Modul 13: Ökologie und Umweltchemie
Das Modul „Ökologie und Umweltchemie“ besteht aus drei Lehreinheiten:
Lernergebnisse (learning outcomes)/Kompetenzen:
Nach Absolvieren dieses Moduls verfügen die Studierenden über ein umfassendes Grundlagenwissen im Hinblick auf Ökosysteme sowie die
Eigenschaften, die Wirkmechanismen und die Analyse von Umweltchemikalien. Sie sind in der Lage, die Arbeitsgebiete der Umweltchemie zu
benennen und deren grundlegende Begriffe zu definieren; sie beherrschen die Terminologie der Ökologie, können diese anwenden und zu
anderen Disziplinen abgrenzen; sie sind fähig, die wichtigsten Glieder der „analytischen Kette“ nachzuvollziehen und verfügen über theoretische
Kenntnisse der wichtigsten biologischen Testverfahren.
Inhalte:
Das Modul Ökologie und Umweltchemie vermittelt umfassendes Grundlagenwissen im Hinblick auf Ökosysteme sowie die Eigenschaften, die Wirkmechanismen und die Analyse von Umweltchemikalien.
Lehreinheit 1: Umweltchemie – Grundlagen und Prozesse
Eine Vielzahl von Stoffen wird von Menschen produziert und genutzt. Sie gelangen hierbei absichtlich, als unvermeidliches Nebenprodukt, bei Gebrauch oder im Störfall in die Umwelt. Kenntnisse über die Prozesse, die zu Emission, Verteilung, Abbau und biologischer Wirkung von Umweltchemikalien führen, sind Grundlage der Umweltschutzgesetzgebung und Voraussetzung für präventiven Umweltschutz und Umwelttechnik, Risikobewertung und -management. Im Kurs „Umweltchemie – Grundlagen und Prozesse“ werden die wesentlichen Prozesse, denen Umweltchemikalien in den Kompartimenten Wasser, Boden, Luft und Biota unterworfen sind sowie die hierfür entscheidenden Stoffeigenschaften beschrieben. Durch repräsentative Beispiele lernen die Studierenden die spezifische Perspektive der Umweltchemie kennen und die entsprechende Fachliteratur verstehen. So erwerben sie die Fähigkeit, ökologische Veränderungen aus der Sicht der Umweltchemie einzuschätzen.
Lehreinheit 2: Verhalten von Ökosystemen
Ökosysteme sind offene Funktionseinheiten unterschiedlicher Größe, die aus der Gesamtheit von Lebewesen, ihrer natürlichen abiotischen Umwelt und technischen Faktoren bestehen. Das Ökosystem beschreibt das Beziehungsgefüge zwischen dem Biotop als Lebensraum und der Biozönose als Lebensgemeinschaft. Aufgrund der durchlässigen Systemgrenzen tauschen Ökosysteme mit ihrer Umgebung ständig Stoffe, Energie und Informationen aus. Die auf der Erde anzutreffenden Ökosysteme können zeitlich und räumlich lange Zeit konstant sein, zeigen aber andererseits dynamisches Verhalten und bilden Fließgleichgewichte aus. Je nach Grad der menschlichen Einflussnahme werden Ökosysteme in naturnahe und urban-industrielle Systeme klassifiziert. Jedes Ökosystem wird durch strukturelle und funktionelle Merkmale gekennzeichnet. Inhalte des Kurses sind: Strukturelle und funktionelle Merkmale von Ökosystemen, Möglichkeiten der Darstellung von Ökosystemen in Modellen und Simulationen, Quantifizierung von Aussagen zum Verhalten urban-industrieller Ökosysteme, Einfluss naturfremder chemischer Substanzen (Xenobiotika) und der Konzentration natürlicher Substanzen auf die Eigenschaften von Ökosystemen.
Lehreinheit 3: Umweltanalytik
Analytische Verfahren werden im Bereich des Umweltschutzes eingesetzt, um gesetzlich vorgeschriebene Grenzwerte überprüfen und einhalten zu können. Dieselben Methoden kommen in der Umwelttechnik zur Prozessoptimierung und -steuerung zum Einsatz. So können Kosten und Umweltbelastungen minimiert werden. Im Rahmen von Umweltmonitoring-Projekten wird mit ihnen der Ist-Zustand der Umwelt anhand ausgewählter quantifizierbarer Parameter erfasst. Mittel- bis langfristige Veränderungen dieser Daten können dann z. B. als Erfolgskontrolle für Emissionsminderungsmaßnahmen oder als Hinweis für zukünftigen Handlungsbedarf dienen. Die Studierenden lernen, die Aussagekraft von Daten zu potenziellen Schadstoffen in der Umwelt und Messdaten zu Umweltveränderungen einzuschätzen und kritisch zu beurteilen. Die wichtigsten Glieder der analytischen Kette werden erarbeitet. In ausgewählten Beispielen wird ein Überblick der StandardMessverfahren, ihrer grundlegenden Prinzipien und ihrer Grenzen gegeben. In Ergänzung hierzu werden wichtige biologische Testverfahren eingeführt.