke

Trans- und Interdisziplinäre Forschungsansätze in der Gesundheitsförderung

Die Vielfalt an Gesundheitsdeterminanten in Verbindung mit dem lebenswelt-orientierten Ansatz der Gesundheitsförderung (Ottawa-Charta 1986) und dem Anspruch, die Kontrolle des Individuums über eben diese Determinanten zu erhöhen (Bangkok Charta, 2005), stellen die Gesundheitsförderung vor die Herausforderung sich intensiv mit Bereichen auseinanderzusetzen, die traditionellerweise nicht im Gesundheitssektor liegen. Um dennoch effektive Maßnahmen zu entwickeln, ist ein intensiver trans- und interdisziplinärer Austausch essentiell. Qualitative Forschungsmethoden können solche Prozesse unterstützen.Der folgende Beitrag basiert auf den Forschungserfahrungen im Rahmen der Juniorforschungsgruppe „Stadt als gesunder Lebensort unabhängig von sozialer Ungleichheit“ (JUFO SALUS) im Zeitraum 2013 bis 2018. Der Fokus der Juniorforschergruppe lag auf der integrierten Betrachtung von Effekten salutogener wie pathogener Einzelfaktoren auf den Menschen unter Berücksichtigung sozialer Ungleichheit im urbanen Raum. Insgesamt wurden in diesem Rahmen fünf Dissertationen aus unterschiedlichen Disziplinen bearbeitet. Eine dieser Dissertationen „Partizipation im Wohnumfeld. Benachteiligungsaspekte bei der Teilhabe von sozial benachteiligten Menschen mit Migrationshintergrund an der Gestaltung ihres Wohnumfeldes aus Public Health Perspektive“ (Hemetek, 2019) stellt die Grundlage für den folgenden Beitrag dar. Dabei geht es nicht primär um die Darstellung der Forschungsergebnisse, sondern insbesondere um die Darstellung der Trans- und Interdisziplinären Forschungsansätze, die durch die Einbettung in die Jufo Salus ermöglicht wurden.

Ursula Hemetek

2. § 2 Immissionsschutzrecht

Seit Jahrzehnten geht die Luftverschmutzung in Deutschland zurück. Dies lässt sich z. B. daran erkennen, dass der letzte Smogalarm in den alten Bundesländern im Winter 1986/1987 ausgelöst wurde, in den neuen Bundesländern war es zuletzt im Winter 1993/1994. Die nach § 49 Abs. 2 BImSchG bzw. der Vorgängernorm erlassenen Smog-Verordnungen der Länder sind mangels Anwendungsfällen mittlerweile alle wieder aufgehoben worden. Aber auch in absoluten Zahlen sind die Emissionen vieler Luftschadstoffe in Deutschland seit 1990 stark gesunken: So halbierten sich die Methanemissionen von 4800 Kilotonnen (1990) auf 2300 Kilotonnen (2015), die Schwefeldioxidemissionen gingen sogar von 5500 Kilotonnen (1990) auf 350 Kilotonnen (2015) zurück (−93 %), was vor allem durch die Erneuerung von Kraftwerken und Heizungsanlagen in den neuen Bundesländern erreicht werden konnte. Schwefelgeruch in winterlichen Städten in Ostdeutschland gehört deshalb der Vergangenheit an. Die Stickstoffoxidemissionen wurden von 2900 Kilotonnen (1990) auf 1190 Kilotonnen (2015) zurückgeführt (−59 %). Der in den 1970er-Jahren von Willy Brandt versprochene blaue Himmel über dem Ruhrgebiet ist zu einem guten Teil Realität geworden.

Guy Beaucamp

Digitale Entwicklungsplattform für städtische Umweltlösungen und LuftqualitätS-Netzwerk (DEUS)

Europäisches SMART AIR Grid zur Detektion von hochkomplexen Luftgüte-Situationen

DEUS verfolgt die Zielsetzung, weltweit flächendeckende hochauflösende Umwelt-Mess- und Informationssysteme als Teil von Smart-City Services aufzubauen. Dazu entwickelt und betreibt DEUS modulare Sensoreinheiten gemeinsam mit unterschiedlichen KMU Partnern und Universitäten wie auch anderen Forschungseinrichtungen. Der Beitrag widmet sich der Erläuterung der flächenmäßigen Detektion von Luftgüte im urbanen Raum unter Nutzung von stationären, modularen Sensoren in Kombination mit mobilen Sensoren. Schwerpunkt ist eine Gegenüberstellung mit den bisher als State of the Art geltenden „Referenzstationen“ und sogenannter „Lower-Cost“ Sensorik. In dem anbieteroffenen System fließen Informationen verschiedener Anbieter zusammen und werden an Verkehrsteilnehmer weitergegeben.

Marc Nodorft, Günter Becker, Ulrich Hussel

5. Verträglichkeitsprüfung

Im Rahmen der Verträglichkeitsprüfung wird untersucht, ob eine geplante Nutzung in Bezug auf die bestehende städtebauliche, verkehrliche und ökologische Situation sowie hiermit verbundene Zielsetzungen als verträglich einzustufen ist. In dieser Publikation liegt der Fokus insbesondere auf der verkehrlichen Erschließung eines Standorts, sodass verkehrliche Aspekte in diesem Kapitel im Vordergrund stehen.

Siegmar Gumz, Claudia Nash, Matthias Jakob

Wasserversorgung

Die (Trink-) Wasserversorgung in Deutschland steht seit Jahrzehnten auf beispielgebend hohem Niveau der Qualitäts- und Versorgungssicherheit bis zum Zapfhahn, einer hohen Kundenzufriedenheit sowie der nachhaltigen Nutzung der Ressourcen bei hoher wirtschaftlicher Effizienz. Hierzu tragen neben der grundsätzlich komfortablen Wasserbilanz des Landes hohe technische Standards, deren Anwendung in der Praxis sowie ein weitestgehender behördlicher Vollzug der Gesetzeslage sowie eine Reihe freiwilliger Maßnahmen der Branche bei. Hervorzuheben ist der vorsorgende, flächendeckende Gewässerschutz als Basis einer weiteren erfolgreichen Umsetzung bestehender und künftiger Herausforderungen. Im Folgenden werden auf Basis des Standes der Technik alle wichtigen Systemkomponenten der Trinkwasserversorgung einführend beschrieben und damit ein grundsätzliches Verständnis für die wichtigsten Funktionen und Interaktionen gegeben.

Wilhelm Urban, Julian Mosbach

Kapitel 6. Waldtherapie

Waldbesuche sind als multisensorisches Erleben besonders gesundheitsfördernd.

Joachim Rathmann

Mobilität und Verkehr

Die Integration von Gesundheitsaspekten in die Verkehrsplanung – Status Quo und ein Ausblick
Thilo Becker, Julia Gerlach

Umwelt

Vom gesundheitsbezogenen Umweltschutz zum integrierten Ansatz Umweltgerechtigkeit

Gesundheitsbezogener Umweltschutz ist ein zentrales Handlungsfeld der Umweltpolitik. Ziel ist, für die Gesundheit negative Umwelteinflüsse zu erkennen, zu reduzieren oder ihre Entstehung möglichst zu verhindern. Darüber hinaus schafft Umweltpolitik im Sinne der Salutogenese auch gesundheitsförderliche Umweltverhältnisse. Der integrierte Ansatz Umweltgerechtigkeit blickt auf soziale Ungleichheiten bei Umwelt und Gesundheit und verknüpft verschiedene Politik- und Interventionsfelder. Mit stärkerer Aufmerksamkeit für die soziale Dimension trägt Umweltpolitik dazu bei, den Health in All Policies-Ansatz zu einem Health Equity in All Policies-Ansatz zu erweitern.

Christiane Bunge

Wasserwirtschaft

Die Verfügbarkeit von Wasser ist von herausragender Bedeutung für den Wohlstand, die soziale Sicherheit und die menschliche Gesundheit. Der Wasserwirtschaft fällt die Aufgabe zu, die Wasserressourcen zu schützen und ihre Nutzung zu organisieren. In Deutschland sind der vorsorgende Schutz der Gewässer und die Sicherstellung der Wasserver- und Abwasserentsorgung zentrale Aufgaben von Bund, Ländern und Kommunen, welche über das Wasserhaushaltsgesetz des Bundes, die Wassergesetze der Länder sowie subsidiäre Rechtsverordnungen geregelt sind und die bindenden EU-Bestimmungen umsetzen.Für die WHO-Region Europa hat darüber hinaus das rechtsverbindliche Protokoll über Wasser und Gesundheit große Bedeutung erlangt. Sein Ziel ist es, im Rahmen einer nachhaltigen Entwicklung den Schutz der Gesundheit und des Wohlbefindens jedes Einzelnen sowie der gesamten menschlichen Gemeinschaft zu fördern. Aufgrund seines umfassenden, auf die WHO-Definition von Gesundheit zurückgehenden, Ansatzes, wonach Wasser einen sozialen, einen wirtschaftlichen und einen umweltbezogenen Wert hat, bietet dieses Protokoll einen sehr guten Ausgangspunkt, um im Sinne von Health in All Policies das Thema Gesundheit in der Wasserwirtschaft breiter einzubringen, indem neben dem gut etablierten Gesundheitsschutz auch die Potenziale der Gesundheitsförderung stärker beachtet werden.

Thomas Kistemann

9. Nutzung tiefer geothermischer Systeme

Neben der Sonnenenergie und der aus der Massenanziehung und Bewegung von Himmelskörpern resultierenden Energie zählt auch die im Erdinneren gespeicherte Wärme zu den regenerativen Energiequellen. Diese geothermische Energie kann mit Hilfe offener und geschlossener Systeme nutzbar gemacht werden.

Dr.-Ing. Sebastian Janczik, Prof. Dr.-Ing. Martin Kaltschmitt, Dr. Ben Norden, M.Sc. Lucas Sens

7. Stromerzeugung aus Wasserkraft

Lauf- und Speicherwasserkraftanlagen werden eingesetzt, um die ursprünglich aus der Sonnenenergie kommende und mithilfe des globalen Wasserkreislaufs (Kapitel 2) im Wasser gespeicherte potenzielle und kinetische Energie zur Bereitstellung mechanischer und/oder elektrischer Energie nutzbar zu machen. Dazu werden nachfolgend zunächst die grundlegenden physikalischen Zusammenhänge, wie sie an einem Wasserkraftanlagenstandort gegeben sind, diskutiert. Im Anschluss daran wird auf wesentliche auftretende Verlustmechanismen eingegangen.

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Markus Aufleger, Prof. Dr.-Ing. Franz Joos, Dr.-Ing. Klaus Jorde, Prof. Dr.-Ing. Martin Kaltschmitt, Dr. Anne Rödl, Prof. Dr.-Ing. Michael Schlüter, M.Sc. Lucas Sens

6. Stromerzeugung aus Windenergie

Windkraftanlagen (WKA) machen die in den strömenden Luftmassen enthaltene Bewegungsenergie technisch nutzbar. Die dieser Wandlung der kinetischen in mechanische Energie zugrundeliegenden physikalischen Zusammenhänge werden im Folgenden dargestellt. Nicht behandelt werden die Grundlagen der Windenergienutzung, wie sie z.B. bei Segelbooten oder Drachen realisiert wird.

Prof. Dr.-Ing. Martin Kaltschmitt, Dr.-Ing. Burcu Özdirik, Dr.-Ing. Britta Reimers, Prof. Dr.-Ing. Michael Schlüter, Prof. Dr.-Ing. habil. Detlef Schulz, M.Sc. Lucas Sens

5. Photovoltaische Stromerzeugung

Neben der solarthermischen Wärmegewinnung ist die photovoltaische Stromerzeugung eine weitere Form der direkten Nutzung solarer Strahlungsenergie. Im Unterschied zur Solarthermie wird aber hier die Energie der solaren Strahlung direkt in elektrische Energie gewandelt. Im Folgenden werden zunächst wesentliche physikalische Grundlagen dieser Energiewandlungsoption dargestellt und diskutiert. Anschließend wird auf die entsprechende Technik sowohl der Solar- oder Photovoltaikzellen und -module als auch die gesamter Photovoltaik-Stromerzeugungssysteme eingegangen. Ausgehend davon werden ausgewählte Systeme aus ökonomischer und ökologischer Sicht analysiert und zusätzlich die vorhandenen Potenziale und die derzeitige Nutzung diskutiert.

Dipl.-Ing. Roland Bründlinger, M.Sc. Daniel Christ, Dipl.-Ing. Hubert Fechner, Prof. Dr.-Ing. Martin Kaltschmitt, Prof. Dr.-Ing. Jörg Müller, Mag. Dr. Gerhard Peharz, Prof. Dr.-Ing. habil. Detlef Schulz, M.Sc. Lucas Sens

4. Solarthermische Wärmenutzung

Ein Teil der von der Sonne eingestrahlten Strahlungsenergie kann mit Hilfe von Absorbern in Wärme umgewandelt werden. Zusammen mit anderen notwendigen Komponenten bilden diese Absorber die thermische Solaranlage. Thermische Solaranlagen sind damit also Anlagen, die Solarstrahlung in Wärme wandeln und sie dadurch für eine Vielzahl unterschiedlichster Anwendungen nutzbar machen (z. B. Schwimmbadwassererwärmung, Trinkwarmwasserbereitung, Raumwärmenachfragedeckung, Prozesswärmebereitstellung, Verfügbarmachung von Antriebswärme für solare Kühlung). Im Folgenden werden die dafür wesentlichen physikalischen Grundlagen der Energiewandlung dargestellt.

Prof. Dr.-Ing. Martin Kaltschmitt, Prof. Dr. Agis Papadopoulos, M.Sc. Lucas Sens, Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr. techn. Wolfgang Streicher

1. Einführung und Aufbau

Ziel der Ausführungen dieses Buches ist es, die Möglichkeiten und Grenzen einer Nutzung des regenerativen oder erneuerbaren Energieangebots umfassend darzustellen und vertieft zu diskutieren. Deshalb werden sowohl die physikalischen und technischen Grundlagen dargestellt als auch unterschiedliche Kenngrößen erarbeitet, die eine umfassende Einordnung dieser Optionen in das Energiesystem ermöglichen. Um dem Anspruch einer einfachen, verständlichen und transparenten Darstellung der z. T. sehr verschiedenartigen Möglichkeiten zur Nutzung regenerativer Energien möglichst nahe zu kommen, sind die einzelnen Kapitel, in denen die unterschiedlichen Varianten erläutert werden, vergleichbar aufgebaut – soweit dies möglich und sinnvoll ist.

Prof. Dr.-Ing. Martin Kaltschmitt, M.Sc. Lucas Sens, Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr. techn. Wolfgang Streicher

Chapter 6. Was motiviert Unternehmen zu nachhaltigem Produktmanagement?

In diesem Kapitel wird der Frage nachgegangen, welche Motivationen Unternehmen zur Aufnahme von Nachhaltigkeitsthemen in ihr Produktmanagement haben. Die Antwort lautet, dass Unternehmen Impulse aus verschiedenen Bereichen bekommen. Von der Gesellschaft, insbesondere von ihren Kundinnen und von Nichtregierungsorganisationen gehen Impulse aus, um Nachhaltigkeitsprobleme ihrer Produkte anzugehen und nachhaltigere Produkte anzubieten (Abschn. 6.1). Wichtig sind Impulse aus Gesetzesvorhaben, die erst zukünftig rechtlich bindend sein werden, und auf die sich viele Unternehmen frühzeitig einstellen. In Abschn. 6.2 wird eine Auswahl von aktuellen Themen, die sektorübergreifend von Relevanz sein können, bezüglich ihres Regulierungsstands analysiert. Dazu gehören Gesundheit, Klima und Energie, Konfliktrohstoffe und Nachhaltige Finanzen. Anschließend werden Impulse aus Risiken (Abschn. 6.3) analysiert, die Unternehmen in ihren Risikomanagementaktivitäten bearbeiten oder die als „ESG-Risiken“ aus aktuellen Nachhaltigkeitsentwicklungen gespeist sind. Zum Abschluss des Kapitels wird unter der Überschrift Gestaltungsperspektiven und Stakeholder-Orientierung bearbeitet, wie Impulse aus unterschiedlichen Zusammenhängen aufgenommen werden können, um nicht nur Risiken abzufedern, sondern darüber hinaus proaktiv nachhaltigere Produkte vorzubereiten.

Brigitte Biermann, Rainer Erne

Chapter 7. Was bedeutet Nachhaltigkeit entlang der Wertschöpfungskette von Produkten?

Dieses Kapitel bearbeitet Nachhaltigkeit entlang der Wertschöpfungskette von Produkten. Wertschöpfungskette wird hier als erweiterter Begriff des betriebswirtschaftlichen Produktlebenszyklus (Abschn. 2.2) aufgefasst, der neben ökonomischer auch gesellschaftliche und umweltbezogene Wertschöpfung und Schadschöpfung berücksichtigt. Wertschöpfungsketten werden hier entlang der sechs Stufen Rohstoff-Anbau und -Abbau, Vor-Produktion, Produktion, Handel und Service, Nutzung und End of Life hinsichtlich wichtiger Stellschrauben für Nachhaltigkeit analysiert (Abschn. 7.1). Anschließend werden negative und positive Auswirkungen entlang von Wertschöpfungsketten beispielhaft beschrieben (Abschn. 7.2). Das Kapitel schließt mit der Betrachtung stufenübergreifender Auswirkungen (Abschn. 7.3).

Brigitte Biermann, Rainer Erne

3. Herkunft und Senken von Luftverunreinigungen

Durch eine Temperaturinversion ist die Troposphäre von der darüberliegenden Stratosphäre abgetrennt. Diese Tropopause behindert den Luftaustausch zwischen den beiden Sphären, wodurch die Troposphäre als fotochemischer Reaktor angesehen werden kann. Durch das Sonnenlicht werden zahlreiche fotochemische Reaktionen ausgelöst. Die Reaktionsgeschwindigkeit hängt dabei von der Intensität und Wellenlänge des Lichts sowie von der Konzentration der Schadstoffe und deren Absorptionskoeffizienten ab. Um eine Fotodissoziation und Radikalbildung zu bewirken, muss die Lichtenergie mindestens gleich der Bindungsenergie im Molekül sein. Dazu einige Beispiele:

Gabi Förtsch, Heinz Meinholz

1. Die Atmosphäre

Die Bedeutung der Atmosphäre ist für den Menschen essenziell. Die in der Atmosphäre enthaltenen Luftbestandteile – insbesondere Sauerstoff – sind überlebenswichtig. Zusammen mit den Umweltmedien Wasser und Boden ist sie eine wichtige Quelle für alle biologischen Vorgänge auf der Erde. Die Atmosphäre hat eine Reihe lebenswichtiger Funktionen:

Gabi Förtsch, Heinz Meinholz

Kapitel 2. Die Umweltgeschichte in Schlüsseldaten

Wie wandelten sich die Kenntnisse zu unserer Umwelt, zu unseren Wirkungen auf die Umwelt und zu den Wirkungen der Umwelt auf uns in den vergangenen zwei Jahrtausenden? Wie gingen Menschen und Institutionen mit dem sich ändernden Wissen um? Welche Umweltveränderungen traten auf? Im zweiten Kapitel werden diese Fragen für 260 Umweltgeschichten gestellt und chronologisch beantwortet. Die Intensität der Umweltveränderungen nimmt vom frühen Mittelalter bis in das frühe 14. Jahrhundert zu. Die kombinierte Wirkung von menschlichen Eingriffen in die Natur und Extremereignissen führt dann zu einer Folge von Katastrophen, die in der großen Pestpandemie Mitte des 14. Jh. kulminieren. Nach einer kurzen Phase, in der sich die Natur teilweise erholt, wachsen die Eingriffe von Menschen wieder. Sie erreichen im 20. und im 21. Jh. geradezu beängstigende Ausmaße. Der massive Klimawandel, die Zerstörung von Lebensräumen und das dramatische Artensterben resultieren.

Hans-Rudolf Bork

Kapitel 4. Maßnahmen in den 1970er Jahren

Die 5. Durchführungsbestimmung zum Landeskulturgesetz vom 17. Januar 1973 legt die Grenzwerte für Luftschadstoffe fest, darunter auch für Schwefeldioxid, Stickoxide und Staub. Die Werte waren denen in der BRD sehr ähnlich. Das Problem war damit deren Nichteinhaltung. Die erste Durchführungsbestimmung zur Verordnung über die Leitung, Planung und Finanzierung der Forschung vom 17. März regelt die Tätigkeit von Wissenschaftlichen Räten der Forschungsprogramme und Hauptforschungsrichtungen. Gemäß dieser Verordnung wurde der Autor mit der Leitung der Hauptforschungsrichtung 6.04 Rationelle Energieanwendung beauftragt. In der Anordnung über den Einsatz und die Tätigkeit von Energiebeauftragten bei nicht planungspflichtigen Energieabnehmern werden Einrichtungen, Genossenschaften und gesellschaftliche Organisationen bei Überschreitung eines Grenzverbrauchs eines Energieträgers (bei Strom 50 000kWh/a) verpflichtet, Energiebeauftragte einzusetzen. Am 20. März 1979 wird ein neues Statut für das Ministerium für Kohle und Energie beschlossen, das im Februar 1958 aufgelöst worden war.

Wilhelm Riesner

Holistic design of innovative cathode air supply for automotive PEM fuel cells

Climate change is one of the major threats to mankind. To reach the target of maximum 1.5°C temperature rise compared to pre-industrial levels set by the COP21 Conference in Paris, CO2 emissions from transport must be reduced significantly. Fuel cell technology can play a major role in reducing these emissions.

