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Die Rolle von Viren beim mikrobiellen Schadstoffabbau

Die Verunreinigung unserer Wasserressourcen mit organischen Schadstoffen, wie etwa Öl-bürtigen Kohlenwasserstoffen, ist ein ernstzunehmendes Problem und hat vielerorts bereits zu einer chronischen Belastung des Grundwassers geführt. Der biologische Abbau ist der einzige natürliche Prozess, der im Untergrund zu einer Schadstoffreduktion führt. Als Steuergrößen gelten hier die Anwesenheit von Abbauern (Mikroorganismen) und die Verfügbarkeit von Elektronenakzeptoren und Nährstoffen. In den letzten Jahren wurde zudem die Bedeutung dynamischer Umweltbedingungen (z.B. Hydrologie) als wichtige Einflussgröße erkannt. Ein wichtiger Aspekt wurde jedoch bisher nicht in Betracht gezogen, nämlich die Rolle der Viren bzw. Phagen. Viren sind zahlenmäßig häufiger als Mikroorganismen und ebenso ubiquitär vorhanden. Mittels verschiedener Mechanismen können sie einen enormen Einfluss auf die mikrobiellen Gemeinschaften ausüben. Einerseits verursachen sie Mortalität bei ihren Wirten. Andererseits können sie über horizontalen Gentransfer den Wirtsstoffwechsel sowohl zu dessen Vorteil als auch Nachteil modifizieren. In den vergangenen Jahren konnten verschiedene mikrobielle Phänomene der Aktivität von Viren zugeschrieben werden. Die klassische Ansicht, dass Viren ausschließlich Parasiten sind, ist nicht mehr zutreffend. Als Speicher und Überträger von genetischer Information ihrer Wirte nehmen sie direkten Einfluss auf biogeochemische Stoffkreisläufe sowie auf die Entstehung neuer Schadstoffabbauwege. Biogeochemische Prozesse in mikrobiell gesteuerten Ökosystemen wie dem Grundwasser und die dynamische Entstehung und Anpassung an neue Nischen als Folge von Veränderungen der Umweltbedingungen kann nur verstanden werden, wenn der Genpool in lytischen und lysogenen Viren entsprechend mit berücksichtigt wird. Das Projekt ViralDegrade stellt Paradigmen in Frage und möchte eine völlig neue Perspektive hinsichtlich der Rolle der Viren beim mikrobiellen Schadstoffabbau eröffnen, welche zur Zeit noch als Black Box behandelt werden. ViralDegrade postuliert, dass Viren (i) durch horizontalen Gentransfer und den Einsatz von metabolischen Genen den Wirtsstoffwechsel modulieren (Arbeitshypothese 1) und (ii) für den temporären Zusammenbruch von dominanten Abbauerpopulationen und, damit verbunden, für den Wechsel zwischen funktionell redundanten Schlüsselorganismen verantwortlich sind (Arbeitshypothese 2). Sorgfältig geplante Labor- und Felduntersuchungen und vor allem der kombinierte Einsatz von (i) neu entwickelten kultivierungsunabhängigen Methoden, wie etwa dem Viral-Tagging, und (ii) ausgewählten schadstoffabbauenden aeroben und anaeroben Bakterienstämmen, garantieren neue Erkenntnisse zur Rolle der Viren beim mikrobiellen Schadstoffabbau sowie ähnlichen mikrobiell gesteuerten Prozessen. Ein generisches Verständnis der Vireneinflüsse wird zudem zukünftig neue Optionen für die biologische Sanierung eröffnen.

