Als aktive Oxidation wird eine Korrosionserscheinung bezeichnet, die einen durch Chlorverbindungen ausgeloesten Materialabtrag mit der Bildung poroeser Deckschichten beschreibt. Diese Erscheinung ist im Bereich von Betriebstemperaturen um 5000 C bekannt und beschrieben. Jedoch tritt aktive Oxidation auch bei niedrigerem Temperaturniveau bei Biomasseheizkraftwerken auf. Den Ablauf des Korrosionsgeschehens bei niedrigen Temperaturen zu klaeren, ist Ziel der Aktivitaeten.
Wir schlagen vor, den von uns entwickelten Gaschromatographen GhOST-MS (Gas chromatograph for the Observation of tracers - coupled with a mass spectrometer) während der HALO Kampagne WISE einzusetzen um eine breite Palette von Tracern mit unterschiedlichen Lebenszeiten (von fast unendlich wie SF6 bis wenige Wochen, wie CHBr3) in der unteren und untersten Stratosphäre zu messen. Diese Messungen sollen gemeinsam mit den aus den Kampagnen TACTS, SALSA und POLSTRACC vorhandenen Beobachtungen ausgewertet werden. Bei der Auswertung wollen wir uns auf zwei Hauptaspekte konzentrieren. Dies sind die Ableitung von Transit-Zeit Verteilungen (Altersspektren) und die Bestimmung des Halogenbudgets der unteren Stratosphäre, insbesondre des Brombudgets. Die Auswertungen sollen für die verschiedenen Jahreszeiten der Kampagnen und auch im Hinblick auf unterschiedliche meteorologische Situation durchgeführt werden. Zur Ableitung der Altersspektren soll eine neue Methode entwickelt werden, die es erlaubt auch sogenannte bimodale Altersspektren abzuleiten, was eine bessere Beschreibung der Transportzeitverteilung der unteren und untersten Stratosphäre ermöglichen wird. Hierzu ist eine enge Zusammenarbeit mit dem Forschungszentrum Jülich und den Arbeiten zum CLaMS Modell geplant. Als Grundlage für die Methode zur Ableitung der Altersspektren soll der von Ehhalt et al. (2007) veröffentliche Ansatz verwendet werden. Beim Halogenbudget sollen unsere Messungen vor allem verwendet werden um abzuleiten, wieviel anorganisches Brom und Chlor aus kurzlebigen organischen Quellgasen in der unteren Stratosphäre vorhanden ist und dort zum Ozonabbau beitragen kann. Diese Daten sollen mit quasi-simultanen Messungen anorganischer Halogen-Komponenten der Universität Heidelberg kombiniert werden um insbesondre ein komplettes Brombudget der untersten Stratosphäre aufzustellen.
Groundwater contamination by organic compounds represents a widespread environmental problem. The heterogeneity of geological formations and the complexity of physical and biogeochemical subsurface processes, often hamper a quantitative characterization of contaminated aquifers. Compound specific stable isotope analysis (CSIA) has emerged as a novel approach to investigate contaminant transformation and to relate contaminant sources to downgradient contamination. This method generally assumes that only (bio)chemical transformations are associated with isotope effects. However, recent studies have revealed isotope fractionation of organic contaminants by physical processes, therefore pointing to the need of further research to determine the influence of both transport and reactive processes on the observed overall isotope fractionation. While the effect of gasphase diffusion on isotope ratios has been studied in detail, possible effects of aqueous phase diffusion and dispersion have received little attention so far.The goals of this study are to quantify carbon (13C/12C) and, for chlorinated compounds, chlorine (37Cl/35Cl) isotope fractionation during diffusive/dispersive transport of organic contaminants in groundwater and to determine its consequences for source allocation and assessment of reactive processes using isotopes. The proposed research is based on the combination of high-resolution experimental studies, both at the laboratory (i.e. zero-, one- and two-dimensional systems) and at the field scales, and solute transport modeling. The project combines the expertise in the field of contaminant transport with the expertise on isotope methods in contaminant hydrogeology.
