Planetarische Grenzen – Was versteht man darunter?

Das Konzept der planetarischen Grenzen wurde 2009 von einem internationalen Team von Wissenschaftlern unter der Leitung von Johan Rockström vom Stockholm Resilience Centre eingeführt. Rockström ist seit 2018 Leiter des Instituts für Klimafolgenforschung in Potsdam und einer der renommiertesten Wissenschaftler auf diesem Gebiet.

Definition und Ursprung des Konzepts

Planetarische Grenzen sind quantitative Schwellenwerte, die die Belastungsgrenzen unseres Planeten in verschiedenen ökologischen Bereichen markieren. Diese Grenzen sollen sicherstellen, dass die Menschheit die natürlichen Systeme der Erde nicht so stark belastet, dass deren Stabilität und Widerstandsfähigkeit beeinträchtigt werden. Das Konzept basiert auf umfangreicher wissenschaftlicher Forschung und Erkenntnissen aus verschiedenen Disziplinen wie Klimaforschung, Ökologie und Geologie.

Bedeutung für die Nachhaltigkeit

Die Einhaltung der planetarischen Grenzen ist entscheidend für die langfristige Gesundheit unseres Planeten und das Wohlergehen der Menschheit. Wenn diese Grenzen über längere Zeit überschritten werden, riskieren wir irreversible Veränderungen in den Ökosystemen und klimatischen Bedingungen, die das Leben auf der Erde, wie wir es kennen, gefährden könnten. Das Konzept der planetarischen Grenzen hilft, die Dringlichkeit nachhaltiger Praktiken und politischer Maßnahmen zu verdeutlichen und bietet einen Rahmen für die Integration von Umweltschutz in wirtschaftliche und soziale Entscheidungsprozesse.

Die neun planetarischen Grenzen

Klimawandel

Der Klimawandel ist eine der bekanntesten und am intensivsten diskutierten planetarischen Grenzen. Er bezieht sich auf die langfristigen Veränderungen der globalen Durchschnittstemperaturen und Wetterbedingungen, die hauptsächlich durch menschliche Aktivitäten wie die Verbrennung fossiler Brennstoffe und die Abholzung von Wäldern verursacht werden.

Beschreibung und aktuelle Lage

Der Klimawandel äußert sich in steigenden Temperaturen, schmelzenden Gletschern und Eiskappen, häufigeren und intensiveren Wetterextremen wie Hitzewellen, Dürren, Überschwemmungen und Stürmen. Laut dem Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) haben die globalen Temperaturen seit dem späten 19. Jahrhundert bis ins Jahr 2024 um etwa 1,2 Grad Celsius zugenommen. Die Monate Juli 2023 bis Juni 2024 zeigen sogar eine Temperaturzunahme von ca. 1,5 Grad, jedoch kann dies auch durch Sondereffekte in Zusammenhang mit dem Wetterphänomen El Nino zu tun haben.

Klimawandel-Indikatoren: CO2 und Strahlungsantrieb

Die zwei Klimawandel-Indikatoren des Klimawandels, wie sie im Rahmen der planetaren Grenzen definiert sind, sind die CO2-Konzentration und der Strahlungsantrieb. Die CO2-Konzentration bezieht sich auf die Menge des Kohlendioxids in der Erdatmosphäre, die durch menschliche Aktivitäten wie Verbrennung fossiler Brennstoffe und Entwaldung stark angestiegen ist. Ein hoher CO2-Gehalt verstärkt den Treibhauseffekt, indem er die Wärmeabstrahlung von der Erdoberfläche in den Weltraum behindert, was zu einer globalen Erwärmung führt.

Der Strahlungsantrieb, auf Englisch „radiative forcing“, ist ein Maß für die Veränderung des Energiehaushalts der Erdatmosphäre durch verschiedene Faktoren, wie zum Beispiel Treibhausgase oder Aerosole. Strahlungsantrieb wird in Watt pro Quadratmeter (W/m²) gemessen und gibt an, wie stark diese Faktoren das Gleichgewicht zwischen eingehender Sonnenstrahlung und ausgehender Wärmestrahlung beeinflussen. Ein positiver Strahlungsantrieb, verursacht durch erhöhte Treibhausgaskonzentrationen wie CO2, führt zu einer Erwärmung der Erdoberfläche, während ein negativer Strahlungsantrieb, zum Beispiel durch reflektierende Aerosole, eine kühlende Wirkung hat. Beide Treiber, die CO2-Konzentration und der Strahlungsantrieb, sind entscheidend für das Verständnis und die Begrenzung des menschlichen Einflusses auf das globale Klimasystem.

