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Sarah-Jeanne Royer,

Sara Ferrón,

Samuel T. Wilson,

David M. Karl

Subject Areas

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Abstract

Mass production of plastics started nearly 70 years ago and the production rate is expected to double over the next two decades. While serving many applications because of their durability, stability and low cost, plastics have deleterious effects on the environment. Plastic is known to release a variety of chemicals during degradation, which has a negative impact on biota. Here, we show that the most commonly used plastics produce two greenhouse gases, methane and ethylene, when exposed to ambient solar radiation. Polyethylene, which is the most produced and discarded synthetic polymer globally, is the most prolific emitter of both gases. We demonstrate that the production of trace gases from virgin low-density polyethylene increase with time, with rates at the end of a 212-day incubation of 5.8 nmol g⁻¹ d⁻¹ of methane, 14.5 nmol g⁻¹ d⁻¹ of ethylene, 3.9 nmol g⁻¹ d⁻¹ of ethane and 9.7 nmol g⁻¹ d⁻¹ of propylene. Environmentally aged plastics incubated in water for at least 152 days also produced hydrocarbon gases. In addition, low-density polyethylene emits these gases when incubated in air at rates ~2 times and ~76 times higher than when incubated in water for methane and ethylene, respectively. Our results show that plastics represent a heretofore unrecognized source of climate-relevant trace gases that are expected to increase as more plastic is produced and accumulated in the environment.

Citation: Royer S-J, Ferrón S, Wilson ST, Karl DM (2018) Production of methane and ethylene from plastic in the environment. PLoS ONE 13(8): e0200574. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0200574

Editor: P. Pardha-Saradhi, University of Delhi, INDIA

Received: December 21, 2017; Accepted: July 1, 2018; Published: August 1, 2018

Copyright: © 2018 Royer et al. This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original author and source are credited.

Data Availability: All relevant data are within the paper and its Supporting Information file.

Funding: This research was supported by National Science Foundation (C-MORE, DBI-0424599 to DMK and OCE-1260164 to Matthew J. Church and DMK), the Simons Foundation (SCOPE Award ID 329108 to DMK), the Balzan Prize for Oceanography (awarded to DMK) and the Gordon and Betty Moore Foundation's Marine Microbiology Initiative (grant #3794 to DMK). The funders had no role in study design, data collection and analysis, decision to publish, or preparation of the manuscript.

Competing interests: The authors have declared that no competing interests exist.

Introduction

Over the past 50 years, polymer manufacturing has accelerated, from 2x10 ⁶ metric tonnes (Mt) per year in 1950 to 381x10 ⁶ Mt per year in 2015, and is expected to double in the next 20 years [ 1]. The total global production of plastics to date is estimated at 8300x10 ⁶ Mt, with polyethylene being the most common polymer [ 2, 3], accounting for approximately 36% of all plastic types [ 1]. In the environment, plastics are vulnerable to weathering and degradation processes, caused by environmental factors such as light, heat, moisture, chemical oxidation and biological activity that are responsible for physical and chemical changes in the structure of the polymer [ 4].

Polyethylene, like other plastics, is not inert and is known to release additives and other degradation products into the environment throughout its lifetime. For example, the additive bisphenol-A used in the manufacture of many plastic products [ 5] is leached as plastics age, and hydrocarbon gases are produced during high-temperature decomposition (>202°C) [ 6]. These chemicals vary amongst different types of plastic and, once released, some can be toxic and have adverse effects on the environment and human health [ 7- 9]. Degradation processes not only affect the chemical integrity of the plastic but also ultimately results in the fragmentation of the polymer into smaller units increasing the surface area exposed to the elements.

Most plastic is synthesized from natural gases [ 10] and leaching is expected to occur during the aging processes. However, to the best of our knowledge, no previous study has reported hydrocarbon gas emissions from plastics under natural conditions. This study seeks to investigate this phenomenon and its potential environmental consequences.