Michael Harenbrock, Alexander Korn, Andreas Weber, Eva Hallbauer

Supporting the synthesis of electric drive systems with scenario management

The vehicle market in Germany is currently influenced by many different factors. Stricter emission regulations, exhaust gas scandals, high traffic densities and a large number of available models with different drive system topologies are just some of the characteristics. In order to successfully establish vehicles on the market, customer needs and conditions of use must be taken into account during their development. Aspects such as operational range and sustainability of the vehicles as well as legal questions must also be considered. In this work, these aspects will be summarized and put into context.

Adrian Braumandl, F. Marthaler, K. Bause, F. Ranly

Kapitel 12. Stoffchemie; themenübergreifende Probleme

Rudi Hutterer

Kapitel 9. Chemie nichtmetallisch-anorganischer Baustoffe

Die äußerste Schicht unserer Erde ist aus einer Vielzahl unterschiedlicher Gesteine aufgebaut, die sich über lange geologische Zeiträume hinweg gebildet haben. Von der Art der bei der Bildung der Gesteine ablaufenden physikalischen oder chemischen Vorgänge hängen Struktur und Aufbau und damit die Gebrauchseigenschaften eines Gesteins wie Härte, Druckfestigkeit, Porosität und Wasseraufnahmevermögen ab.

Roland Benedix

Kapitel 10. Chemie organischer Stoffe im Bauwesen

Im Bauwesen spielen Kohlenstoffverbindungen sowohl als Hilfsstoffe (Lösungs- und Verdünnungsmittel, Füllstoffe, Zusatzmittel) als auch direkt als Baustoffe (Bitumenhaltige Bindemittel, Kunststoffe, Holz) eine wichtige Rolle. Für ein besseres Verständnis ihres chemischen Aufbaus, ihres Verhaltens und ihrer Eigenschaften sollen in diesem Kapitel zunächst einige grundlegende organische Stoffklassen besprochen werden.

Roland Benedix

Kapitel 5. Luft und Luftinhaltsstoffe

Bauwerke sind den ständigen Einflüssen der Atmosphäre mit den in ihr natürlich enthaltenen Gasen Sauerstoff, Stickstoff, Kohlendioxid, den Edelgasen, wechselnden Mengen an Wasserdampf, aber auch mit den in ihr enthaltenen Luftschadstoffen wie Schwefeldioxid, Stickoxiden, Ozon sowie Staubpartikeln unterschiedlichster Herkunft ausgesetzt. Schlagworte wie Saurer Regen, Sommersmog, Treibhausgase und Neuartige Waldschäden gehören dank der Berichterstattung durch die Medien zu unserem Alltag. Häufig besteht jedoch gerade bei Begriffen, mit denen wir ununterbrochen konfrontiert werden, der größte Erklärungsbedarf.

Roland Benedix

Kapitel 12. Luftschadstoffe in Innenräumen

In den letzten Jahrzehnten haben gesundheitliche Beschwerden zugenommen, die in engem Zusammenhang mit dem Aufenthalt in Innenräumen bzw. Gebäuden stehen. Ausgasungen chemischer Substanzen aus Möbeln, Farben, Anstrichen und Baustoffen, Schimmelpilzbefall in Wohnungen, das Sick-Building-Syndrom und das Phänomen der „Schwarzen Wohnungen“ sind Anlass genug, das Problem der Innenraumbelastung mehr in den Focus des Gesundheitsschutzes zu rücken. Man geht heute davon aus, dass die Menschen ca. 90% ihrer Lebenszeit in Innenräumen verbringen. Davon entfallen etwa 2/3 auf die Wohnräume und wiederum davon der größte Teil auf das Schlafzimmer.

Roland Benedix

Kapitel 6. Nachhaltigkeitsmanagement

Ein professionelles Nachhaltigkeitsmanagement basiert auf der konsequenten Anwendung aller drei Dimensionen der Nachhaltigkeit – der ökonomischen, der ökologischen und der sozialen Dimension. Der einzigartige Nutzen eines Nachhaltigkeitsmanagements entsteht aus der Struktur der drei gleichwertigen tragenden Säulen der Nachhaltigkeit. Dadurch wird Nachhaltigkeitsmanagement in jeder Dimension positive Effekte generieren. Diese positiven Effekte unterstützen und stärken sich zudem noch gegenseitig.

Michael Wühle

Chapter 4. Verkehr und „Sozialer Raum“

Dies Kapitel analysiert die Frage, ob die Vergrößerung des erreichbaren Raumes durch das Automobil soziale Vorteile bringt. Was für den Einzelnen klar ist, ist in der Konsequenz für Alle immer problematischer geworden. Mehr Autos gehen mit einem – wie gezeigt wird – auch von der Raumplanung extrem geförderten Trend zu immer weiter zentrierten Einrichtungen einher. Es entsteht eine dem Auto angepasste Raumorganisation, es steigen die Distanzen und wer kein Auto besitzt, bleibt zurück. Mit der „Maßstabsvergrößerung“ des Raumes und mehr Automobilen vergrößern sich also soziale Differenzen. Die Reaktion der Politik bestand darin, durch weitere Förderung des Autoverkehrs und der Infrastruktur auch mehr Menschen schnellere und weitere Fahrten zu ermöglichen. Es wurden allerorts Autobahnen, mehrspurige Straßen und Schnellverbindungen gebaut, die die ökologischen Nachteile und die Belastungen der Menschen immer mehr verstärkten. Die Umweltbewegung hatte erste Erfolge bei der Verhinderung von Neubauten und in der Problematisierung der Luftschadstoffe. Wirkliche Gegenmodelle entstanden jedoch kaum: Es zeigt sich, dass auch alternative Maßnahmen, wie „Verkehrsberuhigung“, oft nur lokale Wirkung hatten und durch mehr Belastung andernorts eher negative Bilanzen aufweisen, was auch durch „postmoderne“ Gestaltung nicht besser wird. Es ist offensichtlich, dass der Punkt weit überschritten ist, an dem schnellerer Verkehr über immer größere Distanzen uns noch Vorteile ermöglicht.

Helmut Holzapfel

Kapitel 6. Erleben der Wohnumwelt

Wahrnehmungen und Kognitionen als interne Repräsentationen der Umwelt und die damit verbundenen Gefühle und Gestimmtheiten machen das menschliche Erleben aus. Die Umweltästhetik befasst sich mit der Frage, was Umwelten auszeichnet, die als schön erlebt werden. Es sind Umwelten, die als kongruent, lesbar und hinreichend komplex und geheimnisvoll erlebt werden. Menschen fühlen sich in Umwelten wohl, die sie als funktional, kognitiv, emotional und motivational passend erleben. Umwelten sind Wahrnehmungs-, Handlungs- und gestimmte Räume. Der gestimmte Raum ist ein multisensorischer Gesamteindruck, der sich mit den drei Dimensionen des Semantischen Raums: Valenz, Aktivierung und Dominanz, beschreiben lässt. Umwelten können sowohl gesundfördernd als auch belastend sein. Stressoren sind Lärm, Luftverschmutzung, bauliche Dichte, öffentliche Unsicherheit und Verkehrsunsicherheit. Die Wohnqualität hängt von einer Fülle von Merkmalen ab, die sich drei Kategorien: den technischen, funktionalen und psychologischen Merkmalen zuordnen lassen. Bewertungen der Wohnqualität durch Fachleute, die vor allem die technischen und funktionalen Merkmale im Blick haben, unterscheiden sich von den Bewertungen der Nutzer, für die auch die psychologischen Merkmale von Bedeutung sind. Die Wohnzufriedenheit ist nicht lediglich ein Spiegelbild der objektiven Wohnqualität. Drei Modelle der Wohnzufriedenheit werden vorgestellt.

Antje Flade

Raum- und Stadtentwicklung

Raumentwicklung dient der räumlichen Organisation von anthropogenen Nutzungen der Erdoberfläche. Raumentwicklung muss hinsichtlich Flächennutzungen, Freiraumstrukturen, Naturräumen und Infrastrukturen den Zielen der Nachhaltigkeit folgen. Sie unterliegt der staatlichen Verantwortung, d. h. sie wird hierarchisch von EU, Bund, Ländern, Regionen und Kommunen geplant und umgesetzt. Aufbauend auf Abschätzungen des Bedarfs an Anlagen und Flächen sowie auf Analysen der Raumstrukturen folgen sie raumbezogenen Leitbildern und räumlichen Ordnungsprinzipien wie Siedlungsachsen und Zentrale-Orte-Systemen.Stadtentwicklungsplanung dient dementsprechend der Organisation räumlicher Strukturen von baulichen Nutzungen und von Bebauung, von Infrastrukturanlagen und Freiräumen auf der Ebene von Städten und Gemeinden. Dazu werden strategische Konzepte und rechtlich wirksame Pläne wie Flächennutzungspläne für das Gemeindegebiet und Bebauungspläne für Gemeindeteile verknüpft und in Arbeits- sowie Entscheidungsprozessen unter Beteiligung von Fachplanern, Bürgerschaft, Wirtschaft aufgestellt und durch die legitimierten politischen Gremien („Räte“) beschlossen. Die Städte entwickeln sich, aufbauend auf ihren historischen Grundlagen, unter veränderten Anforderungen ständig weiter und folgen dabei den Leitbildern der Stadtentwicklung. Stadtentwicklungsplanung dient der Versorgung der Bewohner und der Wirtschaft mit Infrastruktureinrichtungen und -leistungen.

Klaus J. Beckmann

Kapitel 10. Möglichkeiten der Integration in bestehende industrielle Anlagen mit relevanten C1-Gasströmen

Die Stahl- und die Zementindustrie sowie Kraftwerke und chemische Industrie emittieren große Volumen CO2 aus fossilen Kohlenstoffquellen, biotechnologische Verfahren setzen biobasiertes CO2 frei und auch die Tierzucht ist mit der Emission von Treibhausgasen verbunden. Das vorliegende Kapitel geht auf die Nutzung dieser Gasströme durch stoffliche Verwertung zu Chemieprodukten ein. Diskutiert werden auch das zukünftige Potential derartiger CO2 -Gasströme als industrieller Kohlenstoffquelle sowie weiterer Ansätze, die zur Reduktion der CO2-Emissionen führen sollen.

Görge Deerberg, Michael Hensmann, Marten Sprecher, Helmut Hoppe, Jens Hannes, Ute Merrettig-Bruns, Bettina Sayder, Kerstin Schwarze-Benning, Hans-Jürgen Körner

Kapitel 6. Rechtliche Grundlagen für das Betreiben einer Trocknungsanlage – Arbeitsschutz und Emissionen

Für den Betrieb einer Trocknungsanlage gibt es national und in der Europäischen Union Regelungen hinsichtlich Arbeits-, Brand- und Explosionsschutz. Ein Schwerpunkt hinsichtlich der brand- und explosionstechnischen Eigenschaften von Stäuben wird auf Holz- und Klärschlammstäube gelegt. Zusätzlich müssen Grenzwerte für Emissionen und Immissionen von gasförmigen und festen Schadstoffen sowie Lärm und Geruch berücksichtigt werden. Diese Grenzwerte müssen eingehalten und das Personal geschützt werden. Besonderes Augenmerk wird auf die gasseitigen Emissionen und deren Verringerung gelegt. Je nach Trocknungsgut ergeben sich deshalb unterschiedliche Anforderungen an die technische Ausstattung der Trocknungsanlage.

Albert Heindl

Kapitel 3. Analyse von Umwelt- und ökonomischen Merkmalen von grünem Wasserstoff

Wie bereits in Kapitel 1.4.2 diskutiert sind die ökologischen Auswirkungen durch den heutigen Einsatz von fossilen Energieträgern auf der ganzen Erde zu spüren. Sie reichen von extremen Wetterphänomenen durch Klimaerwärmung und Meeresspiegelanstieg über Artensterben (Diaz 2019), Umweltverschmutzungen durch fossile Energieträger und volkswirtschaftliche Abhängigkeiten von Rohstoffen und Energieressourcen bis hin zu Krisen, Kriegen und Auseinandersetzungen um Energieressourcen, um nur einige Konfliktherde hier zu nennen (Nerem et al. 2018; Masson und Delmotte 2018; Baier 2015; Hutter 2018; Kropp A. 2019; Tol 2018).

Robert Staiger, Adrian Tanțǎu

Kapitel 12. Umweltsituation: Gefährdung und Schutz des Mittelmeeres

Wie stark sind das Mittelmeer und die Meere allgemein wirklich gefährdet? Welche zuverlässigen Zahlen können ein Bedrohungsszenario belegen? Was sind die Ursachen dieser Negativentwicklungen, ihre treibenden Kräfte? Sind sie unaufhaltsam oder könnten wir daran noch etwas ändern? Leben wir tatsächlich bereits in der sechsten großen Aussterbewelle der Erdgeschichte (big six) und verlieren Biodiversität in einem besorgniserregenden Ausmaß – diesmal verursacht durch das Walten unserer eigenen Spezies und nicht durch kosmische Katastrophen? Kann der Wassermangel zu einem Krieg ums Wasser führen? Kann eine einfache ökologische Gleichung, wie auf S. 961 dargestellt, eine realistische Zukunftsperspektive liefern? Handelt es sich bei der Plastikflut in den Meeren und der Natur allgemein bloß um ein ästhetisches Problem, oder steckt viel mehr dahinter?

Christian Voll, Gerald Blaich, Robert Hofrichter, Jan Gohla, Matthias-C. Müller, Jacek Engel, Sandra Bračun, Walter Buchinger, Walter Rottensteiner, Wolfgang Pekny, Helmut Wipplinger, Dominic Wipplinger, Stefan Haardt, Roland R. Melzer, Martin Pfannkuchen

2. Umweltgerechtigkeit

Die vom Menschen verursachten Umweltschäden und deren Einfluss auf den Menschen selbst sind Gegenstand aktueller Diskurse in Politik und Gesellschaft. Um vor diesem Hintergrund robuste Aussagen treffen zu können, ist es erforderlich, wissenschaftliche Methoden zu entwickeln, die belastbare Aussagen mit Hilfe geeigneter Datenmengen ermöglichen. Die dafür erforderlichen Daten müssen sowohl Aussagen über den Zustand der Umweltkompartimente, des globalen und regionalen Klimas, der Veränderung der Natur und ihrer Lebensräume als auch der sozialräumlichen Situation der Menschen umfassen. Die Verknüpfung umweltbezogener Gerechtigkeitsansprüche mit Prävention ist der zentrale Ansatzpunkt von Umweltgerechtigkeit. Der wissenschaftliche Ansatz dafür ist das Zusammenführen von mehrräumigen Komponenten, um Umwelteinflüsse und Gesundheitsbelastungen auf Menschen bewerten zu können (Abb. 1.7 ). Dabei liegt der Schwerpunkt auf der jeweiligen Lebenssituation der Menschen.

Regine Grafe

Kapitel 5. Umweltchemikalien

„Umweltchemikalien sind Stoffe, die durch menschliches Zutun in die Umwelt gebracht werden und in Mengen oder Konzentrationen auftreten können, die geeignet sind, den Menschen und seine belebte Umwelt (Tiere, Pflanzen und auch Mikroorganismen) zu gefährden. Hierzu gehören chemische Elemente oder Verbindungen organischer oder anorganischer Natur, synthetischen oder natürlichen Ursprungs. Das menschliche Zutun kann unmittelbar oder mittelbar erfolgen, es kann beabsichtigt oder unbeabsichtigt sein“.

Walter Reineke, Michael Schlömann

Kapitel 6. Studienübergreifende Diskussion

Die Diskussion der wichtigsten Ergebnisse erfolgt entsprechend der Hauptforschungsfragen, die studienübergreifend diskutiert werden. Im Anschluss werden konkrete Handlungsempfehlungen abgeleitet in Bezug auf technische Umsetzung und Unterstützung der Kommunikation differenzierter Preissysteme. Im letzten Abschnitt werden Stärken und Grenzen der Analyse diskutiert sowie Chancen für weitere Forschungsmöglichkeiten reflektiert.

Angela Francke

Kapitel 6. Grenzwerte

Im Rahmen der Gefährdungsbeurteilung werden Grenzwerte zur Beurteilung der inhalativen Exposition am Arbeitsplatz benötigt. Insbesondere durch die REACH-VO [1] stehen mit den DNELsDNEL (Derived No-Effect Level) eine große Anzahl von Beurteilungsmaßstäben mit sehr unterschiedlichen Qualifikationen zur Verfügung.

Herbert F. Bender

Kapitel 2. Carbonbeton und spezifische Markteintrittsbarrieren

Unter der Baustoffbezeichnung Carbonbeton wird ein Verbundwerkstoff aus Beton verstanden, der mit einem technischen Textil aus Carbonfasern bewehrt ist. Die Carbonfasern werden dabei nicht wie bei kurzfaserbewehrten Betonbauteilen ungeordnet als loses Haufwerk in die Frischbetonmischung gegeben, sondern als feste gitterförmige und stabförmige Bewehrungsstrukturen in die Schalung eingelegt. Es handelt sich daher bei den neuartigen Carbonbetonen nicht um konventionelle Faserbetone.

Jan Kortmann

12. Energieeffiziente Drucklufttechnik

Für die Erzeugung von Druckluft werden in Deutschland rund 16 Mrd. kWh Strom je Jahr benötigt. Dies sind etwa 7 % der in der Industrie eingesetzten elektrischen Energie; in den Staaten der Europäischen Union sollen es nach Schätzungen rund 10 % des industriellen Stromverbrauchs sein. Der Anteil von Druckluftkompressoren an verschiedenen Anwendungsbereichen beim Einsatz elektrischer Antriebe in der Industrie in Deutschland wird auf etwa 18 % geschätzt (vgl. Abb. 12.1; [1]). Druckluft als Energieträger muss mit erheblichen Kosten bereitgestellt werden; sie ist ein wertvoller und teurer Energieträger – trotz des Sachverhalts, dass Luft als Ausgangsstoff kostenlos und praktisch unbegrenzt verfügbar ist.

Martin Dehli

13. Umweltpolitik

Die Volksrepublik China hat mit zahlreichen Umweltproblemen zu kämpfen. Besonders die Luftverschmutzung zieht große nationale und internationale Aufmerksamkeit auf sich. Aus diesem Grund haben Umweltfragen für die chinesische Regierung inzwischen oberste Priorität und es wurde eine Reihe von Gesetzen und Maßnahmen erlassen. Außerdem sind die Wasserressourcen in China knapp. Eine Überlegung, um den steigenden Bedarf zu decken, war und ist, Flüsse aus dem Himalaya-Gebirge Richtung Beijing umzuleiten. Jedoch zeigen sich in der Umsetzung Schwierigkeiten, sodass China Alternativen präferiert. Zudem verschärfen mangelnde Abfallentsorgung und unangemessene Abfallbehandlung die Umweltsituation. Die chinesische Regierung hat begonnen, sich diesem Problem zu widmen, und beispielsweise einen Plastikimportstopp verkündet. Schließlich ist Umweltpolitik für Chinas Zukunft ausgesprochen wichtig, denn eine bessere Umwelt trägt zum nachhaltigen Modell des Wirtschaftswachstums bei.

Janny Tieu, Lucas Bréhéret, Irini Louloudi

Open Access

Kapitel 6. Handlungsfelder

Gestaltung der Verkehrswende mit automatisierten und vernetzten Fahrzeugen

Fahrzeug- und umfeldbezogene Technologien, die Voraussetzungen für das Betreiben eines automatisierten und vernetzten Straßenverkehrs sind, werden kunftig langsamer als ürsprunglich angenommen schrittweise weiterentwickelt werden. Auch wenn es über die Dynamik der technologischen Entwicklung, die kunftige Akzeptanz durch die BurgerInnen, die Fortschritte der Marktdurchdringung und die Umsetzbarkeit in schwierigen, weil vielfältig genutzten Straßenräumen bislang keine Erfahrungswerte gibt, müssen bereits heute die politisch-planerischen Weichenstellungen getroffen werden, um die notwendige Verkehrs- und Mobilitätswende einzuleiten und zu starken sowie eine nachhaltige Verkehrs- und Stadt(teil)entwicklung voranzutreiben. In der Debatte uber die kunftige Mobilitat wird dem avV eine positive Bedeutung beigemessen.

Mathias Mitteregger, Emilia M. Bruck, Aggelos Soteropoulos, Andrea Stickler, Martin Berger, Jens S. Dangschat, Rudolf Scheuvens, Ian Banerjee

Transformationen stadtregionaler Mobilitätssysteme

Chancen und Risiken neuer Mobilitätskonzepte für die Raum- und Verkehrsentwicklung

Wachsendes Verkehrsaufkommen sowie starre Mobilitätssysteme führen zu negativen Belastungen für Umwelt und Klima, Bevölkerung, öffentliche Einrichtungen und Unternehmen. Es wird immer deutlicher, dass sich ohne eine tiefgreifende Transformation in der Stadt- und Mobilitätsstruktur die internationalen und nationalen Klimaschutzziele nicht erreichen lassen können (UBA 2016, Creutzig et al. 2015). Dabei verursacht der motorisierte Straßenverkehr Luftschadstoffe wie Stickstoffdioxid und Feinstaub, Treibhausgase wie Kohlendioxid und Methan sowie Lärm und stellt damit ein gesundheitliches Risiko für die Bevölkerung und Reduzierung der Lebensqualität dar.

