I. Grundfragen des Umweltmanagements 1. Was ist beinhaltet das „Pressure-State-Response-Schema“? (allgemein) • Driving forces –Sozioökonomische und soziokulturelle Triebkräfte – menschliche Aktionen, die den Druck auf die Umwelt erhöhen oder verringern • Pressures – Druck den menschliche Aktivitäten auf die Umwelt ausüben (z. B. Abwässer) • State of the environment – Zustand der Umwelt – z. B. Beurteilung der Luftqualität • Impacts – Auswirkungen der Umweltzerstörung z. B. Verlust der biologischen Vielfalt, wirtschaftlicher Schaden • Responses – Antworten (Reaktionen) der Gesellschaft auf Zustand der Umwelt – z. B. Vorschriften Akteure im Umwelt – Wirtschaftszusammenhang sind dabei: – Politische Institutionen (EC, Bund, Länder, Gemeinden) • Ge- und Verbote • Normen • Anreize • Gestaltungsmaßnahmen – Bürger/innen: • Umweltorientiertes Alltagsverhalten • Umweltorientierte Konsumentscheidungen – Unternehmen: • Defensivstrategien • Offensivstrategien 2. Wenden Sie das „Pressure-State-Response-Schema“ auf den Problembereich Klimaschutz an • Driving forces –Sozioökonomische und soziokulturelle Triebkräfte – menschliche Aktionen, die den Druck auf die Umwelt erhöhen oder verringern: – Bevölkerungszunahme – Wirtschaftswachstum – Materielle Wohlstandszuwächse • Pressures – Druck den menschliche Aktivitäten auf die Umwelt ausüben (z. B. Abwässer): – Steigender Verbrauch (fossiler) Energieträger (Erdöl, Erdgas, Kohle) – Steigende Emissionen klimawirksamer Gase (CO2, Methan, Lachgas ...) 1 • State of the environment – Zustand der Umwelt – z. B. Beurteilung der Luftqualität: – Zunahme der Konzentration klimawirksamer Gase in der Atmosphäre – Temperaturanstieg • Impacts – Auswirkungen der Umweltzerstörung z. B. Verlust der biologischen Vielfalt, wirtschaftlicher Schaden – Anstieg des Meeresspiegels – Verschiebung der Klima- und Vegetationszonen – Häufung extremer Witterungsereignisse • Responses – Antworten (Reaktionen) der Gesellschaft auf Zustand der Umwelt – z. B. Vorschriften: – Politische Institutionen: Klimaschutzpolitik (Kyoto-Protokoll als Ausgangspunkt, Vorgaben der EU an die Mitgliedsländer) – Bürger/innen: Energiesparmaßnahmen, Einsatz erneuerbarer Energienutzung, Klimaschonendes Mobilitätsverhalten, Klimabewusstes Kaufverhalten – Unternehmen: Betriebliches Energiemanagement, Erhöhung der Energieeffizienz, Einsatz erneuerbarer Energien 3. Was sind die (ökologischen) Grundlinien Nachhaltigen Wirtschaftens? Nachhaltiges Wirtschaften = Anpassung der Umweltbeanspruchung an die Umweltkapazität Zentrale Randbedingungen nachhaltigen Wirtschaftens sind: 1. Begrenzte/abnehmende Rohstoff- und Energieverfügbarkeit 2. Begrenzte Pufferkapazität der Natur (Ökosysteme, Lebewesen, stoffliche Regelkreise) gegenüber Stoffeinträgen Bedeutung „Nachhaltiges Wirtschaften“: 2 1. Verbrauch an Naturgütern an ihrer Verfügbarkeit ausrichten: – Senkung/Stabilisierung des Verbrauches an Rohstoffen, Energieträgern, Wasser, fruchtbares Land – Allmählicher Übergang von nicht-erneuerbaren auf erneuerbare Rohstoffe und Energien 2. Stoffeinträge in die Umwelt dem natürlichen „Verarbeitungsvermögen“ von Lebewesen, Ökosystemen, Regelkreisen anpassen: – Schaffung geschlossener Stoffkreisläufe (wo prinzipiell möglich) – Verzicht auf Stoffe, die gesundheitsschädigend sind und solche, die von der Natur nicht verarbeitet werden können (d. h. keine nicht-abbaubaren Stoffe bzw. keine systemschädigende Stoffe (FCKW, Pestizide mit Breitenwirkung), keine gentechnisch veränderten Organismen – Begrenzung der übrigen Emissionen nach ökologischer bzw. gesundheitlicher Verträglichkeit (z. B. Klimawirksame Gase, waschaktive Substanzen, Nitrat, Phosphat) 4. Welche sind die 3 Dimensionen (Säulen) nachhaltiger Entwicklung? • Schutz der Ökosphäre: – Erhaltung der Pufferkapazität der Natur – minimale Nutzung nicht-erneuerbarer Ressourcen – nachhaltige Nutzung erneuerbarer Ressourcen • Beständige wirtschaftliche Entwicklung: – Wachstum der Wirtschaftsleistung – hoher Beschäftigungsgrad – Preisniveaustabilität – außenwirtschaftliches Gleichgewicht • Gerechte Verteilung der Chancen und Lasten: – zwischen einzelnen Menschen – zwischen Industrie- und Entwicklungsländern – zwischen den Generationen 3 5. Welche sind die Leitprinzipien nachhaltigen Konsumverhaltens? • Maßhalten „Neue Bescheidenheit“ (Suffizienz) – Genügsamkeit, Änderung des Lebensstils z. B. langlebige Güter, Bevorzugung v. saisonalen Gütern der Region, Nutzen statt Besitzen, Qualität statt Quantität, Einkauf im Ort, kurze Wege mit dem Fahrrad zurücklegen • Einen gewunschten Nutzen mit wenig Umweltverbrauch erzielen (Effizienz) – Unveranderte Anspruche, jedoch mit weniger Rohstoff- und Energieeinsatz verbunden z. B. Niedrigenergiehauser, sparsame (Hybrid-)Autos, Recyclingprodukte, Mehrweggebinde, Energiesparlampen • Verwendung umweltverträglicher Stoffe bzw. Produkte (Konsistenz) – Merkmale: Nicht giftig, abbaubar, erneuerbar/rezyklierbar Produkte aus umweltverträglicher Produktion (z. B. mit Bio, FSC, Öko-Tex - …Siegel) Solaranlagen zur