Our research investigated the production of hydrocarbon gases from polyethylene and other plastics at ambient temperature, with an emphasis on methane (CH ₄), one of the most potent atmospheric greenhouse gases [ 11- 13] and ethylene (C ₂H ₄), which reacts with OH in the atmosphere and increases carbon monoxide concentrations [ 14, 15]. Given the substantial rise in plastic production worldwide, understanding the extent of CH ₄ and C ₂H ₄ emissions from plastic is essential. In addition, we report production rates of ethane (C ₂H ₆), the second most abundant hydrocarbon in the atmosphere after CH ₄, known to enhance the level of tropospheric ozone and carbon monoxide [ 14, 16], and propylene (C ₃H ₆), also a hydrocarbon pollutant in the atmosphere [ 17]. Since plastics come in different compositions and morphologies, we conducted a series of experiments to evaluate gas production under a variety of environmental conditions. We show that solar radiation initiates the production of these gases for the polymers tested.

Materials and methods

Experimental design

Multiple experiments were conducted to assess the relative contribution of plastic in hydrocarbon gas emissions. To assess if different types of plastic emit hydrocarbon gases under natural conditions and the magnitude of these emissions, we tested some of the most common plastics produced worldwide. After selecting the plastic category emitting the greatest amount of hydrocarbon gases, we tested the effect of a change in density and morphology (i.e. pellets, flakes, powder) on hydrocarbon gas emissions. Environmental factors, including solar radiation, UVB (ultraviolet B; 280-320 nm) and solar radiation exposure history were varied as part of this study. These tests were executed in parallel with two long-term experiments assessing the effect of aging for 212 days using virgin pellets and for 152 days using marine plastic from the ocean. Finally, to determine the impact of medium on plastic degradation and gas emissions, we tested the production of gases from plastic incubated in either air or in water. All experiments involving solar radiation were conducted on the roof of C-MORE Hale located in Hawaii, at 21.3°N, 157.9°W.

Hydrocarbon gas production from plastics.

Initial tests were conducted using different substrates including polycarbonate (PC), acrylic (AC), polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), polystyrene (PS), high-density polyethylene (HDPE) and low-density polyethylene (LDPE). Each plastic type was incubated in seawater and exposed to ambient solar radiation for several days, to measure the release of CH ₄ and C ₂H ₄ during incubation. Plastic pieces measured 5.5 x 0.8 cm with a thickness of 0.3 cm and weighed approximately 1.5 g. Each piece of plastic was incubated separately in 30 mL gas-tight cylindrical quartz vials (9.6 cm long by 2.0 cm diameter) filled with seawater filtered using a cartridge with a 0.2 μm pore size. The seawater was collected at 25 m depth at Station ALOHA, a long-term monitoring site located 100 km north of Oahu (Hawaii) in the North Pacific Subtropical Gyre (22.8°N, 158.0°W). The cruise was part of the Hawaii Ocean Time-series (HOT) program ( http://hahana.soest.hawaii.edu/hot/) [ 18] and because it occurred in international waters, no special permission was necessary to sample seawater. The field studies did not involve endangered or protected species. The vials were incubated in an open, shallow (~15 cm depth) water bath maintained at 26°C. For each plastic type, triplicate vials were exposed to ambient solar radiation and another set of triplicates was incubated in the dark (by wrapping the vials with aluminium foil), for a period of six and seven days, respectively. Triplicate quartz vials filled with filtered seawater but without plastic were incubated in light and dark conditions as control treatments. PS was tested in a separate experiment using the same vials, with pieces that were triangular in shape (approximately 5.0 cm perimeter), a thickness of 0.3 cm and a weight of approximately 0.2 g. A set of triplicate vials with no plastic served as control.

Effects of solar radiation exposure and ultraviolet radiation on hydrocarbon gas production.

Experiments were conducted to determine the effects of aging and irradiance spectrum on hydrocarbon gas production. For these experiments, we used virgin LDPE pellets (Marlex 1017, Chevron Phillips) with a diameter of approximately 5 mm and a density of 0.917 g cm⁻³. Replicate 30 mL quartz vials (n = 4) containing approximately 0.2 g of LDPE pellets in MilliQ water were incubated on the roof of C-MORE Hale and the outer surfaces of the vials were cleaned and shaken weekly. Hydrocarbon gas concentrations were measured approximately every two weeks over a 212-day period. After each measurement, the inner and outer surfaces of the vials were cleaned, and the vials filled with fresh MilliQ water, the previously-exposed LDPE pellets added, and incubated again.

