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FAQ zur Kommunalabwasserrichtlinie (KARL)

<p>Bis Ende Juli 2027 müssen alle EU-Länder die neue Kommunalabwasserrichtlinie, kurz KARL, in nationales Recht übernehmen. Die Richtlinie ist ein Meilenstein für den Gewässerschutz. Hier finden Sie Fragen und Antworten zum Thema.</p><p>Was ist die Kommunalabwasserrichtlinie und seit wann gibt es sie?</p><p>Die<a href="https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/PDF/?uri=OJ:L_202403019">EU-Richtlinie 2024/3019</a>über die Behandlung von kommunalem Abwasser (Kommunalabwasser-richtlinie - KARL) löst die seit 1991 geltende Richtlinie 91/271/EWG ab. Sie regelt, wie kommunales Abwasser gesammelt, gereinigt und in die Umwelt eingeleitet wird. Ziel der Überarbeitung der Richtlinie ist es, Gewässer zukünftig noch besser vor Verschmutzung durch Abwasser zu schützen. Mit der Überarbeitung der Richtlinie werden Probleme, wie der Eintrag von Mikroschadstoffen, die Mischwasserentlastungen aus der Kanalisation bei starkem Regen und der Energieverbrauch der Kläranlagen, besser berücksichtigt. Die überarbeitete Richtlinie wurde am 12. Dezember 2024 veröffentlicht und ist am 1. Januar 2025 in Kraft getreten. Alle EU-Länder müssen die neuen Regeln bis spätestens 31. Juli 2027 in ihr nationales Recht übernehmen.</p><p>Warum ist die neue KARL ein Meilenstein für den Gewässerschutz?</p><p>Die KARL verstärkt den Gewässerschutz durch zahlreiche Anforderungen, vor allem diese:</p><p>Welchen Mehrwert hat die KARL noch, etwa für den Gesundheits- und Klimaschutz?</p><p>Neue Vorgaben zur<strong>Überwachung bestimmter Krankheitserreger</strong>(z.B. Viren) sowie antimikrobiellen Resistenzen stärken den vorsorgenden Gesundheitsschutz. So schreibt die Richtlinie die Bereitstellung eines Systems zum ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/m?tag=Monitoring#alphabar">Monitoring</a>⁠ von Parametern mit gesundheitlicher Relevanz (z.B. SARS-CoV-2, Poliovirus, Influenzaviren, aber auch neu auftretende Erreger) sowie antimikrobieller Resistenzen im Abwasser vor. Damit kann zukünftig frühzeitig ein Rückschluss auf anstehende gesundheitliche Geschehnisse, wie den Verlauf einer Grippewelle, gezogen werden, da sich schwankende Mengen von Erregerbestandteilen in Ausscheidungen und damit immer auch im Abwasser finden und so das Infektionsgeschehen in der Bevölkerung widerspiegeln können.</p><p>Die<strong>Energieneutralität der Kläranlagen</strong>soll sowohl durch eine verbesserte Energieeffizienz als auch eine Reduzierung des Energieverbrauchs und eine Steigerung der Energieerzeugung (etwa durch Nutzung von Abwärme aus dem Abwasser, Photovoltaik auf verfügbaren Flächen auf den Kläranlagen oder die Gewinnung von Klärgas aus Klärschlamm) erreicht werden. Dazu müssen die Kläranlagen regelmäßige Energieaudits durchführen, um entsprechende Maßnahmen zu identifizieren. Zudem werden die Treibhausgasemissionen, insbesondere Methan und Lachgas, als klimarelevante Faktoren einer Kläranlage bilanziert. Daraus können ebenfalls entsprechende Maßnahmen zur Reduzierung möglicher Emissionen abgeleitet und ein aktiver Beitrag zum ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/k?tag=Klimaschutz#alphabar">Klimaschutz</a>⁠ umgesetzt werden.</p><p>Wieso ist eine weitergehende Abwasserbehandlung notwendig?</p><p>Herkömmliche Klärverfahren, vor allem die mechanisch-biologische und die chemische Behandlung, können viele Spurenstoffe nicht ausreichend entfernen. Diese Spurenstoffe gefährden Gewässerökosysteme, Trinkwasserressourcen und langfristig auch die menschliche und aquatische Gesundheit. Die vierte Reinigungsstufe ergänzt die bisherigen drei mechanisch-biologisch-chemischen Reinigungsstufen der Abwasserreinigung, zum Beispiel mit Verfahren der Aktivkohlefiltration oder Ozonung. Sie dient der gezielten Entfernung beziehungsweise Reduzierung von Spurenstoffen, die mit bisherigen Verfahren nicht ausreichend abgebaut werden, und verbessert die Gewässerqualität nachhaltig.</p><p>Da im Kommunalabwasser eine Vielzahl von Stoffströmen zusammenläuft, ist die Einführung der vierten Reinigungsstufe dort eine effiziente Maßnahme zur Reduzierung der von diesen Stoffen ausgehenden Risiken.</p><p>Entfernt eine vierte Reinigungsstufe alle Spurenstoffe?</p><p>Eine vierte Reinigungsstufe reduziert die im Abwasser vorhandenen Spurenstoffe in einem hohen Maße (insgesamt mindestens um 80 Prozent). Somit können viele, aber nicht alle Spurenstoffe stark reduziert werden. Jeder ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/s?tag=Stoff#alphabar">Stoff</a>⁠ unterliegt einer spezifischen Abbaudynamik und die Reduzierungsraten sind dementsprechend unterschiedlich. Zusätzlich ergeben sich unterschiedliche Reduzierungsraten aufgrund der eingesetzten Verfahrenstechnik (z.B. Aktivkohle oder Ozonung).</p><p>Welche Kläranlagen müssen die vierte Reinigungsstufe installieren?