Warmwasserbereitung, Biomasse-Nahwärme, Energie- u. Wasser sparende Waschmaschinen, ökosystemschonende Haushaltschemikalien 6- Was beinhaltet nachhaltige Unternehmensführung mit Fokus auf ökologische Ziele? • Ökologische Zieldimension: – Effizienter Einsatz natürlicher Ressourcenknappheiten – Nutzung erneuerbarer Ressourcen – Minimierung der Emissionslasten – Vermeidung von system- bzw. individuenschädigenden Stoffen ad Ressourcenschonung: Betriebliches Stoffmanagement: – Einsatz von Sekundärrohstoffen – Innerbetriebliches Recycling/geschlossene Stoffkreisläufe – Einsatz von ökologisch verträglichen erneuerbaren Ressourcen – Einsatz von ungiftigen/systemverträglichen Stoffen ad Risikovermeidung: – Effiziente Energienutzung (Kaskadennutzung) 4 – Einsatz von ökologisch verträglichen erneuerbaren Energieträgern II. Ressourcenwirtschaftliche Probleme und Lösungsansätze Energie/Rohstoffe 1. Welche Arten von Rohstoffen lassen sich unterscheiden? Abiotische Rohstoffe: energetische Rohstoffe nichtenergetische Rohstoffe Nichtenergetische Rohstoffe lässt sich wieder einteilen in: Erze, Industrieminerale & Baurohstoffe Biotische Rohstoffe: Stoffliche Nutzung Nahrung/Futtermittel Brennstoffe/Kraftstoffe 2. Worin liegt der Unterschied zwischen Ressourcen und Reserven? 3. Welche Rolle spielt die Verbrauchsdynamik bei der Ressoureneinschätzung? Zeigen Sie dies anhand eines Beispiels -> Abbildung rechts: Chromvorräte 5 Wie lange die bekannten Chromvorräte noch reichen, hängt von der Nutzungsrase des Chroms ab. Bleibt der Verbrauch konstant (gestrichelte Linie), so ist noch für etwa 420 Jahre Chrom vorhanden. Wenn die Nutzung wie gegenwärtig um 2,6% jährlich anwächst, ist der Chromvorrat schon in 95 Jahren erschöpft; wenn man von den fünffachen Erzmengen ausgeht, in 154 Jahren. Auch wenn es gelinge, alles gebrauchte Chrom als Altmaterial wieder dem Neugebrauch zuzuführen, würde der exponentiell steigende Bedarf die Chromvorräte in 235 Jahren erschöpfen (horizontale Linie). 4. Was versteht man unter „unkonventionellen“ Erdöl- und Erdgasvorräten unkonventionelles Erdöl ( = teures, nur langsam produzierbares Erdöl) Unkonventionelle Lagerstätten Als unkonventionell werden Lagerstätten bezeichnet, die nicht dem konventionellen Erdgasfallen-Typ entsprechen und aus denen meist nur mit erheblichem Aufwand Gas gefördert werden kann (z. B. durch sogenanntes Fracking) 5. Ist eine Entkoppelung von wirtschaftlicher Entwicklung und Ressourcenverbrauch möglich? Wie lässt sich diese realisieren Die Materialintensität – also der Materialverbrauch pro produzierter Einheit – ist von 1991 bis 2009 um fast 31% gefallen. Im Jahr 2009 wurden knapp 2% weniger Fläche je Einheit Wirtschaftsleistung eingesetzt als 1992. 6 Der Wasserverbrauch je Einheit reales BIP ist zw. 1991 & 2007 um gut 42% zurückgegangen. Beim Energieeinsatz wurden pro Einheit BIP fast 25% gespart. 6. Nennen Sie einige nachwachsende Rohstoffe und geben Sie Beispiele über deren stoffliche Nutzung. • Rohstoff Pflanzenöl: Industriepflanzen: Raps, Rübsen, Senf, Crambe, Leindotter, Sonnenblume Wolfsmilch Produkte: Kosmetika, Schmierstoffe, Hydrauliköle, Schalöle, Motoröle, Getriebeöle, Sägekettenöle, Lösungsmittel • Rohstoff Leinöl: Industriepflanze: Öllein Produkte: Farben, Lacke, Lasuren, Linoleum • Rohstoff Stärke: Industriepflanze: Mais, Weizen, Markerbsen, Kartoffeln Produkte: Papier, Pappe, Verpackungen, Textilien (nicht Kartoffeln) Folien, Waschmittel (Kartoffeln) • Rohstoff Faser, Hanföl: Industriepflanze: Hanf Produkte: Zellstoff, Papier, Textilien, Dämmstoffe, Garn, Kosmetika • Rohstoff Holz, Cellulosefaser: Industriepflanze: Holz Produkte: Papier, Pappe, Zigarettenfilter, Zellstoff, Bauholz, Möbel 7. Von welchen Determinanten wird der Energieeinsatz bestimmt. Was ist mit diesen Determinanten gemeint? Determinanten der Verbrauchsentwicklung: Energieeinsatz = Umfang der Energiedienstleistung x spezifischer Engergiebedarf 7 Zentrale Bestimmungsgröße für den spezifischen Energiebedarf: Wirkungsgrad / Nutzungsgrad Energetischer Wirkungsgrad = Nutzenergie/eingesetzte Energie (in % = x 100) 8. Was versteht man unter dem energetischen Wirkungsgrad? Nennen Sie ein Beispiel für unterschiedliche Systemwirkungsgrade. Der Wirkungsgrad η ist eine dimensionslose Größe, welche die Effektivität eines Prozesses angibt. Unter dimensionslos wird Einheitenlosigkeit verstanden, es gibt beim Wirkungsgrad keine Einheiten wie J, m oder s. Es stehen immer Nutzen und Aufwand im Verhältnis zueinander. Der Wirkungsgrad kann Werte von 0 bis 1 annehmen. Er ist null, wenn kein Nutzen vorhanden ist und 1, wenn der Nutzen dem Aufwand entspricht. Meist wird dieser in Prozent, also von 0% bis 100% angegeben. Beispiele: Erdölraffinerie 0,99 Kokerei 0,94 Elektrizität aus Wasserkraft 0,8 Elektrizität aus KondensationsKW 0,4 HeizKW(KW= Kraftwerk) 0,6 - 08 BlockheizKW 0,8 - 0,9 9. Wie erklärt sich der geringe Wirkungsgrad im Bereich Mobilität? 