To determine the effect of UV radiation on hydrocarbon gas production, triplicate vials containing 3.0 g of LDPE pellets immersed in MilliQ water were incubated for seven days either in gas-tight 40 mL Pyrex® bottles (11.8 cm long and 2.1 cm in diameter) or in 30 mL quartz vials, after which the gas concentrations were measured. The dark treatment consisted of virgin LDPE pellets with MilliQ water in vials wrapped in aluminium foil. The Pyrex® bottles were scanned using a spectrophotometer and did not transmit UVB radiation (280-320 nm) and hence could help in deciphering the importance of shorter wavelengths for photo-degradation processes.

To determine whether hydrocarbon gas production continues once the plastic is removed from sunlight, triplicate vials containing 3.0 g of LDPE pellets were incubated in 40 mL serum vials in the dark for 14 days at 25°C. The LDPE pellets had been exposed to light for 270 days and 15 days with a control treatment of virgin pellets that had never been exposed to natural light.

Effects of polymer morphology and density.

An additional test to determine the effect of polymer morphology on hydrocarbon gas production used six different types of polyethylene. Five of the samples were LDPE with three of the samples in pellet form while the other two were either powder or flake. The remaining sample was linear low-density polyethylene (LLDPE) with a density very close to one of the LDPE pellet treatments. For each treatment, 0.4 g of plastic was incubated in gas-tight quartz vials in MilliQ water and exposed to ambient solar radiation for eight days on the roof of C-MORE Hale. For all experiments, the control treatment (n = 3) consisted of vials with MilliQ water but without polyethylene.

Production of hydrocarbon gases from environmental plastic debris.

In addition to virgin plastic, marine plastic debris from the ocean was collected at Station ALOHA. Plastic pieces were collected using a specialized manta trawl [ 19] skimming the surface of the ocean for 30 min. The collected plastic (n = 4) was cleaned by soaking in 10% hydrochloric acid for 2 hours and incubated in MilliQ water on the roof of C-MORE Hale as separate pieces (with a weight of approximately 0.2 g) for a period of 152 days. Gas measurements were made every two weeks after which the inner and outer surfaces of the vials were cleaned, filled with MilliQ water, the previously-exposed plastic added, and incubated again. Vials with MilliQ water and without plastic were used as control treatment for each time point.

Emission of hydrocarbon gases by LDPE exposed to natural sunlight in air.

To determine if LDPE virgin pellets also emit hydrocarbons when exposed directly to air and if this production differs under dark conditions, a pre-weighed amount of virgin LDPE pellets (3.0 g) was placed in 30 mL quartz vials that were flushed with zero-CH ₄ air for 20 seconds and immediately closed. The vials were either exposed to full sunlight or wrapped in aluminium foil. An extra set of flushed vials (without LDPE pellets) for each treatment was also incubated and used as control treatments. At each time point (1, 3, 9 and 17 days), three samples from each treatment (control, light and dark) were removed and analyzed for CH ₄ and C ₂H ₄ concentrations in the headspace.

Plastic analysis

To identify the type of plastic collected in the ocean, spectra were obtained using a micro-Raman RXN system (Kaiser Optical Systems Inc.) as previously described [ 20]. A 785 nm laser excitation and a Leica automated microscope stage with a 50 μm slit width were used to determine the micro-Raman spectra of the different plastic types. The environmental samples were compared with known plastics and the spectra analysed using GRAMS/AI™ Spectroscopy software.

Hydrocarbon analysis

The dissolved gas concentrations were quantified using a purge and trap system [ 21] connected to a gas chromatograph (Agilent 7890A) equipped with a flame ionization detector. A known volume of sample was transferred from the vials to a sparging chamber using positive pressure supplied by ultra-high purity helium (Airgas) and sparged for 12 min (100 ml min⁻¹). The eluting gas stream was passed through a Nafion dryer and Drierite® and Ascarite® columns in order to remove water vapour and CO ₂ before being cryotrapped on a sample loop containing Poropak Q 80/100 (Sigma-Aldrich) and immersed in liquid nitrogen. The trap was subsequently heated for two min to approximately 90°C and the gas released was injected onto a 30 m x 0.32 mm GS-CarbonPLOT analytical capillary column (J&W Scientific) with a temperature program of 38°C for 1.0 min, 65°C for 1.3 min and 150°C for 2.2 min [ 22]. Calibration was performed by analysis of compressed gas standards containing 10 ± 2% ppm of CH ₄, C ₂H ₄, C ₂H ₆ and C ₃H ₆ in nitrogen (Scott-Marrin). Set volumes of gas standard were analyzed following the same procedure used for sample analysis [ 23]. The experimental precision of these measurements, based on the coefficient of variation of ten replicate samples, was within 5% for all gases. The limit of detection, given the sample volume typically analyzed for these experiments, was approximately 0.15 nM for all of the gases. The rate of CH ₄ and C ₂H ₄ production in the control treatments (i.e. vials incubated under the same conditions without plastic) was approximately 5%.