Auswirkungen und Risiken

Die Auswirkungen des Klimawandels sind vielfältig und betreffen sowohl natürliche als auch menschliche Systeme. Ökosysteme werden destabilisiert, was zu einem Verlust der Biodiversität führt. Landwirtschaftliche Erträge sinken, was die globale Ernährungssicherheit gefährdet. Küstenregionen sind durch den ansteigenden Meeresspiegel und verstärkte Stürme bedroht, was zu Vertreibungen (=Klima-Migration) und wirtschaftlichen Verlusten führt.

Der Klimawandel stellt auch erhebliche Risiken für die menschliche Gesundheit dar, einschließlich der Zunahme von hitzebedingten Krankheiten, der Ausbreitung von durch Wasser und Vektoren übertragenen Krankheiten und der Beeinträchtigung der Luftqualität.

Die Auswirkungen sind äußerst vielfältig. In unserem 3-stündigen Workshop werden diese sehr gut erfahrbar gemacht, erfahre mehr: Das Klima-Puzzle.

Biodiversitätsverlust

Der Verlust an biologischer Vielfalt, auch als Biodiversitätsverlust bekannt, ist eine der alarmierendsten planetarischen Grenzen und wird von vielen Wissenschaftlern für die Menschheit als noch bedrohlicher angesehen. Biodiversität umfasst die Vielfalt aller lebenden Organismen, einschließlich der genetischen Vielfalt innerhalb von Arten, der Vielfalt der Arten selbst und der Vielfalt der Ökosysteme.

Definition und Bedeutung

Biodiversität ist fundamental für das Funktionieren der Ökosysteme und für die Bereitstellung von Ökosystemleistungen, die das menschliche Wohlbefinden unterstützen, wie sauberes Wasser, fruchtbare Böden und Bestäubung von Nutzpflanzen. Ein hohes Maß an Biodiversität erhöht die Resilienz von Ökosystemen gegenüber Störungen und Veränderungen, wie Klimawandel und Umweltverschmutzung.

Aktueller Stand und Bedrohungen

Artensterben. Der gegenwärtige Biodiversitätsverlust ist beispiellos in der Geschichte der Menschheit. Studien zeigen, dass die Aussterberate von Arten heute um ein Vielfaches höher ist als der natürliche Hintergrundwert, d.h. dem Wert des Verschwindens von Arten, der als natürlich durch Evolution oder Naturkatastrophen wie Vulkanausbrüche oder natürliche Klimaschwankungen angesehen wird. Hauptursachen für diesen dramatischen Rückgang sind Habitatzerstörung (Zerstörung natürlicher Lebensräume), Übernutzung von Ressourcen, Umweltverschmutzung, Klimawandel und die Einführung invasiver Arten.

Ökosystemdienstleistung. Die Zerstörung von Lebensräumen, insbesondere durch Entwaldung und Umwandlung von natürlichen Landschaften in landwirtschaftliche Flächen, hat die größten Auswirkungen. Ozeane und Küstengebiete sind ebenfalls stark betroffen, insbesondere durch Überfischung und Korallenbleiche. Der Verlust an Biodiversität bedroht nicht nur die natürlichen Ökosysteme, sondern auch die Lebensgrundlagen von Millionen von Menschen weltweit, die direkt von diesen Ökosystemen abhängen.

Gerade aufgrund der Bedeutung und Brisanz des Verlustes an Biodiversität, empfehlen wir folgende zwei Serious Games, die sehr deutlich werden lassen, warum wir dagegen ankämpfen müssen und wie wir als Menschheit dagegen agieren können:

Puzzle der Biodiversität
Puzzle der Kreislaufwirtschaft

Biogeochemische Flüsse

Biogeochemische Flüsse beziehen sich auf die natürlichen Kreisläufe von chemischen Elementen wie Stickstoff und Phosphor, die für das Leben auf der Erde unerlässlich sind. Diese Elemente werden durch verschiedene Prozesse in der Umwelt bewegt und transformiert, wobei sie zwischen der Atmosphäre, den Ozeanen, den Landmassen und den Lebewesen zirkulieren.