10. Wie hat sich in Österreich der Einsatz erneuerbarer Energien entwickelt? Welche Energieträger sind dabei von besonderer Bedeutung 8 Besondere Bedeutung: Kohle, Öl, Gas, Wasserkraft, Biomasse, Solar 11. Welchen Anteil erneuerbarer Energien an der Energieversorgung soll Österreich bis 2020 laut EU-Vorgabe erreichen? Welche Länder sind hier Spitzenreiter in der EU? Österreich soll einen Anteil von 34 erreichen. Spitzenreiter hierbei: 1. Schweden, 2. Lettland, 3. Finnland (Österreich am 4. Platz) Wassernutzung 1. Welche Bedeutung hat die Ressource Wasser, welche Funktionen kommen ihr zu? • Biologische/ökologische Funktionen: – Lösungs- und Transportmittel: z. B. Nährstoffaufnahme der Pflanzen – Komponente der Photosynthese – Zentraler Bestandteil von lebenden Substanzen Wasseranteil des menschl. Körpers: 46 – 75 % (altersabhängig) Blut 90 %, Obst/Gemüse bis 95 %) – Klimafaktor (Bewölkung, Niederschlag) – Lebensraum (Gewässer – Ökosysteme) • Gesellschaftliche Funktionen: – Trinkwasser (notwendige Tagesration 2 – 3 Liter) – Brauchwasser in Haushalten in Industrie und Gewerbe als Kühlwasser 70 – 75 % Fabrikationswasser (Lösungs- und Quellmittel, Produktstoff) 22 – 25 % – Kesselwasser, Belegschaftswasser 3 - 5 % – Transportmedium zur Personen- und Güterbeförderung 9 – Fischerei – erholungswirksamer Landschaftsfaktor 2. Wo wird in Privathaushalten viel Wasser benötigt? Nennen Sie Ansatzpunkte für eine Verbrauchreduktion Täglicher Wasserverbrauch pro Person: durchschnittlicher Tagesverbrauch pro Person 150l davon: - 48l – Toilettenspülung - 44l – Baden, duschen - 18l – Wäsche waschen - 14l – Sonstiges - 9l – Körperpflege - 6l – Gartenbewässerung - 6l – Geschirrspüler - 3l – Autowäsche - 2l – Trinken, kochen Ansatzpunkte für Verbrauchreduktion: Duschen STATT Baden; Waschmaschine, Spülmaschine nie halb beladen laufen lassen, beim Duschen, Händewaschen & Zähneputzen zwischendurch den Hahn abdrehen; WC-Spülkästen mit Stopptaste verwenden oder alte Kästen mit „WCWasser-Stopp“ nachrüsten. 3. Welche Qualitätsbeeinträchtigungen können beim Grundwasser auftreten? Was bewirken erhöhte Nitratgehalte? Was sind deren häufigste Ursache? - Tendenziell hoher Bedarf - Lokale Qualitätsbeeinträchtigungen von Grundwasserreservoirs insb. durch: x überhöhte Nitratgehalte: Das im Körper gebildete Nitrit führt v.a. bei Säuglingen zu einer verringerten Sauerstoffaufnahme (Methämoglobinämie); Grenzwert für Trinkwassernutzung: 50mg/Liter; Überschreitungen Schwellenwert (45mg/l) bei 11% der Messstellen (2012) x chlorierte Kohlenwasserstoffe (Pestizide, Reinigungs- & Entfettungsmittel) x Verunreinigung durch Öl (über Bodenpassage etwa bei Unfällen) x Austräge aus undichten Deponien (z.B. Mittendorfer Senke) Aktueller Stand: Von 2.030 Messstellen gibt es bei 454 Einzelmessstellen für zumindest einen Schadstoff Überschreitungen des Schwellenwerts (45mg/l) - Lokale Verknappung in Großstadtbereichen; lokal/regionale Ressourcen für den räumlich konzentrierten Bedarf oft nicht ausreichend (Bsp.: ¾ des Wiener 10 Wasserbedarfs werden über Fernleitungen aus dem ca. 80km entfernten Schneeberg/Rax-Gebiet gedeckt) Landschaftsumwandlung 1. Wodurch kommt es zur Umwandlung („Versiegelung“) von naturnahen Flächen und welche ökologischen Folgen hat diese? • durch chemische Belastungen: – Bodenversauerung (NOx, SO2) – Überfrachtung mit Nährstoffen (Veränderung der Artenzusammensetzung, Nährstoffauswaschung) – Versalzung – Eintrag von toxischen bzw. schwer abbaubaren Stoffen • strukturelle Belastungen – Bodenverdichtung – Bodenerosion – Bodenversiegelung – Größere Erdbewegungen Ökologische Folgen durch Flächenversiegelung: Wegfall wichtiger Funktionen naturnaher Vegetationsflächen, die da wären: • Beeinflussung des Lokalklimas durch Verdunstung (Interzeption, Transpiration) • Wasserspeicherung im Boden (Grundwasserspeisung) • Sauerstoffproduktion (im Zuge der Photosynthese) • Lufthygiene: „Auskämmen“ von Luftschadstoffen III. Emissionsprobleme u. Strategien der Emissionsbegrenzung Gewässerbelastung/Gewässerreinhaltung 1. Wie hat sich die Belastung von Oberflächengewässern in Österreich in den letzten zwei Jahrzehnten entwickelt? Durch Nutzung des Wassers durch Haushalte, Gewerbe und Industrie wird das Wasser mit Stoffen belastet, was zu Störungen im Gewässerhaushalt führen kann, dies kann wiederum zu Problemen bei anderen Nutzungszwecken führen (Trinkwassernutzung, Fischerei, Erholung) 11 Die Gesamtmenge der anfallenden Abwassermenge ist von 1987 bis heute von 16 Mio. Einwohnerwerten auf 4 Mio. gesunken (Wasser nach Reinigung). Die jährliche Menge an Abwasser beträgt ca. 28 Mio. Einwohnerwerte (Rohwasser – nicht geeignet) EW = Einwohnerwert: der in der Wasserwirtschaft gebräuchliche Vergleichswert für die in Abwässern enthaltenen Schmutzfrachten 2. Welche Arten von Gewässerbelastungen bzw. von Wasser gefährdenden Stoffen gibt es und welche ökologischen Folgewirkungen haben diese? • leicht abbaubare Stoffe (Eiweiß, Zucker, Stärke) Vermehrung von Mikroorganismen, Sauerstoffdefizit • Pflanzennährstoffe (Nitrate, Phosphate) Förderung des Algenwachtums, Sauerstoffdefizit • Schwer abbaubare (bzw. toxische Stoffe) Anreicherung in Organismen und Sedimenten, teilweise