Statistical analysis

Student's t-distribution (t-test) was used to determine differences between treatments with a level of significance of P < 0.05.

Results

Preliminary experiments showed that all of the polymer types tested (PC, AC, PP, PET, PS, HDPE and LDPE) produced measurable quantities of CH ₄ and C ₂H ₄ when exposed to ambient solar radiation ( Table 1). The rate of production spanned more than two orders of magnitude between the different types of plastic, from 10 to 4100 pmol g⁻¹d⁻¹ for CH ₄ and ~ 20 to 5100 pmol g⁻¹d⁻¹ for C ₂H ₄. The highest production rates for both gases were measured for LDPE. Most of the samples kept in the dark did not produce any gas, and those that did had much lower production rates, reaching 120 pmol CH ₄ g⁻¹ d⁻¹ and 60 pmol C ₂H ₄ g⁻¹ d⁻¹ for PS, and 50 pmol CH ₄ g⁻¹ d⁻¹ and 20 pmol C ₂H ₄ g⁻¹ d⁻¹ for PET and AC, respectively. Gas production from all other plastic types incubated in the dark was either below the detection limit of the instrument or not significantly different from the control treatment (t-test, P>0.11).

The spectra derived from Raman analysis on plastic debris pieces collected from the open ocean were compared with different types of commercially sourced common plastics. The spectra matched with LDPE and therefore the plastic collected from the open ocean was hereafter referred to as "aged LDPE" ( Fig 1E). For both types of plastic, the cumulative amount of hydrocarbon gases increased with time although the relative contribution of the gases produced was variable ( Fig 1A and 1B). The rates of hydrocarbon gas production are normalized to weight and to convert to surface area, the pellet weight of approximately 35 mg had a surface area ranging from ca. 70 mm ² to 315 mm ². For the virgin LDPE pellets, the cumulative gas emissions during 212 days were 500, 1700, 340 and 1000 nmol g⁻¹ of CH ₄, C ₂H 4, C ₂H ₆ and C ₃H ₆, respectively ( Fig 1A). For aged plastics, the cumulative gas emissions during 152 days were 700, 700, 180 and 160 nmol g⁻¹ of CH ₄, C ₂H 4, C ₂H ₆ and C ₃H ₆, respectively ( Fig 1B). Gas production rates increased over time for the virgin pellets ( Fig 1C) but were relatively constant for the aged plastic ( Fig 1D). Except for CH ₄, the weight-normalized gas production rates were lower for the aged plastic compared to virgin pellets. During this period of time (December 2016 to April 2017), the PAR intensity at noon, when the sun was at its zenith, varied from 1496 to 1787 μM m⁻²s⁻¹.

The cumulative amount of hydrocarbon gases normalized to weight and production rates of CH ₄, C ₂H ₄, C ₂H ₆ and C ₃H ₆ from (A) & (C) virgin LDPE pellets (0.2 g) and (B) & (D) LDPE plastic pieces (0.2 g) collected from the open ocean. Measurements were taken at approximately two-week intervals during the incubation period. Error bars represent the error propagation of the standard deviation of the mean for each time point. Panel (E) represents the micro-Raman spectra for the aged LDPE collected in the open ocean (red) and the virgin LDPE pellets (blue).

As shown in previous experiments ( Fig 1 and Table 1), LDPE releases large amounts of CH ₄, C ₂H ₄, C ₂H ₆ and C ₃H ₆ into seawater and MilliQ water when exposed to sunlight. CH ₄ and C ₂H ₄ production rates from virgin LDPE pellets were larger (for similar incubation periods) when the plastic was exposed to sunlight directly in air ( Fig 2), rather than immersed in water ( Fig 1). In that case, production rates for both gases increased with time and ranged from 0.11 to 0.44 nmol CH ