Umweltwissenschaften (Fach) / Kapitel 1 (Lektion)

Diese Lektion wurde von jmichel0 erstellt.

Lektion lernen

Diese Lektion ist leider nicht zum lernen freigegeben.

zurück  |  weiter 1 / 1

• Teilbereiche der Umwelt Wasser, Atmosphäre (Luft und Klima), Terrestrische Systeme (Boden, Ökosysteme)
• Verwendete Methoden in den Grundlagen der Umweltwissenschaften Sphärenmodell Systemansatz Methoden zur Analyse von Umweltproblemen          - Integrated Assessment          - DPSIR-Schema
• Die einzelnen Sphären im Sphärenmodell (inklusive Erklärung) Atmosphäre (gasförmige Hülle der Erde) Hydrosphäre (Ober- und unterirdische Wasservorkommen: Bodenwasser, Grundwasser, Seen, Ozeane. Durchdringt die anderen Sphären) Biosphäre (Teile der obersten Erdkruste, der Erdoberfläche und der Atmosphäre, die von lebenden Organismen bewohnt werden, bzw. Organismen einen Lebensraum bieten) Lithosphäre („Feste Gesteinshülle“, umfasst die Erdkruste und Teile des Erdmantels) Pedosphäre → Böden (Trennschicht zwischen Lithosphäre und Atmosphäre. Die Pedosphäre markiert den Grenzbereich der Erdoberfläche, in dem sich die Lithosphäre, die Hydrosphäre, die Atmosphäre und die Biosphäre durchmischen)
• Biogeochemische Stoffkreisläufe (Definition und wichtige Punkte) Definition: Flüsse der chemischen Elemente durch die Atmosphäre, Hydrosphäre, Lithosphäre, und Biosphäre Wichtig, weil sie kritische Elemente als Lebensgrundlage zur Verfügung stellen   Wichtige Punkte: Transportpfade von Stoffen Stoffbeweglichkeit Störung der Kreisläufe durch den Menschen
• Wichtige chemische Elemente: O, C, H, N, P, S, Si, Al O:  Sauerstoff C:  Kohlenstoff H:  Wasserstoff N:  Stickstoff P:  Phosphor S:  Schwefel Si:  Silicium Al:  Aluminium
• Transportpfade Die Zirkulation der chemischen Stoffe wird von verschiedenen physikalischen, chemischen und biologischen Prozessen bestimmt: Erosion (Abtragung von verwittertem Gestein oder Boden, hauptsächlich durch Fließgewässer, Gletscher und Wind, verstärkt durch Bewirtschaftung des Menschen) Verwitterung (Zersetzung von Gestein) Physikalisch: Zerlegung von massivem Gestein in einzelne     Fragmente, z.B. Frostverwitterung, Salzverwitterung oder Druckentlastungsverwitterung Chemisch: Chemische Veränderung oder vollständige Lösung von Mineralen, Gesteine werden in ihren Eigenschaften verändert, z.B. Kohlesäureverwitterung oder Lösungsverwitterung) Wind Niederschläge Versickerung Abfluss Meeresströmungen Stoffwechselprozesse
• Stoffbeweglichkeit Die Stoffbeweglichkeit in der Umwelt hängt hauptsächlich ab von den physikalischen Eigenschaften des Stoffes: Löslichkeit Flüchtigkeit (Bestreben eines Lösungsmittels zu verdunsten, Einteilungskriterium für Lösungsmittel) Sorptionsfähigkeit (Sorption: Anreicherung von Stoffen) Aggregatzustand   Beispiel Aggregatzustand (gasförmig, fest, flüssig): Gasmoleküle sind nicht so fest gebunden wie Moleküle in anderen Phasen. Entsprechend werden Moleküle in ihrer Gasphase viel schneller transportiert als in fester oder flüssiger Form.
• Der Systembegriff (Definition) Erfüllung einer Funktion Konstellation von Systemelementen und Wirkungsverknüpfungen, die die Funktion des Systems bestimmen (Systemstruktur) Das Objekt verliert seine Identität wenn seine Systemintegrität zerstört wird → ein System ist nicht teilbar!
