So

07

Jun

2015

Nitrat im Trinkwasser

Wie kommt Nitrat in unser Trinkwasser? Was bedeutet das für unsere Gesundheit?

Zusammenfassung: Zu viel Nitrat im Trinkwasser ist gesundheitsgefährdend. Das gilt ganz besonders für Säuglinge unter 3 Monate.


Es macht also Sinn, nicht nur den Nitratgrenzwert für Trinkwasser in Deutschland zu kennen (50 mg/l), sondern auch die darüber hinaus-gehende Qualität bis hin zum Bio-Mineralwasser (5 mg/l).


Wer nun nach den Ursachen für Nitratbelastung im Trinkwasser fragt, wird sich über kurz oder lang mit einem der elementaren ökologischen Kreisläufe beschäftigen: dem Stickstoffkreislauf. Stickstoff ist ein elementarer Baustein aller Lebewesen. Stickstoffverbindungen durchlaufen sowohl Boden und Luft als auch Wasser. Eine durch den Menschen verursachte Überlastung und Störung des natürlichen Stickstoffkreislaufs kann zu Beeinträchtigungen von Umwelt und Gesundheit führen.


Ursachen für Nitrat im Trinkwasser: Mehr als 50% der reaktiven Stickstoffverbindungen gelangen in Deutschland über die Landwirtschaft in die Umwelt. Weitere Einträge erfolgen zu etwa gleichen Teilen durch Industrie, Verkehr und private Haushalte.


So kann der Leser dieses Artikels die Übersichtskarte zur Nitratbelastung in Hessen interpretieren und stellt sich überrascht die Frage, warum in Niedernhausen die Nitratbelastung im Trinkwasser 2-3 mal so hoch ist wie in Wiesbaden oder den direkten Nachbargemeinden nördlich des Taunuskamm.

Deutschland: Zustand des Trinkwassers

Wasser ist lebensnotwendig für Menschen, Tiere und Pflanzen. Es ist unverzichtbarer Bestandteil des Naturhaushaltes und das wichtigste Lebensmittel für den Menschen. Die im Trinkwasser enthaltenen Mineralstoffe und Spurenelemente ergänzen eine gesunde Ernährung.

 

In Deutschland werden rund 75% Prozent unseres Trinkwassers aus Grundwasser gewonnen. Kein anders Lebensmittel ist so gut kontrolliert wie unser Trinkwasser.
mehr: Umweltbundesamt Rechtliche Grundlagen - Trinkwasserverordnung

 

Besondere Bedeutung kommt dabei dem Schutz vor zu hohen Werten an Nitrat (NO3) und Nitrit (NO2) zu, denn diese können sehr ernste gesundheitliche Folgen nach sich ziehen - bei Säuglingen Blausucht, beim erwachsenen Menschen Krebs. Zudem ist Nitrat einer der wichtigsten Indikatoren für die menschliche Beeinflussung des Grundwassers, da die Nitratkonzentration im Grund- und Rohwasser nicht primär auf hydro-geologische Gegebenheiten zurückzuführen sind.

Siehe: Nitrat, Nitrit: Auswirkungen auf die Gesundheit

 

Bürger können, je nach individueller Situation, unterschiedliche Sichten auf die Qualität des Trinkwassers haben. So ist die Sorge von Eltern sicher berechtigt, die in Gebieten mit hoher Nitratbelastung im Grundwasser leben. Andererseits mag Bürgern, bei denen der Nitratgehalt ihres Trinkwassers auf Bio-Mineralwasserniveau liegt, der Zugang zur Problemstellung fern liegen. Deshalb macht es Sinn, sich zunächst einige Fakten zum Zustand des Trinkwassers in Deutschland bewusst zu machen.


(Grenz-)Werte für Nitrat im Trinkwasser und im Mineralwasser: 

  • 50 mg/l - Grenzwert für Nitrat im Trinkwasser in der EU und in Deutschland
    mehr: TrinkwV 2001
  • 25 mg/l  - Grenzwert für Nitrat im Trinkwasser in der Schweiz
    mehr: Gewässerschutzverordnung
  • 10 mg/l - Wert für Nitrat im Mineralwasser, unterhalb dessen das Führen der Bezeichnung - "für die Zubereitung von Säuglingsnahrung geeignet" - erlaubt ist
    mehr: Mineral- und Tafelwasser-Verordnung (MTVO)
  • 5 mg/l - Wert, ab dem ein Mineralwasser die Richtlinien der Qualitätsgemeinschaft Biomineralwasser e.V. erfüllt.
    mehr: BioMW Richtlinie

Die Bundesländern haben für die Messung und Berichterstattung über den Zustand des Grundwassers repräsentative Messstellen ausgewählt und zu einem EUA-Grundwassernetz zusammengefasst. Die Daten werden vom Umweltbundesamt (UBA) zusammengefasst. Das UBA informiert regelmäßig über den Zustand des Grundwassers in Deutschland. Bisher wurde der Nitratgehalt des Grundwassers mehr als 700 Messstellen des EUA-Grundwassermessnetzes untersucht.

  • Die gute Nachricht: mehr als 50% aller Messstellen zeigen keine oder nur geringfügige Belastung, da der Nitratgehalt zwischen null und zehn Milligramm pro Liter (mg/l) lag.
  • Die schlechte Nachricht: etwa 31% der Messstellen zeigen eine Nitratbelastung von mehr als 25 mg/l.  Davon weisen 14% gar mehr bis deutlich mehr als 50 mg/l Belastung auf - dieses Grundwasser kann nicht ohne Weiteres zur Trinkwassergewinnung genutzt werden.

Betrachtet man die Messstellen nach der Nutzung in ihrem unmittelbaren Umfeld, zeigt sich, dass die höchsten Nitratbelastungen unter Ackerflächen festzustellen sind. In den meisten Fällen dürfte dies auf zu hohe Stickstoffeinträge aus der Düngung zurückzuführen sein. In dieser Gruppe wiesen in obigem Bericht des UBA 44% der Messstellen Nitratbelastungen von mehr als 25 mg/l auf. Unter Wald oder Grünlandnutzung sind es hingegen nur 13% beziehungsweise 21% der Messstellen.

mehr: Umweltbundesamt: Grundwasser in Deutschland

mehr: Umweltbundesamt: Grundwasser: Nähr- und Schadstoffe

Größtes Problem: industrielle Landwirtschaft

Mit der Industrialisierung in der Landwirtschaft wurden deutliche Produktivitäts- und Ertragssteigerungen erreicht. Andererseits verursacht dies erhebliche Umweltbelastungen für Boden, Luft und Wasser sowie damit verbundene Beeinträchtigungen für Pflanzen, Tiere und Menschen. Diese Umwelt- und Gesundheitskosten sind nicht in den Preisen für Produkte aus der Intensivlandwirtschaft enthalten.

Wer sich die Frage stellt, inwieweit diese ökologischen Kosten gerechtfertigt sind, sollte sich bewusst machen, dass nur knapp 20% der Landwirtschaftsfläche in Deutschland für den Anbau von Lebensmitteln genutzt wird. Die restliche Fläche dient dem Anbau von Futtermitteln und Energiepflanzen zur Biogas- und Biokraftstofferzeugung.

siehe: Industrielle Landwirtschaft

 

Verursacher Nummer 1 für Nitratbelastungen des Grundwassers und die Nährstoffüberversorgung (Eutrophierung) von Flüssen, Seen und Meeren

  • ist die Landwirtschaft,
  • vor allem die intensive Stickstoffdüngung in der Intensivlandwirtschaft.

 

Ein Hintergrundbericht im Deutschlandfunk gibt einen allgemeinen Überblick zur Problemstellung, Ursachen und der aktuellen Debatte um die Düngeverordnung.  

mehr: Deutschlandfunk/Hintergrund [26.04.2015]: Düngeverordnung - Zu viel Gülle fürs Grundwasser

Der entscheidende Punkt ist, dass eine nachhaltige Wirtschaftsweise eine ausgeglichene Stickstoff-bilanz erfordert. Der Bedarf der Kultur-pflanzen an Stickstoff (N) und das Stickstoff-angebot sollten in einem ausgewogenen Verhältnis stehen (N-Saldo = 0).