</p><p>Die KARL sieht Vorgaben zur Installation der vierten Reinigungsstufe für bestimmte Kläranlagen vor. Pflicht ist der Ausbau für alle Kläranlagen ab 150.000 Einwohnerwerten (EW). Für Kläranlagen unter dieser Schwelle ergibt sich die Notwendigkeit eines Ausbaus nach einer Risikobewertung. Die Methodik der Risikobewertung wird derzeit entwickelt, so dass die Anzahl der betroffenen Kläranlagen noch nicht sicher geschätzt werden kann.</p><p>Was kostet der Ausbau der vierten Reinigungsstufe?</p><p>Die konkreten Kosten sind noch nicht exakt bezifferbar. Sie hängen insbesondere von der Anzahl der auszubauenden Kläranlagen und der Risikobewertung ab. Die von der EU-Kommission verwendete Folgenabschätzung ermittelt die Kosten anhand bisher errichteter Kläranlagen sowie einer Schätzung des notwendigen Ausbaus. Die KARL sieht einen stufenweisen Ausbau der betroffenen Kläranlagen bis zum Jahr 2045 vor.</p><p>Was ist die erweiterte Herstellerverantwortung (EHV)?</p><p>In Artikel 191 Absatz 2 EU-Vertrag (AEUV) ist das ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/v?tag=Verursacherprinzip#alphabar">Verursacherprinzip</a>⁠ verankert. Dieses besagt, dass grundsätzlich derjenige, der Umweltbeeinträchtigungen verursacht (hat), für die Beseitigung oder Verringerung in die Pflicht genommen werden soll. Ziel ist es, das im EU-Vertrag verankerte Verursacherprinzip auch im Wasserrecht zu stärken und bestimmte Produkthersteller finanziell an den Kosten der Entfernung von Spurenstoffen aus dem kommunalen Abwasser zu beteiligen, wenn die von ihnen in den Produkten verwendeten Stoffe schädlich für unsere Gewässer sind. Die Herstellerverantwortung soll auch Innovationen und die Entwicklung leicht abbaubarer Stoffe fördern – vergleichbar mit den Entwicklungen bei Wasch- und Reinigungsmitteln vor 50 Jahren. Die EHV muss bis spätestens 1. Januar 2029 operabel sein.</p><p>Auf nationaler Ebene wurde die Anwendung der erweiterten Herstellerverantwortung in Deutschland bereits in der<a href="https://www.bmuv.de/fileadmin/Daten_BMU/Download_PDF/Binnengewaesser/BMUV_Wasserstrategie_bf.pdf">Nationalen Wasserstrategie</a>(NWS – 2023) gemeinsam mit unterschiedlichen Stakeholdern und allen Ressorts der Bundesregierung vereinbart. In der Strategie ist unter anderem die Forderung nach einer EHV auf EU-Ebene für eine anteilige Finanzierung enthalten (Aktion 37 der NWS).</p><p>Welche Hersteller sind von der EHV betroffen?</p><p>Artikel 9 KARL bestimmt, dass die Unternehmen, die Arzneimittel und Kosmetika in den Verkehr bringen, mindestens 80 Prozent der Kosten finanzieren, die für Errichtung und Betrieb der vierten Reinigungsstufe anfallen. Die KARL fokussiert dabei zunächst auf die Wirtschaftssektoren Pharma- und Kosmetikherstellung. Diese Regelung der Richtlinie basiert auf einer wissenschaftlichen Studie der EU-Kommission, wonach aus diesen beiden Wirtschaftszweigen 92 Prozent der Mikroschadstoffe im Abwasser enthalten sind. Die Einbeziehung weiterer Wirtschaftszweige beziehungsweise Produktgruppen ist nach der Richtlinie regelmäßig zu prüfen – zunächst bis Ende 2033 und sodann bis Ende 2040. Deutschland und andere Mitgliedstaaten der EU setzen sich dafür ein, dass diese Evaluierung frühzeitiger als in der Richtlinie vorgesehen erfolgt. Wissenschaftliche Studien, die eine andere Verteilung oder eine Zuordnung der Mikroschadstoffe zu weiteren Wirtschaftssektoren aufzeigen, liegen derzeitig allerdings nicht vor.</p><p>Die EHV gilt unabhängig davon, ob die einzelnen Komponenten der Produkte in einem Mitgliedstaat der Union oder in einem Drittland hergestellt worden sind oder ob die Hersteller über einen Sitz in der Union verfügen oder das Produkt über eine digitale Plattform in Verkehr gebracht worden ist. Eine einseitige Belastung deutscher oder europäischer Hersteller ist damit ausgeschlossen.</p><p>Die Beitragspflicht richtet sich nach der Menge und Gefährlichkeit der in Verkehr gebrachten Stoffe. Die konkrete Ausgestaltung der Berechnung der Beitragspflicht und möglicher Ausnahmen ist noch nicht abgeschlossen.</p><p>Welche Institutionen begleiten die nationale Umsetzung der KARL in Deutschland?</p><p>Bis zum 31. Juli 2027 muss die KARL in nationales Recht (Gesetz, Verordnung) umgesetzt werden. Die Herstellerverantwortung soll zum 1. Januar 2029 starten. Das Bundesumweltministerium ist, in Abstimmung mit anderen Bundesressorts, für die rechtliche Umsetzung federführend, das Umweltbundesamt (⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/u?tag=UBA#alphabar">UBA</a>⁠) unterstützt das Umweltministerium fachlich, unter anderem durch zwei Forschungsprojekte zu den technischen, rechtlichen und finanziellen Details.</p><p>Fußnoten</p><p>1Der Einwohnerwert (EW) stellt eine Rechengröße für die Abwasserreinigung dar (siehe DIN EN 1085). Er ist ein Maß für die Belastung gewerblich-industriell genutzten Abwassers mit organisch abbaubaren Stoffen - gemessen als BSB5, das angibt, welche Einwohnerzahl dieser Belastung entspricht (<a href="http://wasser-wissen.de/abwasserlexikon/e/einwohnerwert.htm">Einwohnerwert (EW)</a>).</p>