toxisch • Schwermetalle (Hg, Pb, Cd) Anreicherung in Organismen und Sedimenten, toxisch • Abwärme Verstärkt die Wirkung von leicht abbaubaren Stoffen und Pflanzennährstoffen Ausführliche Erklärung: • leicht abbaubare Stoffe: Stoffe, die von Mikroorganismen (Bakterien und Pilzen) relativ rasch verarbeitet bzw. zerlegt (mineralisiert) werden können. Hierzu zählen vor allem die Inhaltsstoffe häuslicher Abwässer (Eiweiß, Zucker, Stärke, Fäkalien) => ökologische Wirkungen: 12 Mikroorganismen verbrauchen beim Abbau solcher Stoffe Sauerstoff. Je größer das Angebot von leicht abbaubaren Stoffen, desto größer die Zahl der Mikroorganismen und desto größer auch der Sauerstoffbedarf (Sauerstoffzehrung). Dies kann für höhere Wasserlebewesen zu Sauerstoffmangel führen. Verschärfung der Situation bei erhöhter Wassertemperatur – der Gehalt an gelöstem Sauerstoff im Wasser nimmt ab, zugleich steigende Zunahme der Stoffwechselaktivität der Mikroorganismen und auch tierischer Lebewesen d.h. sie verbrauchen mehr Sauerstoff pro Zeiteinheit • Pflanzennährstoffe: Der Eintrag von Pflanzennährstoffen (Nitrate, Phosphate) führt zu einer Intensität des Pflanzenwachstums in Gewässern (v.a. Mikroalgen). Vor allem Phosphat führt als Minimumfaktor zu massiver Pflanzenentwicklung (Quellen: Waschmittelphosphate, Phosphatfreisetzung durch Zersetzung von leicht abbaubaren Substanzen, Einschwemmen von Phosphatdünger aus landwirtschaftlichen Flächen) => ökologische Wirkungen: Eutrophierung (Nährstoffüberversorgung) und damit einhergehende kettenartige Vermehrung von Lebewesen (Zunahme des pflanzlichen Planktons bedingt eine Zunahme der pflanzenfressenden Tierwelt) und führt so zu einer erhöhten Sauerstoffzehrung. Zahl der Fische nimmt zwar zu, doch deren Bestand wird artenärmer; besonders problematisch ist wiederum die durch absinkende tote Organismen im Tiefenwasser bewirkte Sauerstoffzehrung (daraus folgernd: Faulschlammbildung) • Biologisch schwer abbaubare (bzw. toxische Stoffe) Stoffe mit einer biologischen „Halbwertszeit“ von mehr als zwei Tagen Beispiele: – Chlorkohlenwasserstoffe (schwer bis gar nicht-abbaubar, fettlöslich) – Mineralölprodukte (Raffinerien, Tankerunfälle, Tankschiffreinigungen) – Phenole (toxische Wirkung durch Bindung an Eiweiß und dessen Denaturierung9 – Detergentien (waschaktive Komponenten von Waschmitteln zur Reduktion von Oberflächenspannung des Wassers, Benetzungsfähigkeit wird erhöht9 – Ligninsulfonsäuren (Papier- und Zellstofferzeugung) 13 • Schwermetalle: Quecksilber, Cadmium, Blei, Chrom; Problem: Toxizität und Anreicherungsvermögen im Organismus 3. Skizzieren Sie die Wirkungsweise der aeroben und der anaeroben Abwasserreinigung • aerobe Abwasserreinigung: Dieser Prozess wird durch künstliche Sauerstoffzufuhr in Gang gehalten, die abgebauten Substanzen sinken als Schlamm auf den Beckengrund ab. • anaerobe Abwasserreinigung: Nach der aeroben Stufe folgt die anaerobe Stufe, dabei wird der abfallende Schlamm durch spezielle Mikroorganismen noch weiter abgebaut, dabei anfallendes Methangas kann für den Energiebedarf zur Belüftung der Belebtschlammbecken genutzt werden. Der ausgefaulte Schlamm wird in Folge getrocknet und gelagert, das gereinigte Abwasser wird in den Vorfluter entlassen. In biologischen Verfahren wird vor allem bei Haushaltsabwässern und bei organisch belasteten Industrieabwässern eine hohe Reinigungswirkung erzielt 4. Welche Grenzen der Leistungsfähigkeit der Abwasserreinigung sind erkennbar? – Trotz der beachtlichen Reinigungsleistung bleibt eine Restbelastung (schwer abbaubare Stoffe, P (Phosphor), N (Stickstoff) – Eintrag von toxischen Stoffen trotz Abwasserreinigung möglich – Klärung als Restabfall in großen Mengen, mit z. T. problematischen Inhaltsstoffen (z. B. Schwermetalle), => besondere Anforderungen an die Entsorgung (Verbrennung, Deponie) 5. Welche Vorsorgemaßnahmen zur Gewässerreinhaltung bieten sich an? Geben Sie je ein Beispiel dazu an Additive Maßnahmen: Verfahren der Abwasserreinigung (schwer abbaubar = länger als 2-5 Tage) 14 - Mechanische Klärung (1. Stufe): Entfernung ungelöster Feststoffe durch Rechen oder Absetzverfahren; gröbere Schadstoffe werden mittels Rechen & Sieben aus dem Wasser entfernt; feinere Schwebstoffe werden durch Absetzverfahren zum Absinken gebracht - Biologische Klärung (2. Stufe): durch Mikroorganismen werden organische Abwasserinhaltsstoffe abgebaut aerob = biologische Abbau unter Zufuhr von Sauerstoff anaerob = biologischer Abbau durch Faulung - chemisch-physikalische Klärung (3. Stufe); Entfernung bestimmter Stoffe durch separate Verfahren. Beispiele: Neutralisation, Fällung (z.B. von Phosphaten); Flockung, Adsorption (mit Aktivkohle oder Polymerharzen) Integrierte Maßnahmen & Vorsorgestrategien: - In Haushalten: sparsamer Umgang mit Wasser durch entsprechendes Nutzverhalten (Duschen statt Vollbad); Vermeidung unnötiger Abwasserlasten durch exakte Dosierung von Waschmitteln, etc.; Verwendung von wassersparenden Technologien (wassersparende Armaturen, etc.) - Im Produktionsbereich: Kreislaufführung des Produktionswassers; Mehrfachverwendung von Laugen; Einsatz von neuen Produktionsverfahren; Einsatz von Kühlwässern 6. Was ist unter dem BSB5-Wert, dem CSB-Wert und dem Einwohnerwert zu verstehen? BSB5-Wert = der Biochemische Sauerstoff-Bedarf in 5 Tagen; Sauerstoff bedarf der Mikroorganismen bei der Zerlegung der leicht abbaubaren Abwasserinhaltsstoffe. CSB-Wert = der chemische Sauerstoffbedarf Gesamtsauerstoffbedarf für die vollständige Zerlegung (Oxidation) aller organischen Bestandteile im Abwasser. 