 

Derzeit werden in Deutschland mit Dünge-mitteln jedoch im Durschnitt jährlich 100 kg N/ha mehr zugeführt als mit den Ernten entzogen werden. Diese Stickstoffüberschüsse verursachen Nitrat-einträge ins Grundwasser sowie Ammoniak- und Lachgasemissionen.

 

Die Düngeverordnung sieht als Zielwert die Reduzierung der Stickstoffsalden auf 60 kg N/ha vor. Aus ökologischer Sicht sind je nach Standortbedingungen Stickstoffsalden von < 25 bis maximal 50 kg N/ha anzustreben.

 

In einem Forschungsprojekt wurden von 2009-2014 jeweils 40 ökologische und 40 konventionelle landwirtschaftliche Betriebe in verschiedenen Agrarregionen Deutschlands verglichen. Bei den untersuchten Betrieben zeigte das Ergebnis des Stickstoffsaldo

  • ökologische Michviehbetriebe: ausgeglichene Stickstoffbilanz
  • ökologische Marktfruchtbetriebe: geringes Stickstoff-Verlustpotenzial (<19 kg/N/ha)
  • konventionelle Michviehbetriebe: hohes Stickstoffverlustpotenzial (53 kg N/ha)
  • konventionelle Marktfruchtbetriebe: hohes Stickstoffverlustpotenzial (60 kg N/ha)

mehr: www.pilotbetriebe.de: Klimawirkungen und Nachhaltigkeit ökologischer und konventioneller Betriebssysteme ‑ Untersuchungen in einem Netzwerk von

Pilotbetrieben

 

Umstellung auf Öko-Landbau bietet also großes Potenzial zum Schutz unseres Grundwassers. In Deutschland führt der Öko-Landbau mit derzeit nur 6,5% der Agrarfläche aber ein Nischendasein - obwohl die Biobranche boomt und deshalb auch immer mehr Bio-Lebensmittel importiert werden. Auch ist der Fleischkonsum in Deutschland rückläufig.

 

Will sich die Politik migt konkretem Handeln für den Schutz unserers Grundwassers einsetzen, so muss sie die Randbedingungen für eine Umstellung von Intensivlandwirtschaft auf ökologische Landwirtschaft in die Hand nehmen.

Weitere Ursachen für Nitrat im Trinkwasser: Industrie, Verkehr, private Haushalte

© Hessisches Landesamt für Umwelt und Geologie (HLUG) 2012
© Hessisches Landesamt für Umwelt und Geologie (HLUG) 2012

Nitrat ist einer der wichtigsten Indikatoren für eine Beeinflussung des Grund-wassers durch den Menschen. Der größte Eintrag an Nitrat erfolgt im Zusammenhang mit der ackerbaulicher Nutzung. Weitere Einträge erfolgen zu etwa gleichen Teilen durch

  • Industrie
  • Verkehr und
  • private Haushalte.

Das Nitrat selbst stammt entweder aus der mikrobiellen Umwandlung organischer Substanz im Boden oder aus den Stickstoff-Düngergaben. Stickstoff kann außerdem durch Auswaschung mit Regen aus der Luft in den Boden eingetragen werden.

 

Gebiete mit leichten, sandigen Böden, oberflächennahem Grundwasser und intensiver Landwirtschaft weisen meist hohe Nitratgehalte im Grundwasser auf; in Hessen trifft dies insbesondere auf die Oberrhein- und die Untermainebene zu.

 

mehr: HLUG: Nitratgehalte im Grund- und Rohwasser

Region: Wiesbaden, Niedernhausen, Idstein

In unserer Region wird damit geworben, dass eigenes Trinkwasser gewonnen wird und dieses eine ausgezeichnete Trinkwasser-Qualität aufweist. Schaut man auf den Nitratgehalt im Trinkwasser, so ist dies sicher richtig - im Vergleich zum Nitratgrenzwert von 50 mg/l.


Vergleicht man aber die Qualität der regionalen Brunnen, so sollten "die Idsteiner" klären, warum in der Kernstadt (Tiefzone) ein vergleichsweise hoher Nitratwert vorliegt.