Grundlagen des Klimawandels

<p>Seit der Industrialisierung steigt die durchschnittliche globale Lufttemperatur in Bodennähe. Wissenschaftliche Forschungen belegen, dass wir Menschen für den raschen Temperaturanstieg der letzten 100 Jahre verantwortlich sind. Deshalb sprechen wir von einer anthropogenen – vom Menschen verursachten – Klimaänderung.</p><p>Durch das Verbrennen fossiler Energieträger (wie zum Beispiel Kohle, Erdöl und Erdgas) und durch großflächige Entwaldung wird Kohlendioxid (CO2) in der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/a?tag=Atmosphre#alphabar">Atmosphäre</a>⁠ angereichert. Land- und Viehwirtschaft verursachen Emissionen von Gasen wie Methan (CH4) und Distickstoffmonoxid (Lachgas, N2O). Kohlendioxid, Methan und Lachgas gehören zu den treibhauswirksamen Gasen. Eine Ansammlung dieser Gase in der Atmosphäre führt in der Tendenz zu einer Erwärmung der unteren Luftschichten.</p><p>Informationen zu den Ursachen von Klimaänderungen, zur Zunahme von Treibhausgasen in der Atmosphäre und zum ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/t?tag=Treibhauseffekt#alphabar">Treibhauseffekt</a>⁠ (natürlich und ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/a?tag=anthropogen#alphabar">anthropogen</a>⁠) finden Sie auf der Seite<strong><a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimawandel/klima-treibhauseffekt">Klima und Treibhauseffekt</a></strong>.</p><p>Wir stellen auf der Seite<strong><a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimawandel/weltklimarat-ipcc">Weltklimarat</a></strong>den Zwischenstaatlichen Ausschuss für Klimaänderungen – ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/i?tag=IPCC#alphabar">IPCC</a>⁠ (Intergovernmental Panel on Climate Change) kurz vor. Zudem gibt es eine Übersicht zu den Erkenntnissen der letzten IPCC-Sachstandsberichte. Diese Berichte widmen sich den wissenschaftlichen Grundlagen der anthropogenen (durch den Menschen verursachten) ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/k?tag=Klimanderung#alphabar">Klimaänderung</a>⁠, den beobachteten Klimaänderungen und -folgen, den Projektionen künftiger Klimaänderungen, den Maßnahmen zur Minderung der Emissionen treibhauswirksamer Gase sowie den Maßnahmen zur Anpassung an projizierte (für die Zukunft berechnete) Klimaänderungen.</p><p>Seit dem vergangenen Jahrhundert erwärmt sich das Klima, wie wir aus Beobachtungs- und Messdaten wissen. Das globale Mittel der bodennahen Lufttemperatur stieg deutlich an, Gebirgsgletscher und Schneebedeckung haben im Mittel weltweit abgenommen und Extremereignisse wie Starkniederschläge und Hitzewellen werden häufiger. Mehr zu beobachteten Klimaänderungen erfahren Sie auf der Seite<strong><a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimawandel/beobachteter-klimawandel">Beobachteter Klimawandel</a></strong>.</p><p>Die Ausmaße und Auswirkungen der zukünftigen Klimaänderungen können nur durch Modellrechnungen nachgebildet werden, da vielfältige und komplexe Wechselwirkungen berücksichtigt werden müssen. Durch die Modellierung verschiedener denkbarer Szenarien lassen sich mögliche zu erwartende Klimaänderungen für das 21. Jahrhunderts ableiten. Auf der Seite<strong><a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimawandel/zu-erwartende-klimaaenderungen-bis-2100">Zu erwartende Klimaänderungen bis 2100</a></strong>können Sie sich über mögliche Entwicklungen informieren.</p><p>Die Themen Klimawandel und Klimaänderung sind sehr komplex und uns erreichen daher regelmäßig Fragen zu grundsätzlichen Hintergründen des Klimawandels. Auf der Seite<strong><a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimawandel/haeufige-fragen-klimawandel">Häufige Fragen zum Klimawandel</a></strong>haben wir unsere Antworten auf häufig gestellt Fragen (FAQs) für Sie zusammengestellt.</p><p>Obwohl ein breiter wissenschaftlicher Konsens über die anthropogene Klimaänderung besteht, werden in der öffentlichen Diskussion immer wieder Zweifel gestreut. Über Bücher, Zeitschriften, Fernsehsendungen, das Internet und die sozialen Medien werden Informationen verbreitet, die veraltet, unvollständig, aus dem Zusammenhang gegriffen und/oder falsch sind. Auf der Seite<strong><a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimawandel/klimawandel-skeptiker">Klimawandel-Skeptiker</a></strong>setzen wir uns zunächste grundsätzlich mit Klimawandel-Skepsis auseinander und nehmen auf der Unterseite<strong><a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimawandel/klimawandel-skeptiker/antworten-des-uba-auf-populaere-skeptische">Antworten des UBA auf populäre skeptische Argumente</a></strong>skeptische Thesen genauer unter die Lupe.</p><p>Die meisten Menschen denken an eine allmähliche Erwärmung des Klimas, wenn sie den Begriff „anthropogene Klimaänderung” hören. Es ist jedoch auch möglich, dass besonders starke oder sogar abrupte Klimaänderungen einsetzen. Derartige Prozesse sind mit kritischen Schwellen im ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/k?tag=Klimasystem#alphabar">Klimasystem</a>⁠, sogenannten Kipp-Punkten, verbunden. Bereits geringe Änderungen im Klimasystem können bewirken, dass Kipp-Punkte erreicht werden, in deren Folge sich das Klima stark ändert. In unserem Hintergrundpapier<strong><a href="https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/kipppunkte-kaskadische-kippdynamiken-im-klimasystem">Kipp-Punkte im Klimasystem</a></strong>erhalten Sie dazu ausführliche Informationen.</p>