Stickstoff- und Phosphorkreislauf

Während Wasser und Kohlenstoff grundlegend für das Leben und viele biologische Prozesse sind, sind Stickstoff und Phosphor ebenso kritisch, da sie spezifische Funktionen in der Struktur und Energieregulierung von Zellen übernehmen. Alle vier Elemente sind integrale Bestandteile biochemischer Kreisläufe, die das Leben auf der Erde unterstützen:

• Wasser: Lösungs- und Transportmittel, Temperaturregulation, Reaktionsmedium.
• Kohlenstoff: Grundgerüst organischer Moleküle, Photosynthese, Kohlenstoffkreislauf.
• Stickstoff: Bestandteil von Proteinen und Nukleinsäuren, Bodenfruchtbarkeit, Stickstoffkreislauf.
• Phosphor: Bestandteil von Nukleinsäuren, Zellmembranen, Knochen und Zähne.

Das Zusammenspiel dieser Elemente ist entscheidend für die Aufrechterhaltung des Lebens und der ökologischen Systeme auf der Erde.

Dabei sind der Stickstoff- und der Phosphorkreislauf zwei der wichtigsten biogeochemischen Kreisläufe. Stickstoff ist ein essentielles Element für den Aufbau von Proteinen und DNA, während Phosphor eine Schlüsselrolle in der Energieübertragung innerhalb von Zellen spielt. Beide Elemente sind unverzichtbar für das Pflanzenwachstum und damit für die Landwirtschaft.

Außerdem muss berücksichtigt werden, dass Phosphor eine begrenzte Ressource ist. Er kommt aus wenigen Ländern (vor allem USA, China und Marokko) und landet dann im Meer. Die Reserven reichen noch für einige Jahrzehnte und es gibt Bemühungen, Phosphor zu recyceln, aber warum sollten wir uns in eine Ecke drängen lassen? Haben wir nicht genug akute Probleme?

Folgen für Ökosysteme und Landwirtschaft

Die menschliche Aktivität hat die natürlichen Kreisläufe von Stickstoff und Phosphor drastisch verändert. Durch die intensive Nutzung von Düngemitteln in der Landwirtschaft gelangen große Mengen dieser Nährstoffe in die Umwelt, was zu einer Überlastung der natürlichen Systeme führt. Dies hat schwerwiegende Folgen:

• Eutrophierung von Gewässern: Überschüssiger Stickstoff und Phosphor gelangen in Flüsse, Seen und Küstengewässer, was das Wachstum von Algenblüten fördert. Diese Algenblüten können Sauerstoffmangel verursachen und das Leben im Wasser ersticken, was zu toten Zonen führt. Ein konkretes Beispiel für die Eutrophierung von Gewässern ist die der Ostsee:
  Eutrophierung der Meere
• Bodenversauerung und Verlust der Bodenfruchtbarkeit: Übermäßiger Einsatz von Stickstoffdüngern kann zur Versauerung von Böden führen, was die Bodenfruchtbarkeit verringert und das Pflanzenwachstum beeinträchtigt.
  Die Versauerung der Böden ist z.B. in Niedersachsen nachweisbar:
  Versauerung des Bodens
• Treibhauseffekte: Lachgas (N2O), ein Nebenprodukt der Stickstoffdüngung, ist ein starkes Treibhausgas, das zur globalen Erwärmung beiträgt.

Die nachhaltige Nutzung von Stickstoff und Phosphor ist daher entscheidend, um die Gesundheit der Ökosysteme zu bewahren und die langfristige Produktivität der Landwirtschaft sicherzustellen.

Landnutzungsänderungen

Landnutzungsänderungen, auch bekannt als Landnutzungswandel, beziehen sich auf die Umwandlung natürlicher Landschaften durch menschliche Aktivitäten wie Landwirtschaft, Urbanisierung und industrielle Entwicklung. Diese Änderungen haben tiefgreifende Auswirkungen auf die Umwelt und gehören zu den zentralen planetarischen Grenzen.