Jan Garde, Dirk Wittowsky, Ann-Kathrin Lieven, Volker Waßmuth

Kapitel 3. Sachbilanz

In diesem Kapitel wird das Vorgehen in der Sachbilanz, der zweiten Phase der Ökobilanz, beschrieben. Zu diesem Zweck werden zunächst die in einem technischen Prozess auftretenden Energie- und Stoffflüsse charakterisiert und klassifiziert (Abschn. 3.2). In Abschn. 3.3 werden die mathematischen Grundlagen der Ökobilanzmodellierung beschrieben und in Abschn. 3.4 deren Verknüpfungen zu Produktsystemen erläutert.

Rolf Frischknecht

Kapitel 4. Wirkungsabschätzung

In der WirkungsabschätzungWirkungsabschätzung geht es darum, die Informationen aus der Sachbilanz (d. h. die Ergebnisse mit den kumulierten Schadstoffemissionen und Ressourcenverbräuchen) für die KommunikationKommunikation und/oder die EntscheidungsunterstützungEntscheidungsunterstützung auf wenige (Umwelt-)Parameter zu verdichten. Eine Verdichtung bedeutet, dass eine GewichtungGewichtung oder Priorisierung der vorliegenden Informationen vorgenommen wird.

Rolf Frischknecht

Kapitel 1. Einführung

In den letzten Jahrzehnten treten in der Europäischen Umweltpolitik anstelle zusätzlicher Gebote und Verbote vermehrt marktwirtschaftliche Instrumente auf. Die Europäische Union hat beispielsweise ein Emissionshandelssystem für Kohlenstoffdioxid (CO2) und andere Treibhausgase eingerichtet, während in der Schweiz eine CO2-Lenkungsabgabe auf fossile Brennstoffe (ohne Treibstoffe) erhoben wird. In Deutschland wird eine Prämie beim Kauf von Elektroautos gewährt, und in der Schweiz gibt es eine Steuerbefreiung für Treibstoffe auf Basis nachwachsender Rohstoffe, die nachweislich geringere Treibhausgasemissionen verursachen als konventionelle fossile Treibstoffe (UVEK 2016).

Rolf Frischknecht

Moderne Informations- und Kommunikations- Infrastruktur für Mehrwertdienste im Quartier

Die Ertüchtigung von Energieversorgungssystemen (Strom, Wärme) in Stadtteilen und urbanen Regionen soll einerseits dazu beitragen, die klimapolitischen Vorgaben und Ziele der Bundesregierung zu erfüllen, andererseits eine positive Stadtentwicklung in Bezug auf eine beständige Bevölkerungsentwicklung auch durch Stabilität von Energiekosten zu erreichen. Mit einer intelligenten Vernetzung und der Kombination mit Energiespeichern wird ein weiterer Ausbau mit erneuerbaren Energien möglich, ohne insbesondere im elektrotechnischen Bereich die Niederspannungsnetze aufgrund hoher Fluktuationen zu überlasten. Die Einbindung der Elektromobilität, ein Mehrwertdienst mit hohen Anforderungen an die Informations- und Kommunikationstechnik (IKT), wird zur Senkung des Energieverbrauchs aufgrund effizienterer Antriebe im Verkehrssektor beitragen.

Sebastian Wolf, Marek Kretzschmar

Der Antriebsprüfstand als Plattform für die RDE-Emissionierung

Die Einführung der RDE-Gesetzgebung für die Typzulassung von Personenkraftwagen in der Europäischen Union stellt einen Paradigmenwechsel dar, der neue Herausforderungen für die Emissionierung der Antriebe mit sich bringt. So sind die nun abzusichernden Betriebszustände des Antriebs zahlreich und müssen teils erst neu identifiziert werden. Bei weiterhin zunehmender Variantenvielfalt und immer kürzeren Entwicklungszeiten stellt die Verbesserung von Entwicklungsmethoden ein wichtiges Werkzeug zur Bewältigung dieser Herausforderungen dar. Prüfstände schaffen eine kontrollierte und reproduzierbare Umgebung, in der sich die untersuchten Komponenten idealerweise wie im Fahrzeug auf der Straße verhalten. Dazu werden Simulationsanteile benötigt, die zum Beispiel die Umwelt oder das Fahrzeugverhalten abbilden. Antriebsprüfstände sind aufgrund ihrer Nähe zum Fahrzeug bei gleichzeitig hoher Reproduktionsgüte besonders interessant für Emissionierungsaufgaben. Daher wurden Untersuchungen zur Abbildungsgüte von Realfahrten an einem Antriebsprüfstand der BMW Group vorgenommen. Der Fokus lag dabei auf der korrekten Abbildung der Straßenlast und der Überprüfung der Reproduktionsgüte unter Nutzung verschiedener Simulationsansätze. Die Ergebnisse zeigen, dass zur Nachbildung realistischer Lastprofile auch Neigungs- und Kurveneinflüsse berücksichtigt werden müssen. Bei Verwendung einer Umweltsimulation kann eine hohe Reproduktionsgüte erreicht werden, was das Potenzial des Antriebsprüfstands als Plattform für die RDE-Emissionierung unterstreicht.

Maximilian Dietrich, Johannes Rupfle

Kapitel 80. Mit 3-D-Geodaten zur Smart City

Anhand von drei im Rahmen dieses Kapitels vorgestellten Themenfeldern wird aufgezeigt, welche Mehrwerte semantische 3-D-Stadtmodelle in Verbindung mit modernen, webbasierten Geoinformationssystemen für Smart-City-Anwendungen bieten. Inhaltlich werden dazu mit Solar- und Gründachkatastern zwei Applikationen konkret vorgestellt. Darüber hinaus wird ein umfassender Einblick in die Möglichkeiten von 3-D-Geoinformationen im Kontext von Planungsaufgaben und Bürgerbeteiligung gegeben.

Frederik Hilling

Kapitel 78. Die intelligente Straßenlaterne als Ankerpunkt für innovative Smart-City-Konzepte

Straßenlaternen eignen sich perfekt als Träger für intelligente Smart-City-Komponenten, da sie drei wesentliche Vorteile besitzen: Sie sind nahezu überall im Stadtbild vorhanden, direkt an der Straßenseite platziert und verfügen bereits über eine vorhandene Stromzufuhr. Dadurch kann einfach und kostengünstig der Leuchtkopf mit Sensortechnologie nachträglich bestückt oder eine externe Sensoreinheit direkt an den Masten angebracht werden. Die verschiedenen Funktionsbausteine der Sensoren sammeln unter anderem Bewegungs-, Umwelt- und Objektdaten. Diese Daten werden in einer Middleware gebündelt und an ein – oder auch mehrere – Backend- und Plattformsysteme übermittelt. Städte können diese Daten dann entsprechend analysieren, ihren Bürgern und anderen Stakeholdern zur Verfügung stellen und gezielte Handlungen einleiten, um dadurch die unterschiedlichen Herausforderungen der Urbanisierung zu adressieren.

Michael M. Schwarz

Kapitel 7. Experimente mit Licht

„Ein hübsches Experiment ist an sich oft wertvoller als zwanzig in der Gedankenretorte erbrütete Formeln.“Dieser vielzitierte Spruch von A, EINSTEIN ist umso bemerkenswerter als er selbst in seiner „Gedankenretorte“ ohne die Grundlage von experimentellen Fakten, allein durch Nachdenken die Formel des Jahrtausends E = mc2 „erbrütet“ hatte. Faktische Beweise für die Gültigkeit von EINSTEINS Formel kamen später, einige erst viel später. Unter der Überschrift „Experimente mit Licht“ werden zunächst die didaktischen Funktionen von Experimenten im naturwissenschaftlichen Unterricht erläutert und alle photochemischen Experimente von der Internetplattform in einer Tabelle zusammengefasst. Die folgenden zehn Unterkapitel enthalten jeweils Experimente, didaktische Hinweise und Lehr-/Lernmaterialien zu Kontexten, die Themengebiete der Chemie und anderer MINT-Fächer umfassen.

Michael Tausch

Digitalisierung und Klimawandel im Kontext der Sustainable Development Goals

Zusammenhänge zwischen digitalem Fortschritt und ökologischer Nachhaltigkeit

Die Digitalisierung und der Klimawandel bringen Veränderungen in nahezu allen Lebensbereichen mit sich. Die Sustainable Development Goals (SDG) bieten seit 2015 einen international anerkannten Orientierungsrahmen, um nachhaltige Entwicklung zu ermöglichen. Hierbei ist die unternehmerische Relevanz hoch und die Technologie kann einen bedeutenden Erfolgsfaktor zur SDG-Umsetzung darstellen. In Anbetracht der ökologischen Dimension der Nachhaltigkeit bestehen ernstzunehmende Chancen und Risiken. Auf der einen Seite sind Dematerialisierung, Reduktion von Treibhausgasen und Luftschadstoffen, sowie Senkung des Wasserverbrauchs möglich. Auf der anderen Seite geht der technologische Fortschritt mit global steigendem Energieverbrauch, Elektroabfällen sowie ökologisch bedenklichen Rebound-Effekten einher. Es wird entscheidend sein, ob und inwiefern der digitale Wandel künftig nachhaltig gestaltet werden kann.

Florian Leregger

9. Der umweltpolitische Instrumentenmix

Das neunte Kapitel beginnt mit der Erörterung der Besonderheiten von ökonomischen Bewertungen im Umweltbereich. Daran anschließend erfolgt die detaillierte Darstellung des umweltpolitischen Instrumentenmix in Deutschland und seiner unterschiedlichen Elemente. Die Diskussion über die Eigenschaften verschiedener umweltpolitischer Instrumente erfolgt jeweils zunächst abstrakt anhand eines fiktiven Beispiels und dann anhand der Umweltpolitik in Deutschland. Erläutert werden in diesem Kontext das Bundes-Immissionsschutzgesetz und die Immissionsschutzverordnungen, die Abwasserabgabe und Ökosteuern sowie das Marktanreizprogramm als Beispiel für Subventionen im Umweltbereich, daneben aber auch das Umwelthaftungsgesetz und die Rolle von Selbstverpflichtungen als Alternative zu Preislösungen oder Ordnungsrecht.

Wiebke Störmann

3. Abgrenzungen und Determinanten

Im dritten Kapitel werden die Grundlagen einer datenbasierten Gesundheitspolitik erläutert und der einschlägige politökonomische Rahmen vorgestellt. Im Rahmen gesundheitspolitischer Projekte gelangt häufig die Nutzwertanalyse zur Anwendung. Das gängigste Nutzenmaß im Rahmen der Nutzwertanalyse sind die QALYs. Zur Messung der individuellen Präferenzen können in der QALY-Analyse verschiedene Verfahren herangezogen werden. Dazu gehören eine Bewertungsskala, die Methode der zeitlichen Abwägung oder die Standardlotterie. Bei der Beurteilung einer neuen Therapieform ist dann zu ermitteln, welche Zusatzkosten im Vergleich zu den bisherigen Therapien entstehen, um ein neues QALY realisieren zu können. Die Entscheidung, ob diese zusätzlichen Kosten in Kauf genommen werden, wird in Deutschland durch den Gemeinsamen Bundesausschuss getroffen. Letzterer ist das oberste Gremium der gemeinsamen Selbstverwaltung und steht im Zentrum des politökonomischen Systems des Gesundheitswesens.

Wiebke Störmann

Kapitel 6. Räumliche Standortbetrachtung

Die Flughäfen beeinflussen den sie umgebenden Raum. Start- und Landebahnen, Terminals und Parkflächen vereinnahmen große zusammenhängende Flächen. In dicht besiedelten Regionen erfordern sie Eingriffe in die Eigentumsrechte der Betroffenen. Die Natur verliert Lebensraum für Flora und Fauna. Flughäfen emittieren Emissionen.

Christoph John

Schadstoffe im Innenbereich – Fachhandel-, Baumarkt-, Bioprodukte: Nicht deklarierte Emissionen versus Verwendbarkeit – eine Qual der Wahl!

Es lässt sich feststellen, dass eine Vielzahl unterschiedlicher flüchtiger organischer Verbindungen aus Bauprodukten freigesetzt werden kann. Hierbei gibt es in den meisten Bauproduktgruppen sowohl emissionsarme als auch emissionsreiche Produkte. Manche Verbindungen sind produktgruppenspezifisch; so werden beispielsweise Siloxane aus Silikondichtmassen freigesetzt, andere Verbindungen sind eher unspezifisch wie Formaldehyd und Essigsäure, die aber in unterschiedlichen Konzentrationen aus einer Vielzahl von Produkten abgegeben werden und zu den am häufigsten emittierten Verbindungen zählen. Es ist darauf hinzuweisen, dass VOC-Analytik und Gerüche im Allgemeinen keinen Zusammenhang zeigen. Gerade bei modernen, dichten Bauten mit geringem natürlichem Luftwechsel sind hohe Schadstoffkonzentrationen zu erwarten, wenn nicht emissionsarme Materialien und Produkte zum Einsatz kommen.

Prof. Dr.-Ing. Oliver Jann

Dem Ozean geht die Luft aus

In den tropischen und subtropischen Meeren existieren in mittleren Tiefen riesige sauerstoffarme Zonen. Im Zuge des Klimawandels dehnen sie sich immer stärker aus. Auch in Küstenregionen entstehen durch Stickstoffbelastung aus der Landwirtschaft lebensfeindliche Zonen ohne Sauerstoff – mit verheerenden Folgen für das marine Ökosystem.

Clarissa Karthäuser, Andreas Oschlies, Christiane Schelten

Kapitel 8. Gute-Böse Lebensmittelindustrie?

Bringt uns solches Schwarz-Weiß-Denken weiter? Der nachstehende Beitrag basiert auf einem bereits gehaltenen Vortrag. Seitdem haben sich die grundlegenden Lager – Lebensmittelindustrie – NGOs – Konsumenten – Politik zwar nicht grundlegend verändert, allerdings verstärkten sich einige der im Beitrag angesprochen Absurditäten noch und nicht zuletzt durch die Klimadebatte wird vielen Menschen die bedeutende Rolle des gesamten Ernährungssystems immer deutlicher bewusst. Wie eng Klima und Gesundheit – der Menschen und des Planeten – zusammenhängen, das machte Anfang 2019 der EAT-Lancet-Report deutlich. Durch die öffentliche Diskussion entsteht Bewegung: Feste „Lager“ zeigen Risse und neue Allianzen bilden sich: Die Firma Iglo trat als Folge der Kontroverse um eine verbraucherfreundliche und praktikable Nährwertkennzeichnung aus dem Branchenverband aus, das Ernährungsministerium gerät mit seiner industriefreundlichen Freiwilligkeits-Strategie zusehends in Erklärungsnot und unter Handlungsdruck und wissenschaftliche Fachgesellschaften schließen sich zu Initiativen wie DANK (Deutsche Allianz Nichtübertragbare Krankheiten) zusammen und stellen klare Forderungen. Forderungen stellt der nachstehende Beitrag ebenfalls, nicht nur an „die Industrie“, sondern auch an uns alle als Verbraucher: Es gilt, die Konsequenzen unseres Ernährungshandelns nicht länger chronisch auszublenden: Je weniger Zubereitungskompetenzen und Wissen um Herkunft, echte Qualitätsmerkmale und Produktionsbedingungen von Lebensmitteln wir haben, desto anfälliger werden wir für die Manipulation unserer Einkaufs- und Essentscheidungen durch Werbung, Leistungsverhalten der Supermärkte und fragwürdige Food-Trends („Superfoods“!). Dann ruft unsere Bequemlichkeit und Gedankenlosigkeit die Fehlentwicklungen hervor, die wir anderseits kritisieren und wir finden in den Supermarktregalen, die Lebensmittel die wir nicht – oder eben doch nachfragen.

Udo Maid-Kohnert

1. Historischer Rückblick der Stahlerzeugung

Coalbrookdale ist eine Ortschaft in der Unitary Authority Telford and Wrekin nahe Shrewsbury in England. Sie ist eine der Geburtsstätten der Industriellen Revolution, weil hier ab 1708 der erste von Abraham Darby I (1676–1717) entwickelte mit Koks gefeuerte Hochofen betrieben wurde. Es gelang ihm auch, die Steinkohle in einem Meiler unter Ausschluss von Luft zu Koks so zu veredeln, um die Schmelztemperatur des Eisens zu erreichen. Der hohe Schwefelgehalt im Eisen, der die Verwendung von Koks mit sich brachte, konnte durch Zugabe von Kalk reduziert werden. Abb. 1.1 zeigt in einem Gemälde den historischen Ort mit dem Feuer der ersten Koks-Hochofenanlage.

Karl-Rudolf Hegemann, Ralf Guder

Kapitel 9. Umweltschutz in der Seeschifffahrt

Das Thema „Meeresumweltschutz“ findet bereits seit etlichen Jahren international große Bedeutung. Umweltgefährliche Chemikalien im Schiffsanstrich, das Einschleppen von standortfremden Organismen mit dem Ballastwasser, das Einbringen von Abwasser und Abfällen ins Meer sowie die Schadstoffe aus Abgasen oder Ölverunreinigungen können den Zustand der Meeresumwelt nachhaltig beeinträchtigen.

Manfred Pfaff

Kapitel 5. Schätzung externer Kosten aus unterschiedlichen Sichtweisen

Externe Kosten sind negative Effekte, die monetär bewertet, von anderen als dem Verursacher getragen und von diesem üblicherweise nicht internalisiert werden. Bei Fluglärmbelästigung bzw. -belastung versteht man unter den „Anderen“ zunächst die direkt betroffene Bevölkerung, in weiterer Folge auch die nicht betroffene Bevölkerung, die zur Deckung der Folgen der Schäden über z. B. Sozialversicherungsbeiträge indirekt beiträgt (Kapitel 4.2.3).

Birgit Schmidt

Open Access

3. Kurzdarstellung der Ausgangssituation: Umwelteffekte der Landwirtschaft

Auf Basis einer systematischen Literaturrecherche umreißt dieses Kapitel den Sachstand zu den Wechselwirkungen zwischen Landwirtschaft und natürlichen Ressourcen in Deutschland. Der Fokus liegt auf der Beeinflussung der Naturressourcen Boden, biologische Vielfalt, Klima, Landschaftsbild, Luft und Wasser durch die Wirkfaktoren stoffliche Einträge und Flächennutzung. Die Zusammenschau zeigt, dass ein guter Zustand der schützenswerten Naturressourcen bisher häufig nicht erreicht wurde. Rechtlich und politisch festgelegte Zielwerte werden oft verfehlt oder es fehlen Daten zum Erfolgsmonitoring. Für wichtige Teilbereiche gibt es bislang nur wenig ambitionierte oder überhaupt keine Zielsetzungen, bestehende Ziele sind oft nicht ausreichend operationalisiert (Regelungsdefizit) oder die Kontroll- und Sanktionsmechanismen sind unzureichend (Vollzugsdefizit). Außerdem fehlen Anreizmechanismen für Schutzmaßnahmen oberhalb der gesetzlichen Mindestauflagen.

Peter H. Feindt, Christine Krämer, Andrea Früh-Müller, Alois Heißenhuber, Claudia Pahl-Wostl, Kai P. Purnhagen, Fabian Thomas, Caroline van Bers, Volkmar Wolters

5. Hochtemperaturkorrosion

Unter Hochtemperaturkorrosion versteht man alle Formen der Reaktion eines Werkstoffes mit seiner Umgebungsatmosphäre bei erhöhten Temperaturen, bei denen wässrige Elektrolytmedien nicht vorhanden sind. Hochtemperaturkorrosion steht damit in Abgrenzung zur Nasskorrosion oder wässrigen Korrosion. Tabelle 5.1 gibt eine Übersicht über die Grundarten der Hochtemperaturkorrosion und deren Erscheinungsformen.Die vier genannten Grundtypen können in Kombination und Wechselwirkung miteinander auftreten. Dabei entstehen besondere Angriffsformen, die mit eigenen Begriffen belegt werden, wie beispielsweise die Heißgaskorrosion.Als Deckschicht (scale) wird ein durch Reaktion mit Bestandteilen der Atmosphäre gebildetes Korrosionsprodukt bezeichnet, welches weitgehend geschlossen die metallische Oberfläche abdeckt. In den allermeisten Fällen handelt es sich dabei um eine Oxiddeckschicht. Die gleiche Definition gilt für eine Passivschicht bei der wässrigen Korrosion. Man spricht bei der Deckschicht auch von einer Schutzschicht (protective scale), wenn sie die weitere Korrosion bremst. Dieser Begriff wird ebenfalls häufig für Beschichtungen (coatings) benutzt, d. h. Überzüge, die nach ausgewählten Verfahren aufgebracht werden, um die Oberflächeneigenschaften eines Bauteils gezielt zu verändern.

Hans Jürgen Maier, Thomas Niendorf, Ralf Bürgel

Open Access

Kapitel 5. Umweltrelevante Systeme und Technologien

Die Energie ist eine grundlegende physikalische Größe, die in allen bekannten Betrachtungsebenen auftritt und deren Einheit das Joule (1 J) ist. Das Wort Energie kommt aus dem Griechischen und bedeutet „innen wirken“, in diesem Sinne die Eigenschaft eines Systems (Körper, Stoff, Mechanismus), aus sich heraus eine bestimmte Wirkung zu entfalten. Beispiele dafür sind gespannte Federn, aufgeladene Batterien, chemisch gebundene Energie in Brennstoffen oder die bei der Kernfusion in Sternen, wie unserer Sonne, freigesetzte nukleare Energie. Die Energie hat grundlegende Bedeutung in biologischen Systemen (Energiezufuhr mit Nahrung) und in unserer Zivilisation (Energienutzung).