PGS: POLSTRACC / GWLCYCLE and SALSA: Teilnahme der universitären Partner an einer koordinierten Arktis Mission mit HALO

Ziel diesen Antrags ist die Teilnahme der universitären Partner an den Messungen der Kampagne PGS (POLSTRACC/ GWLCYCLE/ SALSA), die im Winter 2015/2016 durchgeführt werden sollen. An der geplanten HALO Kampagne sind die Universitäten Frankfurt, Mainz, Heidelberg und Wuppertal beteiligt. Die Universität Mainz ist kein voller Partner dieses Antrages, da es kein Projekt der Universität Mainz (AG Prof. Peter Hoor) in der letzten Phase des Schwerpunktprogramms gab. Der finanzielle Teil der geplanten Aktivitäten der Universität Mainz soll daher über die Universität Frankfurt abgewickelt werden. Der wissenschaftliche Beitrag der Universität Mainz ist allerdings in einer ähnlichen Weise dargestellt wie für die anderen universitären Partner. Das Ziel von PGS ist es, Beobachtungen einer großen Zahl verschieden langlebiger Tracer zur Verfügung zu stellen, um chemische und dynamische Fragestellungen in der UTLS zu untersuchen (POLSTRACC und SALSA) und die Bildung und Propagation von Schwerwellen in der Atmosphäre zu untersuchen. (GWLCYCLE). Die Universitäten Frankfurt und Wuppertal schlagen vor hierfür GC Messungen von verschieden langlebigen Spurengasen und von CO2 (Wuppertal) durchzuführen. Die Universität Mainz schlägt den Betrieb eines Laser Spektrometers für schnelle Messungen von N2O, CH4 und CO vor und die Universität Heidelberg plant Messungen reaktiver Chlor und Bromverbindungen mit Hilfe der DOAS Technik. Die wissenschaftlichen Studien, die mit den gewonnen Daten durchgeführt werden sollen, werden im Antrag umrissen. Es sind Studien zu Herkunft und Transport von Luftmassen in der UTLS, zu Transportzeitskalen und zum chemischen Partitionierung. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass diese wissenschaftlichen Arbeiten zwar hier umrissen werden, die Studien selbst aber aufgrund der begrenzten Personalförderung und der kurzen Laufzeit nicht Teil dieses Antrags sind. Ziel dieses Antrags ist es, die Vorbereitung und Integration der Messgeräte zu ermöglichen, die Messungen durchzuführen und die Daten für die Datenbank auszuwerten. Wir beantragen daher hier den universitären Anteil an den Missionskosten (incl. Zertifizierung der Gesamtnutzlast und der Flugkosten), die Personalmittel, Reisekosten und Verbrauchskosten für die Durchführung der Messungen.

Erweiterung von Modellkonzepten für technisch kontrollierte Kalziumkarbonatausfällung unter besonderer Berücksichtigung mehrerer antreibender Prozesse, des Temperatureinflusses und der Zweiphasenströmung

Fluidspeicherung im Untergrund ist ein wichtiger Bestandteil der Bemühungen zur Eindämmung des Klimawandels (Speicherung von CO2) oder für Energiespeicherung um die Schwankungen durch die wechselnde, unvorhersehbare Produktion erneuerbarer Energierzeugung auszugleichen. Diese Fluide können jedoch durch undichte Brunnen oder beschädigte Deckschichten austreten. Die technisch kontrollierte Kalziumkarbonatausfällung ist von unseren Partnern an der Montana State University erfolgreich in Feldversuchen angewandt worden, solche Leckagen zu beheben. Die Anwendbarkeit einer bestimmten Methode von induzierter Kalziumkarbonatausfällung (ICP) wird hauptsächlich durch die Tiefe der Leckage und dem lokalen geothermalen Gradienten bestimmt. Mikrobiell induzierte Kalziumkarbonatausfällung (MICP) ist auf die Aktivität lebender bakterieller Zellen angewiesen, welche auf einen niedrigen Temperaturbereich beschränkt ist, der meist nur im flacheren Untergrund, in zur Speicherung von CH4 oder Erdgas geeigneten Tiefen gegeben ist, aber in geeigneten Reservoiren für die Speicherung von CO2 meist überschritten wird. Deswegen sollten weitere Möglichkeiten, Kalziumkarbonatausfällung durch Enzyme (EICP) oder thermische Prozesse (TICP) zu induzieren, entwickelt und in Feldversuchen erprobt werden. Das Hauptziel dieses Projekts ist es, das bestehende numerische Modell für MICP zu verallgemeinern um ein allgemeingültiges Modell zu erhalten, welches auch für EICP und TICP sowie Kombinationen der Prozesse verwendet werden kann. Dafür müssen zunächst alle für EICP und TICP relevanten Prozesse und deren Interaktionen identifiziert werden, um das Modellkonzepte zu formulieren. Für EICP und TICP sind nicht-isotherme Modelle besonders wichtig, da für beide die zentrale Harnstoffhydrolysereaktion stark temperaturabhängig ist. Dafür muss die temperaturabhängig der physikalischen Eigenschaften und der biogeochemischen Reaktionen sowie der Transport der inneren Energie quantifiziert und parameterisiert werden. Die Implementierung des Modells im Open-Source Simulator DuMuX (www.dumux.org) wird auf dem vorhandenen Modell für MICP aufbauen. Ein zweiter Teil des Projekts ist die Verbesserung des ICP Modells unter besonderer Berücksichtigung anwendungsrelevanter Prozesse, wie zum Beispiel der Auswirkung von ICP auf die Zweiphasenströmungseigenschaften. Diese Auswirkung ist bis jetzt noch nicht im bestehenden Modell berücksichtigt. Vor allem aufgrund der Anwendung von ICP zur Reduktion von Gasleckagen im Untergrund sollte das Modell die Auswirkung von ICP auf die Zweiphasenströmungseigenschaften jedoch berücksichtigen, da die Erhöhung des Eindringdrucks für das Gas auf Werte über den Reservoirdruck für eine ausreichende Abdichtung ausreicht.