• Systemgrenze Eine Systemgrenze trennt das System von seiner Umwelt Theoretisch sind Systeme nie völlig von ihrer Umwelt isoliert (sonst wäre ihre Beobachtung unmöglich) Praktisch muss aber eine Grenze definiert werden          - Einfach: Stuhl, Auto, Mensch         - Schwieriger: Ökosystem Faustregeln: Systemgrenze dort          - wo Kopplung schwach ist         - wo vorhandene Kopplungen irrelevant sind         - wo vorhandene Kopplungen keine Rückwirkungen beinhalten  
• Zustandsgrößen (Definition) Definition: Zustandsgrößen sind diejenigen Größen, aus denen sich zu jeder Zeit der Zustand des Systems vollständig ergibt, einschließlich aller daraus ableitbaren System- oder VerhaltensgrößenZustandsgrößen sind voneinander unabhängig, d.h. keine Zustandsgröße lässt sich aus einer beliebigen Kombination anderer Zustandsgrößen ableiten, und jede Zustandsgröße ist für die vollständige Beschreibung des Systems notwendig.
• Anzeige
• Zustandsänderungen (Definition) Zustandsveränderungen können von außen (durch veränderte Eingangsgrößen) oder von innen (durch Rückkopplungen) verursacht werden (charakteristisches Verhalten).
• Systemverhalten Ein System wirkt über Verhaltensgrößen (Ausgangsgrößen) auf seine Umwelt. Verhalten eines Systems in der Regel direkt beobachtbar, aber Struktur oft nicht direkt beobachtbar Verhalten des Systems wird durch sein Wirkungsgefüge festgelegt Problem des Rückschlusses vom Modellverhalten auf die Modellstruktur
• Beziehungen eines Systems zu seiner Umwelt Isoliert: System besitzt weder Input noch Output weder Energie noch Materie wird aufgenommen oder abgegeben. Beispiel: Idealisierungen in der klassischen Thermodynamik (Umwandlung von Wärme in Arbeit). Abgeschlossen (geschlossen): System nimmt nur Energie, jedoch keine Materie von seiner Umgebung auf bzw. gibt nur Energie an diese ab. Offen: System nimmt Materie oder Energie und Materie von seiner Umgebung auf und/oder gibt dies an seine Umgebung ab. Beispiel: selbstorganisierte Struktur bildende Prozesse bei Organismen.
• Analyse von Umweltproblemen Umweltprobleme sind komplex und müssen in vielen Fällen disziplinübergreifend betrachtet werden Notwendigkeit von Methoden zur strukturierten Analyse von Umweltproblemen
• Analyse von Umweltproblemen - "Integrated Assessment" Integrated Assessment (IA) ist ein interdisziplinärer Prozess zur Verknüpfung, Interpretation und Kommunikation von Wissen verschiedener (Wissenschafts-) Disziplinen betrachtet die gesamte Wirkungskette eines (Umwelt)-Problems aus einer übergreifenden Perspektive soll einen Mehrwert gegenüber eines disziplinorientierten Analyse zu schaffen soll Informationen für Entscheidungsträger generieren
• Das DPSIR Konzept DPSIR: Driving forces – Pressures – State – Impacts – Responses Konzeptioneller Rahmen zur Organisation von Informationen, zur Berichterstattung und Analysen Kausale Beschreibung der Interaktionen zwischen Gesellschaft und Umwelt  