Demografischer Wandel

<p> <p>Eine Bevölkerungszunahme oder -abnahme kann sich – regional unterschiedlich – auf Umweltnutzung und Umweltzustand auswirken. Nach einer Korrektur der Bevölkerungszahl durch den Zensus 2011 stieg die Bevölkerung Deutschlands bis 2021, nahm mit der Neuberechnung im Rahmen des Zensus 2022 leicht ab und stieg seitdem wieder. Das lag vor allem an kurzfristig wirksamen Faktoren wie der Zuwanderung.</p> </p><p>Eine Bevölkerungszunahme oder -abnahme kann sich – regional unterschiedlich – auf Umweltnutzung und Umweltzustand auswirken. Nach einer Korrektur der Bevölkerungszahl durch den Zensus 2011 stieg die Bevölkerung Deutschlands bis 2021, nahm mit der Neuberechnung im Rahmen des Zensus 2022 leicht ab und stieg seitdem wieder. Das lag vor allem an kurzfristig wirksamen Faktoren wie der Zuwanderung.</p><p> Entwicklung der Bevölkerung in den Bundesländern <p>Von 1990 bis 2024 nahm die Bevölkerung in zehn Bundesländern zu und in sechs Bundesländern ab. Von 2011 bis 2024 sind es noch vier Bundesländern mit sinkender Bevölkerung (siehe Tab. „Bevölkerung nach Bundesländern 1990 bis 2024“).&nbsp;</p> <p>Die unterschiedliche Bevölkerungsentwicklung ist vor allem auf Wanderungsbewegungen zurückzuführen, zum einen auf Binnenwanderung zwischen den Bundesländern und zum anderen auf Zuwanderung aus dem Ausland, die sich bevorzugt auf wirtschaftlich starke Regionen richtet. Bundesländer, die von Abwanderung betroffen sind, haben vor allem junge Menschen und Familien mit Kindern verloren. In der Folge fallen auch Geburtendefizite und Sterbeüberschüsse höher aus, als in Regionen, die von Zuwanderung profitieren.</p> <p>In absoluten Zahlen wuchsen seit 2011 insbesondere die bevölkerungsreichsten Länder Nordrhein-Westfalen, Baden-Württemberg und Bayern. Berlin und Hamburg verzeichneten prozentual die höchsten Zuwächse. In Sachsen-Anhalt, Sachsen, Mecklenburg-Vorpommern und Thüringen war trotz Zuwanderung eine Abnahme der Bevölkerung von 2011 auf 2024 zu verzeichnen.</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/2_tab_bevoelkerung-nach-bundeslaendern_2025-10-09.png"> </a> <strong> Tab: Bevölkerung nach Bundesländern 1990 bis 2024 </strong> Quelle: Statistisches Bundesamt Downloads: <ul> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/2_tab_bevoelkerung-nach-bundeslaendern_2025-10-09.pdf">Tabelle als PDF zur vergrößerten Darstellung (52,56 kB)</a></li> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/2_tab_bevoelkerung-nach-bundeslaendern_2025-10-09.xlsx">Tabelle als Excel (243,02 kB)</a></li> </ul> </p><p> Die Bevölkerungspyramide <p>Die Zahlen zur Altersstruktur zeigen: 2024 betrug der Anteil der unter 20-Jährigen 18,6 %. Auf die Bevölkerung im Alter von 20 bis 60 Jahren entfielen 50,8 % und der Anteil der über 60-jährigen lag bei 30,6 % (siehe Abb. „Altersstruktur 2024 nach Altersklassen“). Die abnehmende Zahl der Geburten und das Altern der gegenwärtigen stark besetzten mittleren Jahrgänge führen zu Veränderungen in der Altersstruktur der Bevölkerung. Eine klassische Bevölkerungsstruktur, bei der die Kinder die stärksten Jahrgänge stellen und die Besetzungszahlen der älteren Jahrgänge allmählich als Folge der Sterblichkeit abnehmen, zeigt die <a href="https://www.destatis.de/bevoelkerungspyramide/">aktuelle Bevölkerungspyramide</a> in Deutschland nicht mehr auf. Laut <a href="https://www.destatis.de/DE/PresseService/Presse/Pressemitteilungen/2016/01/PD16_021_12421.html">Statistischem Bundesamt</a> hat die Zuwanderung nur sehr eingeschränkte Auswirkungen auf die langfristige Bevölkerungsentwicklung. Sie schlägt sich vor allem im kurzfristigen Anstieg der Bevölkerungszahl nieder. Der Trend einer zunehmenden Alterung der Gesellschaft in Deutschland kann dadurch voraussichtlich nicht umgekehrt werden.</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/3_abb_altersstruktur-2024_2025-10-09.png"> </a> <strong> Altersstruktur 2024 nach Altersklassen </strong> Quelle: Statistisches Bundesamt Downloads: <ul> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/3_abb_altersstruktur-2024_2025-10-09.pdf">Diagramm als PDF (231,54 kB)</a></li> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/3_abb_altersstruktur-2024_2025-10-09.xlsx">Diagramm als Excel mit Daten (27,95 kB)</a></li> </ul> </p><p> Bevölkerungsdichte in Deutschland <p>In Deutschland lebten 2023 (31.12.) auf einem Quadratkilometer (km²) im Schnitt 233 Personen. Die drei bevölkerungsreichsten Länder waren Nordrhein-Westfalen, Bayern und Baden-Württemberg. In diesen drei Bundesländern, die 39,3 % der Fläche Deutschlands einnehmen, lebte in etwa die Hälfte der Bevölkerung (siehe Tab. „Fläche und Bevölkerung 2023“).