Einfluss auf Ökosysteme

Landnutzungsänderungen haben weitreichende Folgen für die Ökosysteme. Die Umwandlung von Wäldern, Grasländern und Feuchtgebieten in landwirtschaftliche Flächen und städtische Gebiete führt zu einem Verlust an biologischer Vielfalt und verändert die natürlichen Lebensräume.

• Entwaldung: Die Abholzung von Wäldern für Landwirtschaft und Siedlungsbau reduziert die CO2-Speicherfähigkeit der Erde und trägt zur globalen Erwärmung bei. Wälder sind nicht nur Kohlenstoffspeicher, sondern auch Lebensräume für zahlreiche Tier- und Pflanzenarten.
• Zerstörung von Feuchtgebieten: Feuchtgebiete sind wichtige Ökosysteme, die Wasser filtern, Hochwasser regulieren und als Lebensraum für viele Arten dienen. Ihre Zerstörung führt zu einem Verlust dieser wichtigen Funktionen.
• Fragmentierung von Lebensräumen: Die Zerschneidung von natürlichen Lebensräumen durch Straßen, Städte und landwirtschaftliche Flächen behindert die Bewegungen und Migrationen von Wildtieren und beeinträchtigt die genetische Vielfalt.

Ursachen und Konsequenzen

Die Hauptursachen für Landnutzungsänderungen sind Bevölkerungswachstum, steigender Ressourcenbedarf und wirtschaftliche Entwicklung. Diese Faktoren führen zu einer erhöhten Nachfrage nach Ackerland, Wohnraum und Infrastruktur.

• Bevölkerungswachstum: Mit einer wachsenden Bevölkerung steigt der Bedarf an Nahrungsmitteln und Wohnraum, was zu einer Ausdehnung landwirtschaftlicher Flächen und urbaner Gebiete führt.
• Wirtschaftliche Entwicklung: Industrie- und Infrastrukturausbau sind notwendig für wirtschaftliches Wachstum, tragen aber zur Zerstörung natürlicher Landschaften bei.
• Intensive Landwirtschaft: Um den steigenden Nahrungsmittelbedarf zu decken, wird oft auf intensive Landwirtschaft gesetzt, die große Flächen beansprucht und natürliche Ökosysteme verdrängt.

Süßwasserverbrauch

Süßwasser ist eine lebenswichtige Ressource für Mensch (blaues Wasser) und Natur (grünes Wasser). Der Süßwasserverbrauch betrifft sowohl die Menge als auch die Qualität des verfügbaren Wassers und stellt eine weitere planetarische Grenze dar, deren Überschreitung schwerwiegende Folgen haben kann.

Verfügbarkeit und Nutzung von Wasserressourcen

Süßwasser steht in Form von Flüssen, Seen, Grundwasser und Niederschlägen zur Verfügung. In Deutschland wird das Süßwasser hauptsächlich für die folgenden Zwecke genutzt:

• Landwirtschaft: Die Bewässerung von Feldern und die Versorgung von Vieh nehmen einen großen Teil des Süßwasserverbrauchs ein.
• Industrie: Viele industrielle Prozesse erfordern erhebliche Mengen an Wasser, z.B. in der chemischen Industrie, im Bergbau und in der Energieerzeugung.
• Haushalte: Trinkwasser, Hygiene und andere häusliche Anwendungen machen ebenfalls einen bedeutenden Teil des Wasserverbrauchs aus.

Regionale Unterschiede und Herausforderungen

Die Verfügbarkeit von Süßwasser variiert stark zwischen den verschiedenen Regionen Deutschlands. Während einige Gebiete reich an Wasserressourcen sind, leiden andere unter Wasserknappheit, insbesondere während Dürreperioden. Herausforderungen im Süßwasserverbrauch umfassen:

• Übernutzung: In wasserarmen Regionen kann die intensive Nutzung von Grundwasserreserven zu deren Erschöpfung führen.
• Verschmutzung: Industrieabfälle, landwirtschaftliche Abwässer und städtische Abflüsse können die Qualität des Süßwassers beeinträchtigen und es für den menschlichen Gebrauch und für Ökosysteme unbrauchbar machen.
• Klimawandel: Veränderte Niederschlagsmuster und häufigere Extremwetterereignisse beeinflussen die Verfügbarkeit von Wasserressourcen.