Magdalena Wolf, Tobias Pröll, Anita Grausam, Christoph Pfeifer, Christian Zafiu, Marion Huber-Humer, Astrid Gühnemann, Roman Neunteufel, Verena Germann, Lena Simperler

Kapitel 7. Säuren, Basen, Luftschadstoffe

Wie entsteht der saure Regen? Was sind Supersäuren? Kapitel 7 stellt Definition, Nomenklatur und Stoffchemie der Säuren, Basen und Salze zusammen, erklärt Neutralisation und Hydrolyse, Verfahren der Maßanalyse, Titrationskurven, Indikatoren, Pufferlösungen, die Umrechnung von Konzentrationsmaßen und Verdünnungen, die pH-Rechnung und die Methoden der instrumentellen Luftanalytik. Unverzichtbares analytisches Grundwissen wird an praktischen Anwendungsfällen erprobt. Anschauliche Tabellen und Formelübersichten unterstützen beim quantitativ-analytischen Laborpraktikum sowie als kompaktes Nachschlagewerk für Chemiker, Pharmazeuten und Ingenieure und in der Berufspraxis. Dass Ameisensäure auf der Haut brennt, weiß jedes Kind. Säuren und Laugen verursachen ernste Verätzungen. LIEBIG erkannte: Schüttet man Säuren und Basen zusammen, neutralisieren sie einander und es entstehen Salze.

Peter Kurzweil

5. Welche Stadtnatur welche Leistung erbringt

In Städten finden sich Naturelemente, die auch außerhalb von ihnen vorkommen. Das Besondere ihrer Urbanität ist jedoch die Dichte ihrer Verbreitung, die Intensität ihrer Nutzung und die Variabilität ihrer oft kleinteiligen Struktur. Ziel in der Stadt ist es, diese Naturelemente so zu erhalten, neu zu etablieren, zu pflegen und zu entwickeln, damit sie den Bedürfnissen der Stadtbewohner möglichst gerecht werden können. Dazu sollten die Leistungen von Stadtnatur unterschiedlichster Art klug bedacht werden, damit sie auch sich ändernden Bedürfnissen der Stadtbewohner gut entsprechen. Viele Ansprüche an Stadtnatur widersprechen sich oder werden nur von bestimmten Bevölkerungsgruppen geäußert. Manche können überhaupt nicht gleichzeitig realisiert werden (s. Kap. 7). Es bedarf also eines gestaltenden Moderationsprozesse der Leistungen von Stadtnatur und der Bedürfnisse der diese Leistungen wahrnehmenden Bevölkerung. Zuerst sollte Klarheit darüber bestehen, welche Leistungen von welcher Stadtnatur überhaupt erbracht werden können und wie diese bereits jetzt genutzt werden. Das ist der Gegenstand dieses Kapitels. Zur besseren Übersicht wurden vier häufig auftretende, stadttypische Naturtypen ausgewählt betrachtet. Sie sind die Hauptleistungsträger, auch überregional und z. T. weltweit verbreitet, und sie werden am intensivsten genutzt: Stadtparke, der Stadtbaumbestand (Urban Forest), Stadtgärten und Stadtgewässer.

Jürgen Breuste

Kapitel 1. Einleitung

Der Personen- und Güterverkehr wird zukünftig weiter wachsen (vgl. BMVI 2016). Durch die anhaltende Urbanisierung, die Zunahme des Onlinehandels und das Aufkommen neuer Logistik- und Distributionskonzepte nimmt der Wirtschaftsverkehr besonders in Städten zu und verlagert sich zunehmend auch in Wohngebiete. Beim städtischen Personenwirtschaftsverkehr wird u. a. die Überalterung der Gesellschaft zu einer Zunahme der Liefer- und Pflegedienstverkehre führen. Die Zunahme des Wirtschaftsverkehrs wird Kommunen vor zusätzliche Herausforderungen stellen und ihn verstärkt in den Fokus der kommunalen Verkehrsplanung rücken (vgl. Leerkamp et al. 2013).

Benjamin Dahmen

Kapitel 3. Maßnahmen der kommunalen Verkehrsplanung

Die kommunale Verkehrsplanung ist als Fachplanung ein integrativer Bestandteil der Stadt- und Umweltplanung. Ihre Aufgabe ist die Planung der städtischen Verkehrsanlagen und die Gewährleistung ihrer Leistungsfahigkeit. Dabei müssen von den kommunalen Entscheidungsträgem alle ökonomischen, ökologischen und sozialen Ziele und Bedürfnisse aller Verkehrsteilnehmer berücksichtigt und gegeneinander abgewägt werden.

Benjamin Dahmen

Kapitel 1. Einleitung

In unserer vernetzten und arbeitsteiligen Gesellschaft ist die Bedeutung des Verkehrs enorm. Durch die Überwindung von Distanzen und physischen Hindernissen ermöglicht Verkehr den Austausch von Personen und Gütern zwischen getrennten Standorten (Nuhn & Heße 2006: 11). Die in Bezug auf die Verkehrsleistung bedeutendste Verkehrsart stellt heutzutage der motorisierte Straßenverkehr mit Kraftfahrzeugen dar. Im Güterverkehr entfällt in Deutschland etwa 71 % der Verkehrsleistung auf diesen Verkehrsbereich.

Andreas Braun

Kapitel 2. Stand der Technik

Elektrische Kraftfahrzeuge verwenden für den Vortrieb wenigstens teilweise elektrische Energie. Die Umwandlung von elektrischer Energie in mechanische Energie erfolgt mittels Elektromotor. Verschiedene Typen elektrischer Kraftfahrzeuge unterscheiden sich insbesondere im Grad der Elektrifizierung.

Andreas Braun

Kapitel 7. Nationale Rechtsetzungen

Die wichtigsten Regelungen auf Bundesebene sind im Gesetz zur Ordnung des Wasserhaushalts (Wasserhaushaltsgesetz vom 31. Juli 2009), verankert. Die am 1. September 2006 in Kraft getretene Reform des Grundgesetzes (Föderalismusreform) ermöglichte es dem Bund erstmals für das Wasserrecht, als einem zentralen Bereich des Umweltrechts, eine Vollregelung schaffen. In der alten Fassung (a.F.) des Grundgesetzes (GG) fiel das Wasserrecht nach Art.

Uwe Jacobshagen

Verkehrsemissionsgesetzgebungen in der Europäischen Union sowie in Industrienationen und Schwellenländern

Dieser Beitrag orientiert sich an dem Continental Emission Booklet „Worldwide Emission Standards and Related Regulations“.

Hans Nuglisch, Thomas Maier, Sandra Müller

Kapitel 11. Technische Lösungen für ökologische Herausforderungen – Nachhaltigkeit in der Prozess- und Verpackungstechnik

Die zunehmende Urbanisierung, kleinere Haushaltsgrößen und eine alternde Bevölkerung verändern die Ansprüche an Verpackungen von Nahrungs- und Arzneimitteln entscheidend. Gleichzeitig steigt der Bedarf an nachhaltigeren Verpackungslösungen und -prozessen. Doch ein Unternehmen kann diese Aufgabe unmöglich alleine bewältigen. Um wahrhaftig nachhaltige und für den Konsumenten attraktive Verpackungskonzepte zu entwickeln, sollten sich produzierende Unternehmen, Material- und Verpackungshersteller sowie Maschinenbauer und Entsorger zusammentun.

Carsten Weiß

Kapitel 3. Zur Begründung des industrieökonomischen Ansatzes

Ziel dieser Untersuchung ist es, mit Hilfe einer industrieökonomischen Marktanalyse ein wirkungsstrukturtreues Modell für den Straßengüterverkehrsmarkt zu entwickeln. Damit können autonome Veränderungen des Marktes abgeleitet werden. Es kann damit weiterhin bestimmt werden, wie das System „Straßengüterverkehr“ auf Veränderungen der Marktbedingungen reagiert und welche weitergehenden gesamtwirtschaftlichen Wirkungen hervorgerufen werden.

Wolfgang H. Schulz

Kapitel 9. Beschäftigungsanalyse

Dieser Analyseteil quantifiziert die Beschäftigungswirkungen aus den Investitionen, die für stadtinfoköln getätigt werden und den laufenden Aufwendungen für stadtinfoköln. Dabei werden die Investitionen und Aufwendungen als Impuls verstanden, der Beschäftigungseffekte auf allen Stufen des Wertschöpfungsprozesses rückwärts induziert. Auf der obersten Wertschöpfungsstufe entsteht Beschäftigung bei den direkten Auftragnehmern.

Volker Schott

10. Reale gesundheitliche Gefährdung durch Feinstaub und NO2

Die Grenzwerte für Feinstaub und NO2 fußen praktisch alle auf epidemiologischen Studien, wobei Gebiete mit unterschiedlicher Schadstoffkonzentration verglichen werden. Dabei findet sich fast immer konstant eine geringe Risikoerhöhung für zahlreiche Erkrankungen um wenige Prozent. Andere Einflussfaktoren wie Rauchen, Begleiterkrankungen, Alkoholkonsum, Übergewicht usw. liegen als Störfaktoren oft hundertfach darüber. Damit kann die eigentliche Zielgröße nicht mehr zuverlässig erfasst werden. Viel wahrscheinlicher ist die unterschiedliche Lebensweise zwischen den untersuchten Regionen. Zudem gibt es keine biologisch plausible pathophysiologische Hypothese wie denn NO2 oder der zumeist umweltbedingte Feinstaub diese zahlreiche Erkrankungen auslösen soll.Die stärkste Falsifikation dieser Studien ist jedoch das Inhalationsrauchen. Hier liegen die Konzentrationen für Feinstaub ca. 1 Million und für NOx ca. 10.000 fach über dem Grenzwert. Wären die Daten der epidemiologischen Studien korrekt, so müssen die meisten Raucher nach wenigen Monaten versterben.

Prof. Dr. med. Dieter Köhler

46. Luftversorgung

Luftversorgung: Aufbereitung, Bereitstellung und Verteilung von konditionierter Luft für das Betreiben von Systemen und Räumen der Fabrik unter Beachtung menschlicher Bedürfnisse.

Kurt W. Helbing

Kapitel 8. Wälder

Geschlossene Laubwälder sind die natürliche Vegetation Mitteleuropas. Sie waren zu Beginn des 19. Jahrhunderts aus vielen Landschaften weitgehend verschwunden oder stark degradiert. Seitdem nimmt die Waldfläche zu, und aktuell ist wieder rund ein Drittel Deutschlands von Wäldern bedeckt. Hierbei handelt es sich überwiegend um naturferne Nadelforsten. Durch eine naturnähere Forstwirtschaft haben in den vergangenen Jahrzehnten Bestandsalter, Holzbiomasse und Laubholzanteile wieder zugenommen. Wichtige Ökosystemfunktionen von Wäldern wie etwa die Kohlenstoffspeicherung haben davon profitiert, ebenso zahlreiche Waldarten. Im Gegenzug sind licht- und wärmebedürftige Offenlandarten sowie Magerkeitszeiger verschwunden. Im Vergleich zu Naturwäldern zeichnen sich naturnah bewirtschaftete Wirtschaftswälder durch geringere Totholzvolumina aus, die die Zersetzergemeinschaften der Käfer und Pilze unzureichend unterstützen. Renaturierung im Wald konzentriert sich auf die Neuanlage in waldarmen Gebieten, die Aufwertung naturferner Forsten sowie die Anreicherung von Totholz. Zur Förderung seltener Lichtwaldarten trägt die Wiedereinführung von Mittel- und Niederwaldwirtschaft sowie Waldweide bei.

Norbert Hölzel

Kapitel 12. Umweltschutz und Nachhaltigkeit im Motorsport

Umweltschutz und Motorsport haben eine unnütze Episode der Konfrontationen durchlaufen und sich nicht sehr bereitwillig aufeinander zu bewegt. Viel Zeit wurde vertan, die gegenseitigen Unterstellungen abzubauen, die Bereitschaft zum Zuhören und zur Kooperation zu entwickeln. Anfänge zur Integration des Umweltschutzes in den Motorsport reichen bis in die siebziger Jahre zurück; dabei wurden zahlreiche Einzelmaßnahmen unspektakulär oder gleichsam hinter den Kulissen eingeführt. Es macht heute wenig Sinn, im Rückblick mit Schuldzuweisungen und weiteren Vorwürfen zu arbeiten; es war so gekommen und alle Beteiligten haben daraus gelernt. Im Motorsport hat es schon immer Verantwortliche gegeben, die den Umweltschutz als selbstverständlich angesehen haben und viele Maßnahmen mit dem „gesunden Menschenverstand“ in die Wege geleitet haben. Das begann bei der Abfallreduzierung durch Mehrweggeschirr, beim im Eintrittsticket integrierten Bus- und Bahn-Fahrschein, beim Ölsammelbehälter im Fahrerlager und endete nicht mit der strengen Lärmschutzvorschrift oder der Katalysatorpflicht.

Karl-Friedrich Ziegahn

12. Vergasung fester und flüssiger Brennstoffe

Gasturbinen werden bis heute noch fast ausschließlich zur Verstromung von Erdgas oder Heizöl eingesetzt. Die Vorschaltung einer Vergasungsanlage ermöglicht auch die Nutzung von festen oder flüssigen Brennstoffen wie Kohle oder Raffinerierückständen, die sonst nicht direkt in einer Gasturbine bzw. GuD-Anlagemit hohem Wirkungsgrad umgesetzt werden könnten. Diese Kopplung aus Vergasungsanlage mit nachgeschalteter Gasreinigung und anschließender Nutzung des gereinigten Synthesegases (Syngas) in einer GuD-Anlage wird als IGCC-Kraftwerk (IGCC = Integrated Gasification Combined Cycle) bezeichnet.

Dr.-Ing. Andreas Heilos, Dr.-Ing. Jaan Hellat, Dr.-Ing. Michael Huth, Jürgen Karg

Kapitel 5. Stoffdatenerfassung

Es wird jeweils eine Übersicht über die aktuell angewandten Messmethoden mit Hilfe der instrumentellen Analytik für die Kompartimente Boden, Wasser und Luft vorgestellt. Die umweltanalytischen Verfahren sind stoffgruppenbezogen den Umweltkompartimenten zugeordnet. Dabei werden u.a. die aktuell angewandten Trennverfahren wie die Gaschromatografie und die am häufigsten eingesetzten Detektionsverfahren, wie Massen- und Atomabsorptionsspektroskopie vorgestellt. Die Bedeutung der Auswahl von Messmethoden im Hinblick auf die matrixbezogene Untersuchung auf Kontaminationen wird dargelegt. Die für das jeweilige Kompartiment durchgeführten messtechnischen analytischen Verfahren werden nach einem Phasenmodell, das als Grafik jeweils zugeordnet ist, vorgestellt. Das Modell umfasst die Art der Probenahme, die Probenvorbereitung und die Detektionsphase. Darüber hinaus wird die Bedeutung von olfaktorischen Erfassungen als Erstbewertung und die von Monitoring-Verfahren an verschiedenen Praxisbeispielen erläutert.

Regine Grafe

Kapitel 3. Stoffgruppen mit Umwelt- und Gesundheitsrelevanz

Umweltrelevante Stoffeigenschaften im Hinblick auf eine Schädigung der belebten Natur werden aufgezeigt. Dabei wird sowohl auf die Emittenten als auch auf deren Emissionen und Immissionen eingegangen. Mögliche Impacts oder Kontaminationen in der Umwelt werden kompartimentbezogen betrachtet. Das Kapitel umfasst dabei die wesentlichen umweltrelevanten Stoffgruppen, wie Schwermetalle, metallorganische Verbindungen, diverse Verbrennungsprodukte, halogenorganische und phosphororganische Verbindungen und die sogenannten Industriechemikalien. Die Stoffgruppen werden mit ihren typischen Eigenschaften und Wirkungen in der Umwelt vorgestellt. An ausgewählten Vertretern der Stoffgruppen werden explizite Wirkungsspektren mit Hilfe von toxikologischen Merkmalen aufgezeigt und die jeweiligen Umwelt- und Gesundheitsrelevanzen abgeleitet. Die praxisnahe Betrachtung umfasst u. a. die Emittenten Verkehr, Industrie, Landwirtschaft, Bauwirtschaft sowie private Haushalte. Begriffe wie Biozid, Herbizid, Insektizid, polyzyklischer organischer Kohlenwasserstoff, flüchtiger organischer Kohlenwasserstoff und Additiv werden anwendungsbezogen erklärt. Die Schnittstelle zum Verbraucherschutz wird im Zusammenhang mit der Nahrungskette angesprochen.

Regine Grafe

Kapitel 1. Umweltwissenschaften für Umweltinformatiker, Umweltingenieure und Stadtplaner

Im Kontext der Ingenieurwissenschaften werden Erkenntnisse der Umweltwissenschaften im Hinblick auf die anthropogene Beeinträchtigung der Umwelt dargestellt. Im Fokus steht dabei die Verantwortung für ein interdisziplinäres Handeln. Dem engen Zusammenhang von umweltbezogenem Gesundheitsschutz und dem Zustand der Umweltkompartimente wird Rechnung getragen. Die Begriffe Emission, Immission, Emittent und Transferprozesse werden erklärt. Die Einbindung der aktuellen Umweltschutzgesetzgebung schafft Verständnis für die Ziele des Umweltschutzes. In diesem Zusammenhang werden auch die Begriffe integrativer und integrierter Umweltschutz erklärt und die Schnittstellen von Umweltschutzzielen für die betriebswirtschaftlichen Belange von Unternehmen und denen der zuständigen Behörden und Verbände aufgezeigt. Die im Kontext des Umwelt- und Gesundheitsschutzes stehenden digitalisierten Informationssysteme wie Datenbanken, Fachinformationssysteme, Betriebliche Umweltinformationssysteme und webbasierte Informationstools ermöglichen einen Einblick in deren Anwendungsbereiche. Der praxisnahe Ansatz schließt sowohl geltende rechtliche Regularien als auch transdisziplinäre Anwendungsbereiche ein. Dazu gehören der Arbeitsschutz, externes und internes Umweltmanagement und die Akkreditierungspraxis. Der Text ist jeweils mit definitorischen Elementen, Praxis- und Fallbeispielen sowie selbsterklärenden Grafiken ausgestattet.

Regine Grafe

1. Auswertung der Fallbeispiele

In den Jahren 2014 bis 2017 konnten sich Unternehmen in Baden-Württemberg mit ihren Praxisbeispielen um eine Aufnahme in die Initiative „100 Betriebe für Ressourceneffizienz“ bewerben. Die Auswahl der Fallbeispiele aus den eingegangenen Bewerbungen erfolgte durch eine Fachjury. Dabei waren die Höhe der Einsparungen, der Innovationsgehalt der Maßnahme sowie deren Transferpotenzial entscheidende Auswahlkriterien. Insgesamt wurden 106 Praxisbeispiele von der Jury ausgewählt. In Band 1 und 2 sind davon 103 Fallbeispiele abgedruckt. In drei Fällen konnte keine Fallbeispielbeschreibung erstellt werden.

Mario Schmidt, Christian Haubach, Marlene Preiß, Hannes Spieth, Joa Bauer

5. Entwicklung der Energienachfrage

Der Energieverbrauch in Deutschland war in den vergangenen Jahrzehnten einem starken Wandel unterworfen. Kennzeichen ist die Entkopplung der Entwicklung des Energieverbrauchs vom Wirtschaftswachstum. Ferner hat sich der Energiemix stark verändert. Im Vergleich zum Jahr 1973 haben Öl und Kohle Marktanteile verloren; Erdgas und insbesondere die erneuerbaren Energien konnten starke Zuwächse verzeichnen. Beim Energieverbrauch nach Sektoren ist festzustellen: Der Anteil der Industrie hat sich aufgrund von Effizienzverbesserungen und wegen des verzeichneten Strukturwandels vermindert. Der Anteil des Verkehrssektors hat – bedingt durch das erhöhte Verkehrsaufkommen – stark zugenommen. Der Anteil des Sektors Haushalte und Kleinverbraucher ist dagegen weitgehend stabil geblieben.

Hans-Wilhelm Schiffer

6. Gebäudeabbruch, Recycling und Entsorgung von Lehmbaustoffen

Das Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetz von 1996 (KrW-/AbfG) [6.1] beschreibt den grundsätzlich einzuhaltenden Weg für den Abriss von Gebäuden, sowie für das Recycling und ggf. Entsorgung von Abbruchbaustoffen. Dabei erhält die Abfallvermeidung Vorrang gegenüber dem Recycling.

Horst Schroeder

CO2-neutrale Mobilität Hessen

„Etablierung eines verkehrsträgerübergreifenden betrieblichen Mobilitätsmanagements, so heißt ein Schwerpunktthema im Koalitionsvertrag zwischen CDU und Bündnis 90/Grünen in Hessen aus dem Jahr 2013. Auch der dienstlich bedingte Verkehr bietet finanzielle und ökologische Einsparpotentiale, die in allen Bereichen erforscht und anschließend umgesetzt werden sollten (Polizei, Straßenverkehrsverwaltung, allgemeine Sonderfahrzeuge). Im Kontext der „CO2-neutralen Landesverwaltung“ arbeiten vor allem das Hessische Ministerium für Umwelt, Klimaschutz, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (HMUKLV), das Hessische Ministerium für Wirtschaft, Energie, Verkehr und Landesentwicklung (HMWEVL) und das Hessische Ministerium der Finanzen (HMdF) zusammen.