Reaktive Halogene in einer simulierten Vulkanfahne

Vulkanische Gasemissionen sind bedeutsam für die lokale sowie globale Atmosphärenchemie. Die Entdeckung der Halogenchemie in Vulkanfahnen brachte neue Erkenntnisse über die Dynamik von Vulkanen und gibt möglicherweise Aufschluss über deren Eruptionspotential. Mehrere Feldmessungen führten zu großen Erfolgen in der Erforschung von reaktiven Halogenspezies (z. B. BrO, OClO, ClO). Jedoch ergaben sich auch viele Unklarheiten über die zugrundeliegenden Mechanismen und Umweltparameter wie Spurengas- und Aerosolzusammensetzung der Vulkanfahne, relative Feuchte oder der Bedeutung von potentieller NOX Emission. Der Einfluss sowie die Bedeutung dieser Parameter bezüglich der Halogenaktivierung (Umwandlung von Halogeniden in reaktive Halogenspezies (RHS)) ist essentiell für die Interpretation der Messdaten, um, z.B. (1) Rückschlüsse über die magmatischen Prozesse zu ziehen und Vorhersagen über Eruptionen mithilfe des Verhältnisses BrO zu SO2 zu machen, oder (2) den Einfluss auf die Zerstörung von Ozon, die Oxidation von Quecksilber oder die Verringerung der Lebensdauer von Methan in der Atmosphäre zu quantifizieren. Dieses Projekt soll dazu dienen, anhand eines vereinfachten Modells einer Vulkanfahne (SiO2 und Schwefelaerosole, H2O, CO2, SO2, HCl, HBr) unter kontrollierten Bedingungen die vulkanische Halogenchemie besser zu verstehen. Dazu soll in einer aus Teflon bestehenden Atmosphärensimulationskammer an der Universität Bayreuth Messungen durchgeführt werden. Die zur Messung der kritischen Parameter benötigten Instrumente können leicht in das Kammersystem integriert werden. RHS (BrO, ClO, OClO) werden mittels eines White Systems (Multi-Reflektionszelle) und Cavity Enhanced-DOAS nachgewiesen. Zum Nachweis anderer Halogenspezies (Br2, Cl2, HOBr und BrCl) wird FAPA-MS (Flowing Atmospheric-Pressure Afterglow Mass Spectrometry) verwendet. SO2, CO2, NOX und O3 werden mittels standardisierter Gasanalysatoren gemessen. Die Analyse der Zusammensetzung von Aerosolen insbesondere deren aufgenommene Menge an Halogenen wird durch Filterproben sowie Ionenchromatographie und SEM-EDX (Scanning Electron Microscope - Energy Dispersive X-ray Detector) gewährleistet. Die Kombination der verschiedenen Messtechniken ermöglicht die Erforschung von bisher schlecht Verstandenen heterogenen Reaktionen, welche höchstwahrscheinlich die Halogenaktivierung beeinflussen. Insbesondere die Einflüsse von (1) NOX und O3, (2) Ausgangsverhältnis HCl zu HBr, (3) relative Feuchte sowie (4) die Zusammensetzung der Vulkanaschepartikel (in Hinblick auf komplexere, reale Vulkanasche) auf die RHS Chemie, insbesondere des Mechanismus der sog. 'Brom-Explosion', werden innerhalb des vorgeschlagenen Projektes untersucht. Die Messergebnisse werden, gestützt durch das Chemie Box Modell CAABA/MECCA, in einem größeren Kontext interpretiert und werden helfen die natürlichen Vulkanprozesse besser zu verstehen.

Untersuchung der Eignung aus Inertmaterial aufgebauter Deponieoberflächenabdichtungssysteme am Beispiel einer Hausmülldeponie in Sachsen

Die zum 1. August 2002 inkraftgetretene Deponieverordnung des Bundes (DepV) fordert ab 31.05.2002, in Ausnahmefällen ab 31.05.2009, die Beendigung der bisher üblichen Siedlungsabfalldeponierung. Auf den zahlreichen, daraufhin zu schließenden Siedlungsabfalldeponien sind dann entsprechende Oberflächenabdichtungssysteme aufzubringen. Für Hausmülldeponien sieht die Deponieverordnung ein Regel-Oberflächenabdichtungssystem vor (vgl. Anhang 1 Nr. 2 DK II DepV), dass unter Experten als vielfach nicht zielführend angesehen wird. Kritisiert wird unter anderem die Haltbarkeit der Kunststoffdichtungsbahn, die für den Bewuchs nicht ausreichende Mächtigkeit der Rekultivierungsschicht und die Austrocknungs- und Rissbildungsgefahr in der unter der Kunststoffdichtungsbahn gelegenen mineralischen Ton-Dichtungsschicht. Eine Entlassung aus der Nachsorgeverantwortung für die Oberflächenabdichtung einer Deponie wird nur dann realistisch sein, wenn diesen Problemaspekten ausreichend Rechnung getragen worden ist. Um dies zu erreichen, ist es erforderlich, deponiespezifisch besser geeignete Oberflächenabdichtungssysteme zu entwickeln. Vor diesem Hintergrund sollen Dichtungssysteme untersucht werden, die vollständig aus vor Ort verfügbarem Boden- oder anderem Inertmaterial aufgebaut sind. Derartige Systeme bieten folgende Vorteile: 1) anders als Kunststoffdichtungsbahnen ist Boden- und Inertmaterial und somit die gesamte Konstruktion des Dichtungssystems praktisch unbegrenzt haltbar; 2) der gesamte Dichtungsquerschnitt steht dem Bewuchs für eine tiefe Wurzelverankerung sowie hohe Wasserspeicherung und -nachlieferung zur Verfügung; 3) die Schichten des Dichtungssystems und der Bewuchs können an die jeweiligen meteorologischen Verhältnisse so angepasst werden, dass das Dichtungssystem genügend feucht bleibt, damit es dauerhaft plastisch und somit setzungstolerant ist; 4) eindringendes Niederschlagswasser kann durch Speicherung und bewuchsabhängige Evapotranspiration dauerhaft zurückgehalten werden, so dass es nicht in den Deponiekörper eindringen kann; 5) eventuell noch an die Deponieoberfläche drängende Deponiegase können flächig verteilt eine ausreichende belebt-durchwurzelte Bodenschicht passieren, so dass das im Deponiegas enthaltene Methan oxidiert werden kann.