Chlorierte Ethene koennen durch anaerobe Bakterien vollstaendig nach Ethen dechloriert werden. Das Ziel des Forschungsvorhabens ist die Mikrobiologie, die die letzten zwei Dechlorierungsschritte von Dichlorethen zu Vinylchlorid und von Vinylchlorid zu Ethen katalysiert, zu identifizieren und genauer zu untersuchen. Anreicherungen zielen darauf ab, Bakterien zu aktivieren, die chlorierte Ethene als Elektronenakzeptor in einer anaeroben Atmung benutzen oder cometabolisch dechlorieren. Die Bakterienanreicherungen sollen mit molekular-oekologischen Methoden untersucht werden um Hinweise auf die Identitaet der dechlorierenden Bakterien zu kriegen. Reinkulturen werden auf ihre Physiologie, Biochemie, Genetik und Oekologie hin untersucht.
Reaktive Substanzen wie Chlor, Chlordioxid oder Ozon werden häufig als Desinfektions- oder Schutzmittel verwendet und fallen damit unter die Biozid-Verordnung. Bei der Anwendung dieser Substanzen kann es zur Bildung von Reaktionsprodukten, so genannten Desinfektionsnebenprodukten (DBPs), kommen, die u.U. toxischer und persistenter als die Ausgangssubstanz sein können. Inzwischen wurden weit über 500 DBPs identifiziert. Bis auf wenige Ausnahmen ist eine Aussage über deren Relevanz für die Umweltrisikobewertung bisher nicht möglich. Genauere Kenntnisse hierzu sind jedoch für eine umfassende Risikobewertung unabdingbar. Auch gibt es derzeit kein EU-weit abgestimmtes Vorgehen zur Bewertung von DBPs im Biozid-Verfahren. Ein solches ist aber zwingend erforderlich, da bereits erste Zulassungsanträge für in Frage kommende Produkte eingegangen sind und die Bewertung von DBPs spätestens bei der Produktzulassung zu erfolgen hat. Im Rahmen einer Literaturrecherche soll daher zunächst geklärt werden, welche der bis dato identifizierten DBPs für die Umweltrisikobewertung im Biozidvollzug von Relevanz sein könnten. Da die Bildungsraten von DBPs in erheblichem Maße durch die Bestandteile des zu behandelten Mediums bestimmt werden, sollen im Anschluss repräsentative, behandelte Wässer auf die Bildung von DBPs hin analysiert werden. Zudem soll untersucht werden, inwiefern es möglich ist 'Worst Case-Wässer' für standardisierte Untersuchungen im Rahmen der Bewertung zu definieren. In einem weiteren Schritt soll zudem geklärt werden, inwieweit eine bestehende Datenbank der Internationalen Seeschifffahrtsorganisation (IMO), die für die Bewertung von Ballastwasserbehandlungsanlagen herangezogen wird und Daten zu Ökotoxikologie und Verhalten in der Umwelt für 46 DPBs enthält, auch für den Biozid-Vollzug relevant und anwendbar ist. Schließlich soll, basierend auf den gewonnen Erkenntnissen, ein detailliertes Konzept zur Bewertung von DBPs im Rahmen des EU-Biozid-Vollzugs erarbeitet werden.