Bernd Schuster

15. Laserrauch und Laserstaub – ein verkanntes Problem

Für Industrieunternehmen, die ihre benötigten Kennzeichnungen in Eigenregie herstellen, bietet die Lasergravur in unterschiedlichen Varianten eine interessante Option.

Helmuth Bischoff

8. Vergangene und aktuelle ökologische Veränderungen

Aufgrund geologischer, klimatischer und astronomischer Phänomene traten im Verlauf der Erdgeschichte mehrmals deutliche Veränderungen der Umweltbedingungen auf, die sich in Form von Aussterbeereignissen und Evolutionsprozessen auch auf Pflanzen und die Vegetation auswirkten. Anthropogene Veränderungen von Vegetation und Ökosystemen in Form von Landnutzungsänderungen in prähistorischer und historischer Zeit werden im Zusammenhang mit Ressourcenverbrauch und Nachhaltigkeit dargestellt. Besonders hervorgehoben werden Prozesse der Degradation von Boden und Vegetation und der Eutrophierung. Als Folgen der Industrialisierung werden Folgen der Emissionen von Schadgasen für die Pflanzen und des Anstiegs der atmosphärischen CO2-Konzentration sowie des damit einhergehenden Klimawandels hervorgehoben. Berücksichtigt werden auch Ökosystemdienstleistungen für die Menschen und Maßnahmen zum Schutz von Pflanzen und ihren Lebensräumen einschließlich nachhaltiger Landwirtschaft.

Frank Thomas

Integration von Flüchtlingen – Auch eine Frage der Wohnunterbringung

Die Wohnsituation kann einen wichtigen Beitrag zur Integration von Geflüchteten leisten – wenn sie entsprechende Anforderungen erfüllt. Der Beitrag erläutert das Unterbringungssystem in Deutschland, diskutiert mögliche Einschränkungen der Wohnbedürfnisse bei der Unterbringung in Aufnahmeeinrichtungen und Gemeinschaftsunterkünften und zeigt alternative Wohnprojekte für Geflüchtete auf. Neben temporären Formen der Unterbringung gewinnt die dauerhafte Unterbringung von Geflüchteten über den regulären Wohnungsmarkt zunehmend an Bedeutung. Aufgrund des Mangels an preisgünstigem und öffentlich gefördertem Wohnraum in Ballungsregionen stellt dies für viele Kommunen eine zentrale Herausforderung dar. Entsprechend nimmt die Konkurrenz der von Diskriminierung bedrohten Gruppen um bezahlbaren Wohnraum zu. Der Beitrag diskutiert die Rolle des sozialen Wohnungsbaus bei der Wohnraumversorgung von Geflüchteten und die Diskriminierung am Wohnungsmarkt als eine zentrale Zugangsbarriere und skizziert abschließend Handlungsansätze für eine verbesserte Wohnintegration.

Katrin Gliemann, Anja Szypulski

Stadtverkehr

Über 60 % der Bevölkerung in Deutschland lebt in Großstädten. Verkehr hat dort einen starken Einfluss auf die Lebensqualität und ist ein konfliktträchtiges kommunalpolitisches Thema. Der Beitrag stellt die Entwicklungen und Trends des städtischen Verkehrs einschließlich der vorherrschenden Problemlagen vor. Daran schließt die Diskussion der Ziele und acht wichtiger Handlungsfelder für eine Verkehrswende an. Abschließend wird die organisatorische und finanzielle Umsetzung der Maßnahmen der städtischen Verkehrspolitik innerhalb der komplexen Akteursarena thematisiert.

Carsten Gertz, Heike Flämig, Philine Gaffron, Gunnar Polzin

Globale Gesichtspunkte

Bei allem sollten wir auch mal an all das Material, die Rohstoffe und so weiter denken, nicht?Ja, einmal an das viele und vielfältige Material, verbaut in den vorhandenen Autos, die auf der Straße fahren – und erst recht die Werkstoffe, die wir wohl in Zukunft für neue, ähnliche oder andere Autos verbrauchen.Gibt es überhaupt genug Rohstoffe dafür?Ich frag mal meine Mutter.Die Chemielehrerin erläutert ihrem Sohn die globalen Rohstoffe und deren Bedeutung für die Herstellung von Autos. Sie beleuchtet die zugehörigen Energiebilanzen und geht auf den Klimawandel ein, denn dieser hängt auch mit der Luftreinhaltung und der Notwendigkeit von Verkehrskonzepten zusammen.

Dr. Klaus-Geert Heyne, Gabriele Schmiedgen

Worum geht es Tom und Lisa?

Tom und Lisa, Gymnasiasten der 11. Klasse, beschäftigen sich mit den Auto-Sorgen ihrer Eltern, die bald auch ihre eigenen Probleme werden können – Dieselautos, Stickoxide, Grenzwerte und Fahrverbote – und je mehr sie das tun, desto tiefer steigen sie ein in neue Probleme, neue Zusammenhänge und noch mehr Fragen. Bekommen sie ein klares Bild? Können sie ihren Eltern helfen? Gibt es wieder Frieden in Smog-City und im schönen Bad Oberlingen? Zu Wort kommen viele ihrer Angehörigen, Fachleute und Laien, Jung und Alt, und auch die Objekte melden sich informativ zu Wort, um Vorurteile zu entkräften und Fakten klarzustellen. Schließlich wollen sie weder Schlechtes auf sich sitzen lassen noch übertriebene, naive Erwartungen unterstützen.

Dr. Klaus-Geert Heyne, Gabriele Schmiedgen

Kapitel 10. Gefährdung der Bodenfunktionen

Böden als Teil von Ökosystemen erbringen eine Reihe von Funktionen für Mensch und Umwelt. Die Funktionen der Böden sind Lebensraum-, Nutzungs-, Transformations-, Filter-, Puffer- und Archivfunktion (s. Kap. 1). Sie sind potenziell durch menschliche Aktivitäten gefährdet. Zu unterscheiden sind stoffliche Belastungen durch industrielle Emissionen, Ausbringen von Schlämmen und Baggergut und nicht stoffliche Belastungen wie Erosion, Befahren mit schwerem Gerät oder Abgrabungen. In Kapitel 10.1 bis 10.4 werden Eintragspfade, Verhalten und Wirkungen anorganischer Stoffe, Nanomaterialien und organischer Schadstoffe beschrieben. Kapitel 10.5 beschreibt Gefährdungen durch Komposte, Güllen, Klärschlämmen und Baggergut. Auf die toxikologische und ökotoxikologische Bewertung stofflicher Belastungen wird in Kap. 10.6, auf Bodensanierungsverfahren in Kap. 10.7 eingegangen. Gefährdungen der Bodenfunktionen durch Bodenerosion und mechanische Bodenverformung werden in Kap. 10.8 ausführlich behandelt.

Wulf Amelung, Hans-Peter Blume, Heiner Fleige, Rainer Horn, Ellen Kandeler, Ingrid Kögel-Knabner, Ruben Kretzschmar, Karl Stahr, Berndt-Michael Wilke

Innovative filtration solutions for electric mobility

Climate change is a major threat to mankind. Acknowledging this, the COP21 Conference in Paris has set a target of maximum 1.5°C temperature rise compared to the preindustrial levels to limit the negative effects of global warming [1]. As transport-related CO2 emissions share account for 23% of the total globally [2], passenger cars also have to bring their contribution. The agreed targets will be transferred into national legislation on CO2 emissions which will become more stringent. To comply with upcoming emission legislation, electrification of the powertrain is necessary. As CO2 reduction potential and cost for electrification go in parallel, powertrains with a lower degree of electrification will gain significant market shares first, with tighter emission requirements pushing for higher degrees of electrification in the future.

Dr. Michael Harenbrock

Kapitel 5. Entscheidungsmethoden

Die zentrale Tätigkeit der öffentlichen Verwaltung ist das Treffen von Entscheidungen. Ihre Entscheidungsmethoden werden selten reflektiert. In der Regel lernt man sie intuitiv „on the job“. Nur Juristen sind in einer Entscheidungsmethode, nämlich der Methode der Auslegung und Anwendung des Rechts, ausgebildet Typisches Beispiel rechtlicher Entscheider ist der Richter. Dieser gilt herkömmlicherweise in der deutschen Verwaltung als Leitbild für Entscheider schlechthin. Allerdings eignet sich die rechtliche Entscheidungsmethode nur für Rechtsentscheidungen und nicht für die vielfältigen Bereiche nichtrechtlicher Entscheidungen der öffentlichen Verwaltung. Daher finden in Spezialgebieten auch ökonomische Entscheidungsmethoden nach dem Rationalmodell des Homo Oeconomicus (z.B. Kosten-Nutzen-Analyse) Anwendung. Schließlich ist in der öffentlichen Verwaltung eine politische – d.h. durch Machterhalt und Machtgewinnung bestimmte – Entscheidungsmethode verbreitet, die als Inkrementalismus bezeichnet wird. Die rationale, politische und rechtliche Entscheidungsmethode werden in Kapitel 5 dargestellt und verglichen.

Eberhard Bohne

Deutsch – Englisch

Abbau (Zersetzung/Zerfall/Zusammenbruch)degradation, decomposition, breakdown; (einer Apparatur) disassembly, dismantling, dismantlement, takedown

Dipl. rer. nat. Theodor C. H. Cole

Kapitel 4. Ressourcen und Geschäftsfelder in den Regionen

In diesem Kapitel werden die Ressourcen betrachtet, die, auch statistisch gesehen, die höchste Relevanz für den Umbau der dezentralen Energieversorgung aufweisen. Dabei ist weniger der Output an Energie gemeint, sondern eher das, was am ehesten regional umsetzbar erscheint. So ergibt eine Umfrage des deutschen Instituts für Urbanistik unter Kommunen in Deutschland zur Nutzung erneuerbarer Energien folgendes Bild: An erster Stelle steht die FotovoltaikFotovoltaik mit 115 Nennungen, gefolgt von Solarthermie mit 98 Nennungen, anschließend Biomasse mit 84 und Geothermie mit 30 Nennungen. Schlusslicht bildet die Wasserkraft mit 14 sowie die Windkraft mit 9 Nennungen. Diese Umfrage ist nicht repräsentativ, gibt jedoch einen gewissen Überblick zu den Gewichten einzelner Energieerzeugungsformen.

Jürgen Staab

2. Nachhaltige Entwicklung im Baubereich

Im folgenden Kapitel werden die wichtigsten Definitionen zum Thema „Nachhaltige Entwicklung“ aufgeführt. Es wird die Historie zur nachhaltigen Entwicklung weltweit und in Deutschland vorgestellt und insbesondere auf die Entwicklung des nachhaltigen Bauens in Deutschland eingegangen. Anschließend werden die wichtigsten Bewertungs- und Zertifizierungssysteme dargestellt. Ausführlicher erläutert werden das Gütesiegel für Nachhaltiges Bauen (DGNB) und das Qualitätssiegel Nachhaltiger Wohnungsbau (NaWoh).

Stefanie Friedrichsen

5. Immissionsschutz

Prof. Dr. Ulrich Förstner, Prof. Dr. Stephan Köster

1. Energiewende und Wasserstoffwirtschaft

Die ökonomischen, ökologischen, sozialen und gesundheitlichen Folgen von Klimawandel und Umweltbelastung durch Schadstoffe stellen eine ernsthafte Bedrohung unserer Lebensqualität dar. Eine nachhaltige Lösung bieten Energiewende und Wasserstoffwirtschaft mit der kompletten Dekarbonisierung unseres Energiesystems durch den vollständigen Ersatz der derzeit vorherrschenden fossilen Energieträger durch grünen Strom und grünen Wasserstoff, siehe Abb. 1.1. Die Energiewende zur nachhaltigen Stromerzeugung und zur Wasserstoffwirtschaft stellt die nächste große industrielle Revolution dar, die nicht nur die Aussicht auf eine gesunde und lebenswerte Umwelt für spätere Generationen bietet, sondern auch die wirtschaftliche Chance auf innovatives Know‐how und Technologieführerschaft [289].

Dr. Manfred Klell, Prof. Dr. Helmut Eichlseder, Dr. Alexander Trattner

Kapitel 5. Pilze, Lebenspartner der Waldbäume

Bis jetzt habe ich mich mit den immensen Vorteilen beschäftigt, die uns Großpilze unmittelbar als Nahrungsmittel und als Heilmittel bringen. Doch ihre Unentbehrlichkeit hat noch andere Facetten, die für uns ebenfalls von großem Vorteil sind. Eine dieser Facetten ist die Lebensgemeinschaft, die zahlreiche Pilze mit Bäumen eingehen, und davon möchte ich im folgenden Abschnitt berichten.

Jan I. Lelley

2. Grundlagen zur Bewertung von Energiesystemen

Das Ziel der Bewertung von Energiesystemen besteht in einem möglichst umfassenden Vergleich zwischen verschiedenen regenerativen Energiesystemen untereinander sowie zwischen regenerativen und konventionellen Energiesystemen. Die Gegenüberstellung verschiedener Umwandlungstechnologien ist problembehaftet. Es existieren zwar zahlreiche Bewertungskriterien, diese liefern aber nicht immer objektive Ergebnisse. Häufig werden ungeeignete Vergleichsmethoden verwendet oder einzelne Vergleichsparameter zusammenhangslos hervorgehoben. Eine vergleichende Betrachtung kann lediglich zwischen Technologien vorgenommen werden, die die gleiche Art von End- bzw. Nutzenergie bereitstellen, wie elektrische Energie oder Wärme.

Gerhard Reich, Marcus Reppich

1. Einführung

Zu den globalen Problemen der Menschheit zählen neben der Bereitstellung von Nahrungsmitteln und Trinkwasser in ausreichender Menge und Qualität, die Sicherung der Energieversorgung künftiger Generationen unter Beachtung der Belange des Klima- und Umweltschutzes. Eine nachhaltige Energiewirtschaft berücksichtigt gesellschaftliche und ökonomische Aspekte ebenso wie ökologische. Der sparsame und effiziente Umgang mit fossilen Energieträgern sowie der verstärkte Einsatz regenerativer Energiequellen sind elementare Voraussetzungen, um in den Industrieländern den erreichten Lebensstandard aufrecht zu erhalten sowie in den Entwicklungs- und Schwellenländern die Armut zu überwinden und die Lebensverhältnisse zu verbessern.

Gerhard Reich, Marcus Reppich

8. Umweltschutz in der Seeschifffahrt

Das Thema „Meeresumweltschutz“ findet bereits seit etlichen Jahren international große Bedeutung. Umweltgefährliche Chemikalien im Schiffsanstrich, das Einschleppen von standortfremden Organismen mit dem Ballastwasser, das Einbringen von Abwasser und Abfällen ins Meer sowie die Schadstoffe aus Abgasen oder Ölverunreinigungen können den Zustand der Meeresumwelt nachhaltig beeinträchtigen.

Dr. Manfred Pfaff

2. Bedeutung der Oberflächennahen Geothermie für Immobilien

Oberflächennahe Geothermie bietet interessante Potenziale zur Wärmeversorgung von Immobilien mit Erneuerbarer Energie und kann einen wichtigen Beitrag zur Energiewende in Deutschland leisten. Die Potenziale und technischen Möglichkeiten, insbesondere beim Einsatz in Wohngebäuden und Wohnquartieren, werden in diesem Beitrag beleuchtet. Zunächst wird der Immobilienbestand in Deutschland hinsichtlich Gebäudearten, -kategorien, Gebäudetypologien und energetischen Merkmalen dargestellt. Danach folgt die Beschreibung energetischer Anforderungen, Vorgaben und Anreize sowie der Maßnahmenbereiche zur Optimierung der Wärmeversorgung in Gebäuden und Quartieren. Anhand eines Fallbeispiels werden mehrere Energieversorgungskonzepte für ein konkretes Wohnquartier mit Vor- und Nachteilen dargestellt. Stärken, Schwächen, Chancen und Risiken beim Einsatz Oberflächennaher Geothermie für Immobilien werden ausführlich dargestellt und entsprechende Strategien abgeleitet.

Björn-Martin Kurzrock, Tillman Gauer

Kapitel 6. Die Planung durchführen

Alle Planungsaktivitäten im UMS werden in Kap. 6 zusammengefasst. Dazu gehören:eine verschiedene Normanforderungen berücksichtigende Risiko- und Chancenbetrachtung (Abschn. 6.1.1),die Analyse und Bewertung der Umweltaspekte (Abschn. 6.1.2),die Gewährleistung der Konformität mit den sog. bindenden Verpflichtungen (Abschn. 6.1.3) sowie.die Festlegung von Umweltzielen und -maßnahmen (Abschn. 6.2).

Jana Brauweiler, Anke Zenker-Hoffmann, Markus Will

English – German

Aberration, Abweichung, Anomalie; Abbildungsfehler, Bildfehler

Theodor C.H. Cole

Deutsch – Englisch

Abbau (Zersetzung/Zerfall/Zusammenbruch) degradation, decomposition, breakdown; (einer Apparatur) disassembly, dismantling, dismantlement, takedown

Theodor C.H. Cole

Umweltpolitik

Seit Beginn der 1970er-Jahre ist Umweltpolitik in Deutschland als eigenständiges Politikfeld etabliert und darüber hinaus seit 1994 im Grundgesetz als grundlegende Staatsaufgabe verfassungsrechtlich verankert. Davon ausgehend werden in diesem Beitrag zunächst die ökonomischen Strukturmerkmale von Umweltproblemen und die damit verbundenen politischen Interessenkonflikte betrachtet. Es schließt sich eine Darstellung wichtiger umweltpolitischer Regulierungsprinzipien sowie eine Analyse der ökologischen und ökonomischen Wirkungsweise umweltpolitischer Instrumente an, die auch deren Durchsetzungsfähigkeit unter Berücksichtigung der Eigendynamik umweltpolitischer Prozesse betrachtet.

Thomas Döring, Annette Elisabeth Töller

Energiepolitik

Der Beitrag zeigt anhand einer entwicklungsgeschichtlichen Darstellung der Energiepolitik die wechselvolle Geschichte volkswirtschaftlicher und politikwissenschaftlicher Analysen auf. Die Dynamik energiepolitischer Herausforderungen prägt bis heute das energiepolitische Forschungsinteresse beider Disziplinen. Durch das Ziel der nachhaltigen Energieversorgung gewinnt die Komplementarität wirtschaftswissenschaftlicher und politikwissenschaftlicher Analysen wieder an Sichtbarkeit, da Allokations- und Verteilungswirkungen energiepolitischer Maßnahmen und Instrumente auch immer Fragen des gesellschaftlichen Zusammenlebens berühren.

Cornelia Fraune, Andreas Löschel

4. Rechtliche Aspekte des nachsorgenden Bodenschutzes und von Altlasten

Der nachsorgender Bodenschutz ist das Kerngebiet des BBodSchG mit der größten praktischen Auswirkung wegen der damit verbundenen Haftung für schädliche Bo-denveränderungen/Altlasten. Nach polizeirechtlichen Grundsätzen haftet nicht nur der Ver-ursacher, sondern auch der gegenwärtige Eigentümer und unter besonderen Voraussetzun-gen auch der frühere Eigentümer als Zustandsstörer für die notwendige Sanierung. Große wirtschaftliche Bedeutung hat die Frage der Haftungsbegrenzung für den Zustandsstörer und für jeden Haftenden die Auswahl eines geeigneten Sanierungsverfahrens mit einem wirtschaftlich vertretbaren Aufwand. Sanierungspflichten und deren Umfang werden durch Verträge im Vorfeld von Sanierungen beeinflusst. Dies gilt besonders für Kauf- und Mietver-träge. Ohne rechtliche Beratung hierbei kann der Erwerb einer Immobilie zu großen wirt-schaftlichen Sanierungsrisiken führen.

Dr. Hellmuth Mohr

Grüne Logistik: Der gesellschaftliche Wertbeitrag von Unternehmen als Wettbewerbsfaktor am Beispiel von Deutsche Post DHL Group

Schon heute treffen viele Menschen ihre Kaufentscheidungen nach Nachhaltigkeitskriterien. In Zukunft wird sich die Bedeutung umweltfreundlicher Geschäftsmodelle voraussichtlich vergrößern. Der gesellschaftliche Wertbeitrag von Unternehmen wird dann zunehmend ein wichtiger Wettbewerbsfaktor. Dies bedeutet jedoch nicht, dass nachhaltige Geschäftsmodelle und Produkte – wie beispielsweise die grünen Logistikangebote von Deutsche Post DHL Group – automatisch und sofort zu Selbstläufern werden. Verschiedene äußere Einflussfaktoren fördern den Umbau der Wirtschaft hin zu mehr Nachhaltigkeit, andere haben eine bremsende Wirkung. Für die Umwelt und die Gesellschaft bleibt zu hoffen, dass Erstere sich durchsetzen werden.Unternehmen, die anstreben, Unternehmensverantwortung nicht länger losgelöst vom Geschäft zu betrachten, werden in Zukunft erfolgreich bleiben. Das Ziel von Deutsche Post DHL ist es, dass Corporate Social Responsibility integraler Teil des Geschäfts und des Geschäftsmodells wird und dass das Unternehmen dies mit vielen seiner Kunden gemein haben wird.