Treibhausgasentwicklung in Sachsen

Treibhausgas(THG)-Bilanzen bilden die Basis des quantitativen Monitorings und Controllings beim Klimaschutz. Sie geben einen Überblick über die Verteilung der Emissionen nach verschiedenen Sektoren und helfen dabei, über Jahre hinweg die langfristigen Tendenzen aufzuzeigen. In Sachsen erfolgt eine Erfassung der THG-Quellen ab 1990.

Beitrag der Landwirtschaft zu den Treibhausgas-Emissionen

<p>Die Landwirtschaft in Deutschland trägt maßgeblich zur Emission klimaschädlicher Gase bei. Dafür verantwortlich sind vor allem Methan-Emissionen aus der Tierhaltung (Fermentation und Wirtschaftsdüngermanagement von Gülle und Festmist) sowie Lachgas-Emissionen aus landwirtschaftlich genutzten Böden als Folge der Stickstoffdüngung (mineralisch und organisch).</p><p>Treibhausgas-Emissionen aus der Landwirtschaft</p><p>Das Umweltbundesamt legt im Rahmen des<a href="https://www.bmuv.de/gesetz/bundes-klimaschutzgesetz">Bundes-Klimaschutzgesetzes (KSG)</a>eine Schätzung für das Vorjahr 2024 vor. Für die Luftschadstoff-Emissionen wird keine Schätzung erstellt, dort enden die Zeitreihen beim letzten Inventarjahr 2023. Die Daten basieren auf aktuellen Zahlen zur Tierproduktion, zur Mineraldüngeranwendung sowie der Erntestatistik. Bestimmte Emissionsquellen werden zudem laut KSG der mobilen und stationären Verbrennung des landwirtschaftlichen Bereichs zugeordnet (betrifft z.B. Gewächshäuser). Dieser Bereich hat einen Anteil von rund 14 % an den Gesamt-Emissionen des Landwirtschaftssektors. Demnach stammen (unter Berücksichtigung der energiebedingten Emissionen) 76,0 % der gesamten Methan (CH4)-Emissionen und 77,3 % der Lachgas (N2O)-Emissionen in Deutschland aus der Landwirtschaft.</p><p>Im Jahr 2024 war die deutsche Landwirtschaft entsprechend einer ersten Schätzung somit insgesamt für 53,7 Millionen Tonnen (Mio. t) Kohlendioxid (CO2)-Äquivalente verantwortlich (siehe Abb. „Treibhausgas-Emissionen der Landwirtschaft nach Kategorien“). Das entspricht 8,2 % der gesamten ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/t?tag=Treibhausgas#alphabar">Treibhausgas</a>⁠-Emissionen (THG-Emissionen) des Jahres. Diese Werte erhöhen sich auf 62,1 Millionen Tonnen (Mio. t) Kohlendioxid (CO2)-Äquivalente bzw. 9,6 % Anteil an den Gesamt-Emissionen, wenn die Emissionsquellen der mobilen und stationären Verbrennung mit berücksichtigt werden.</p><p>In den folgenden Absätzen werden die Emissionsquellen der mobilen und stationären Verbrennung des landwirtschaftlichen Sektors nicht berücksichtigt.</p><p>Den Hauptanteil an THG-Emissionen innerhalb des Landwirtschaftssektors machen die Methan-Emissionen mit 62,1 % im Schätzjahr 2024 aus. Sie entstehen bei Verdauungsprozessen, aus der Behandlung von Wirtschaftsdünger sowie durch Lagerungsprozesse von Gärresten aus nachwachsenden Rohstoffen (NaWaRo) der Biogasanlagen. Lachgas-Emissionen kommen anteilig zu 33,4 % vor und entstehen hauptsächlich bei der Ausbringung von mineralischen und organischen Düngern auf landwirtschaftlichen Böden, beim Wirtschaftsdüngermanagement sowie aus Lagerungsprozessen von Gärresten. Durch eine flächendeckende Zunahme der Biogas-Anlagen seit 1994 haben die Emissionen in diesem Bereich ebenfalls kontinuierlich zugenommen. Nur einen kleinen Anteil (4,5 %) machen die Kohlendioxid-Emissionen aus der Kalkung, der Anwendung als Mineraldünger in Form von Harnstoff sowie CO2aus anderen kohlenstoffhaltigen Düngern aus. Die CO2-Emissionen entsprechen hier einem Anteil von weniger als einem halben Prozent an den Gesamt-THG-Emissionen (ohne ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/l?tag=LULUCF#alphabar">LULUCF</a>⁠) und sind daher als vernachlässigbar anzusehen (siehe Abb. „Anteile der Treibhausgase an den Emissionen der Landwirtschaft 2024“).</p><p>Klimagase aus der Viehhaltung</p><p>Das klimawirksame Spurengas Methan entsteht während des Verdauungsvorgangs (Fermentation) bei Wiederkäuern (wie z.B. Rindern und Schafen) sowie bei der Lagerung von Wirtschaftsdüngern (Festmist, Gülle). Im Jahr 2023 machten die Methan-Emissionen aus der Fermentation anteilig 76,7 % der Methan-Emissionen des Landwirtschaftsbereichs aus und waren nahezu vollständig auf die Rinder- und Milchkuhhaltung (93 %) zurückzuführen. Aus dem Wirtschaftsdüngermanagement stammten hingegen nur 18,8&nbsp;% der Methan-Emissionen. Der größte Anteil des Methans aus Wirtschaftsdünger geht auf die Exkremente von Rindern und Schweinen zurück. Emissionen von anderen Tiergruppen (wie z.B. Geflügel, Esel und Pferde) sind dagegen vernachlässigbar. Der verbleibende Anteil (4,5 %) der Methan-Emissionen entstammte aus der Lagerung von Gärresten nachwachsender Rohstoffe (NawaRo) der Biogasanlagen. Insgesamt sind die aus der Tierhaltung resultierenden Methan-Emissionen im Sektor Landwirtschaft zwischen 1990 (45,8 Mio. t CO2-Äquivalente) und 2024 (33,2 Mio. t CO2-Äquivalente) um etwa 27,5&nbsp;% zurückgegangen.