Die Emissionsentwicklung persistenter organischer Schadstoffe verläuft uneinheitlich. Minderungserfolge sind bei den polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen zu verzeichnen. Umweltwirksamkeit von persistenten organischen Schadstoffen Persistente organische Schadstoffe (Persistent Organic Pollutants, POPs) werden in der Umwelt nur langsam abgebaut. Besondere Umweltrelevanz ergibt sich daraus, dass sie nach ihrer Freisetzung in der Umwelt verbleiben und sich in der Nahrungskette anreichern. Damit können sie ihre schädigende Wirkung auf Ökosysteme und Mensch langfristig entfalten. Einige POPs weisen eine hohe Toxizität auf – in der breiten Öffentlichkeit wurde dies durch Unglücke wie in Seveso deutlich. Da sie weiträumig transportiert werden, können sie nach ihrer Deposition selbst in entlegenen Gebieten zu einer Belastung führen. Zu den POPs gehören Chemikalien, die zum Zwecke einer bestimmten Anwendung hergestellt werden (zum Beispiel Pflanzenschutzmittel und Industriechemikalien) aber auch solche, die unbeabsichtigt bei Verbrennungs- oder anderen thermischen Prozessen entstehen (sogenannte uPOPs wie polychlorierte Dibenzo-p-dioxine und –furane (PCDD/F) oder polyaromatische Kohlenwasserstoffe ( PAK ) (siehe Tab. „Emissionen persistenter organischer Schadstoffe nach Quellkategorien“). Internationale Regelungen zum Schutz vor persistenten organischen Schadstoffen Im Rahmen der Konvention über weiträumige grenzüberschreitende Luftverunreinigungen ( Convention on Long-Range Transboundary Air Pollution , CLRTAP) der UN -Wirtschaftskommission für Europa ( UNECE ) wurde 1998 ein Protokoll zur Reduktion der POP-Emissionen von 32 Staaten und der EU unterzeichnet. Deutschland hatte hierzu unter Federführung des Umweltbundesamts technische Basisdokumente erstellt, zum Beispiel zum Stand der Technik der Emissionskontrolle stationärer Quellen. 2009 wurde das Protokoll novelliert; Regelungen zu sieben weiteren POPs wurden aufgenommen und bestehende Regelungen aktualisiert. Darüber hinaus ist seit 2004 das weltweit geltende Stockholmer Übereinkommen zu POPs in Kraft, das inzwischen von 186 Staaten ratifiziert wurde. Beide Vertragswerke, das POPs-Protokoll und die Stockholm-Konvention, regeln derzeit über 20 verschiedene POPs, die aber nicht alle deckungsgleich in beiden Abkommen vertreten sind. Zudem werden neue POPs aufgenommen. Die formulierten Ziele der Abkommen richten sich im Detail nach dem jeweils betroffenen Stoff und umfassen alle Möglichkeiten vom Verbot über Substitution bis hin zu der Anforderung, dass die Emissionen des Stoffes den Wert eines Referenzjahres zukünftig nicht überschreiten darf. Umfang der Emissionen Die Schätzungen der Emissionen unbeabsichtigt freigesetzter POPs ( uPOPs ) sind in der Regel mit größeren Unsicherheiten behaftet als die der Schadstoffe, die beabsichtigt eingesetzt werden. Polychlorierte Biphenyle (PCB) Polychlorierte Biphenyle ( PCB ) sind in ihrer Anwendung strikt reglementiert, teilweise bereits seit Jahrzehnten. Rund zwei Drittel der insgesamt eingesetzten PCB von rund 100 Tausend Tonnen (Tsd. t) befinden sich geschlossen in Trafos, Kondensatoren oder Hydraulikflüssigkeit. Die restlichen Anwendungen in offenen Systemen (zum Beispiel Dichtungsstoffe, Anstriche und Weichmacher) liegen schon lange zurück. Daher werden die verbleibenden Emissionen der laufenden Anwendungen nur noch gering eingeschätzt (1990: 1.736 kg, 2022: 213 kg). Die Entsorgungssituation ist dennoch problematisch, da bei nicht kontrolliertem Verbleib von erheblichen Re-Emissionen auszugehen ist. Dioxine Polychlorierte Dibenzodioxine und -furane ( PCDD/PCDF , kurz oft Dioxine genannt) entstehen in Gegenwart von Chlorverbindungen bei jeder nicht vollständigen Verbrennung. Größte Quelle war 1990 noch die Abfallverbrennung in der Energiewirtschaft, deren Eintrag heute jedoch vernachlässigbar ist. Von insgesamt ca. 814 Gramm (Emissionsangaben in I- TEQ : Internationales Toxizitätsäquivalent) im Jahr 2022 stammten rund die Hälfte aus der Energiewirtschaft und 15 % aus den Industrieprozessen, dort fast ausschließlich aus der Metallindustrie (größtenteils aus Sinteranlagen). 