15 7. Was versteht man laut EU-Wasserrahmenrichtlinie unter einem „Guten Zustand“ bei Oberflächengewässern? Oberflächengewässer: Guter chemischer & ökologischer Zustand; Orientierung am natürlichen Zustand; Sicherung & Bewahrung aquatischer Lebensräume Grundwasser: Guter chemischer & mengenmäßiger Zustand Künstliche & erheblich veränderte Gewässer (HMWB) Gutes „ökologisches Potential“ 8. Wie sind Österreichs Gewässer qualitativ zu beurteilen und wo liegen aktuell die Schwachpunkte im Zustand unserer Gewässer? Luftverunreinigung/Luftreinhaltung 1. Wie hat sich die Emissionssituation im Bereich Luft in Österreich in den vergangenen zwei Jahrzehnten entwickelt? Die Emissionen sind grundsätzlich zurückgegangen, jedoch muss man die einzelnen Verursachergruppen (Kraft- und Heizwerke, Industrie, Verkehr und Kleinverbrauch) näher betrachten. CO ist z. B. in allen Verursachergruppen zurückgegangen, auch bei SO2 ist gleiches zu beobachten. 2. Wie sind die Trends bei einzelnen Luftschadstoffen? (Verursachungsbereiche, Entlastungsmaßnahmen, Defizite) Verursachungsbereiche: • Kraft- und Heizwerke • Industrie • Verkehr • Kleinverbrauch Entlastungsmaßnahmen: Die Luftreinhaltepolitik war bisher v. a. bei Schwefeldioxid (minus 66 % seit 1990) auf Grund des kontinuierlich reduzierten Schwefelgehaltes bei Mineralölprodukten, des 16 verstärkten Einsatzes von Schwefel ärmeren Brennstoffen sowie Erdgas- und Entschwefelungsanlagen) und bei den flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) erfolgreich. Die NOx-Emissionen sind seit 1999 wieder im Ansteigen, Staub ist leicht rückläufig Luftverunreinigende Stoffe können zu Schäden führen – an Menschen – an Ökosystemen (Wälder, Seen etc.) – an Sachgütern Defizite: Der Eintrag von Luftschadstoffen kann bei allen Komponenten von Ökosystemen (Pflanzen, Tierwelt, Kleinlebewelt (Bestandsabfallverzehrer und Reduzenten) Schädigungen hervorrufen Direkte Wirkung aus der Luft: SO2 und NOx bilden saure Gase und in Verbindung mit Wasserdampf saure Niederschläge. Diese schädigen Pflanzen an ihrer Nadel/Blattoberfläche. Das über die Spaltöffnungen in Blätter (Nadeln) eindringende Gas schädigt vor allem den Photosynthesapparat (Chlorophyllkörper) Indirekte Wirkung über den Boden: Saure Niederschläge wirken sich im Boden versauernd aus => sinkender pH-Wert Mögliche Folgeschäden: – Beeinträchtigungen der Funktion der Bodenlebenswelt (Humusbildner) – Auswaschung von Bodennährstoffen (z. B. Phosphat) – Freisetzung (Mobilisierung) von Metallionen (Aluminium, Mangan), welche das Feinwurzelsystem der Pflanzen schädigen 3. Welche ökologischen Effekte gehen von Säure bildenden Primärschadstoffen (v.a. SO2 u. NOx) aus? 17 Der Eintrag von Luftschadstoffen kann bei allen Komponenten von Ökosystemen (Pflanzen, Tierwelt, Kleinlebewelt (Bestandsabfallverzehrer und Reduzenten) Schädigungen hervorrufen Direkte Wirkung aus der Luft: SO2 und NOx bilden saure Gase und in Verbindung mit Wasserdampf saure Niederschläge. Diese schädigen Pflanzen an ihrer Nadel/Blattoberfläche. Das über die Spaltöffnungen in Blätter (Nadeln) eindringende Gas schädigt vor allem den Photosynthesapparat (Chlorophyllkörper) Indirekte Wirkung über den Boden: Saure Niederschläge wirken sich im Boden versauernd aus => sinkender pH-Wert. Mögliche Folgeschäden: – Beeinträchtigungen der Funktion der Bodenlebenswelt (Humusbildner) – Auswaschung von Bodennährstoffen (z. B. Phosphat) – Freisetzung (Mobilisierung) von Metallionen (Aluminium, Mangan), welche das Feinwurzelsystem der Pflanzen schädigen 4. Welche Wirkungen haben „saure“ Niederschläge auf Waldökosysteme? Saure Niederschläge wirken sich im Boden versauernd aus => sinkender pH-Wert. Mögliche Folgeschäden: – Beeinträchtigungen der Funktion der Bodenlebenswelt (Humusbildner) – Auswaschung von Bodennährstoffen (z. B. Phosphat) – Freisetzung (Mobilisierung) von Metallionen (Aluminium, Mangan), welche das Feinwurzelsystem der Pflanzen schädigen Allgemein kann davon ausgegangen werden, dass unterhalb eines pH-Wertes von 3 massive Wurzelschäden und Schäden an zahlreichen bodenbildenden Organismen auftreten 5. Inwiefern ist die Feinstaubbelastung ein aktuelles Problem? Wer sind die wesentlichen Verursacher? Wo kann entlastend angesetzt werden? Staub ist ein komplexes, heterogenes Gemisch aus festen bzw. flüssigen Teilchen, die sich hinsichtlich ihrer Größe, Form, Farbe, chemischen 18 Zusammensetzung, physikalischen Eigenschaften und ihrer Herkunft bzw. Entstehung unterscheiden. Staubbelastung wird anhand der Masse verschiedener Größenfraktionen