</p> <p>Große Unterschiede in der Bevölkerungsdichte gab es zwischen Stadt und Land. Die höchste Bevölkerungsdichte wiesen 2023 die Stadtstaaten Berlin, Hamburg und Bremen auf. Vergleicht man die restlichen Bundesländer miteinander, so lag Nordrhein-Westfalen 2023 an erster Stelle. Am geringsten war die Bevölkerungsdichte in Mecklenburg-Vorpommern und in Brandenburg.</p> <p>Im Jahr 2011 betrug die Einwohnerdichte in Deutschland 225 Einwohner*innen pro Quadratkilometer (EW/km²), war also etwas geringer als 2023. In der Reihenfolge der Bundesländer lag Bayern mit 176 EW/km² im Jahr 2011 noch knapp hinter Schleswig-Holstein (177 EW/km²). Im Jahr 2023 hatte sich die Bevölkerungsdichte in beiden Bundesländern erhöht, aber Bayern lag mit 187 EW/km² nun gleichauf mit Schleswig-Holstein (187 EW/km²). Ansonsten blieb die Reihenfolge der Bundesländer unverändert.</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/4_tab_flaeche-bevoelkerung_2025-10-09.png"> </a> <strong> Tab: Fläche und Bevölkerung 2023 </strong> Quelle: Statistisches Bundesamt Downloads: <ul> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/4_tab_flaeche-bevoelkerung_2025-10-09.pdf">Tabelle als PDF zur vergrößerten Darstellung (56,22 kB)</a></li> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/4_tab_flaeche-bevoelkerung_2025-10-09.xlsx">Tabelle als Excel (237,21 kB)</a></li> </ul> </p><p> Stadt und Land <p>Derzeit dominiert immer noch eine Konzentration der Bevölkerung auf prosperierende Städte und Wachstumsregionen. Eine weitere Zunahme der Bevölkerung in den Städten und Abnahme in den stadtentfernten ländlichen Regionen wird sich auf die jeweilige Nutzung und den Zustand der Umwelt auswirken. Die Zunahme der Bevölkerung in den Großstädten und Stadtregionen wie Berlin, München, Hamburg, Köln, Frankfurt, Stuttgart, Leipzig und Dresden bedeutet mehr Flächenbelegung, Bodenversiegelung durch den notwendigen Wohnungsbau, Infrastruktur, Verkehr und Lärm durch zunehmende Pendlerströme und Luftverschmutzung.</p> </p><p> Demografie und effiziente Flächennutzung <p>Ländliche Räume und wirtschaftlich stagnierende Regionen haben immer noch Bevölkerungsverluste zu verzeichnen. Eine stagnierende oder sinkende Bevölkerung hat nicht in jedem Fall eine Umweltentlastung zur Folge. Leere Wohnungen und Bürogebäude sowie Gewerbebrachen bleiben bestehen. Viele Gebäude, Verkehrs- und Versorgungsstrukturen müssen weiter betrieben, gewartet und instandgehalten werden. In Schrumpfungsregionen verschlechtert sich insgesamt die Effizienz der Auslastung von Gebäuden und Infrastrukturen. Dadurch steigt die ökologische und ökonomische Belastung pro Kopf der Bevölkerung. Denn die Gebäude und Infrastrukturen dienen immer weniger Nutzern und müssen von immer weniger Nutzern bezahlt werden. <br><br>In stagnierenden Regionen kann Zersiedelung die Effizienz der Gebäude- und Infrastrukturnutzung zusätzlich verschlechtern und die pro-Kopf-Umweltbelastung erhöhen. Das kann vor allem dann geschehen, wenn einige Siedlungen erweitert werden und sich die Auslastung anderer verschlechtert. <br><br>Die Anforderungen an eine Siedlungsplanung und Wohnungspolitik sind daher künftig, in Wachstumsregionen die Siedlungen möglichst flächensparend, umwelt- und sozialverträglich zu entwickeln und in stagnierenden oder schrumpfenden Regionen die Gebäude und Infrastrukturen kostengünstig und dabei umwelt- und sozialverträglich an den künftigen Bedarf anzupassen.</p> </p><p> Hilfe bei der Anpassung <p>Statt Siedlungen und Infrastrukturen auszubauen, sollte der Bestand – wenn möglich – effizienter genutzt werden. Das Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR) sowie das Umweltbundesamt untersuchen im Rahmen von Forschungsvorhaben regelmäßig umwelt- und sozialverträgliche Anpassungsstrategien für schrumpfende Regionen. Diese werden auch in wirtschaftlich starken Regionen und Universitätsstädten erforderlich sein, falls die Geburtenraten niedrig bleiben. Denn Kinder, die in den letzten Jahrzehnten nicht geboren wurden, fehlen heute als Eltern künftigen Nachwuchses. Weiterhin beeinflussen diese demografischen Entwicklungen beispielsweise auch die Ressourceninanspruchnahme in Kommunen. Das Umweltbundesamt hat aus diesem Grund die <a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/100034">Auswirkungen des demographischen Wandels auf die Nutzung von natürlichen Ressourcen</a> untersuchen lassen.</p> </p><p> </p><p>Informationen für...</p>