Katharina Tomoff

Open Access

8. Gesundheit

Klimaveränderungen werden vermutlich signifikante Auswirkungen auf Gesundheit, Wohlbefinden und Leistungsfähigkeit des Menschen haben (Zacharias und Koppe 2015). Je nach Region sind die Auswirkungen in ihrer Art und Stärke allerdings unterschiedlich (Eis et al. 2010), was beispielsweise mit den vor Ort herrschenden klimatischen Bedingungen/Veränderungen, der Bevölkerungszusammensetzung und ihrer Anpassungskapazität oder auch der bestehenden Gesundheitsinfrastruktur zu begründen ist. Bei den Wirkungspfaden von Klimaänderungen auf die Gesundheit des Menschen kann zwischen direkten und indirekten Ursachen unterschieden werden.Zu den direkten Ursachen gehören thermische Extreme (Hitze/Kälte) sowie das Auftreten von Extremereignissen (z. B. Stürme). Vor allem thermische Extreme stehen seit den Hitzewellen der Jahre 2003 und 2006 zunehmend im Fokus des öffentlichen Interesses. Dem stehen die indirekten Ursachen gegenüber. Dazu gehören u. a. die veränderte Verbreitung von Vektoren (z. B. Mücken, Zecken), eine möglicherweise steigende UV-Strahlungsintensität mit Einfluss auf die Hautkrebshäufigkeit oder eine Zunahme im Auftreten von allergieauslösenden Pollen, welche die Symptome von Pollenallergikern verstärken können.

Dr. Jobst Augustin, Prof. Dr. Rolf Horstmann, Dr. Timo Homeier-Bachmann, Prof. Dr. Kai Jensen, Prof. Dr. Jörg Knieling, Dr. Anne Caroline Krefis, PD Dr. Andreas Krüger, Prof. Dr. Markus Quante, Henner Sandmann, Prof. Dr. Christina Strube

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3. Stadtklima in Hamburg

Weltweit lebt jeder zweite Mensch in einer Stadt; in Deutschland leben sogar etwa 76 % der Bevölkerung in städtischen Gebieten (◉ Abb. 3.1). Schätzungen der künftigen Bevölkerungsentwicklung zeigen eine noch stärker zunehmende Urbanisierung (◉ Abb. 3.1) mit geschätzten 8 von 10 Bürgern, die bis zur Mitte dieses Jahrhunderts in Deutschland in einem Stadtgebiet leben werden. Die Urbanisierung ist auch in der Metropolregion Hamburg (MRH) hoch und höher als im weltweiten Durchschnitt. Von den etwa 4,3 Mio. Menschen (Metropolregion 2009) leben allein 55 % in den 20 größten Städten (mehr als 25.000 Einwohner). Daher ist es von größter Bedeutung, die Zusammenhänge von Klima und Stadtklima zu verstehen und zu analysieren, wie sich beides in Zukunft entwickeln wird.

Prof. Dr. K. Heinke Schlünzen, Wolfgang Riecke, Dr. Benjamin Bechtel, Marita Boettcher, Dr. Saskia Buchholz, David Grawe, Dr. Peter Hoffmann, Dr. Ronny Petrik, Robert Schoetter, Kristina Trusilova, Dr. Sarah Wiesner

Wie Umwelt und Gesellschaft von nachhaltiger Informationstechnologie profitieren

Der digitale Wandel beeinflusst nicht nur das Arbeitsleben von westlichen Industriegesellschaften. Aus dem steigenden Technologiebedarf resultieren zunehmende Energiebedarfe und daraus folgenden schädlichen CO2-Emissionen sowie prekäre Arbeitsbedingungen mit intransparenten Lieferketten bei begrenzte Ressourcen. Dies stellt Unternehmen, öffentliche Einrichtungen und die Gesellschaft vor immer neue Herausforderungen. Daher rückte die Branche der Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) in den letzten Jahren in den Fokus von Kritikern. Zunehmende Berichtspflichten für Unternehmen und die Forderung zur Verantwortung von Regierungen forcieren den Handlungsbedarf zusätzlich. Der nachfolgende Beitrag bietet Gründe für Nachhaltigkeit in der Informationstechnologie (IT), gibt einen Einblick in die Umsetzung von Nachhaltigkeit in der IT und zeigt außerdem inwieweit Umwelt und Gesellschaft von nachhaltiger IT profitieren.

Nele Lübberstedt

Kapitel 6. Brennstoffzellen in der Hausenergieversorgung

Durch die gleichzeitige Erzeugung von elektrischem Strom und Wärme (Kraft-Wärme-Kopplung) aus Erdgas lässt sich die Primärenergieeffizienz von Häusern steigern. Brennstoffzellen-Heizgeräte sind Hoffnungsträger für die Kraft-Wärme-Kopplung im Haus aufgrund ihrer inhärenten Vorteile, wie z. B. hoher elektrischer Wirkungsgrad und schadstoffarme Energiewandlung sowie geräuscharmer Betrieb. Darüber hinaus lassen sich mit erdgasbasierten Brennstoffzellen-Heizgeräten die Kohlendioxid-, Stickoxid- und Schwefeldioxid-Emissionen signifikant senken. Der erforderliche Wasserstoff wird aus Erdgas mit verschiedenen Methoden der chemischen Verfahrenstechnik in Brennstoffzellen-Heizgeräten erzeugt, weil eine entsprechende Wasserstoffinfrastruktur in Gebäuden derzeit fehlt. Langfristig kann darauf verzichtet werden, wenn eine entsprechende Wasserstoffversorgung im Haus verfügbar wird. Aktuell liegt der Fokus bei der Entwicklung von erdgasbasierten Brennstoffzellen-Heizgeräten auf deren Integration ins Ein- und Mehrfamilienhaus sowie auf der Senkung der Kosten und dem Nachweis der Langzeitstabilität. Beides wird derzeit in großen nationalen und europäischen Demonstrationsvorhaben untersucht und vorangetrieben.

Thomas Badenhop, Marc Schellen

Kapitel 1. Umweltdaten — Visualisierung — Monitoring

Umweltstatistische Untersuchungen sind oft größere Aufgabenstellungen. Somit liegen die Messung, Sammlung, Speicherung, Aufbereitung und Archivierung sowie die Auswertung der Daten nicht in einer Hand. Nur in Ausnahmefällen gibt es eine Person, die alle Details der Datengewinnung und -aufbereitung kennt, die über die umweltwissenschaftlichen Hintergründe Bescheid weiß und zugleich auch die Algorithmen und mathematischen Verfahren zur Auswertung und Darstellung der Daten und Ergebnisse beherrscht. Das führt bei der Datenanalyse zu Problemen, auf die in diesem Kapitel aufmerksam gemacht werden soll.

Prof. Dr. Dietrich Stoyan, Dipl.-Math. Helga Stoyan, Dr. Uwe Jansen

G

Elektromagnetische, energiereiche Strahlung; kann bei der radioaktiven Umwandlung von Atomkernen oder bei Kernreaktionen auftreten.

Michael Olsson, Dirk Piekenbrock

6. Evaluation of Air Pollution Measurements

In the field of emissions as well as in air quality control air pollutants are generally recorded by measuring instruments in concentrations. This determination of concentrations is sufficient for the purpose of comparing them with threshold values; they must be mass concentrations, however, which requires a transformation of the measured results, as many measuring techniques determine volume concentrations.

Prof. Dr.-Ing. Günter Baumbach

5. Measuring Techniques for Recording Air Pollutants

The choice of a measuring process for air pollutants depends on the substance to be measured, the properties it has, and the information to be gained from the measured values. Measurements must be carried out both at the location of formation of the air pollutants to determine emissions and at the location of effect to determine air quality. Pollutants occur in the different states: gaseous, liquid and solid. Accordingly, manifold measuring techniques are required. An overview is presented in Fig. 5.1.

Prof. Dr.-Ing. Günter Baumbach

Development and Validation of the Multilayer Model MUSE - The Impact of the Chemical Reaction Mechanism on Air Quality Predictions

As a new constituent of the European Zooming Model (EZM) system, the multilayer model MUSE is designed to serve as an efficient tool for simulating transport and transformation of air pollutants in the urban scale and thereby in supporting local scale air quality management in the most cost effective way.Comparison of simulation results achieved with MUSE with corresponding results of the validated three-dimensional photochemical dispersion model MARS reveals that the model MUSE is capable of reproducing the spatial and diurnal variation of the major photochemical air pollutants.In order to investigate the effect of the chemical reaction mechanism on air quality predictions, three different reaction mechanisms ranging from the compact mechanism KOREM to the comprehensive mechanisms EMEP and RACM are compared. The latter mechanism is a revised version of the RADM2 mechanism, the improvement mainly focussing on the description of the RO2 chemistry and biogenic emissions.The intercomparison reveals that despite of similar predicted ozone concentrations, the chemical mechanisms are still performing differently in many aspects. Thus, the choice of a suitable chemical reaction mechanism is mainly depending on the accuracy of the emission inventory as well as on the available computer memory and CPU time.

P. Sahm, F. Kirchner, N. Moussiopoulos

Chapter 2. Luft und Luftinhaltsstoffe

Bauwerke sind den ständigen Einflüssen der Atmosphäre mit den in ihr natürlich enthaltenen Gasen Sauerstoff, Stickstoff und Kohlendioxid, wechselnden Mengen an Wasserdampf, aber auch Luftschadstoffen wie Schwefeldioxid, Stickoxiden und Ozon sowie Staubpartikeln unterschiedlichster Herkunft ausgesetzt. Insbesondere die sauren Gase SO2 und NOx machen der Bausubstanz schwer zu schaffen, da sie sich in Gegenwart von Feuchtigkeit in Säuren umwandeln, die die zumeist basischen Baustoffe angreifen, chemisch umwandeln und eventuell zerstören können. Es ist daher für den Bauingenieur von Vorteil, genauere Kenntnisse über die Zusammensetzung und die Eigenschaften der atmosphärischen Luft und die darin ablaufenden Prozesse zu besitzen, um sie gezielt etwa im Rahmen von Bautenschutzmaßnahmen anwenden zu können.

Roland Benedix

Kapitel 1. Einleitung

Die Sehnsucht nach dem Landleben scheint groß. Das legen Fernsehsendungen und Zeitschriften nahe, die den Alltag auf dem Land schildern, ihn romantisch verklären und hochglänzend bebildern. Auf dem Land leben, das wollen aber immer weniger Menschen. Die Landflucht bedingt Wachstum der Städte, Verschiebung der relativen Anteile der Stadt- zur Landbevölkerung, Verdichtung des Städte-Netzes und räumliche Ausdehnung der Stadt in den ländlichen Raum. In den kommenden beiden Jahrzehnten werden 70 bis 80 % der deutschen Bevölkerung in Stadtregionen wohnen. Urbanisierung ist einer von mehreren Zukunftstrends, der Wissenschaft, Wirtschaft und Gesellschaft herausfordert. Diese Herausforderungen zu bewältigen, bedarf es des Zusammenwirkens von verschiedenen Disziplinen, um eine Stadtgestalt zu schaffen, die ein gesundes Leben in der Stadt ermöglicht. Das ist der Kern von Urban Health.

Wolfgang Schlicht

Kapitel 4. Stadtgestalt und Gesundheit – ausgewählte Fakten

Die Wirkungen von Stadtmerkmalen auf die Gesundheit zu erklären, ist eine komplexe methodische Herausforderung. In den vergangenen Jahren wurden einige Merkmale identifiziert, die sich als gesundheitsriskant (Luftschadstoffe und Lärm) oder gesundheitsförderlich (Gehfreundlichkeit des Quartiers, Vegetation und unterstützende Nachbarschaft) erwiesen haben. Auch das städtische Leben selbst macht sich in der Gesundheit bemerkbar. Dabei entfalten sich die Wirkungen nicht nur auf die somatische, sondern auch auf die psychische Gesundheit.

Wolfgang Schlicht

Kapitel 1. Ausgangspunkt und Motivation der Studie

Zunächst wird auf eine erstaunliche Forschungslücke hingewiesen: Aggregatdatenbasierte Wählerwanderungsanalysen weisen ein schwerwiegendes Identifikationsproblem auf, surveybasierte glaubwürdige Wählerwanderungsanalysen sind derzeit nur mit äußerst aufwändigen Exit Poll-Analysen durchführbar. Daten und Analyseverfahren der wenigen kommerziellen Anbieter sind für die Forschung allerdings in der Regel nicht zugänglich. Daher wird hier ein neues Untersuchungsdesign für eine eigene Exit Poll-Analysen in einer Metropole vorgeschlagen. Zudem wird ein neues Verfahren der Kombination von Individual- und Aggregatdaten entwickelt, das eine effizientere Stichprobengestaltung und Schätzung ermöglicht. Anschließend werden die wahlrechtlichen Grundlagen der Landtags- und Bundestagswahlen in der Metropole München beschrieben. Schließlich werden die vorausgegangenen und die aktuellen Wahlergebnisse bei der Landtagswahl und der Bundestagswahl 2013 dargestellt.

Paul W. Thurner, Mirjam Selzer, André Klima, Helmut Küchenhoff

Städtische Landwirtschaft in, an und auf Gebäuden: Möglichkeiten für die Stadtentwicklung, Handlungsfelder und Akteure

In den Diskussionen um eine nachhaltige Stadtentwicklung blieb das Thema der Lebensmittelproduktion und -versorgung lange Zeit ein wenig beachtetes Randthema. In den letzten Jahren hat diesbezüglich eine starke gesellschaftliche Veränderung stattgefunden und das Thema ‚Nahrung‘ rückt als Baustein einer nachhaltigen Stadtentwicklung immer mehr in den Fokus. Die stärkere Integration von Lebensmittelproduktion in städtische Räume wird auf vielen Ebenen als eine Strategie anerkannt, Städte der Zukunft besser und nachhaltiger zu versorgen und deren Anpassungsfähigkeit an den Klimawandel zu verbessern. Als eine neue und visionäre Sonderform urbaner Landwirtschaft wird das Thema der gebäudegebundenen urbanen Landwirtschaft (ZFarming) in dem folgenden Kapitel vorgestellt. Die Ergebnisse basieren auf Arbeiten, die im Kontext des Forschungsprojektes ‚ZFarm‘ durchgeführt wurden1. Mit einem Fokus auf der Stadt Berlin wurden die Möglichkeiten für städtische Landwirtschaft in, an und auf Gebäuden untersucht. Das Kapitel gibt einen Überblick über verschiedene Typen von ‚ZFarming‘, sowie über die Handlungsfelder für die Einführung und Umsetzung der Innovation. Darüber hinaus wird die Rolle unterschiedlicher Akteure dargestellt und mögliche Konfliktfelder aufgezeigt.

Kathrin Specht, Rosemarie Siebert

Chapter 3. Biokraftstoffe als Teil der Klimastrategien bis 2050

Die EU strebt, wie in der Einleitung dargestellt und in Kapitel 5 weiter ausgeführt wird, eine Beimischungsquote von 5 bis 10 % von Biokraftstoffen zu fossilen Kraftstoffen an. Angesichts des Vorhabens, die europäische Wirtschaft bis 2050 fast vollständig aus dem fossilen Zeitalter herauszuführen, scheint diese Zielvorgabe weit unter dem zu liegen, was notwendig wäre, um den Verkehrssektor auf eine nachhaltige Energiebasis zu stellen.

Nikolaus Ludwiczek

Chapter 7. Umgang mit Zielkonflikten jenseits von Abwägung

Klassifikatorische Maßnahmenbewertungen sind, einschließlich der dabei auftretenden Zielkonflikte, das methodische Kernproblem des integrativen Nachhaltigkeitskonzepts. Allerdings lässt sich dieses, wie die vorangehenden Ausführungen gezeigt haben, nicht mittels Abwägungen lösen: Die zentrale Voraussetzung für die Anwendbarkeit von Abwägungsverfahren, der Prinzipiencharakter der Nachhaltigkeitsnormen, ist im integrativen Konzept nicht erfüllt. Die substanziellen Nachhaltigkeitsregeln sind nicht als Prinzipien, sondern als Regeln im Sinne Alexys zu interpretieren.

Marc Dusseldorp

Chapter 13. Mobilität

Bei der Frage nach der Zukunft der Mobilität konkurrieren derzeit Konzepte, die auf Verbrennungsmotoren basieren, aber veränderte Kraftstoffstrategien verfolgen und Konzepte, die auf Elektromotoren basieren und unterschiedliche Speichertechnologien verfolgen. Von der Automobilindustrie werden diese sehr verschiedenen Ansätze weitgehend parallel verfolgt. Auch eine förderpolitischer Festlegung in dieser konzeptionellen Vielfalt ist zur Zeit noch nicht erkennbar.

Viktor Wesselak, Thomas Schabbach, Thomas Link, Joachim Fischer

8. Chemie

Das Kapitel „Chemie″ gibt eine kompakte Übersicht über die für den Maschinebau notwendigen chemischen Grundlagen und ihre technischen Anwendungen. Auf Atombau, Radioaktivität und Periodensystem folgen chemische Bindung, Stöchiometrie und chemische Reaktionen, Säuren und Basen, Fällungsreaktionen und Elektrochemie, bis hin zu den organischen Stoffklassen. Praktische Hinweise beleuchten die chemische Thermodynamik und Katalyse, Wasserhärte und Wasseraufbereitung, Luftverunreinigungen und Bauchemie, bis hin zu Batterien und Galvanotechnik.

Prof. Dr. Peter Kurzweil

12. Nichtmetalle – alle Nichtmetalle sind Hauptgruppen-Elemente

Generell werden Elemente in Metalle, Halbmetalle und Nichtmetalle unterteilt. Die Halbmetalle Bor, Silicium, Germanium, Arsen, Antimon, Selen, Tellur, Polonium und Astat (Abb. 12.1, gelb) trennen die auf der linken Seite des PSE angesiedelten Metalle (69 Elemente, hellblau hinterlegt) von den auf der rechten Seite anzutreffenden Nichtmetallen (16 Elemente, grün hinterlegt). Die Halbmetalle werden mit Ausnahme von Bor in Kap. 13 besprochen.

Josef K. Felixberger

20. Die Elemente der Gruppe 16: Die Chalkogene

Michael Binnewies, Maik Finze, Manfred Jäckel, Peer Schmidt, Helge Willner, Geoff Rayner-Canham

19. Die Elemente der Gruppe 15 (Pentele)

Michael Binnewies, Maik Finze, Manfred Jäckel, Peer Schmidt, Helge Willner, Geoff Rayner-Canham, Geoff Rayner-Canham

18. Die Elemente der Gruppe 14: Die Kohlenstoffgruppe (Tetrele)

Michael Binnewies, Maik Finze, Manfred Jäckel, Peer Schmidt, Helge Willner, Geoff Rayner-Canham

Bauklima und mikrobielle Schadensprozesse

In den vergangenen Jahrzehnten ist die Bedeutung von Mikroorganismen in Museen, Bibliotheken, Archiven und Depots bei der Zerstörung von Papier, Pergament, Leder und Textilien, aber auch bei der Kontamination von anorganischen, historischen Artefakten aus Stein, Porzellan und Glas aus materialtechnischen wie auch hygienisch relevanten Gründen zunehmend in den Blickpunkt der verantwortlichen Restauratoren gelangt.

Dr. Thomas Warscheid

Chapter 2. Urbane Metrik – Ein Messkonzept zur Physiognomie der Stadt

Im Kontext eines Messkonzepts zur Physiognomie der Stadt nehmen Daten, Messgrößen und Bewertungsansätze eine Schlüsselposition ein.

Martin Behnisch, Iris Lehmann, Ulrich Schumacher, Juliane Banse, Karin Gruhler

Kapitel 2. Nachhaltige Geschäftsmodelle

Die Verantwortung von Unternehmen erschöpft sich heute nicht darin, Gewinne zu erwirtschaften. Vor dem Hintergrund der globalen Herausforderungen sind Unternehmer aufgerufen, auch andere Erwartungen zu erfüllen. Dazu zählen auch die Wahrnehmung von Verantwortung für die Umwelt und für die Gesellschaft. Nachhaltigkeit ist aber mehr als eine gesellschaftliche Anforderung oder eine philanthropische Erwägung. Vielmehr ist Nachhaltigkeit eine unternehmerische Chance für Gründer und für etablierte Unternehmen. Es ist kein Widerspruch, mit nachhaltigen Geschäftsmodellen Geld verdienen zu wollen. Die vielen Möglichkeiten für nachhaltige Geschäftsmodelle leisten Beiträge für Umwelt, Gesellschaft und persönlichen Wohlstand. Verschiedene Studien belegen einen positiven Wertbeitrag des Einbezugs von Nachhaltigkeit in das unternehmerische Geschäftsmodell.Das Kapitel enthält fast 100 verschiedene Konzepte für die Bewertung von Nachhaltigkeit. 14 Nachhaltigkeitskonzepte werden näher beschrieben. Grundsätzlich verbinden diese Ansätze das Grundverständnis, dass ein Geschäftsmodell Sinn machen soll, nicht nur ökonomisch, sondern auch für die Gesellschaft und für die Umwelt. Anhand verschiedener Teilmärkte wird herausgearbeitet, dass die nachhaltige Wirtschaft bezogen auf die Wirtschaftsleistung und die Erwerbstätigkeit bereits heute als einer der wichtigsten Wirtschaftssektoren der Bundesrepublik Deutschland bezeichnet werden kann.Auf Basis der Typologien nachhaltiger Geschäftsmodelle von Bocken et al., Alter und SustainAbility wird eine neue Typologie nachhaltiger Geschäftsmodelle entwickelt. Die Typologie nachhaltiger Geschäftsmodelle umfasst 7 Typen und 28 Segmente. Während sich die Typen deutlich voneinander unterscheiden eint sie die Beschreibung von Geschäftsmodellen, die ökologisch und/oder sozial relevant, glaubwürdig und ambitioniert sind.