37 % stammen aus Haus- und Autobränden. Insgesamt sanken die Emissionen zwischen 1990 und 2009 um etwa 85 % und stagnieren seither auf diesem Niveau beziehungsweise fluktuieren leicht. Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) Zu den polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen ( PAK ) gehören über 100 Verbindungen. PAK entstehen durch unvollständige Verbrennung. Hauptquellgruppe sind mit Abstand die kleinen Feuerungsanlagen der Haushalte. Die vorhandenen Messwerte sind jedoch mit hohen Unsicherheiten verbunden, da ähnlich wie bei den Dioxinen eine repräsentative Aussage zum Nutzerverhalten bei kleinen Feststofffeuerungen nicht möglich ist. Weiterhin gibt es Schätzungen (unterschiedlicher Qualität) zu PAK-Emissionen der Stahl- und mineralischen Industrie sowie von Kraftwerken und Abfallverbrennungsanlagen. Insgesamt ist das deutsche PAK-Inventar jedoch fast vollständig, da diese Emissionen weitestgehend aus Verbrennungsprozessen entstehen, die gut überwacht werden. Hexachlorbenzol (HCB) Die Datenlage für HCB ist deutlich schlechter als für Dioxine /Furane und PAK . Dieser Schadstoff wird in Anlagen normalerweise nicht gemessen, da er nicht gesetzlich geregelt ist. Seit 1977 ist HCB als reiner Wirkstoff in der Anwendung als Pflanzenschutzmittel verboten. Jedoch kann es als chemische Verunreinigung in anderen Wirkstoffen vorkommen. Mit Hilfe des Bundesamts für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit (BVL) konnten erstmals für die Berichterstattung 2016 HCB-Emissionen für diesen Bereich über die Inlandsabsätze der Pflanzenschutzmittel mit den Wirkstoffen Chlorthalonil und Picloram seit 1990 bis 2016 und der zulässigen HCB-Maximalgehalte ermittelt werden. Lindan ist bis zum Anwendungsverbot im Jahr 1997 berücksichtigt. Der rückläufige Trend ist nicht nur auf verminderte Maximalgehalte zurückzuführen, sondern auch auf die schwankenden Absatzmengen sowie die jeweiligen Wirkstoffzulassungen. Verschiedene Branchen, bei denen HCB-Emissionen zu erwarten wären, sind derzeit noch unberücksichtigt, wie zum Beispiel die Metallindustrie und die Zementindustrie. Weitere POPs Für weitere prioritär betrachtete POPs liegen wenig belastbare oder sehr geringe Emissionsschätzungen vor oder die Substanzen wurden in Deutschland weder hergestellt noch angewendet. Gleichwohl sind Immissionen über den Import nicht auszuschließen. Gleiches gilt für Ausgasungen von im Inland früher einmal verwendeten Produkten, für die die großräumige Immissionssituation vernachlässigbar ist (zum Beispiel DDT und Lindan im Holzschutz von Innenbauten der neuen Länder). Trends Weitere Emissionsminderungen sind bei Dioxinen (PCDD/F) aufgrund der bereits vollzogenen Maßnahmen nur noch in geringem Umfang zu erwarten. Die Benzo(a)pyren- (BaP-) Emissionen dürften sich großräumig bei den Kleinfeuerungen (Kamine, Öfen) durch Brennstoffsubstitution und -einsparung weiter verringern, solange der Holzeinsatz in der Kleinfeuerung nicht weiter zunimmt. Die hier vereinzelt bei Anlagen der Eisen- und Stahlindustrie noch vorhandenen Reduktionspotenziale haben vor allem lokale Bedeutung. Bei PCB könnte die Altlastenproblematik mangels Kontrolle der umweltgerechten Rückführung vornehmlich durch Aufklärung entschärft werden. Bei Chlorparaffinen gibt es ein Stoffsubstitutionspotenzial kurzkettiger durch langkettige Stoffe. Die Verwendung kurzkettiger Chlorparaffine in der metallverarbeitenden Industrie und in der Lederverarbeitung und Zurichtung wurde in der EU mit der Richtlinie 2002/45/EG im Jahre 2002 verboten.