Verdrängen Flaumeichen die Waldföhren im Wallis?

Im Wallis weisen die Waldföhren seit Jahrzehnten eine erhöhte Sterberate auf. Dafür wächst vermehrt die Flaumeiche. Die Ursachen des Waldföhrensterbens und Baumartenwechsels im Wallis sind komplex. Im Rahmen des WSL-Forschungsprogrammes Walddynamik haben wir diese Ursachen analysiert und weitgehend entschlüsselt. Der für das Walliser Rhonetal und seine Seitentäler charakteristische Waldföhrengürtel erstreckt sich vom Talboden auf etwa 450 m bis gegen 1500 m ü.M., in einzelnen Gebieten bis an die Waldgrenze. Das Areal der Föhrenwälder umfasst etwa 12000 ha, was 11 Prozent der Waldfläche ausmacht. Sie schützen vor Lawinen, Steinschlag und Erosion, sind Erholungsraum für die Bevölkerung, stellen ein wichtiges Landschaftselement dar und sind Lebensraum für einzigartige Pflanzen und Tiere. Schon seit Beginn des 20. Jahrhunderts wiesen die Föhrenbestände im Wallis wiederholt hohe Absterberaten auf. In den 1970er und 1980er Jahren wurden auffällige Nadelnekrosen an Waldföhren (Pinus sylvestris) mit Fluor-Immissionen aus nahe gelegenen Aluminiumwerken in Zusammenhang gebracht. Durch den Einbau von leistungsfähigen Filteranlagen in den Aluminiumwerken anfangs der 1980er Jahre wurde der Schadstoffausstoss drastisch reduziert, worauf die Schadmerkmale verschwanden. Obwohl der ursächliche Zusammenhang mit den Fluorimmissionen offensichtlich war, wurde schon damals auf weitere Stressfaktoren wie z. B. die Trockenheit hingewiesen. Zu Beginn der 1990er Jahre nahmen die Absterberaten erneut drastisch zu. Auf Anfrage der lokalen Forstdienste begutachtete der Phytosanitäre Beobachtungs- und Meldedienst (PBMD) wiederholt betroffene Waldgebiete und wies stets auf die starke Belastung durch verschiedene Schadinsekten und Krankheiten hin. Mancherorts traten andere Baumarten wie die Flaumeiche (Quercus pubescens) oder die Mehlbeere (Sorbus aria) an die Stelle der absterbenden Waldföhren. An anderen Orten waren aber keine Ersatzbaumarten zur Stelle um die Waldfunktionen zu übernehmen. Diese gebietsweise recht dramatische Entwicklung veranlasste die Eidgenössische Forschungsanstalt WSL, gemeinsam mit der Dienststelle für Wald und Landschaft des Kantons Wallis ein umfassendes, interdisziplinäres Forschungsprojekt zu starten. Man wollte verstehen, weshalb die Föhren grossflächig absterben. Ziel war es auch, Handlungsoptionen bzw. geeignete Bewirtschaftungsmassnahmen zu formulieren. Das Föhrensterben kann nicht durch einzelne Faktoren erklärt werden. Vielmehr ist das Zusammenspiel verschiedener Einflüsse entscheidend. In einer Synthese fassen wir die gewonnen Erkenntnisse zusammen und machen Vorschläge zur Waldbewirtschaftung.

Complex study and physical mapping of genes in hexaploid wheat, responsible for embryo development of wheat-rye hybrids via interaction with rye genome

One of the reproductive barriers that can isolate species is embryo lethality which is due to disfunctional interaction between parental genomes. Embryo lethality obtained in crosses of hexaploid wheat with diploid rye is the result of complement interaction between the two genes/alleles Eml-A1 and Eml-R1b from wheat and rye, respectively. In addition, the 1D wheat chromosome carries unknown genetic factor(s) which have strong effect on the viability of wheat-rye hybrid seeds. The goals of the project are: (I) physical mapping and studying dosage effect of Eml-A1 gene (II) development of a method for overcoming embryo lethality in wheat-rye hybrids and (III) physical mapping and cytological study of chromosome 1D wheat gene(s) essential for seed development in wheat rye hybrids. The development of a method of regeneration in callus culture from abnormal immature embryos with lethal genotype by indirect organogenesis will enable us to study the interaction and expression of incompatible wheat Eml-A1 and rye Eml-R1b alleles causing embryo lethality. New information about genes, involved in apical meristem development in early stages of embryogenesis of wheat-rye hybrids (and of other plants) will be gained.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1704: Flexibilität entscheidet: Zusammenspiel von funktioneller Diversität und ökologischen Dynamiken in aquatischen Lebensgemeinschaften; Flexibility Matters: Interplay Between Trait Diversity and Ecological Dynamics Using Aquatic Communities as Model Systems (DynaTrait), Teilprojekt: Indirekte Reaktionen auf externe Störungen in Räuber-Beute Systemen

Das Zusammenspiel von ökologischen und evolutionären Dynamiken ist entscheidend für die meisten ökologischen und evolutionären Prozesse, da es die Koexistenz von Arten und deren Biomassen sowie deren lokale Anpassungen und innerartliche Variation und Polymorphismen bestimmen kann. Über die Bedeutung dieser öko-evolutionären Rückkopplungen zwischen den Dynamiken von Populationen und deren Merkmalen für die Pufferung von externen Störungen ist allerdings wenig bekannt. Wir planen die Entwicklung einer allgemeinen Theorie. Sie soll die Möglichkeit der Pufferung von externen Störungen durch das Zusammenspiel von ökologischen und Merkmalsdynamiken darstellen. Diese sollen dann experimentell überprüft werden. Wir werden die Effekte externer Störungen auf einen Räuber eines Räuber-Beute-Systems mit und ohne öko-evolutionären Rückkopplungen untersuchen. Insbesondere wollen wir die Vorhersage testen, dass erhöhte Mortalität und niedrigere Wachstumsraten des Räubers als Folge einer Umweltänderung indirekt durch Anpassungen in der Beutepopulation abgepuffert werden können. Dies führt dann indirekt zur Rettung und Förderung des Räubers. Wir werden den Umfang und die Geschwindigkeit von indirekter Rettung und Förderung als Funktion eines Trade-offs zwischen Fraßschutz und Konkurrenzfähigkeit untersuchen. Insgesamt wird dieses Projekt zu unserem Verständnis der Bedeutung des Zusammenspiels von Merkmalen und Populationsdynamiken in sich ändernden Umwelten beitragen und damit helfen, mögliche Reaktionen von Artengemeinschaften auf diese Änderungen vorherzusagen.

LIFE – Projekte in Sachsen-Anhalt LIFE VineAdapt – Nachhaltiger Weinbau zur Anpassung an den Klimawandel EUROKITE

Der Weinbau in Europa hat bereits mit den Auswirkungen des Klimawandels zu kämpfen. Zunehmende Dürreperioden im Sommer, ein hohes Erosionsrisiko durch Starkregenfälle und die Einwanderung neuer Schädlinge erfordern innovative Lösungen. Das internationale Projekt LIFE VineAdapt soll Erkenntnisse für die Praxis liefern, um den Weinbau fit für den Klimawandel zu machen. Die Erhöhung der biologischen Vielfalt und die Anpassung der Weinbergbewirtschaftung sind dafür entscheidend. Acht Praxis- und Forschungspartner aus Deutschland, Frankreich, Österreich und Ungarn haben sich in dem Projekt zusammengeschlossen. Von 2020 bis 2025 widmen sie sich fünf Arbeitspaketen (Innovative Begrünung der Weinberggassen, Alternatives Unterstockmanagement, Ressourceneffiziente Düngung, Ressourcenschonende Bewässerung und Bewertung von Ökosystemleistungen). Abgerundet werden die Arbeiten durch Maßnahmen der Öffentlichkeitsarbeit und des Wissenstransfers. Das Projekt wird mit Mitteln des europäischen Umweltprogramms LIFE sowie des Ministeriums für Wirtschaft, Tourismus, Landwirtschaft und Forsten des Landes Sachsen-Anhalt kofinanziert. Weitere Informationen finden Sie unter: https://www.life-vineadapt.eu/aktuelles Das Land Sachsen-Anhalt ist Kofinanzierer des europaweiten Projektes EUROKITE. Ziel des Projektes ist es den Einfluss von menschenverursachter Mortalität auf den streng geschützten Rotmilan und vier andere Greifvogelarten (Kaiseradler, Sakerfalke, Wanderfalke, Seeadler) zu analysieren. Mithilfe von Telemetriedaten wird die Lebensraumnutzung der Vogelarten ermittelt. Mit Festlegung geeigneter Maßnahmen soll das Projekt dazu beitragen, die Sterblichkeit des Rotmilans und der anderen genannten Arten zu verringern. Der Bestandstrend des Rotmilans ist in Deutschland rückläufig. International steht der Rotmilan auf der Vorwarnliste weltweit bedrohter Tierarten. Zu den Gefährdungen der Art zählen unter anderem Verluste durch Kollisionen mit Windkraftanlagen und Vergiftungen. Sachsen-Anhalt trägt für den Erhalt des Rotmilans eine besondere Verantwortung. Zwei von 13 deutschen Projektgebieten für den Rotmilan liegen in Sachsen-Anhalt. Projektträger ist die Mitteleuropäische Gesellschaft zur Erhaltung der Greifvögel (Österreich) in Zusammenarbeit mit zahlreichen internationalen Projektpartnern. Das Rotmilanzentrum am Museum Heineanum ist ein wichtiger Projektpartner. Weitere Informationen finden Sie unter: https://www.life-eurokite.eu/de/projekt/life-eurokite.html