Prof. Dr. Klaus-Michael Ahrend

11. Stadtnatur

Stadtnatur wird durch eine hohe strukturelle Vielfalt, Wärme, trockene und nährstoffreiche Böden und einen meist niedrigen Stand des Grundwassers geprägt. Diese typischen Eigenschaften städtischer Umwelten begünstigen verschiedene Umweltgefahren für die Bevölkerung, von denen das vorliegende Kapitel mit Hitze und Luftschadstoffen verbundene Gesundheitsrisiken sowie Gefahren durch Stark- und Dauerregen beleuchtet – Umweltgefahren, die mit dem Klimawandel an Relevanz gewinnen werden. Stadtnatur trägt dazu bei, diese Risiken zu senken und erhöht die Lebensqualität der Stadtbewohner. Die als Ökosystemdienstleistungen bezeichneten Vorteile, die Menschen aus einem funktionierenden Ökosystem ziehen, umfassen beispielsweise die Regulation des Mikroklimas, das Filtern von Luftschadstoffen, die Grundwasserneubildung und den Hochwasserschutz. Insofern ist Stadtnatur in vielerlei Hinsicht eine Alternative oder eine sinnvolle Ergänzung zu technischen Schutzmaßnahmen. Das zentrale Ziel städtischen Naturschutzes muss die Verbesserung der Anpassungsfähigkeit von Natur an die urbanen Bedingungen genauso wie an den Klimawandel sein. Naturschutz und Stadtplanung müssen aufeinander abgestimmt und unter dem Blickwinkel der Erhaltung wichtiger Ökosystemdienstleistungen zur Anpassung an den Klimawandel weiterentwickelt werden.

Sonja Knapp, Stefan Klotz

Kapitel 1. Strukturwandel in der Elektroenergieversorgung

Die Energiewirtschaften der Industriestaaten befinden sich in einem grundlegenden Wandel. Die Ursachen dafür sind länderspezifisch und spiegeln sich in energiepolitischen Zielstellungen wider. Für Deutschland liegen sie einerseits in der Notwendigkeit zur Reduktion des CO2-Austoßes und der Abhängigkeit von Energierohstoffimporten und andererseits in der Liberalisierung des Energiemarktes und dem Ausstieg aus der Kernenergienutzung zur Stromerzeugung. Die Umsetzung dieser Zielstellungen erfordert den Einsatz erneuerbarer Energieträger und effizienterer Techniken zur Nutzung konventioneller Primärenergieträger. Diese Energietechnologien arbeiten vorwiegend in kleinen Leistungsbereichen und führen zu einer dezentralen Speisung besonders der Verteilnetzebenen an zahlreichen Netzknoten. In Verbindung mit konventionellen Kraftwerken und Verbrauchern müssen die dezentralen Erzeugungsanlagen technisch sicher und flexibel sowie wirtschaftlich optimal betrieben werden. Dazu bedarf es einer vor allem informationstechnischen Erweiterung des Energiesystems hin zum Smart Grid. Die durchgehende Vernetzung der Systemkomponenten bietet dabei eine Reihe neuer Funktionalitäten. Die heutige Situation in elektrischen Verteilnetzen ist einerseits durch zahlreiche, teilweise steuerbare, dezentrale Erzeuger und andererseits durch das noch weitgehende Fehlen durchgängiger Kommunikationstechnik geprägt. Dafür wird der Begriff des Flächenkraftwerkes verwendet.

Jörg Scheffler

10. Pro-aktive Gesundheitsförderung – Instrumente zur Kooperation von räumlicher Planung und Public Health

Gesundheit bzw. Gesundheitsvorsorge ist ein traditionelles Thema in der Raumplanung, da sie sowohl in der Raumordnung als auch der Bauleitplanung zu den explizit zu berücksichtigenden Grundsätzen der Raumordnung bzw. städtebaulichen Belangen gehört. Zur Einflussnahme auf die Verhältnisse, in denen Menschen wohnen und arbeiten, stehen der räumlichen Planung auf den unterschiedlichen Planungs- und Entscheidungsebenen eine Vielzahl von Instrumenten zur Verfügung. Um über den Gesundheitsschutz auch Gesundheitsvorsorge und vor allem die Förderung von Gesundheit pro-aktiv zu gestalten, bedarf es einer verbesserten Verknüpfung von Methoden, Instrumenten und Verfahren sowie der Kooperation der räumlichen Planung mit dem Öffentlichen Gesundheitsdienst.

Sabine Baumgart

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14. Gesundheit

Obwohl multikausale Zusammenhänge konkrete Aussagen und Prognosen zu den gesundheitlichen Folgen des Klimawandels erschweren, hat die WHO 2009 den Klimawandel als bedeutende und weiterhin zunehmende Bedrohung für die Gesundheit eingestuft. Ein Einfluss klimatischer Veränderungen auf die Gesundheit der Menschen in Deutschland kann als wahrscheinlich angesehen werden. Gefährdet sind dabei insbesondere verwundbare (vulnerable) Bevölkerungsgruppen wie Kinder oder ältere Menschen. In diesem Kapitel betrachten die Autoren mögliche direkte und indirekte gesundheitliche Auswirkungen des Klimawandels in Deutschland und die jeweils spezifischen Anpassungsmaßnahmen. Thematisiert werden besonders klimasensible Erkrankungen, die im Zusammenhang mit Hitze und Kälte, UV-Strahlung, Pollenflug, Luftverschmutzung und Infektionserregern stehen.

Dr. Jobst Augustin, Prof. Dr. Rainer Sauerborn, Dr. Katrin Burkart, Prof. Dr. Wilfried Endlicher, Prof. Dr. Susanne Jochner, Dr. Christina Koppe, Prof. Dr. Annette Menzel, Dr. Hans-Guido Mücke, Alina Herrmann

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21. Personen- und Güterverkehr

Im Jahr 2010 war in Deutschland der Verkehrssektor für fast 20 % der energiebedingten Treibhausgase verantwortlich. Das Klima hat sich bereits so weit verändert, dass zur Sicherung der Funktion der Verkehrssysteme auch Anpassungsmaßnahmen notwendig sind. Diese Maßnahmen müssen durch verkehrsreduzierende bzw. ‑beeinflussende Maßnahmen ergänzt werden. Ausgehend von den Emissionen im Verkehrssektor und möglichen Minderungen schlägt das Kapitel den Bogen zu Optionen der Anpassung an den Klimawandel, die ausführlich und konkret dargestellt werden. Besonders betrachtet werden die mannigfaltigen Gefahren der Rückkopplung sowie die vielfältigen Wechselwirungen mit anderen Themengebieten und Sektoren.

Prof. Dr.-Ing. Heike Flämig, Prof. Dr.-Ing. Carsten Gertz, Dr. Thorsten Mühlhausen

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13. Luftqualität

Die Qualität der Luft beeinflusst in besonderer Weise die menschliche Gesundheit und hat auch Auswirkungen auf die Landwirtschaft und Ökosysteme. Viele Luftschadstoffe absorbieren oder streuen zudem die Sonnen- oder Wärmestrahlung und sind daher klimawirksam. Luftchemische Prozesse hängen, ebenso wie die Emissionen, von klimatischen Faktoren wie Sonneneinstrahlung, Temperatur und Niederschlag ab. Deshalb ist zu erwarten, dass die projizierten Klimaänderungen für Deutschland auch die Luftschadstoffkonzentrationen beeinflussen werden, auch wenn dieser Zusammenhang noch nicht gut erforscht ist. Dieses Kapitel vermittelt einen Überblick über die Zusammenhänge und weist zumindest qualitativ auf mögliche künftige Entwicklungen hin. Im Vordergrund stehen die Entwicklungen bei Feinstaub und Ozon.

Dr. Martin G. Schultz, Dr. Dieter Klemp, Prof. Dr. Andreas Wahner

7. Abgasstrang

Das Abgas, das im vierten Takt aus dem Brennraum ausgestoßen wird, wird durch den Zylinderkopf über den Abgaskrümmer aus dem Motor herausgedrückt. Das ausgestoßene Abgas beinhaltet beim Verlassen der Brennräume noch wertvolle Energie. Diese zu nutzen ist die Aufgabe des Abgasturboladers. Heutige Dieselmotoren haben grundsätzlich (mindestens) einen Abgasturbolader, man spricht von aufgeladenen Motoren.Nach dem oder den Turboladern verlässt das Abgas den eigentlichen Motor. Es wird durch die Abgasnachbehandlungsanlage geleitet, in der die Abgase gereinigt werden, um den strengen Abgasvorschriften für Fahrzeuge genüge zu tun.Die sogenannten Rohemissionswerte des Motors, dass heißt die Schadstoffkonzentration, die in den Abgasen herrscht, wenn diese den Motor verlassen, und die Leistungsfähigkeit der Abgasanlage müssen aufeinander abgestimmt sein, damit das Gesamtsystem die Abgasgrenzwerte erfüllt. Bevor die gereinigten Abgase das Fahrzeug verlassen, durchströmen sie den Endschalldämpfer, der den Schallpegel reduziert, der über die Abgasanlage nach außen dringt.

Michael Hilgers

11. Wissenschaft und Forschung zur effizienten, umweltfreundlichen Energiewandlung

Bereits 1798 wurde in London ein Patent zum Verfahren der Gasturbine als Antriebsmaschine erteilt. Erst im Jahre 1938 ging das erste Gasturbinenkraftwerk in der Schweiz in seinen kommerziellen Betrieb. Im folgenden Jahr wurde das erste Flugzeug mit einer Gasturbine angetrieben. Seither ist die Gasturbine mit ihrer extrem hohen Leistung bei geringem Gewicht nicht mehr aus der Luftfahrt wegzudenken. Auch im Betrieb von Kraftwerken, die zur Netzunterstützung schnell angefahren werden müssen, ist sie unentbehrlich geworden. Kann eine Maschine, deren Funktionsprinzip seit über 215 Jahren bekannt ist und die seit über 75 Jahren zuverlässig betrieben wird, noch Objekt der aktuellen Wissenschaft und Forschung sein?Einführend bedarf es zuerst einer kurzen Erläuterung der Geistes‐ und Naturwissenschaften in ihrem Verhältnis zu den Ingenieurswissenschaften. Vor allem gilt es jedoch, die Begriffe Wissenschaft und Forschung im Sinne der Erkenntnistheorie klarzustellen.

Prof. Dr. Franz Joos

Chapter 1. Einleitung

Mit der zunehmenden Häufigkeit von Naturkatastrophen und raschen Umweltveränderungen wird deutlich, in welchem Ausmaß der Klimawandel bereits stattfindet. Längst bedroht er die bisherige Lebensweise der Menschheit – vom Abschmelzen der Polkappen über die Zunahme von Dürren bis hin zu Orkanen wie „Katrina“, der 2005 zum Untergang der Stadt New Orleans führte, wie auch mit der beschleunigten Verschiebung der biologischen Lebensräume und Vegetationszonen. Mittlerweile hat sich der wissenschaftliche Konsens auch in der Politik durchgesetzt, dass menschliches Handeln hierfür verantwortlich ist und zur Eindämmung des Klimawandels eine deutliche Reduktion der Treibhausgasemissionen erforderlich ist; die bisher gültigen Vorstellungen von Fortschritt und Entwicklung stehen infrage.

Edgar Voß

Chapter 4. Die umweltpolitischen Institutionen Chinas

Ein Hauptproblem beim Übergang der chinesischen Volkswirtschaft zu einer nachhaltigen Produktionsweise, bei der Umsetzung der bestehenden Umweltgesetzgebung sowie bei der Findung einer eindeutigen klimapolitischen Haltung der Regierung stellt das institutionelle System Chinas dar. Während sich das ökonomische System seit den Reformen Dengs immer weiter öffnete – und staatlicher Regulierung mehr und mehr enthoben wurde –, bleibt das politische System durch einen starken Zentralismus geprägt. Politische Richtungsentscheidungen werden von der Pekinger Zentralregierung festgelegt, doch die Provinz- und Lokalregierungen verfügen in der Umsetzung über einen relativ großen Gestaltungsfreiraum.

Edgar Voß

Chapter 9. Analyse der Fallstudie: Zum Einfluss der Zivilgesellschaft

Der Prozess zur Erstellung eines Klimaschutzgesetzes in China hat sich als hochgradig fragmentiert herausgestellt und sprengt teilweise den Rahmen des Policy-Cycle-Modells. Der Prozess ist bei Fertigstellung der Arbeit noch nicht abgeschlossen, doch wesentliche Merkmale wie der Einfluss von NGO-Aktivitäten, auf welche Weise dieser zustande kam, und die Auseinandersetzung um Schlüsselinhalte eines Klimaschutzgesetzes lassen sich nachvollziehen und analysieren.

Edgar Voß

Chapter 1. Einführung

Zunächst sollen einige Beispiele, die später ausführlicher behandelt werden, typische Fragestellungen und Anwendungssituationen veranschaulichen, bei denen statistische Methoden eingesetzt werden. Die statistischen Begriffe, die in diesem Zusammenhang fallen, werden in den entsprechenden Kapiteln eingeführt.

Ludwig Fahrmeir, Christian Heumann, Rita Künstler, Iris Pigeot, Gerhard Tutz

Chapter 14. Zeitreihen

Wenn ein Merkmal Y zu aufeinanderfolgenden Zeitpunkten oder Zeitperioden t = 1,…,n erfasst wird, so bilden die Beobachtungen y t eine Zeitreihe. Abbildung 14.1 zeigt die täglichen Kurse der BMW-Aktie vom 3. Januar 2000 bis zum 3. Juni 2015, vgl. Beispiel 1.6.

Ludwig Fahrmeir, Christian Heumann, Rita Künstler, Iris Pigeot, Gerhard Tutz

13. Umweltschäden

Mit dem Wachstum menschlicher Populationen und der Entwicklung neuer Technologien haben Menschen die natürlichen Ökosysteme in zunehmendem Maße beeinflusst. Physische Schäden und Verschmutzung durch Chemikalien in Verbindung mit Landwirtschaft, Energiegewinnung, städtischen Lebensformen und Industrie haben das menschliche Wohlergehen stark beeinträchtigt. Davon sind auch viele „Ökosystem-Dienstleistungen“ betroffen, die frei verfügbar waren und einen großen Beitrag zum Wohlergehen der Menschen geleistet haben. Die Umweltprobleme, denen sich die Menschen ausgesetzt sehen, haben ökologische, ökonomische und sozialpolitische Dimensionen. Um Lösungen zu finden, ist daher ein Ansatz erforderlich, der die verschiedensten Fachdisziplinen vereint.

Professor Dr. Colin R. Townsend, Professor Dr. Michael Begon, Professor Dr. John L. Harper

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Kapitel 4. Methodik zur Bewertung der Ressourceneffizienzdimensionen

Basierend auf der Ermittlung der Elementarflüsse und des Mengengerüstes erfolgt nun die Bewertung hinsichtlich der Ressourceneffizienz des Produktes wie auch in Abb. 2.1 und Abb. 2.2 dargestellt. In Abb. 4.1 ist eine Übersicht der Dimensionen und Kategorien dargestellt, deren Bewertung in den folgenden Kapiteln erläutert wird.

Vanessa Bach, Dr. Markus Berger, Dr. Martin Henßler, Dr. Martin Kirchner, Stefan Leiser, Lisa Mohr, Dr. Elmar Rother, Dr. Klaus Ruhland, Dr. Laura Schneider, Dr.-Ing. Ladji Tikana, Dr. Wolfgang Volkhausen, Frank Walachowicz, Prof. Dr. Matthias Finkbeiner

9. Rechtliche Grundlagen für das Betreiben einer Bandtrocknungsanlage – Arbeitsschutz und Emissionen

Für den Betrieb einer Bandtrocknungsanlage gibt es national und in der Europäischen Union Regelungen hinsichtlich Arbeits-, Brand- und Explosionsschutz sowie hinsichtlich Emissionen und Immissionen von gasförmigen und festen Schadstoffen sowie Lärm und Geruch. Grenzwerte müssen eingehalten und das Personal geschützt werden. Je nach Trocknungsgut ergeben sich deshalb unterschiedliche Anforderungen an die technische Ausstattung der Bandtrocknungsanlage.

Dr.-Ing. Albert Heindl

18. Ausstattung und Nebenanlagen

Die Ausstattung und die Nebenanlagen von Autobahnen und Landstraßen sind integrale Bestandteile der Planung, des Entwurfs und des Betriebs weil sie einen maßgebenden Einfluss auf das Fahrverhalten, auf die Verkehrssicherheit und die Verkehrsqualität haben. Daher muss in allen Entwurfsstufen die Ausstattung einschließlich der vorgesehenen Bepflanzung berücksichtigt werden.Die wichtigsten rechtlichen Grundlagen des Verkehrsablaufs sind die Straßenverkehrsordnung (StVO) (BMVBS 2013) und die Verwaltungsvorschrift zur StVO (VwV‐StVO) (BMVBS 2014). Die StVO ist kurz gefasst und enthält die wichtigsten rechtlichen Festlegungen. Ergänzende Hinweise und Kommentare enthält die VwV‐StVO, an der auch Verkehrsingenieure mitgearbeitet haben. Bei Änderung nationaler Vorschriften sind internationale Übereinkommen zu berücksichtigen, insbesondere die „Konvention über die Straßensignalisierung, am 8. November 1968 in Wien zur Unterzeichnung aufgelegt“ (Wiener Weltabkommen).Die StVO gliedert sich in drei Teile: Allgemeine Verkehrsregeln (§§ 1–35),Zeichen und Verkehrseinrichtungen (§§ 36–43),Durchführungs‐, Bußgeld‐ und Schlussvorschriften (§§ 44–53).

Thomas Richter

Chapter 6. EVALUATION DER INDIKATOREN

Um die Hypothese zu prüfen, werden im ersten Schritt die Indikatoren der Strategie mit den Stellungnahmen verglichen. Im nächsten Kapitel die grundsätzlichen Positionen mit den Entwicklungen der gesamten Strategie verglichen. Die Strategie besitzt aktuell 38 Indikatoren.

Gerrit Mumm

5. TEIL D- Zukunftsfahige Entwicklung im Alpenraum

Am Beginn des Kapitels steht die Klärung der Frage, was unter dem vermeintlichen Schlagwort „zukunftsfähigeEn twicklung“ fachlich zu verstehen ist und welche Konsequenzen sich daraus für die Entwicklung entsprechender Planungsstrategien ergeben. Dass die Auslegungen und Interpretation von Begriffen wie Nachhaltigkeit und Zukunftsfähigkeit in der Öffentlich durchaus davon abweichen, soll anhand folgender Beispiele demonstriert werden.

Stephan Tischler

4. Verkehr und „Sozialer Raum“

Die Art und Weise in der die Wechselwirkung von materieller Raumorganisation, etwa durch Verkehrsnetze, und sozialen Tatbeständen und Entwicklungen analysiert werden sollte, ist umstritten, insbesondere auch in den Sozialwissenschaften. Dies gilt sogar für die Frage, ob der – etwa von Henri Lefèbvre – gebrauchte Begriff des sozialen Raumes überhaupt von der Soziologie produktiv genutzt werden könne. Dies soll hier jedoch nicht näher behandelt werden. Im Weiteren wird aufgezeigt, wie materielle räumliche Bedingungen die Alltagsmöglichkeiten von Menschen beschränken. Der im Laufe der Geschichte durch Bauten und Straßennetze entstandene urbane materielle Raum hat eindeutig limitierende Eigenschaften für menschliche und soziale Aktivität. Durch Mauern kann niemand gehen, wer im 9. Stock eines Hochhauses wohnt, kann von dort aus kein Kind auf der Straße beim Spielen beaufsichtigen. In diesem Sinne kann Raum zunächst für soziale Vorgänge erst einmal als begrenzende Größe verstanden werden, dieser Ansatz soll im Weiteren verfolgt werden.Ein ähnliches Vorgehen schlägt Rudolf Stichweh vor, der schreibt, Raum sei für soziale Vorgänge „Moment einer nicht leicht beeinflussbaren Exteriorität“. Soziales und individuelles Leben werden von dieser „Exteriorität“ durchaus erheblich betroffen. Oder anders gesagt: Das Bauen und Planen, das Schaffen von „künstlichen Räumen“, die „Kontrolle von Räumen“ sind am Ende auch äußere Zwangsbedingungen für soziales Handeln.

Helmut Holzapfel

13. Landschaftsbewertung

In der Landschaftsplanung wird der Schritt von Seins- zu Sollens-Aussagen über die Landschaft und ihre räumlichen Ausschnitte getan. Dabei verzahnen sich naturwissenschaftliche Feststellungen mit gesellschaftlichen Entscheidungen sowie umweltethischen Werthaltungen. Deshalb sind alle Rahmenbedingungen und Kriterien für diesen Prozess in den Blick zu nehmen, bevor auf Beispiele konkreter Bewertungsmuster wie dem Ansatz der LandschaftsfunktionenLandschaftsfunktionen und PotenzialePotenziale bzw. Ökosystemdienstleistungen eingegangen wird. Formalisierte Bewertungsverfahren, die einzelne Bewertungsschritte zusammenfassen, werden vorgestellt. Schließlich lohnt ein Ausblick auf Beispiele integrierender und multifunktionaler Ansätze sowie umweltethisch und psychosozial begründete Grenzen rein rationaler Landschaftsbewertungen.

Reinhard Zölitz

7. Befunde der Untersuchung

Im Folgenden werden die untersuchten Fallstudien anhand der Ergebnisse der Experteninterviews sowie der Dokumentenanalyse einzeln beschrieben. Die Schilderungen folgen dabei einem einheitlichen Darstellungsmuster: Zunächst wird das Projekt mit seinen Eigenheiten charakterisiert. Die Konflikte in den jeweiligen Fallstudien werden nachgezeichnet, Stakeholderbeziehungen beschrieben und das öffentliche Meinungsklima dargestellt. Anschließend wird der Blick auf die Projektkommunikation gelenkt: Ihre Bedingtheit durch den öffentlichen Diskurs sowie Maßnahmen der Projektkommunikation, darunter besonders Formen der Stakeholderkommunikation.

Felix Krebber

Nachhaltigkeit in der Stadt – von Herausforderungen, Partizipation und integrativen Konzepten

Nachhaltigkeit in der Stadt, in urbanen Lebensräumen, unter dem Eindruck der Dynamik globaler Verstädterungsprozesse wirft die Frage auf, ob Nachhaltigkeit in Agglomerationen überhaupt funktionieren kann oder ob es nicht gerade die Städte – durch die extrem dynamischen Agglomerationstendenzen – sind, die eine Vorreiterrolle für eine nachhaltige Entwicklung übernehmen müssen. Neben den negativen ökologischen Phänomenen (Flächenverbrauch, Luftverschmutzung, Lärmbelastung, Ver- und Entsorgung) gibt es enorme soziale Herausforderungen in den Städten wie etwa die Zunahme der Armut, soziale Fragmentierung, soziale Destabilisierung. Trotzdem sind Städte offensichtlich für die Menschen attraktiv und interessant. Daher sind neue Lösungsansätze notwendig: Zukunftsfähige Städte leben von innovativen Formen der Partizipation und Kommunikation und einem Miteinander von Politik, Verwaltung und Zivilgesellschaft. Allerdings bleibt – insbesondere in den explodierenden Megastädten des Südens – die Umsetzung dieser Ansätze mehr oder weniger ein Rätsel. Gefordert sind integrative Konzepte, die die Stadt kompakt und vielfältig machen, wie es etwa in europäischen und amerikanischen Städten mit dem Ansatz der Smart Cities versucht wird.

Dr. Franz Brunner, Mag. Thomas Drage

10. Umwelt (Planung, UVP, Umweltrecht)

Das Thema Umwelt ist in den letzten Jahren zum größten Risiko-, Kosten- und Verzögerungsfaktor für Infrastrukturprojekte geworden. Stuttgart 21, Hessisch-Lichtenau, die Ostseepipeline und die Elbvertiefung sind dafür prominente Beispiele. Als effiziente Instrumente zur Durchsetzung von Umweltbelangen haben sich insbesondere die Informations-und Beteiligungsrechte von Bürgern und Verbänden und die erweiterten Klagebefugnisse von Umweltverbänden erwiesen. Parallel dazu werden die inhaltlichen Anforderungen des Umweltrechts durch europäische und nationale Vorschriften und ihre Auslegung durch die Rechtsprechung ständig verschärft.Zum erfolgreichen Projektmanagement eines Infrastrukturprojektes zählen daher nicht nur die Erfassung und Bewertung von Umweltbelangen, sondern auch ihre rechtliche Bedeutung und ihr Potenzial für spätere Klagen gegen das Projekt. Das Kapitel Umwelt führt in die wesentlichen Themen für Infrastrukturprojekte (Schutz vor Lärm- und Luftemissionen, Erschütterungen und elektromagnetischen Feldern, Naturschutz-, insbesondere FFH- und Artenschutzrecht sowie Wasserrecht) und verfahrensrechtlichen Instrumente ein (Umweltverträglichkeitsprüfung, Umweltinformationen) und gibt einen Überblick über den Rechtsschutz gegen Umweltrechtsverstöße

Dr., Rechtsanwältin Bettina Enderle

12. Direkte thermo-chemische Umwandlung (Verbrennung)

Prof. Dr.-Ing. Matthias Gaderer, Dipl.-Ing. Dr. techn. Markus Gölles, Dr. Hans Hartmann, Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr. techn. Hermann Hofbauer, Univ.-Prof. Dr.-Ing. Martin Kaltschmitt, Prof. Dr. Dr. h.c. Frerich Keil, Prof. Dr. sc. tech. Thomas Nussbaumer, Prof. Dr.-Ing. Hartmut Spliethoff

13. Staubmesstechnik

Holger Födisch, Gabriele Dietrich, Anika Sauer

Physikalisch gesehen ist Staub ein Sonderfall der Verteilung eines Feststoffes in einem gasförmigen Medium. Im allgemeinen Sprachgebrauch wird der Begriff für in der Luft schwebende Teilchen (Schwebstaub inkl. Ruß und Rauch) oder ein abgeschiedenes Haufwerk feiner Partikel verwendet.Staub kann von sehr unterschiedlicher Herkunft sein, d. h. er kann natürliche oder anthropogene Ursachen haben, aus organischen oder anorganischen Materialien bestehen. Auch die Eigenschaften können sehr verschieden sein. Differenzierungen kann man z. B. nach der Partikelgröße vornehmen, wobei Grobstaub mit einem Partikeldurchmesser von $$d_{P}> 10\,\upmu$$m und Feinstaub mit einem Partikeldurchmesser von $$d_{P}<10\,\upmu$$m unterschieden werden. Bei Partikelgrößen $$d_{P}<2{,}5\,\upmu$$m handelt es sich um lungengängigen Feinstaub und bei $$d_{P}<0{,}1\,\upmu$$m spricht man von ultrafeinen Partikeln. Aber auch andere Eigenschaften wie Partikelformen, Haftungsneigung, Leitfähigkeit oder elektrostatische Aufladbarkeit zeigen die Vielfältigkeit des Staubbegriffes auf.Vom Ort der Entstehung des Staubes bis zu seiner Wirkung, sprich von der Emission zur Immission, unterliegt er zudem verschiedenen Prozessen, z. B. der Verdünnung oder Verteilung, und kann chemische Reaktionen mit anderen Luftschadstoffen eingehen.Auf Mensch und Umwelt kann Staub ganz unterschiedliche Wirkungen haben. Er kann schlichtweg störend sein, aber auch explosionsfähig oder gesundheitsgefährdend. Insofern ist die messtechnische Erfassung von Staubemissionen ein wichtiges Feld in der Gasmesstechnik.

Holger Födisch, Anika Sauer, Gabriele Dietrich

2. Physikalische Eigenschaften von Gasen

Als Gas oder gasförmigen Stoff wird eine Substanz bezeichnet, die bei Raumtemperatur (20 $${}^{\circ}$$C) und einem normalen Luftdruck (1013 hPa) weder ein Feststoff noch eine Flüssigkeit ist. Der gasförmige Zustand ist daher eng mit der Temperatur und dem Druck verknüpft. Die physikalischen Eigenschaften der Gase bilden eine wichtige Basis für Anwendungen in der Gasmesstechnik. Man unterscheidet, je nach Aufbau des gasförmigen Stoffes, zwischen drei verschiedene Formen. Neben den in atomarer Form vorkommenden Edelgasen und den einatomigen Molekülformen (z. B. N$${}_{2}$$) gibt es eine Vielzahl von sogenannten mehratomigen Gasen (z. B. CO$${}_{2}$$). Unter dem oben angegeben Begriff lassen sich maximal 200 Stoffe als Gas bezeichnen. Insgesamt existieren lediglich 12 elementare Gase (6 Edelgase und 6 einatomige Gase). Eine Besonderheit stellen die Dämpfe dar. Hierbei handelt es sich um Stoffe, die bei Raumtemperatur (20 $${}^{\circ}$$C) und Normaldruck (1013 hPa) zwar in flüssiger Form vorliegen, aber trotzdem zu einem gewissen Anteil ausgasen und dann zu einem Dampf werden. Dämpfe verhalten sich physikalisch wie Gase. Der bekannteste Stoff ist in diesem Zusammenhang der Wasserdampf.

Prof. Dr. rer. nat. Gerhard Wiegleb

6. Wie verwundbar sind Stadtökosysteme und wie kann mit ihnen urbane Resilienz entwickelt werden?

Die Empfindlichkeit gegenüber externen Störungen wie beispielsweise Hochwasser, Hitzewellen, Tsunamis oder Wirbelstürme ist in den sensiblen Stadtökosystemen sehr hoch. Stadtökosysteme sind auch durch ihre offenen Stoffkreisläufe generell verwundbar. Speziell wird dargestellt, welche Auswirkungen der vorhersehbare Klimawandel auf Städte haben wird und wie ihnen entgegen gewirkt werden kann. Es wird darüber hinaus aufgezeigt, welchen Problemen gerade Stadtökosysteme unter dem Aspekt des globalen Wandels ausgesetzt sind und welche Konzepte für eine Minderung der Verwundbarkeit denkbar sind. Dem Aufbau von urbaner Resilienz wird besondere Aufmerksamkeit gewidmet. Stadtstruktur, Stadtgröße und Stadtregion werden hier mit Fallbeispielen besonders in den Blick genommen.

Jürgen Breuste, Dagmar Haase, Stephan Pauleit, Martin Sauerwein

Europäisches Leuchtturm-Projekt im nachhaltigen Hallenbau

Wir sind überzeugt, dass nach vielen Jahren des klassischen Hallenbaus nunmehr die Entwicklung zu nachhaltiger und langfristiger Denkweise unter Beachtung der Lebenszykluskosten geht. „Mit der Realisierung des Leuchtturm-Projekts (LT1) – ein neues Modell eines innovativen und nachhaltigen Hochregallagers mit Vorbildwirkung hinsichtlich Bauökologie, Lebenszykluskosten, Energieeffizienz und Arbeitsplatzqualität – können wir unseren bereits bestehenden Wettbewerbsvorteil eines nachhaltigen Logistik-Unternehmens weiter ausbauen“, resümiert Max Schachinger, der in dritter Generation das Unternehmen Schachinger leitet.Unser realisiertes LT1-Projekt ist dreifach zertifiziert und stellt mit fünf anerkannten nationalen und internationalen Preisen das wohl meist ausgezeichnete Warehouse Europas dar.

Inge Hiebl

8. Flughafen München: Stellschrauben einer nachhaltigen Entwicklung

Die 1949 gegründete Flughafen München GmbH (FMG) betreibt den Münchner Flughafen, der am 17. Mai 1992 an seinem heutigen Standort eröffnet wurde. Gesellschafter der FMG sind der Freistaat Bayern mit 51 %, die Bundesrepublik Deutschland mit 26 % und die Landeshauptstadt München mit 23 %.

Michael Kerkloh

Das Mediationsverfahren am Flughafen Wien-Schwechat 2001 – 2005 Chronologie, Zusammenfassung, Überblick

Am 18. Jänner 2001 wurde mit der ersten Sitzung des Mediationsforums der formelle Auftakt zu einem der größten öffentlichen Mediationsverfahren gesetzt, die bislang in der Geschichte der Mediation bekannt sind. Am 22. Juni 2005, nach knapp viereinhalb Jahren, wurde es mit der Unterzeichnung unterschiedlicher Dokumente feierlich beendet. Dazwischen lagen hunderte Sitzungen1, türmten sich unzählige Papierstapel, bestehend aus Diskussionsmaterial (Entscheidungsgrundlagen), Expertisen, Berechnungen, technischen, ökonomischen und ökologischen Daten, und nicht zuletzt eine Vielzahl von Protokollen und Dokumenten, die aus dem Verfahren selbst und zu seiner eigenen Dokumentation entstanden sind.2

Larissa Krainer

3. Wie gut geht es uns? Umwelt und Gesundheit

Gesundheit ist ein wesentlicher Bestandteil von Lebensqualität und zählt mit zum wichtigsten Gut im Leben eines Menschen. Unsere Frage zu den Bestimmungsmerkmalen von persönlicher Lebensqualität hat das bestätigt: Gesundheit steht dort auf Platz zwei der häufigsten Nennungen. Ab einem Alter von 50 Jahren aufwärts nimmt Gesundheit den ersten Platz in der Rangfolge ein. Gesundheitsbewusstsein und -vorsorge erfahren ausgehend von den explodierenden Kosten unseres Gesundheitssystems auch in der öffentlichen Diskussion verstärkte Aufmerksamkeit. In einigen Bevölke-rungsgruppen hat sich bereits ein verändertes Gesundheitsbewusstsein entwickelt. Gesunde Ernährung und sportliche Betätigung gelten hier zu-nehmend als Beitrag zur Gesundheitsprävention. Vor allem auch vor dem Hintergrund der starken Zunahme des Anteils älterer Menschen in der Ge-sellschaft ist darüber hinaus ein wachsender Markt für unterschiedliche so-zial- und gesundheitswirtschaftliche Dienstleistungen entstanden (vgl. Beyer u.a. 2000, S. 31).

19. Produktivität von Waldökosystemen

Als Produktion im ökologischen Sinne bezeichnet man die Bildung von Biomasse bei einem Individuum oder in einem Ökosystem. Produktivität bezieht diesen Vorgang auf bestimmte Raum- und Zeiteinheiten. Die Produktion lebender Biomasse der höheren Pflanzen geschieht durch den Vorgang der Fotosynthese und die Umwandlung des dabei entstehenden Grundstoffes in zahlreiche weitere Substanzen, die für das Wachstum und die Vermehrung der Pflanzen erforderlich sind. Grüne Pflanzen sind demnach autotroph und bilden in Ökosystemen die Produzenten. Diese Primärproduktion ist die Grundlage für Wachstum, Gedeihen und Vermehrung zahlreicher anderer Organismen. Sie erzeugen auf diesem Weg ebenfalls Biomasse, die als Sekundärproduktion bezeichnet wird, weil sie vollständig von der Leistung der autotrophen Pflanzen abhängig ist. Zu diesen heterotrophen Organismen gehören die Herbivoren, die unmittelbar von der Primärproduktion leben, die Carnivoren, Omnivoren und die Saprophyten, die tote Pflanzen und Tiere abbauen und schließlich in den Stoffkreislauf zurückführen. Hier wird die Primärproduktion in ihren Grundlagen und ihrer praktischen Bedeutung für die Forstwirtschaft besprochen.

Norbert Bartsch, Ernst Röhrig

4. Ressourcen und Geschäftsfelder in den Regionen

In diesem Kapitel werden die Ressourcen betrachtet, die, auch statistisch gesehen, die höchste Relevanz für den Umbau der dezentralen Energieversorgung aufweisen. Dabei ist weniger der Output an Energie gemeint, sondern eher das, was am ehesten regional umsetzbar erscheint. So ergibt eine Umfrage des deutschen Instituts für Urbanistik unter Kommunen in Deutschland zur Nutzung erneuerbarer Energien folgendes Bild: An erster Stelle steht die FotovoltaikFotovoltaik mit 115 Nennungen, gefolgt von Solarthermie mit 98 Nennungen, anschließend Biomasse mit 84 und Geothermie mit 30 Nennungen. Schlusslicht bildet die Wasserkraft mit 14 sowie die Windkraft mit 9 Nennungen. Diese Umfrage ist nicht repräsentativ, gibt jedoch einen gewissen Überblick zu den Gewichten einzelner Energieerzeugungsformen.

Jürgen Staab

Zweiter Teil: Begründung der Vermutung unmittelbarer Wirkung

In der Rechtsprechung des EuGH lassen sich eine ganze Reihe von Evidenzen dafür finden, dass die unmittelbare Wirkung vermutet wird. Doch dergleichen Offensichtlichkeiten genügen nicht, um die Vermutungsregel zu begründen. Daher soll gezeigt werden, dass sich eine Vermutung der unmittelbaren Wirkung ebenfalls mit dem Primärrecht rechtfertigen lässt. Bevor darauf und auf die Evidenzen eingegangen wird, soll ein Überblick über die Entwicklung der einschlägigen Rechtsprechung des Gerichtshofs gegeben werden.

Christian Wohlfahrt

2. Ökoeffizienz und Ökokompatibilität als Strategieoptionen der ökologischen Nachhaltigkeit

Wie einleitend skizziert, wurde bereits vor Jahrzehnten erkannt, dass die natürliche Umwelt im Hinblick auf ihre Versorgungs-, Träger- und Regulierungsfunktion an ihre Grenzen stößt.

Daniela Schrack

9. Entwurf des NRWCars 2030

Die Frage nach der Zukunft der Mobilität ist immer verbunden mit der Frage nach der Zukunft der Stadt. Um Maßnahmen für die künftige Planung hiesiger Siedlungsräume und ihren Verkehrsräumen zu entwickeln, ist ein Blick auf die gegenwärtigen Lebensweisen und Gewohnheiten unabdingbar. Denn ausgehend davon werden die gesellschaftlichen Entwicklungen einen Einfluss auf die Stadt- und Mobilitätsstrukturen der Zukunft haben. Im Rahmen des Projektes wurden sowohl globale Anforderungen als auch lokale Auswirkungen einbezogen.

Prof. Dr. J. Alexander Schmidt, Sonja Hellali-Milani, Dr.-Ing. Benjamin Hesse, Martin Koppers, Hendrik Völker, Prof. Dr.-Ing. Dieter Schramm, Prof. Kurt Mehnert, Prof. (Stv.) Carolin Schreiber

7. Umweltschutz und Arbeitssicherheit

Umweltschutz und Arbeitssicherheit haben in der Industrie seit vielen Jahren erheblichen Einfluss auf Einsatzstoffe, Produkte, Verfahren und die Anlagentechnik. Die Idee des Sustainable Development, nach der eine nachhaltige Entwicklung nur im Einklang von ökologischen, ökonomischen und sozialen Zielen erfolgreich sein kann, ist allgemein als Grundlage für politisches und wirtschaftliches Handeln anerkannt. Die Brundtland Kommission hat 1987 das Sustainable Development, die nachhaltige Entwicklung, als Herausforderung definiert, die Bedürfnisse der Gegenwart zu erfüllen, ohne den zukünftigen Generationen die Möglichkeit zu nehmen, ihre Bedürfnisse befriedigen zu können [

1

]. Die nachhaltige Entwicklung erfordert den möglichst geringen Einsatz von Rohstoffen und Energie. Die Produkte sollen wiederverwertet oder recycelt werden können. Während des gesamten Lebenszykluses eines Produktes, von seiner Fertigung bis zu seiner Entsorgung, sollen Emissionen, Lärm, Vibrationen oder elektromagnetische Strahlung, so niedrig wie möglich sein und die Umwelt gar nicht oder nur in geringem Maße beeinträchtigen. Auf der Idee des Sustainable Development basieren die aktuellen Gesetze und Vorschriften für den Umweltschutz. Sie sind heute vielfach die treibende Kraft für die Weiterentwicklung von Verfahren und Beschichtungsstoffen (Tabelle 7.1).

Alternative kraftstoffe und hybridfahrzeuge — Innovation im Fahrzeugbereich mit neuen Antriebskonzepten

Die nachhaltige Energiewirtschaft des 21. Jahrhunderts baut auf regenerative Energien wie Solarenergie, Windkraft, Wasserkraft, Tidenhub, Geothermie und Biomasse. Kraftstoffe aus biogenen Quellen, elektrochemische Energiewandler

1

und Hybridfahrzeuge

2

begleiten die moderne Verkehrstechnik zu den Klimazielen des Kyoto-Protokolls.

3

2017 erreicht die konventionelle Erdölförderung ihren Höhepunkt.

4

Erdöl versiegt in 45 Jahren, Erdgas in 67, Steinkohle in 178 und Braunkohle in 197 Jahren.

5

Auf das Zeitalter der fossilen Ressourcen wird die Ära der elektrischen Stromerzeugung folgen. Der Energiemix in Deutschland schloss im Jahr 2001 verhaltene 3,2% erneuerbare Energien ein. Doch nachwachsende Rohstoffe bieten sich vermehrt zur stofflichen Nutzung, zur Kraftstoffgewinnung, sowie zur Strom- und Wärmeerzeugung an.

Peter Kurzweil

5. Ausgewählte Determinanten des Firmenwertes (in Anlehnung an das Modell von Skandia)

Der Firmenwert ist eine, wie bereits erwähnt, rein rechnerische Verfahrensgröße. Da er sich aus der Unternehmenswertermittlung ableitet, ist eine Ungenauigkeit ob seines tatsächlichen Wertes unvermeidbar. Der Firmenwert setzt sich, wie ebenfalls bereits bekannt, aus Faktoren zusammen, die als das so genannte intellektuelle Kapital bekannt sind. Aufgrund der Ableitung des ausgewiesenen Firmenwertes aus dem Kaufpreis stellt er einen pauschalen Bewertungsansatz seiner Determinanten dar. Zur Strukturierung dieses intellektuellen Kapitals, wird an dieser Stelle auf Kapitel 4 — im Konkreten auf die Struktur des Skandia-Modells — verwiesen.

9. Chemie nichtmetallisch-anorganischer Baustoffe

Die äußerste Schicht unserer Erde ist aus einer Vielzahl unterschiedlicher Gesteine aufgebaut, die sich über lange geologische Zeiträume hinweg gebildet haben. Von der Art der bei der Bildung der Gesteine ablaufenden physikalischen oder chemischen Vorgänge hängen Struktur und Aufbau und damit die Gebrauchseigenschaften eines Gesteins ab, wie z.B. Härte, Druckfestigkeit, Porosität und Wasseraufnahmevermögen.

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