beschrieben. • TSP (Total Suspended Particles): Masse des Gesamtstaubes (im IG-L Schwefelstaub genannt) • PM10: Masse aller Partikel kleiner als 10 μm aerodynamischem Durchmesser • PM2,5: Masse aller Partikel kleiner als 2,5 μm aerodynamischem Durchmesser Feinstaub: Mit Feinstaub (PM10) bezeichnet man Partikel mit einem Durchmesser kleiner 10 μm. Partikel dieser Größe können über den Kehlkopf hinaus bis tief in die Lunge gelangen. Sie sind daher besonders gesundheitsschädlich. Verursacher: • Industrie (39 %) • Kleinverbrauch (v.a. Feuerungsanlagen) (25 %) • Landwirtschaft (12 %) • Verkehr (19 %) • Energieversorgung (3,5) Wo kann entlastend angesetzt werden? Nachsorgemaßnahmen in Form von nachgeschalteten Technologien zur Minderung des Schadstoffausstoßes z. B.: – Rauchgasreinigungsanlagen bei Industrieprozessen- und Kraftwerken (Entschwefelungs- Entstickungs-, Entstaubungsanlagen, Adsorption durch Kohlefilter) – Abgas-Katalysatoren und Partikelfilter bei Kraftfahrzeugen Vorsorgestrategien: – Verringerung des Energieträgerumsatzes (=Senken des Verbrauchsniveaus) durch • Energiesparendes Verhalten • Zweckgerechter Energieeinsatz • Einsatz von energiesparenden Technologien 19 – Einsatz erneuerbarer Energieträger und/oder emissionsarmer(freier) Energiesysteme 6. Wie entsteht. bodennahes Ozon, welche Schadwirkungen können damit einhergehen und wie sehen die gesetzlichen Grenzen aus? Ozon ist lebenswichtig, aber auch bedrohlich. Ozon schützt die Erde mit der Ozonschicht in 15 – 50 km Höhe (Stratosphäre) vor der UV-Strahlung aus des Weltraums. Andererseits wirkt Ozon in Bodennähe als gefährliches Reizgas für Mensch, Tier und Pflanzen. Die lebenswichtige Ozonschicht – das „gute Ozon“ – nimmt stark ab, während das „böse Ozon“ – Steigerungsraten aufweist. Folgen dieser Entwicklung sind besorgniserregend – enormer Handlungsbedarf. Auswirkungen: – Mensch: Ozon ist aggressives Reizgas. Reagiert mit fast allem, was ihm in die Quere kommt. Hohe Ozonbelastungen können Beeinträchtigungen der Lungenfunktion, Reizung der Schleimhäute (Augen) und Bronchialstörungen hervorrufen. Es sind nicht nur kurzfristig auftretende Spitzenbelastungen für Gesundheitsstörungen verantwortlich. Langanhaltende Belastungen, wie sie etwa abseits von Ballungsgebieten auftreten, können zu dauerhaften Gesundheitsschäden führen. Ozon steht unter Verdacht, krebserregend zu sein. – Pflanzen: Reagieren auf gasförmige Luftschadstoffe im Allgemeinen noch wesentlich empfindlicher als der Mensch. Gerade Ozon erweist sich als starkes Pflanzengift und kann bereits in geringen Konzentrationen große Schäden anrichten – viele Kulturpflanzen wie Bohnen, Tabak, Raps, Soja, Kartoffeln und Weizen sind davon betroffen. Ozon ist auch der Verursacher des Waldsterbens (Zusammenspiel von „Ozonstress“ mit anderen Belastungen wie Trockenheit, Hitze, andere Luftschadstoffe, erhöhte UV-Strahlung usw.) 7. Was versteht man unter einer Smogsituation? Geringer Luftaustausch in Folge von Windstille und Inversionswetterlage. Durch diese Tatsache kann eine erhöhte Konzentration an Reizgasen auftreten und bei Augen und Atemwegen besonders starke Reizungen und Entzündungen hervorrufen. 20 8.Welche Strategien gibt es in der Luftreinhaltung? (Nachsorge- / Vorsorgemaßnahmen) Nachsorgemaßnahmen in Form von nachgeschalteten Technologien zur Minderung des Schadstoffausstoßes z. B.: – Rauchgasreinigungsanlagen bei Industrieprozessen- und Kraftwerken (Entschwefelungs- Entstickungs-, Entstaubungsanlagen, Adsorption durch Kohlefilter) – Abgas-Katalysatoren und Partikelfilter bei Kraftfahrzeugen Vorsorgestrategien: – Verringerung des Energieträgerumsatzes (=Senken des Verbrauchsniveaus) durch • Energiesparendes Verhalten • Zweckgerechten Energieeinsatz • Einsatz von energiesparenden Technologien – Einsatz erneuerbarer Energieträger und/oder emissionsarmer(freier) Energiesysteme Klimaproblematik 1. Wie funktioniert unser Klimahaushalt? Worin besteht der natürliche Treibhauseffekt? Treibhausgase kommen Großteils auch in der unbelasteten Luft in Spurenanteilen vor (insgesamt weniger als 0,05 Vol.%) und haben zusammen mit dem Wasserdampf in der Luft die Eigenschaft, dass von der Sonne eingestrahlte kurzwellige Licht Großteils durchzulassen, nicht jedoch die von der Erde abgegebene Wärmestrahlung. Diese langwelligen Infrarotstrahlen werden zum Teil von Wasserdampf und Spurengasen absorbiert, sodass in Folge der eingeschränkten Wärmeabfuhr ein natürlicher Treibhauseffekt entsteht. Ohne diesen Treibhauseffekt läge die Durchschnittstemperatur der Erde im bodennahen Bereich bei minus 18 Grad Celsius anstatt bei tatsächlich + 15 Grad Celsius 2. Was versteht man unter dem anthropogenen Treibhauseffekt? Funktioniert im Prinzip wie der natürliche Treibhauseffekt, wird aber durch den zusätzlichen Anteil von Treibhausgasen noch verstärkt. Der Ausstoß von 21 zusätzlichen Treibhausgasen kann zu gravierenden Verschiebungen im Klima- und Wasserhaushalt der Erde führen. Das ökologische Problem besteht darin, dass mit der Industrialisierung solche Treibhausgase in großen Mengen