Stickstoffdioxid-Belastung

<p> <p>Die Jahresmittelwerte der Stickstoffdioxid-Belastung zeigen seit 1995 eine deutliche Abnahme. Erstmalig im Jahr 2024 überschreiten die gemessenen Stickstoffdioxid-Konzentrationen den seit 2010 einzuhaltenden Grenzwert nicht mehr.</p> </p><p>Die Jahresmittelwerte der Stickstoffdioxid-Belastung zeigen seit 1995 eine deutliche Abnahme. Erstmalig im Jahr 2024 überschreiten die gemessenen Stickstoffdioxid-Konzentrationen den seit 2010 einzuhaltenden Grenzwert nicht mehr.</p><p> Belastung durch Stickstoffdioxid <p>Ballungsräume und Städte sind im Vergleich zum Umland stärker von Luftschadstoffbelastungen betroffen, da die Emissionen in dicht besiedelten Gebieten erwartungsgemäß höher sind. Dabei ist die Belastung nicht im gesamten Gebiet einer Stadt einheitlich. Die höchsten Stickstoffdioxid (NO2) Konzentrationen werden nahe der Hauptemissionsquelle, an viel befahrenen Straßen, gemessen. Je nach Lage der Messstation werden verkehrsnah NO2-Jahresmittelwerte zwischen 20 und 40 Mikrogramm pro Kubikmeter (µg/m³) gemessen.</p> <p>Mit zunehmender Entfernung zu verkehrsreichen Straßen verringert sich die NO2-Konzentration in der Luft. Da jedoch neben dem Verkehr weitere Stickstoffoxid-Quellen (z.B. aus dem <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/verarbeitenden-gewerbe">verarbeitenden Gewerbe</a> und Haushalten) über das gesamte Stadtgebiet verteilt sind, entsteht eine Grundbelastung über dem Stadtgebiet, die als städtische Hintergrundbelastung bezeichnet wird und als typisch für städtische Wohngebiete anzusehen ist. Hier liegen die NO2-Jahresmittelwerte im Bereich von 10 bis 20 µg/m³. Mit Jahresmittelwerten um 5 µg/m³ wird die deutlich niedrigere NO2-Belastung entfernt von Emissionsquellen in ländlichen Gebieten gemessen (siehe Abb. „Trend der Stickstoffdioxid-Jahresmittelwerte“).</p> <p>Seit 1995 ist in allen beschriebenen Belastungsregimen ein Rückgang erkennbar. An den Messstationen des Umweltbundesamtes, die weit entfernt von lokalen Schadstoffquellen liegen, um weiträumig und grenzüberschreitend transportierte Luftmassen zu untersuchen, werden NO2-Konzentrationen noch deutlich unter 5 µg/m³ gemessen (siehe Karten „Stickstoffdioxid (NO2) - Jahresmittelwerte“).</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/2_abb_trend-no2-jmw_2025-09-22.png"> </a> <strong> Trend der Stickstoffdioxid-Jahresmittelwerte </strong> Quelle: Umweltbundesamt <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/2_abb_trend-no2-jmw_2025-09-22.png">Bild herunterladen</a> (442,26 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/2_abb_trend-no2-jmw_2025-09-22.pdf">Diagramm als PDF</a> (134,58 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/2_abb_trend-no2-jmw_2025-09-22.xlsx">Diagramm als Excel mit Daten</a> (30,22 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/3_karte_no2_jmw_2000-2008.png"> </a> <strong> Karte: Stickstoffdioxid (NO2) - Jahresmittelwerte 2000-2008 </strong> Quelle: Umweltbundesamt <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/3_karte_no2_jmw_2000-2008.png">Bild herunterladen</a> (4,25 MB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/4_karte_no2_jmw_2009-2017.png"> </a> <strong> Karte: Stickstoffdioxid (NO2) - Jahresmittelwerte 2009-2017 </strong> Quelle: Umweltbundesamt <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/4_karte_no2_jmw_2009-2017.png">Bild herunterladen</a> (4,67 MB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/5_karte_no2_jmw_2018-2024.png"> </a> <strong> Karte: Stickstoffdioxid (NO2) - Jahresmittelwerte 2018-2024 </strong> Quelle: Umweltbundesamt <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/5_karte_no2_jmw_2018-2024.png">Bild herunterladen</a> (2,66 MB) Weiter <i> </i> Vorherige <i> </i> </p><p> Überschreitung von Grenzwerten <p>In der <a href="https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/?qid=1536738979424&amp;uri=CELEX:32008L0050">EU-Richtlinie 2008/50/EG</a> – in deutsches Recht mit der <a href="https://www.bmuv.de/gesetz/39-verordnung-zur-durchfuehrung-des-bundes-immissionsschutzgesetzes/">39. BImSchV</a> umgesetzt –&nbsp;ist für den Schutz der menschlichen Gesundheit ein Jahresgrenzwert von 40 µg/m³ im Jahresmittel festgelegt, der seit 2010 einzuhalten ist (siehe Tab. „Grenzwerte für die Schadstoffe Stickstoffdioxid und Stickstoffoxide“). Keine der städtischen verkehrsnahen Luftmessstationen registrierte 2024 Überschreitungen dieses Jahresgrenzwertes. An städtischen Hintergrundmessstellen traten ebenfalls keine Überschreitungen auf (siehe Abb. „Prozentualer Anteil der Messstationen mit Überschreitung des Stickstoffdioxid-Jahresgrenzwertes“). Der ebenfalls seit 2010 einzuhaltende 1-Stunden-Grenzwert für Stickstoffdioxid (200 µg/m³ dürfen nicht öfter als 18-mal überschritten werden) wurde zuletzt im Jahr 2016 überschritten, damals sehr vereinzelt, vor allem an stark befahrenen Straßen mit Schluchtcharakter. 2024 wurde demnach erneut deutschlandweit keine Überschreitung des 1-Stunden-Grenzwertes für Stickstoffdioxid (NO2) festgestellt.</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/6_tab_grenzwerte-nox.png"> </a> <strong> Grenzwerte für die Schadstoffe Stickstoffdioxid und Stickstoffoxide </strong> Quelle: Umweltbundesamt <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/6_tab_grenzwerte-nox.png">Bild herunterladen</a> (63,09 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/6_tab_grenzwerte-nox.pdf">Tabelle als PDF</a> (43,82 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/6_tab_grenzwerte-nox.xlsx">Tabelle als Excel</a> (12,68 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/7_abb_no2-ueberschreitung_2025-09-22_0.png"> </a> <strong> Prozentualer Anteil der Messstationen mit Überschreitung des Stickstoffdioxid-Jahresgrenzwertes ... </strong> Quelle: Umweltbundesamt <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/7_abb_no2-ueberschreitung_2025-09-22_0.png">Bild herunterladen</a> (433,16 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/7_abb_no2-ueberschreitung_2025-09-22_0.pdf">Diagramm als PDF</a> (133 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/7_abb_no2-ueberschreitung_2025-09-22_0.xlsx">Diagramm als Excel mit Daten</a> (30,82 kB) Weiter <i> </i> Vorherige <i> </i> </p><p> Stickstoffdioxid und Stickstoffoxide <p>Stickstoffoxide (NOx) können als Stickstoffdioxid (NO2) oder Stickstoffmonoxid (NO) auftreten. Überwiegend wird Stickstoffmonoxid (NO) emittiert. NO tritt aber großräumig nicht in Erscheinung, da dieses Gas relativ schnell von Luftsauerstoff (O2) und Ozon (O3) zu NO2 oxidiert wird.</p> </p><p> Herkunft <p>Stickstoffoxide entstehen als Produkte unerwünschter Nebenreaktionen bei Verbrennungsprozessen. Die Hauptquellen von Stickstoffoxiden sind Verbrennungsmotoren und Feuerungsanlagen für Kohle, Öl, Gas, Holz und Abfälle. In Ballungsgebieten ist der Straßenverkehr die bedeutendste <a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/15675">NOx-Quelle</a>.</p> </p><p> Gesundheitliche Wirkungen <p>Stickstoffdioxid ist ein ätzendes Reizgas, es schädigt das Schleimhautgewebe im gesamten Atemtrakt und reizt die Augen. Durch die dabei auftretenden Entzündungsreaktionen verstärkt es die Reizwirkung anderer Luftschadstoffe zusätzlich. In der Folge können bei hohen Konzentrationen Atemnot, Husten, Bronchitis, Lungenödem, steigende Anfälligkeit für Atemwegsinfekte sowie Lungenfunktionsminderung auftreten. Nimmt die NO2-Belastung der Außenluft zu, leiden daher besonders Menschen mit vorgeschädigten Atemwegen und Allergien darunter. In epidemiologischen Studien konnte ein Zusammenhang zwischen der zeitnahen Belastung mit NO2 und der Zunahme der Herz-Kreislauf-Erkrankungen sowie der Sterblichkeit in der Bevölkerung beobachtet werden. Diese Effekte sind bei langfristiger Belastung noch deutlich ausgeprägter darstellbar.<em><br></em></p> 08.03.2018 Nachgefragt: Welche Gesundheitsgefahren bestehen durch langfristige Stickstoffdioxid-Belastung? </p><p> Messdaten <p>Derzeit wird in Deutschland an etwa 500 <a href="https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/2546/dokumente/no2_2018.xlsx">Stationen</a> NO2 gemessen.</p> </p><p> </p><p>Informationen für...</p>