Von Wassermangel haben wir in den vergangenen Jahren vor allem aus anderen Regionen der Welt gehört, aber auch in Deutschland wird dieses Problem immer akuter und darf nicht unterschätzt werden. Die Monate Juli 2023 bis Juni 2024 waren zwar die 12 feuchtesten seit Aufzeichnung der Wetterdaten, aber genau dies ist eine Folge des Klimawandels, dass extreme Ereignisse immer häufiger auftreten. Die Jahre zuvor waren sehr trocken, so dass der Grundwasserspiegel erheblich gefallen ist. Spanien und Frankreich leiden seit vielen Monaten an Wasserknappheit und haben teilweise das Wasser erheblich rationiert. Spanien liefert viel Obst und Gemüse für Europa und diese Versorgung ist durch die Wasserknappheit gefährdet. Der Garda-See hatte im Frühjahr 2023 einen absoluten Tiefststand.

Wassermanagement wird aufgrund der Wichtigkeit dieser Ressource zu einer immer bedeutenderen Aufgabe.

Gerade bei der Ressource Süßwasser können wir die großen systemischen Zusammenhänge zwischen den verschiedenen ökologischen Auswirkungen unseres Handelns erkennen.

Ozeanversauerung

Ozeanversauerung ist ein kritisches Umweltproblem, das durch die erhöhte Aufnahme von Kohlendioxid (CO₂) aus der Atmosphäre in die Ozeane verursacht wird. Dieser Prozess führt zu einem Anstieg der Säuregehalte in den Meeren und hat weitreichende Folgen für marine Ökosysteme.

Chemische Prozesse und Auswirkungen auf Meereslebewesen

Wenn Kohlendioxid ins Meerwasser gelangt, reagiert es mit Wasser zu Kohlensäure. Diese zerfällt in Bicarbonat- und Wasserstoffionen, was zu einer Senkung des pH-Wertes führt und das Wasser saurer macht. Diese chemischen Veränderungen beeinträchtigen vor allem kalkbildende Organismen, wie Korallen, Muscheln, und einige Planktonarten, da sie Schwierigkeiten haben, ihre Kalkschalen und Skelette zu bilden und zu erhalten.

• Korallenriffe: Korallen sind besonders empfindlich gegenüber Änderungen des pH-Wertes. Versauerte Meere erschweren die Kalzifikation, was zu schwächeren Korallenstrukturen und einem erhöhten Risiko für Korallenbleiche führt.
• Muscheln und Schalentiere: Auch Muscheln, Austern und andere Schalentiere sind von der Ozeanversauerung betroffen, da die Bildung ihrer Kalkschalen behindert wird. Dies hat direkte Auswirkungen auf die marinen Nahrungsnetze und die Fischereiindustrie.
• Plankton: Bestimmte Arten von Plankton, die am Anfang der marinen Nahrungskette stehen, sind ebenfalls von der Versauerung betroffen. Dies hat potenziell weitreichende Auswirkungen auf das gesamte marine Ökosystem.

Langfristige Folgen für die Ozeane

Die Ozeanversauerung hat nicht nur unmittelbare Auswirkungen auf marine Organismen, sondern führt auch zu langfristigen ökologischen und wirtschaftlichen Konsequenzen:

• Veränderungen der Nahrungsnetze: Die Beeinträchtigung von planktonischen Organismen und kalkbildenden Arten kann die gesamte Nahrungskette beeinflussen, einschließlich der Fischbestände, die viele menschliche Gemeinschaften ernähren.
• Wirtschaftliche Einbußen: Die Fischerei- und Tourismusindustrie, die stark von gesunden marinen Ökosystemen abhängen, können erhebliche finanzielle Verluste erleiden.
• Ökosystemdienstleistungen: Marine Ökosysteme bieten zahlreiche Dienstleistungen, darunter Küstenschutz, Kohlenstoffbindung und Biodiversitätserhaltung. Die Versauerung der Ozeane gefährdet diese wichtigen Funktionen.

Atmosphärische Aerosolbelastung

Atmosphärische Aerosole sind winzige Partikel oder Tröpfchen, die in der Luft schweben und eine bedeutende Rolle für das Klima und die menschliche Gesundheit spielen. Sie stammen sowohl aus natürlichen Quellen als auch aus menschlichen Aktivitäten und können sowohl positive als auch negative Auswirkungen haben.