Überraschend ist, dass in Niedernhausen, Niederhausen-Oberjosbach, Niedernhausen-Naurod ein im Vergleich zur Region deutlich höherer Nitratwert vorliegt. Gerade weil in Niedernhausen das Trinkwasser aus Brunnen im Taunus und im Wald gewonnen wird sollte man doch annehmen, zu den glücklichen 67,4% der im Wald befindlichen Brunnen Deutschlands zu gehören, deren Nitratkonzentration < 10mg/l aufweisen und die - im Vergleich - sogar laut Mineralwasserrichtlinie mit "für die Zubereitung von Säuglingsnahrung geeignet" werben dürften.

 

mehr: ESWE: Trinkwasser der WLW

mehr: Niedernhausen: Wasser&Abwasser

mehr: Idstein: Information zur Wasserqualität

mehr: Trinkwasserqualität.com: Hessen

Warum liegt der Nitratgehalt im Trinkwasser von Niederhausen bei 13 - 14 mg/l ?

Diese Frage ist den Gemeindevertretern in Niederhausen zu stellen. Als Indizien für eine mögliche Erklärung könnten folgende 4 Punkte bedeutsam sein:

 

1.) Lage: die Brunnen in Niedernhausen liegen südlich des Taunuskamm. Nachbar-gemeinden nördlich des Taunuskamm (Lenzhahn, Dasbach, Heftrich) glänzen mit Nitratwerten von nur 4,2 mg/l.

 

2) Verkehr: durch Niedernhausen führt die stark befahrene Autobahn A3.

 

3) Industrie, private Haushalte: die Hautwindrichtung in Niedernhausen ist Südsüdwest, d.h. Niedernhausen erhält durch Wind und Regen einen überproportional hohen Anteil Belastung insbesondere aus der Region Wiesbaden / Mainz, aber natürlich auch aus der Rhein-Main Metropole inklusive dem Flugverkehr.

 

4) Fichtenbestände: aufgrund ihrer großen Oberfläche filtern Fichten besonders effektiv Stickstoff aus der Luft aus und geben ihn in das Grundwasser ab. Buchenbestände wirken sich hingegen wesentlich günstiger auf die Nitratbelastung aus.


mehr: lwf.bayern.de: Nitrat im Trinkwasser aus einem bewaldeten Wassereinzugsgebiet

mehr: lwf.bayern.de: Stickstoff - vom Mangel in den Überfluss

mehr: waldwissen: Der Wald als Filter für Trinkwasser

Gesundheit

Hintergrund

Nitrat, Nitrit: Auswirkungen auf die Gesundheit

Zu hohe Nitrat- und Nitritkonzentrationen im Trinkwasser können zu ernsten gesundheitlich Folgen führen. Auch ist zu beachten, dass nitratreiche Salate und Gemüse wie Rucola, Kopf- und Feldsalat, Spinat, Rote Rüben sowie gepökelte Fleischerzeugnisse deutlich zur Nitrat-Gesamtbelastung beitragen können. Vom Nitrat (NO3-) selbst geht nur eine sehr geringe unmittelbare Gesundheitsgefährdung für den erwachsenen Menschen aus. Unter bestimmten Umständen (z. B. durch Bakterien im Mundraum oder Magen) kann Nitrat jedoch teilweise zu Nitrit (NO2-) umgewandelt werden, welches auf zwei Arten die menschliche Gesundheit gefährden kann:

  • Zum einen kann es insbesondere bei Säuglingen unter 3 Monaten eine "Methämoglobinämie" durch eine erhöhte Konzentration von Methämoglobin im Blut auslösen. Nitrit bewirkt dabei, dass der rote Blutfarbstoff, das Hämoglobin, zum Methämoglobin umgewandelt wird. Methämoglobin ist im Gegensatz zum Hämoglobin nicht mehr in der Lage, Sauerstoff in die Gewebe zu transportieren. Daher kann sich eine Blausucht (Zyanose) entwickeln. Der resultierende Sauerstoffmangel in lebenswichtigen Organen wie dem Zentralnervensystem und dem Herz kann bei entsprechender Ausprägung bis zum Tod führen.
  • Zum anderen kann Nitrit mit sekundären Aminen im Magen sogenannte "Nitrosamine" bilden. Sekundäre Amine sind stickstoffhaltige chemische Verbindungen, die in vielen Lebensmitteln vorkommen und auch bei der Verdauung entstehen. Einige Nitrosamine wirken im Tierversuch krebserzeugend. Ihre Entstehung sollte daher so weit wie möglich vermieden werden.

mehr: Bayerisches Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit (LGL): Nitrat im Trinkwasser

Industrielle Landwirtschaft

Industrielle Landwirtschaft

Über die Hälfte der Fläche Deutschlands wird landwirtschaftlich genutzt. 

71% der Landwirtschaftsfläche wird ackerbaulich und 28% als Grünland bewirtschaftet.

 

Verteilung der Nutzung der Landwirtschaftsfläche in Deutschland: 

  • knapp 60% : Futtermittel für die Intensivtierhaltung
  • etwa   21% : Rohstoffe für die Erzeugung von Biogas und Biokraftstoffe
  • knapp 20% : Lebensmittel

Der Industrialisierung der Landwirtschaft mit dem Trend zu großen Betrieben, Massentierhaltung, Einsatz von hochleistungsstarken Maschinen, Konzentration in der Züchtung auf Hochleistungspflanzen und -tiere, Einsatz von Pflanzenschutz- und Düngemitteln in großem Stil führte zu deutlichen Produktivitäts- und Ertragssteigerungen. Sie führte aber auch zu massiven Umweltbelastungen für Böden, Wasser, Luft, Tiere und Pflanzen (Biodiversität).

Die Folgen sind eintönige, ausgeräumte Agrarlandschaften, Bodenverdichtungen, zunehmende Wasser- und Winderosionen, abnehmende Bodenfruchtbarkeit, Kontamination von Boden und Wasser durch Schwermetalle aus Pflanzenschutz- und Düngemitteln, Kontamination von Boden und Wasser durch Rückstände von Arzneimitteln (insbesondere Antibiotika) und weiterer Schadstoffe aus der Massentierhaltung.

Weitere Folgen sind der Verlust der Artenvielfalt und der Ausstoß klimawirksamer Treibhausgase. Im Jahr 2012 stand die Landwirtschaft zusammen mit der Industrie auf Platz zwei der Hauptemittenten (Platz eins: Energiebereich).
siehe auch: Boden - Klima - Energie - Windkraft und Landwirtschaft.


Für Nitratbelastungen des Grundwassers und die Nährstoffüberversorgung (Eutrophierung) von Flüssen, Seen und Meeren ist vor allem die intensive Stickstoffdüngung (organisch und mineralisch) verantwortlich.

mehr: Umweltbundesamt: Umweltbelastungen der Landwirtschaft

Umweltproblem Stickstoff

Stickstoffkreislauf

Stickstoffkreislauf

Nitrat gehört wie Ammonium und Nitrit zu den Stickstoffverbindungen des natürlichen Stickstoffkreislauf. Es ist sehr gut im Wasser löslich und verteilt sich dort sehr schnell. Durch den biogenen Abbau von Stickstoffverbindungen im Boden kommt es zu einer Nitratbelastung in Grund- und Oberflächenwässern und damit auch im Trinkwasser.

 

Als Einführung zu Stickstoff, Stickstoffkreislauf und dem menschlichen Einfluss darauf sei das Umweltbundesamt zitiert: "Stickstoff ist ein unentbehrlicher Nährstoff für alle Lebewesen. Der Einsatz mineralischer und organischer Stickstoffdünger zur Steigerung von Erträgen ist daher gängige Praxis in der Landwirtschaft. Entscheidend ist der sorgsame und bedarfsgerechte Einsatz. Stickstoff-Überschüsse können Wasser- und Land-Ökosysteme belasten sowie Klima, Luftqualität und die Biodiversität beeinträchtigen.

Stickstoff (N) ist ein elementarer Baustein aller Lebewesen. Stickstoffverbindungen durchlaufen sowohl Boden und Luft als auch Wasser. Eine durch den Menschen verursachte Überlastung und Störung des natürlichen N-Kreislaufs und empfindlichen Systems kann jedoch zu Beeinträchtigungen von Umwelt und Gesundheit führen. Mehr als 50% der reaktiven Stickstoffverbindungen gelangen in Deutschland über die Landwirtschaft in die Umwelt. Weitere Einträge erfolgen zu etwa gleichen Teilen durch Industrie, Verkehr und private Haushalte.