</p><p>Wirtschaftsdünger aus der Einstreuhaltung (Festmist) ist gleichzeitig auch Quelle des klimawirksamen Lachgases (Distickstoffoxid, N2O) und seiner Vorläufersubstanzen (Stickoxide, NOxund Stickstoff, N2). Dieser Bereich trägt zu 16,2&nbsp;% an den Lachgas-Emissionen der Landwirtschaft bei. Die Lachgas-Emissionen aus dem Bereich Wirtschaftsdünger (inklusive Wirtschaftsdünger-Gärreste) nahmen zwischen 1990 und 2024 um rund 34,2 % ab (siehe Tab. „Emissionen von Treibhausgasen aus der Tierhaltung“). Zu den tierbedingten Emissionen gehören ebenfalls die Lachgas-Emissionen der Ausscheidung beim Weidegang sowie aus der Ausbringung von Wirtschaftsdünger auf die Felder. Diese werden aber in der Emissionsberichterstattung in der Kategorie „landwirtschaftliche Böden“ bilanziert.</p><p>Somit lassen sich in 2024 rund 34,9 Mio. t CO2-Äquivalente direkte THG-Emissionen (das sind 64,5 % der Emissionen der Landwirtschaft und 5,4 % an den Gesamt-Emissionen Deutschlands) allein auf die Tierhaltung zurückführen. Hierbei bleiben die indirekten Emissionen aus der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/d?tag=Deposition#alphabar">Deposition</a>⁠ unberücksichtigt.</p><p></p><p>Klimagase aus landwirtschaftlich genutzten Böden</p><p>Auch Böden sind Emissionsquellen von klimarelevanten Gasen. Neben der erhöhten Kohlendioxid (CO2)-Freisetzung infolge von<a href="https://www.umweltbundesamt.de/daten/klima/treibhausgas-emissionen-in-deutschland/emissionen-der-landnutzung-aenderung">Landnutzung und Landnutzungsänderungen</a>(Umbruch von Grünland- und Niedermoorstandorten) sowie der CO2-Freisetzung durch die Anwendung von Harnstoffdünger und der Kalkung von Böden handelt es sich hauptsächlich um Lachgas-Emissionen. Mikrobielle Umsetzungen (sog. Nitrifikation und Denitrifikation) von Stickstoffverbindungen führen zu Lachgas-Emissionen aus Böden. Sie entstehen durch Bodenbearbeitung sowie vornehmlich aus der Umsetzung von mineralischen Düngern und organischen Materialien (d.h. Ausbringung von Wirtschaftsdünger und beim Weidegang, Klärschlamm, Gärresten aus NaWaRo sowie der Umsetzung von Ernterückständen). Insgesamt wurden 2024 15,1 Mio. t CO2-Äquivalente Lachgas durch die Bewirtschaftung landwirt­schaftlicher Böden emittiert.</p><p>Es werden direkte und indirekte Emissionen unterschieden:</p><p>Die<strong>direkten Emissionen</strong>stickstoffhaltiger klimarelevanter Gase (Lachgas und Stickoxide, siehe Tab. „Emissionen stickstoffhaltiger Treibhausgase und Ammoniak aus landwirtschaftlich genutzten Böden“) stammen überwiegend aus der Düngung mit mineralischen Stickstoffdüngern und den zuvor genannten organischen Materialien sowie aus der Bewirtschaftung organischer Böden. Diese Emissionen machen mit 46 kt bzw. 12,3 Mio. t CO2-Äquivalenten den Hauptanteil (51,9 %) an den gesamten Lachgasemissionen aus.</p><p>Quellen für<strong>indirekte Lachgas-Emissione</strong>n sind die atmosphärische ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/d?tag=Deposition#alphabar">Deposition</a>⁠ von reaktiven Stickstoffverbindungen aus landwirtschaftlichen Quellen sowie die Lachgas-Emissionen aus Oberflächenabfluss und Auswaschung von gedüngten Flächen. Indirekte Lachgas-Emissionen belasten vor allem natürliche oder naturnahe Ökosysteme, die nicht unter landwirtschaftlicher Nutzung stehen.</p><p>Im Zeitraum 1990 bis 2024 nahmen die Lachgas-Emissionen aus landwirtschaftlichen Böden um 24 % ab.</p><p>Gründe für die Emissionsentwicklung</p><p>Neben den deutlichen Emissionsrückgängen in den ersten Jahren nach der deutschen Wiedervereinigung vor allem durch die Verringerung der Tierbestände und den strukturellen Umbau in den neuen Bundesländern, gingen die THG-Emissionen erst wieder ab 2017 deutlich zurück. Die Folgen der extremen ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/d?tag=Drre#alphabar">Dürre</a>⁠ im Jahr 2018 waren neben hohen Ernteertragseinbußen und geringerem Mineraldüngereinsatz auch die erschwerte Futterversorgung der Tiere, die zu einer Reduzierung der Tierbestände (insbesondere bei der Rinderhaltung aber seit 2021 auch bei den Schweinebeständen) beigetragen haben dürfte. Wie erwartet setzt sich der abnehmende Trend fort bedingt durch die anhaltend schwierige wirtschaftliche Lage vieler landwirtschaftlicher Betriebe vor dem Hintergrund stark gestiegener Energie-, Düngemittel- und Futterkosten und damit höherer Produktionskosten.</p><p>Maßnahmen in der Landwirtschaft zur Senkung der Treibhausgas-Emissionen</p><p>Das von der Bundesregierung in 2019 verabschiedete und 2021 und 2024 novellierte<a href="https://www.bmuv.de/gesetz/bundes-klimaschutzgesetz">Bundes-Klimaschutzgesetz</a>legt für 2024 für den Landwirtschaftssektor eine Höchstmenge von 67 Mio. t CO2-Äquivalente fest, welche mit 62&nbsp;Mio. t CO2-Äquivalente unterschritten wurde.</p><p>Weiterführende Informationen zur Senkung der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/t?tag=Treibhausgas#alphabar">Treibhausgas</a>⁠-Emissionen finden Sie auf den Themenseiten<a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/landwirtschaft/umweltbelastungen-der-landwirtschaft/ammoniak-geruch-staub">„Ammoniak, Geruch und Staub“</a>,<a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/landwirtschaft/umweltbelastungen-der-landwirtschaft/lachgas-methan">„Lachgas und Methan“</a>und<a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/landwirtschaft/umweltbelastungen-der-landwirtschaft/stickstoff">„Stickstoff“</a>.</p>

Sentinel-5P TROPOMI Surface Nitrogendioxide (NO2), Level 4 – Regional (Germany and neighboring countries)

The TROPOMI instrument onboard the Copernicus SENTINEL-5 Precursor satellite is a nadir-viewing, imaging spectrometer that provides global measurements of atmospheric properties and constituents on a daily basis. It is contributing to monitoring air quality and climate, providing critical information to services and decision makers. The instrument uses passive remote sensing techniques by measuring the top of atmosphere solar radiation reflected by and radiated from the earth and its atmosphere. The four spectrometers of TROPOMI cover the ultraviolet (UV), visible (VIS), Near Infra-Red (NIR) and Short Wavelength Infra-Red (SWIR) domains of the electromagnetic spectrum. The operational trace gas products generated at DLR on behave ESA are: Ozone (O3), Nitrogen Dioxide (NO2), Sulfur Dioxide (SO2), Formaldehyde (HCHO), Carbon Monoxide (CO) and Methane (CH4), together with clouds and aerosol properties. This product displays the Nitrogen Dioxide (NO2) near surface concentration for Germany and neighboring countries as derived from the POLYPHEMUS/DLR air quality model. Surface NO2 is mainly generated by anthropogenic sources, e.g. transport and industry. POLYPHEMUS/DLR is a state-of-the-art air quality model taking into consideration - meteorological conditions, - photochemistry, - anthropogenic and natural (biogenic) emissions, - TROPOMI NO2 observations for data assimilation. This Level 4 air quality product (surface NO2 at 15:00 UTC) is based on innovative algorithms, processors, data assimilation schemes and operational processing and dissemination chain developed in the framework of the INPULS project. The DLR project INPULS develops (a) innovative retrieval algorithms and processors for the generation of value-added products from the atmospheric Copernicus missions Sentinel-5 Precursor, Sentinel-4, and Sentinel-5, (b) cloud-based (re)processing systems, (c) improved data discovery and access technologies as well as server-side analytics for the users, and (d) data visualization services.

Sentinel-5P TROPOMI – Ozone (O3), Level 3 – Global

Ozone vertical column density in Dobson Units as derived from Sentinel-5P/TROPOMI observations. The stratospheric ozone layer protects the biosphere from harmful solar ultraviolet radiation. Ozone in troposphere can pose risks to the health of humans, animals, and vegetation. The TROPOMI instrument aboard the SENTINEL-5P space craft is a nadir-viewing, imaging spectrometer covering wavelength bands between the ultraviolet and the shortwave infra-red. TROPOMI's purpose is to measure atmospheric properties and constituents. It is contributing to monitoring air quality and providing critical information to services and decision makers. The instrument uses passive remote sensing techniques by measuring the Top Of Atmosphere (TOA) solar radiation reflected by and radiated from the earth and its atmosphere. The four spectrometers of TROPOMI cover the ultraviolet (UV), visible (VIS), Near Infra-Red (NIR) and Short Wavelength Infra-Red (SWIR) domains of the electromagnetic spectrum, allowing operational retrieval of the following trace gas constituents: Ozone (O3), Nitrogen Dioxide (NO2), Sulfur Dioxide (SO2), Formaldehyde (HCHO), Carbon Monoxide (CO) and Methane (CH4). Daily observations are binned onto a regular latitude-longitude grid. Within the INPULS project, innovative algorithms and processors for the generation of Level 3 and Level 4 products, improved data discovery and access technologies as well as server-side analytics for the users are developed.

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