aus künstlichen Quellen in die Atmosphäre gelangen und somit einen zusätzlichen Treibhauseffekt hervorrufen. Dies geschieht durch die klimawirksamen Gase. 3. Was sind die wichtigsten klimawirksamen Gase und deren Verursachungsbereiche? • Methan (z. B. CH4 aus dem Nassreisanbau oder aus der Viehhaltung) • Fluor-Chlorkohlenwasserstoffe, kurz FCKW (u.a. als Treibmittel, Kühlmittel und Schäumungsmittel eingesetzt) • Bodennahes Ozon (entsteht aus Vorläufersubstanzen wie NOx, CO und unverbrannten Kohlenwasserstoffen) • Distickoxid (N20, v. a. aus der Düngung und aus Verbrennungsprozessen • Kohlendioxid (CO2) 4. Welche konkreten Risiken sind mit einer möglichen Klimaänderung verbunden? Landwirtschaft: • Ertragseinbußen durch Trockenheit • Erhöhter Schädlingsbefall Waldwirtschaft: • Gefährdung einzelner Baumarten durch höhere Temperaturen und weniger Niederschläge (Fichten, Zirben, Eichen) • Bestandsgefährdung durch erhöhten Schädlingsbefall Fremdenverkehr: • verringerte Schneebedeckung • Anhebung der Grenze für Schneesicherheit (dzt. 1200 m bei + 2 Grad auf 1500 m) • Erhöhtes Risiko im Hochgebirge durch Steinschlag und Vermurungen (Permafrost) Wasserhaushalt: • höhere Ansprüche an Wasserversorgung und Abwasserbehandlung 22 Gesundheit: • Klimastress durch extreme Wetterereignisse, Begünstigung von Krankheitserregern 5. Welche Möglichkeiten gibt es im Klimaschutz und wie sieht es mit der Umsetzung aus? Mögliche Maßnahmen: • Verringerung des Energieverbrauches (Energiesparen) • Einsatz von erneuerbaren Energien – Solarenergie – Wind – Wasserkraft – Biomasse – Umgebungsenergie • Ausweitung des Waldbestandes Umsetzung der Klimaschutzmaßnahmen durch: • Förderungen (Ökostromanlagen, Niedrigenergiebauten, Altbausanierung, Heizkesseltausch, Anlagen zum Einsatz erneuerbarer Energien) • Fiskalische Maßnahmen (Steuerbegünstigung von Biokraftstoffen) • Gesetzliche Technik-Vorgaben (Gebäuderichtlinien, Mindestwirkungsgrade bei Heizanlagen) • Flexible Maßnahmen 6. Wie sieht die Entwicklung beim Ausstoß klimarelevanter Gase in Österreich, aus und wo zeigen sich besondere Probleme im Klimaschutz? Die Belastung durch Treibhausgase in Österreich ist im Vergleich zu 1990 bis 2006 um ca. 83 % gestiegen, wobei der Anteil an durch Tanktourismus verursachten Emissionen bei 27 % liegt. An zweiter Stelle beim Zuwachs sind die sonstigen Emissionen mit ca. + 31 %, hier sind hauptsächlich CH4-Emissionen aus der Lösemittelverwendung zu erwähnen. Das produzierende Gewerbe mit einem Zuwachs an Emissionen mit ca. 14 % und der Faktor Energieaufbringung mit ca. 12 % liegen ungefähr gleich. Rückläufig zeigt sich die Bilanz bei der Abfallwirtschaft mit einem Minus von rund 40 %, die Landwirtschaft mit – 14 % sowie bei fluorierten Gasen mit ca. – 8 %. Als Problemfaktor kann somit daraus schließend der Verkehr genannt werden und der hohe Anteil des Tanktourismus mit 27 % sowie der Anstieg der sonstigen Emissionen, resultierend aus dem Emissionen durch CH4 (Lösemittelverwendung). 23 7. Was besagt die EU Klimaschutzstrategie 20-20-20? 8. Was ist mit Emissionshandel gemeint, wie funktioniert er und was sind die Kernpunkte der 3. Etappe im EU-Emissionshandel bis 2020? Ziel: 20% Anteil erneuerbare Energieträger am Energieverbrauch Ziel: 20% Reduktion des CO2-Austoßes (gegenüber 1990) Ziel: 20% Steigerung der Energieeffizienz Emissionshandel der Industrie EU-Ziel: minus 21% (gegenüber 2005) Ausnahmen: - Von Abwanderung gefährdete Industrien bekommen 100% Gratis CO2-Zertifikate, wenn sie nach den höchsten Umweltschutzstandards produzieren. - Solidaritätsbonus: 12 Prozent der Verschmutzungsrechte für osteuropäische Staaten. - Ausnahmen bis 2020 für Stromwirtschaft in Ländern mit hohem Kohleanteil (v.a. Polen, Bulgarien, Rumänien). 9. Was versteht man „Joint Implementation“ und was unter „Clean Development Mechanism“? Joint-Implementation (JI) – Artikel 6 – Kyoto Protokoll: Gemeinsame Umsetzung von Projekten in Industrieländern. Im Rahmen von „JIProjekten“ können „Emissionsreduktions-Einheiten“ für die Finanzierung von Projekten in anderen entwickelten Ländern erworben werden. JI-Projekte dürfen nicht im eigenen Land durchgeführt werden. Zeitrahmen für die Anrechnung ist 2008 – 2012. Clean Development Mechanism (CDM) – Artikel 12 – Kyoto Protokoll: Projekte zwischen Industrieländern und Entwicklungsländern, die selbst noch keine Verpflichtungen erfüllt haben. Reduktionen aus CDM-Projekten sind ab 2000 anrechenbar, da der entsprechende Mechanismus noch nicht vorhanden ist, können sie rückwirkend angerechnet werden. Wesentliches Ziel ist die Förderung der 24 nachhaltigen Entwicklung in minder entwickelten Ländern und der Transfer umweltfreundlicher Technologien. Abfallproblematik/Abfallwirtschaft 1. Wie hat sich die Abfallsituation in Österreich in der jüngeren Vergangenheit entwickelt? (wichtigste allgemeine Trends) Zwischen 2004 und 2008 ist das Abfallaufkommen um etwa 2,4 Mio. Tonnen angestiegen und betrug 2008 rund 56 Mio. Tonnen – Die Menge der Aushubmaterialien (25,6 Mio. Tonnen) und Abfälle aus dem Bauwesen (6,6 Mio. Tonnen) hat insgesamt auf 32,2 Mio. Tonnen zugenommen. Anstieg Aushubmaterialen –3,6 Mio. Tonnen – das sind mehr als 45 % und somit der größte Anteil am Abfallaufkommen. Verursacht durch verrmehrte Bautätigkeit für Schieneninfrastruktur. – Aufkommen an Holzabfällen Anstieg um ca. 0,78 Mio. Tonnen auf 5,7 Mio. Tonnen (verbesserte getrennte Sammlungen in Gewerbe/Industrie und bei kommunalen Abfällen – Anstieg Abfallaufkommen der Haushalte um rund 11 % auf ca. 3,8 Mio Tonnen 2. Mit welchen Arten von Abfällen haben wir es zu tun? Abfälle lassen sich nach der Herkunft unterscheiden in: – Siedlungsabfälle (Hausmüll und Sperrmüll) – Industrie- und Gewerbeabfälle – Klärschlamm aus Kläranlagen Gesamtes Abfallaufkommen beträgt ca. 56 Mio Tonnen, wobei mehr als die Hälfte auf Bodenaushub und Bauschutt entfällt 3. Wie stellt sich die Entwicklung bei den häuslichen Abfällen das? Was ist hier als defizitär, was als positiv zu vermerken? Entwicklung des Abfallaufkommens in Österreich Im Vergleich zu den Erhebungen zum letzten Bundes-Abfallwirtschaftsplan 2006 ist das für das Jahr 2009 ermittelte Abfallaufkommen um etwa 500.000t gesunken & beläuft sich auf rund 53,54 Mio. t, wovon rund 23,47 Mio. auf Aushubmaterialen entfallen. 25 Das Aufkommen von Abfällen aus Haushalten und ähnlichen Einrichtungen ist aber weiter angestiegen – auf rund 3,9 Mio. t im Jahr 2009 Rund 2,2 Mio. t der Abfälle aus Haushalten und ähnlichen Einrichtungen konnten über getrennte Sammlungen erfasst werden. Das sind um 430.000 t mehr als im Jahr 2004. (BMLFUW 2011). Den auf die Masse bezogenen größten Anteil am inländischen Materialverbrauch machen die nicht-metallischen Mineralien mit 62% aus. Dabei handelt es sich vor allem um Baurohstoffe. Das Aufkommen von mineralischen Abfällen (vor allem aus dem Bauwesen) hat sich in den letzten Jahren ebenfalls deutlich gesteigert. 4. Was beeinflusst das Abfallaufkommen von Haushalten? Gründe für die Zunahme des Abfallaufkommens aus Haushalten & ähnlichen Einrichtungen: - Anstieg der Wohnbevölkerung, der Haushalte (Singlehaushalte) - Abnahme der durchschnittlichen Haushaltsgröße - vermehrte Nachfrage nach Fertiggerichten in kleineren verpackten Portionen - vermehrtes marktseitiges Angebot an Einwegprodukten 5. Worin liegen die ökologischen Probleme von Abfällen? Ökologische Aspekte des Abfallproblems: • Abfälle sind meist Wertstoffe (= potentielle Sekundärrohstoffe). Eine Rückführung in den Produktions- bzw. Nutzungskreislauf ist insofern angezeigt, als die Vorkommen an natürlichen Rohstoffen (Primärrohrstoffen) vielfach schon relativ begrenzt sind. • Die Beseitigung von Abfällen erfordert einen beträchtlichen Flächenbedarf unter Beeinträchtigung des Landschaftsbildes • Potentielle Risiken von Mülldeponien: – Eindringen von Sickerwasser in Gewässer bzw. ins Grundwaser (bei schlechter Standortwahl oder defekter Abdichtung), effektiv beherrschbar sind Sickerwässer nur, wenn sie erfasst und in Kläranlagen behandelt werden – Explosionen und Brände durch Deponiegas (Produkt der Faulung organischer Substanzen – Methanbildung). Stillgelegte und rekultivierte Deponien müssen daher über Jahre hinaus kontrolliert werden (Beobachtungsbrunnen), Deponieentgasung 26 (Gasschächte, Gassonden). Die Umweltrisiken von Mülldeponien sind mittlerweile als eher gering einzustufen: Gründe: moderne Deponietechnik + Lagerung nur von vorbehandelten Abfällen + getrennte Sammlung biogener Abfälle – Hoher technischer Reinigungsaufwand der Abgase aus Müllverbrennungsanlagen 6. Welche abfallwirtschaftlichen Strategien gibt es? Welchen Stellenwert haben diese in der Realität? Abfallwirtschaftliche Strategien: 1. Abfälle nach Möglichkeit vermeiden (Verringerung des Abfallaufkommens, Reduzierung der umweltbelastenden Komponenten) = Vorsorgemaßnahmen im idealtypischen Sinn 2. Abfälle, die nicht vermeidbar sind, sollten weitgehend einer Wiederverwertung oder Weiterverwertung zugeführt werden. 3. Abfälle, die nicht verwertbar sind, sollen schadlos entsorgt werden Vermeidung VOR Verwertung VOR Versorgung 7. Unterschiede zwischen Produktrecycling und Materialrecycling aus Sicht der Abfallvermeidung Produktrecycling (Weiterverwendung, Wiederverwendung) Weiterverwendung: Nutzung des so gut wie unveränderten Produkts für ein vom Erstzweck verschiedene Verwendung (Beispiel: Nutellaglas als Trinkglas, Traktorreifen als Schaukel) Wiederverwendung: Wiederholte Verwendung eines Produktes oder von Produktteilen für den gleich bleibenden Verwendungszweck (Beispiel: Pfandflasche als Austauschmotor) Materialrecycling (Weiterverwendung, Wiederverwendung) Weiterverwendung: Einsatz von Stoffen und Produkten in noch nicht durchlaufene Produktionsprozesse unter Umwandlung zu neuen Werkstoffen und Verlust der Materialidentität (Beispiel: Herstellung von künstlichem Rohöl aus Kunststoffabfällen) Wiederverwendung: Wiedereinsatz von Stoffen und Produkten in bereits früher durchlaufene Produktionsprozesse unter partieller oder völliger Formauflösung und Veränderung. (Beispiel: Altglaseinsatz bei der Glasherstellung 27