a) Perchlorate sind potentielle endokrine Disruptoren. Sie können die Produktion von Schilddrüsenhormonen hemmen, was zu schwerwiegenden Effekten in Organismen führen kann. Jedoch liegen nur wenige Daten über das Vorkommen von Perchloraten in der Umwelt vor, so dass ihre Umweltrelevanz schwer einschätzbar ist. Perchlorate können vor allem aus chlorhaltigen Desinfektionsmitteln und aus vielen weiteren Vorläufersubstanzen aus der Chlorindustrie gebildet werden. Chlorhaltige Chemikalien werden in großen Mengen in den verschiedenen Bereichen eingesetzt und gelangen hierdurch auch in die Umwelt. Dort kann eine Perchloratbildung nicht ausgeschlossen werden. b) In dem Vorhaben soll das Vorkommen von Perchloraten in der Umwelt an 'hotspots', an denen große Mengen chlorhaltiger Chemikalien zum Einsatz kommen (Häfen, Auslauf von Kläranlagen etc.), analytisch ermittelt werden. Um die Perchloratbildung in Beziehung zu den Vorläufersubstanzen setzen zu können, soll ebenfalls die Konzentration wichtiger potentieller Vorläufer (wie z.B. Chlorat, Hypochlorit, freies und gebundenes Chlor etc.) an den 'hotspots' gemessen werden. Die Ergebnisse des Projektes tragen zum besseren Verständnis der Perchloratbildung aus den Vorläufersubstanzen bei.
Um die hygienische Sicherheit von öffentlichen Schwimmbädern zu gewährleisten wird das Wasser permanent im Kreislauf über ein Aufbereitungssystem geführt. Zur Desinfektion wird es dabei überwiegend mit Chlor bzw. chlorabspaltenden Chemikalien versetzt. Neben der Inaktivierung der Mikroorganismen bildet Chlor mit gelösten und partikulären Stoffen im Schwimmbeckenwasser jedoch verschiedene, z. T. gesundheitsschädliche Desinfektionsnebenprodukte (DNPs). Unter anderem kommt es zur Bildung von unerwünschten anorganischen Chloraminen (Mono-, Di- und Trichloramin). Mit klassischen Aufbereitungsverfahren lassen sich diese durchaus reduzieren, jedoch kommt es zur Freisetzung von Ammoniumionen, die sich im Wasserkreislauf anreichern und mit frisch dosiertem freien Chlor zur erneuten Bildung von anorganischen Chloraminen führen. Zudem tragen diese zu einer erheblichen Standzeitverkürzung (Verkeimung) von Aktivkohlefiltern bei. Daher müssen dem Beckenwasser derzeit erhebliche Mengen an Frischwasser zugesetzt werden. Diese Vorgehensweise beeinflusst die Energie- und Ressourceneffizienz des Schwimmbadbetriebs negativ. Um diesem Problem zu begegnen, sollen innerhalb des Projekts zwei neuartige, kostengünstige, wartungsarme und einfach zu integrierende Verfahren zur gezielten Chloraminentfernung entwickelt und erprobt werden.
Anlass des Forschungsprojektes: Für die Entsorgung der Papierschlämme sollten derzeit neue, energetisch und klimapolitisch sinnvolle sowie für die Papierindustrie kostengünstige Verwertungswege gesucht werden. Die bislang realisierten Entsorgungswege zur direkten Ausbringung und zur Kompostierung mit anschließender Ausbringung werden in Zukunft nicht mehr möglich sein. Eine energetische Verwertung der Papierschlämme in externen Verbrennungsanlagen ist teuer. Eine energetisch/stoffliche Verwertung in Ziegeleien und Zementwerken ist aufgrund des hohen Wasseranteils nur bedingt sinnvoll. Ein alternativer biologischer Verwertungsweg wird deshalb von Papierfabriken und Entsorgern gewünscht. Der Einsatz von unterschiedlichen Schlämmen aus der Papierindustrie und deren produktionsbedingter Inhaltsstoffe in der Vergärungsstufe von Abfallbehandlungsanlagen wurde bisher noch nicht näher untersucht und praktiziert. Darüber hinaus fehlten bisher geeignete Testverfahren, um die Hemmmechanismen von Papierschlämmen bei der Vergärung und in Mechanisch-Biologischen Anlagen (MBA's) zu testen. Zielstellung: Die erste Phase des Forschungsprojekts hatte deshalb das Ziel, die Schlämme