Stickstoff wird in der Landwirtschaft als Dünger eingesetzt, um hohe Erträge bei guter Qualität zu erzielen sowie ausreichend Nährstoffe nachzuliefern und die Bodenfruchtbarkeit zu erhalten. Die immer noch deutlich zu hohen Stickstoffüberschüsse landwirtschaftlich genutzter Böden entstehen, wenn mehr gedüngt als von den Pflanzen entzogen wird."

mehr: Umweltbundesamt: Umweltbelastungen der Landwirtschaft - Stickstoff

 

Als Anregung, sich weiter mit den Grundlagen des Stickstoffreislauf auseinanderzusetzen dienen folgendes Zitat aus Fuchs/Schlegel 2014 sowie die beiden Videos, die mit unterschiedlicher Darstellung und Tiefgang den Stickstoffreislauf erläutern.

Kreislauf des Stickstoffs

"Im Mittelpunkt des Stickstoffkreislaufs steht Ammonium (NH4+). Dieses ist das Produkt des Abbaus von Protein, das mit der abgestorbenen Tier- und Pflanzensubstanz in den Boden gelangt ist.

In gut durchlüfteten Böden unterliegt das Ammonium der Nitrifikation; durch die Bakterienarten Nitrosomonas und Nitrobacter wird Ammonium zu Nitrit (NO2) und Nitrat (NO3) oxidiert. Sowohl Ammonium als auch Nitrat können von den Pflanzen als Stickstoffquelle verwertet und assimiliert werden.

Liegt Nitrat unter Sauerstoffabschluss vor, so kommt es zur Stickstoff-Entwicklung (Denitrifikation). Die beteiligten Bakterien benutzen dabei Nitrat als Sauerstoffquelle (Wasserstoffacceptor). Sie "atmen" also mit NO3 anstelle von O2; man spricht daher von "Nitratatmung". Die Denitrifikation führt zu Stickstoffverlusten im Boden.

Nur Prokaryonten sind zur Stickstofffixierung befähigt. Die Stickstoff-fixierung und die Humusbildung im Zuge des Abbaus von organischem Material sind die Grundlage für die Bodenfruchtbarkeit. Humus entsteht beim aeroben Abbau von Pflanzenmaterial und ist ein hochmolekulares komplexes Zufallsprodukt aus dem aromatischen Grundgerüst des Lignins."

Quelle: Fuchs, G, begründet von Schlegel, H.G., Allgemeine Mikrobiologie, Verlag Thieme Stgt., 2014, 9. Aufl., Seite 40

Vereinfachte Darstellung des Stickstoff-kreislaufs [2:16; ein Schülerprojekt der Richard-Hallmann-Schule]

Etwas ausführlichere Darstellung des Stickstoffkreislaufs [6:35 Martin Blomberg]


Generell zu Stoffkreislauf:

"Die Rolle der Mikroorganismen als Katalysatoren in einem Kreislaufprozess ist darauf zurückzuführen, dass manche aerobe Bakterien (solche, die eine Sauerstoffatmung haben) reduzierte anorganische Verbindungen wie H2S, NH3 oder CH4 mit Sauerstoff oxidieren können und daraus ihre Lebensenergie beziehen.

Andere, anaerobe Bakterien (solche, die ohne Sauerstoff leben) können wiederum unter Sauerstoffausschluss die oxidierten Produkte der ersteren, wie Sulfat, Nitrat oder CO2, anstelle von Sauerstoff in einer anaeroben Atmung verwenden.

Die reduzierten Produkte H2S, NH3 oder CH4 diffundieren wieder in die Zone mit Sauerstoff und der Kreislauf ist geschlossen. Dieser Kreislauf wird letztlich angetrieben durch die Energie, welche aus dem Sonnenlicht stammt und durch Photosynthese in den organischen Verbindungen gebunden wird.

Quelle: Fuchs, G, begründet von Schlegel, H.G., Allgemeine Mikrobiologie, Verlag Thieme Stgt., 2014, 9. Aufl., Seite 39

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