Seawater carbonate chemistry and physiology of Baltic blue mussels (Mytilus edulis)

Increased maintenance costs at cellular, and consequently organism level, are thought to be involved in shaping the sensitivity of marine calcifiers to ocean acidification (OA). Yet, knowledge of the capacity of marine calcifiers to undergo metabolic adaptation is sparse. In Kiel Fjord, blue mussels thrive despite periodically high seawater PCO2, making this population interesting for studying metabolic adaptation under OA. Consequently, we conducted a multi-generation experiment and compared physiological responses of F1 mussels from 'tolerant' and 'sensitive' families exposed to OA for 1 year. Family classifications were based on larval survival; tolerant families settled at all PCO2 levels (700, 1120, 2400 µatm) while sensitive families did not settle at the highest PCO2 (>=99.8% mortality). We found similar filtration rates between family types at the control and intermediate PCO2 level. However, at 2400 µatm, filtration and metabolic scope of gill tissue decreased in tolerant families, indicating functional limitations at the tissue level. Routine metabolic rates (RMR) and summed tissue respiration (gill and outer mantle tissue) of tolerant families were increased at intermediate PCO2, indicating elevated cellular homeostatic costs in various tissues. By contrast, OA did not affect tissue and routine metabolism of sensitive families. However, tolerant mussels were characterised by lower RMR at control PCO2 than sensitive families, which had variable RMR. This might provide the energetic scope to cover increased energetic demands under OA, highlighting the importance of analysing intra-population variability. The mechanisms shaping such difference in RMR and scope, and thus species' adaptation potential, remain to be identified.

Response of benthic foraminifera to ocean acidification in their natural sediment environment: a long-term culturing experiment

Calcifying foraminifera are expected to be endangered by ocean acidification; however, the response of a complete community kept in natural sediment and over multiple generations under controlled laboratory conditions has not been constrained to date. During 6 months of incubation, foraminiferal assemblages were kept and treated in natural sediment with pCO2-enriched seawater of 430, 907, 1865 and 3247 µatm pCO2. The fauna was dominated by Ammonia aomoriensis and Elphidium species, whereas agglutinated species were rare. After 6 months of incubation, pore water alkalinity was much higher in comparison to the overlying seawater. Consequently, the saturation state of Omega calc was much higher in the sediment than in the water column in nearly all pCO2 treatments and remained close to saturation. As a result, the life cycle (population density, growth and reproduction) of living assemblages varied markedly during the experimental period, but was largely unaffected by the pCO2 treatments applied. According to the size-frequency distribution, we conclude that foraminifera start reproduction at a diameter of 250 µm. Mortality of living Ammonia aomoriensis was unaffected, whereas size of large and dead tests decreased with elevated pCO2 from 285 µm (pCO2 from 430 to 1865 µatm) to 258 µm (pCO2 3247 µatm). The total organic content of living Ammonia aomoriensis has been determined to be 4.3% of CaCO3 weight. Living individuals had a calcium carbonate production rate of 0.47 g/m**2/a, whereas dead empty tests accumulated a rate of 0.27 g /m**2/a. Although Omega calc was close to 1, approximately 30% of the empty tests of Ammonia aomoriensis showed dissolution features at high pCO2 of 3247 µatm during the last 2 months of incubation. In contrast, tests of the subdominant species, Elphidium incertum, stayed intact. Our results emphasize that the sensitivity to ocean acidification of the endobenthic foraminifera Ammonia aomoriensis in their natural sediment habitat is much lower compared to the experimental response of specimens isolated from the sediment.

The benthic foraminiferal community in a naturally CO2-rich coastal habitat of the southwestern Baltic Sea

It is expected that the calcification of foraminifera will be negatively affected by the ongoing acidification of the oceans. Compared to the open oceans, these organisms are subjected to much more adverse carbonate system conditions in coastal and estuarine environments such as the southwestern Baltic Sea, where benthic foraminifera are abundant. This study documents the seasonal changes of carbonate chemistry and the ensuing response of the foraminiferal community with bi-monthly resolution in Flensburg Fjord. In comparison to the surface pCO2, which is close to equilibrium with the atmosphere, we observed large seasonal fluctuations of pCO2 in the bottom and sediment pore waters. The sediment pore water pCO2 was constantly high during the entire year ranging from 1244 to 3324 µatm. Nevertheless, in contrast to the bottom water, sediment pore water was slightly supersaturated with respect to calcite as a consequence of higher alkalinity (AT) for most of the year. Foraminiferal assemblages were dominated by two calcareous species, Ammonia aomoriensis and Elphidium incertum, and the agglutinated Ammotium cassis. The one-year cycle was characterised by seasonal community shifts. Our results revealed that there is no dynamic response of foraminiferal population density and diversity to elevated sediment pore water pCO2. Surprisingly, the fluctuations of sediment pore water undersaturation (Omega calc) co-vary with the population densities of living Ammonia aomoriensis. Further, we observed that most of the tests of living calcifying foraminifera were intact. Only Ammonia aomorienis showed dissolution and recalcification structures on the tests, especially at undersaturated conditions. Therefore, the benthic community is subjected to high pCO2 and tolerates elevated levels as long as sediment pore water remains supersaturated. Model calculations inferred that increasing atmospheric CO2 concentrations will finally lead to a perennial undersaturation in sediment pore waters. Whereas benthic foraminifera indeed may cope with a high sediment pore water pCO2, the steady undersaturation of sediment pore waters would likely cause a significant higher mortality of the dominating Ammonia aomoriensis. This shift may eventually lead to changes in the benthic foraminiferal communities in Flensburg Fjord, as well as in other regions experiencing naturally undersaturated Omega calc levels.

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