und organischen Rückstände der Papierindustrie grundsätzlich einer Co-Vergärung zugänglich zu machen. Ergebnisse: Die Untersuchung der Zusammensetzung der Papierschlämme ergab sehr geringe Schwermetallgehalte. Die Gehalte an organischen Chlorverbindungen liegen in einem Bereich, wie sie auch im Fermenterinhalt von Vergärungsanlagen zu finden sind. Dies trifft auch für die Mineralölgehalte von Primär- und Bioschlämmen zu. Die Mineralölbestandteile, die sich im Altpapier befinden, das zur Papierproduktion eingesetzt wird, reichern sich vorwiegend in den Deinkingschlämmen an. Die Gehalte in den Deinkingschlämmen übersteigen jedoch nicht die Konzentrationen, die in bedruckten Papieren zu finden sind. Diese Ergebnisse lassen bei einer Zugabe von bis zu 100 % Deinkingschlamm keine Hemmungen bei der Vergärung erwarten. Dies konnte auch im Rahmen der angepassten Vergärungs- und Hemmstofftests bestätigt werden. Die Ergebnisse des Gasertragstests zeigten, dass die Papierschlämme im Vergleich zu sonstigen Vergärungsstoffen (z.B. Maissilage, Bioabfall) zum Teil gleich hohe Gaserträge haben können. Dabei unterscheiden sich die Schlamm-arten untereinander weniger als die einzelnen Schlammproben innerhalb einer Schlammart. Dabei betragen Die Methangehalte im Biogas 52 % bis 70 %. Damit sind die meisten Schlämme der Papierindustrie für eine Co-Vergärung sehr gut geeignet und können als Co-Substrat eine gute Ergänzung darstellen. Vor einer praktischen Umsetzung ist im Einzelfall das Abbauverhalten von Papierschlamm im kontinuierlichen Versuch genauer zu analysieren und die Wirtschaftlichkeit dieses alternativen Entsorgungsweges zu prüfen.
Durch ein Scale-up des von der Humboldt-Universität zu Berlin sowie der Firma newtec Umwelttechnik GmbH entwickelten und im Versuchsmaßstab sehr effizienten Systems zur elektrolytischen Wasserdesinfektion (SeWiG) auf große Gewächshausanlagen, soll die Technologie unter Praxisbedingungen erprobt, validiert und gegebenenfalls optimiert werden. Dies ist Voraussetzung zur erfolgreichen Etablierung im gärtnerischen Produktionsanbau. Das neue elektrolytische Desinfektionssystem zur Behandlung von Gießwasser zeichnet sich durch seine funktionale Überlegenheit gegenüber den etablierten physikalischen und chemischen Methoden aus. Hervorzuheben ist seine Wirksamkeit gegen Pflanzenviren und das im Vergleich zu anderen chemischen Verfahren geringere Gefährdungspotential für Anwender, Pflanze und Umwelt. Folgende Arbeitspakete stehen im Vordergrund der großtechnischen Praxiserprobung des elektrolytischen Desinfektionssystems: - Erarbeitung einer Konzeption zur technolog. Einbindung in das Bewässerungsregime der Gewächshausbetriebe (in Zusammenarbeit mit Projektpartner Fa. newtec) - Überwachung der chemisch-physikalischen Parameter des Gießwassers - Auswirkung auf das Pflanzenwachstum, den Ertrag und die Qualität - Auswirkung auf den Algenwuchs/Biofilm im Bewässerungssystem - Bewertung des Energieverbrauchs und Wasserumsatzes - Ermittlung der Konzentration von Chlorverbindungen in Wasser-, Substrat- und Pflanzenproben sowie Bewertung der gesundheitlichen Risiken in Zusammenarbeit mit dem Bundesinstitut für Risikobewertung - Bewertung der hygienisierenden Wirkung in Bezug auf die im Betrieb auftretenden Krankheitserreger - Begleitstudien zur hygienisierenden Wirkung im Forschungsgewächshaus der HU zur wissenschaftlichen Absicherung und Optimierung des Desinfektionsregimes - Auswirkungen auf den Einsatz von Pflanzenschutzmitteln.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 185 |
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| Type | Count |
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| Chemische Verbindung | 4 |
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