Quellen und Zusammensetzung

Atmosphärische Aerosole haben vielfältige Quellen und eine komplexe Zusammensetzung:

• Natürliche Quellen: Dazu gehören Vulkanausbrüche, Waldbrände, Staubstürme, Meersalz aus Gischt und biogene Emissionen von Pflanzen.
• Anthropogene Quellen: Hauptsächlich resultieren diese aus industriellen Prozessen, Verkehr, Energieerzeugung und landwirtschaftlichen Aktivitäten. Beispiele sind Abgase von Fahrzeugen, Rauch aus Kohlekraftwerken, industrielle Emissionen und landwirtschaftliche Brandrodungen.

Die Zusammensetzung der Aerosole variiert je nach Quelle und kann Sulfate, Nitrate, organische Verbindungen, Ruß und mineralische Partikel enthalten.

Gesundheitliche und klimatische Effekte

Atmosphärische Aerosole haben vielfältige Auswirkungen auf die Umwelt und die menschliche Gesundheit:

• Gesundheitliche Effekte: Aerosole können Atemwegs- und Herz-Kreislauf-Erkrankungen verursachen oder verschlimmern. Feinstaubpartikel sind besonders schädlich, da sie tief in die Lunge und den Blutkreislauf eindringen können. Langfristige Exposition gegenüber hohen Aerosolkonzentrationen kann zu schwerwiegenden gesundheitlichen Problemen führen, einschließlich Lungenkrebs und vorzeitigen Todesfällen.
• Klimatische Effekte: Aerosole beeinflussen das Klima auf verschiedene Weise. Sie können Sonnenlicht direkt reflektieren oder absorbieren und so die Erdoberfläche abkühlen oder erwärmen. Außerdem wirken sie als Kondensationskerne für Wolkenbildung, was die Wolkenbedeckung und Niederschlagsmuster verändern kann. Ein prominentes Beispiel ist der kühlende Effekt von Sulfataerosolen, die die globale Erwärmung teilweise kompensieren können, jedoch auf Kosten der Gesundheit und Umwelt.

Maßnahmen zur Reduktion der Aerosolbelastung

Um die negativen Auswirkungen von Aerosolen zu minimieren, sind verschiedene Maßnahmen erforderlich:

• Luftreinhaltevorschriften: Strenge Vorschriften und Standards zur Reduktion von Emissionen aus Industrie, Verkehr und Energieerzeugung können die Aerosolbelastung erheblich verringern.
• Erneuerbare Energien: Der Umstieg auf erneuerbare Energiequellen wie Wind, Solar und Wasserstoff kann die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen reduzieren und somit die Aerosol- und Treibhausgasemissionen senken.
• Nachhaltige Landwirtschaft: Praktiken wie die Reduktion von Brandrodungen, die Verbesserung der Bodenbewirtschaftung und der Einsatz emissionsarmer Technologien können die Aerosolbelastung aus landwirtschaftlichen Quellen verringern.
• Öffentlichkeitsarbeit und Bildung: Aufklärungskampagnen und Bildungsprogramme können das Bewusstsein für die gesundheitlichen und klimatischen Auswirkungen von Aerosolen schärfen und zu Verhaltensänderungen beitragen.

Deutschland hat bereits einige Fortschritte bei der Reduzierung der Aerosolbelastung gemacht, insbesondere durch den Ausbau erneuerbarer Energien und die Einführung strenger Emissionsstandards. Dennoch bleibt die Reduktion der Aerosolbelastung eine wichtige Aufgabe im Rahmen der Luftreinhaltung und des Klimaschutzes.

Ozonabbau

Der Ozonabbau bezieht sich auf die Reduktion der Ozonkonzentration in der Stratosphäre, insbesondere in der sogenannten Ozonschicht. Diese Schicht spielt eine entscheidende Rolle beim Schutz der Erde vor schädlicher ultravioletter (UV) Strahlung der Sonne. Der Abbau der Ozonschicht hat schwerwiegende Auswirkungen auf die Umwelt und die menschliche Gesundheit.

Geschichte des Ozonlochs

In den 1980er Jahren entdeckten Wissenschaftler ein erhebliches Ausdünnen der Ozonschicht über der Antarktis, das als „Ozonloch“ bekannt wurde. Diese Entdeckung führte zu intensiven Forschungsarbeiten und politischen Maßnahmen.

• Ursachen: Der Hauptverursacher des Ozonabbaus sind chlor- und bromhaltige Chemikalien, insbesondere Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKWs) und Halone. Diese Substanzen gelangen in die Stratosphäre, wo sie durch UV-Strahlung zerlegt werden und Chlor- und Bromatome freisetzen. Diese Atome reagieren mit Ozonmolekülen und führen zu deren Zerstörung.
• Erfolge im Schutz der Ozonschicht: Das Montrealer Protokoll, ein internationales Abkommen, das 1987 unterzeichnet wurde, hat die Produktion und Verwendung von ozonabbauenden Substanzen drastisch reduziert. Dieses Abkommen gilt als eines der erfolgreichsten Umweltabkommen und hat zu einer deutlichen Erholung der Ozonschicht beigetragen.

Erfolge und Herausforderungen im Schutz der Ozonschicht

• Regeneration der Ozonschicht: Dank der Maßnahmen des Montrealer Protokolls zeigt die Ozonschicht Anzeichen einer langsamen Erholung. Wissenschaftler erwarten, dass sie sich bis zur Mitte des 21. Jahrhunderts auf das Niveau vor den 1980er Jahren erholen könnte, sofern die Einhaltung des Protokolls weiterhin gewährleistet ist.
• Fortbestehende Herausforderungen: Trotz des Erfolgs gibt es immer noch Herausforderungen, die bewältigt werden müssen. Illegale Produktion und Emissionen von FCKWs wurden in den letzten Jahren in einigen Regionen festgestellt, was die Fortschritte gefährden könnte. Zudem tragen einige Ersatzstoffe für FCKWs, wie fluorierte Kohlenwasserstoffe (HFKWs), stark zum Treibhauseffekt bei und sind daher ebenfalls problematisch.

Maßnahmen und zukünftige Schritte

Um den Schutz der Ozonschicht weiter zu gewährleisten und den Fortschritt zu sichern, sind folgende Maßnahmen und Schritte notwendig:

• Strikte Überwachung und Durchsetzung: Eine strengere Überwachung und Durchsetzung der Bestimmungen des Montrealer Protokolls sind notwendig, um illegale Emissionen von ozonabbauenden Substanzen zu verhindern.
• Förderung von umweltfreundlichen Alternativen: Forschung und Entwicklung von sicheren und umweltfreundlichen Alternativen zu FCKWs und HFKWs sind entscheidend. Dies beinhaltet die Förderung von Substanzen, die sowohl die Ozonschicht schützen als auch einen geringen Einfluss auf das Klima haben.
• Internationale Zusammenarbeit: Eine verstärkte internationale Zusammenarbeit und der Austausch bewährter Verfahren sind wichtig, um sicherzustellen, dass alle Länder ihren Beitrag zum Schutz der Ozonschicht leisten.
• Öffentlichkeitsarbeit und Bildung: Sensibilisierung der Öffentlichkeit und Bildungsprogramme können das Bewusstsein für die Bedeutung des Schutzes der Ozonschicht stärken und die Unterstützung für entsprechende Maßnahmen fördern.

Neue Chemische Stoffe

Neue chemische Stoffe und Verbindungen, die durch menschliche Aktivitäten in die Umwelt gelangen, stellen eine weitere planetarische Grenze dar. Diese Stoffe, auch als neuartige Substanzen oder synthetische Chemikalien bezeichnet, umfassen eine Vielzahl von Produkten, die in Industrie, Landwirtschaft und Konsumgütern verwendet werden.

Einführung und Verbreitung

Die moderne Chemieindustrie produziert jedes Jahr Tausende von neuen Chemikalien. Diese Substanzen finden sich in einer Vielzahl von Produkten wie Pestiziden, Pharmazeutika, Kunststoffen, Flammschutzmitteln und industriellen Chemikalien.