• Das DPSIR Konzept - Begriffe Driving forces (Treibende Kräfte): Bereiche öffentlichen Lebens (menschliche Aktivitäten), deren Prozesse Druck auf die Umwelt ausüben können Pressures (Druck auf die Umwelt): Die aus den menschlichen Aktivitäten resultierenden Umweltbelastungen State of the Environment (Zustand): Der Zustand eines Umweltsystems, das den Belastungen ausgesetzt ist Impacts (Auswirkungen): Die spezifische Wirkung durch die Umweltbelastung, z.B. Treibhauseffekt oder Bodenverschmutzung Responses (Korrekturmaßnahmen): Die gesellschaftliche Reaktion auf Umweltbelastung
• Das DSIR Konzept - Driving Forces (Aktivitäten) Primäre Treiber Bevölkerungs- wachstum Ökonomisches Wachstum Technologischer Wandel Gesellschaftlicher Wandel   Sekundäre Treiber Energieproduktion Landwirtschaft Industrie Fischerei Tourismus Haushaltskonsum Transport  
• Das DPSIR Konzept - Pressures (Umweltbelastungen) Luftemissionen Wasseremissionen Abfall Chemikalien Lärm Flächenversiegelung
• Das DPSIR Konzept - State of the Environment (Umweltsystem) Die Zustandsgrößen des Umweltsystems sind abhängig von: den physikalischen, chemischen und biologischen Eigenschaften des Umweltsystems der Größenordnung und Art des „Drucks“ auf das System   Beispiele für Zustandsgrößen von Umweltsystemen:   Physikalisch: Wassergehalt Wasserspannung Bodentemperatur Bestandestemperatur Grundwasserstand Temperatur, Niederschlag Evapotranspiration   Biologisch: Biomasse Nährstoffgehalt Entwicklungszustand Deckungsgrad Besatzdichte von Individuen Samenpotenzial Biodiversität   Chemisch: Konzentrationen von Chemikalien (z.B. Schwermetalle) Art der Stoffverbindung z.B. Stickstoff als NO3- , NH4+, N2O
• Das DPSIR Konzept - Impacts (Auswirkungen) A) Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit Chronische Bedrohung: langfristige Akkumulation und Wirkung eines Schadstoffes. z.B. Allergien auf Grund von langfristiger Exposition gegenüber mäßigen Luftschadstoffkonzentrationen. Akute Bedrohung: kurzfristigeWirkung eines Schadstoffes. z.B. Atemorganserkrankungen aufgrund kurzfristiger Exposition gegenüber hohen Luftschadstoffkonzentrationen.   B) Auswirkungen auf Ökosysteme Chronische Bedrohung: z. B. Schädigung von Bäumen auf Grund von mäßigen Ozonkonzentrationen über einen langen Zeitraum. Akute Bedrohung: z. B. Fischsterben auf Grund von Chemikalienunfällen.
• Das DPSIR Konzept - Responses (Korrekturmaßnahmen) Ziele: Verminderung des Drucks auf die Umwelt (Mitigation), z.B. Abwasserbehandlung, vor der Einleitung in einen Fluss Anpassung an Veränderungen der Umwelt (Adaption), z.B. die Erhöhung der Deiche entlang der Küsten als Anpassung an häufigere Sturmfluten bedingt durch Klimawandel
• Ordnungspolitische und ökonomische Ansätze A) Regulierung der Schadstoffemissionen z.B. Bundesimmissionsschutzgesetz (BImSchG). B) Produktregulierung z. B. Bundeschemikaliengesetz C) Monetäre „Anreize“ zur Verhaltensänderung Steuern als Lenkungsinstrument Finanzielle Förderinstrumente, z.B. EEG
• Technische Ansätze „End of Pipe“ Technologien Nachbesserungsphilosophie: Schadstoffemissionen werden behandelt (z. B. Abwasserbehandlung) Reduzierung des Schadstoffvolumens Verfahrensbezogener Umweltschutz: Schadstoffemissionen werden vermindert (z.B. weniger Abwasserproduktion) Schadstoff- und Abfallvermeidung (Waste Avoidance) Integrierter Umweltschutz: z. B. „Safe Substitutes“, „Cradle to the Grave“ Konzept Schadstoffemissionen werden vermieden, z.B. durch den Ersatz fossiler Brennstoffe durch regenerative Energien

zurück  |  weiter 1 / 1