• Pestizide und Herbizide: Diese werden in der Landwirtschaft zur Schädlings- und Unkrautbekämpfung eingesetzt. Sie können jedoch in die Umwelt gelangen und dort nicht zielgerichtete Organismen beeinträchtigen, einschließlich Bodenmikroben, Insekten und Wasserlebewesen.
• Kunststoffe und Mikroplastik: Kunststoffe sind allgegenwärtig in der modernen Welt, und ihre Abbauprodukte, Mikroplastik, verschmutzen Ozeane, Flüsse und Böden. Diese Partikel können in die Nahrungskette gelangen und haben potenziell schädliche Auswirkungen auf Tiere und Menschen.
• Industriechemikalien: Chemikalien wie Per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen (PFAS) sind in vielen industriellen Prozessen und Konsumprodukten enthalten. Sie sind wegen ihrer Persistenz, Bioakkumulation und Toxizität besorgniserregend.

Potenzielle Gefahren und Regulationen

Die Einführung neuer chemischer Stoffe in die Umwelt kann weitreichende und oft schwer vorhersagbare Auswirkungen haben:

• Gesundheitliche Risiken: Einige dieser Chemikalien können krebserregend, hormonell wirksam oder toxisch für die Fortpflanzung sein. Langzeitexposition gegenüber niedrigen Konzentrationen kann chronische Gesundheitsprobleme verursachen.
• Umweltbelastung: Neuartige Chemikalien können Ökosysteme beeinträchtigen, die Biodiversität reduzieren und natürliche Kreisläufe stören. Einige Stoffe sind persistent und bleiben über lange Zeiträume in der Umwelt erhalten.
• Kumulative Effekte: Die gleichzeitige Präsenz vieler verschiedener Chemikalien kann kumulative und synergistische Effekte haben, die schwer zu bewerten und zu regulieren sind.

Maßnahmen zur Kontrolle und Reduktion

Um die Risiken neuer chemischer Stoffe zu minimieren, sind strenge Kontrollen und effektive Maßnahmen erforderlich:

• Regulation und Überwachung: Regulatorische Rahmenwerke wie die EU-Chemikalienverordnung REACH (Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals) verlangen eine gründliche Bewertung und Zulassung neuer Chemikalien, bevor sie auf den Markt kommen. Diese Maßnahmen helfen, die Risiken für Umwelt und Gesundheit zu minimieren.
• Forschung und Entwicklung: Investitionen in die Forschung zur Entwicklung sicherer und umweltfreundlicher Alternativen sind entscheidend. Dies umfasst die Förderung von grüner Chemie, die nachhaltigere Produktionsprozesse und weniger gefährliche Produkte entwickelt.
• Recycling und Abfallmanagement: Effektive Recyclingprogramme und verantwortungsbewusstes Abfallmanagement können dazu beitragen, die Menge an Chemikalien, die in die Umwelt gelangen, zu reduzieren.
• Öffentliches Bewusstsein und Bildung: Aufklärungskampagnen und Bildungsprogramme können das Bewusstsein für die Gefahren neuartiger Chemikalien schärfen und umweltfreundlichere Verbrauchsgewohnheiten fördern.

Stand August 2024

Wie eingangs erwähnt, sind planetarische Grenzen quantitative Schwellenwerte. Wenn sie messbar sind, kann man daraus ableiten, ob sie überschritten werden oder nicht. Es werden ehe Bereiche definiert

• Sicherer Handlungsraum
• Zone der Unsicherheit
• Hochrisikozone

Im August 2024 (Zeitpunkt dieses Artikels) stellt sich die Situation wie folgt dar, wobei einige Grenzen in Unterabschnitte unterteilt sind:

• Klimawandel
  • CO₂ Konzentration: Zone der Unsicherheit
  • Strahlungsantrieb: Hochrisikozone
• Biodiversitätsverlust
  • Artensterben: Hochrisikozone
  • Ökosystemdienstleistung: Hochrisikozone
• Biogeochemische Flüsse
  • N Zyklus (Stickstoff): Hochrisikozone
  • P Zyklus (Phosphor):Hochrisikozone
• Landnutzungsänderungen: Zone der Unsicherheit
• Süßwasserverbrauch
  • grünes Wasser: Zone der Unsicherheit
  • blaues Wasser: Zone der Unsicherheit
• Ozeanversauerung: Sicherer Handlungsraum
• Atmosphärische Aerosolbelastung: Sicherer Handlungsraum
• Ozonabbau: Sicherer Handlungsraum
• Neue Chemische Stoffe: Hochrisikozone. Da die Folgen auch langfristig mit großer Unsicherheit behaftet sind, wurde entschieden, dass die Grenze per definitionem überschritten ist.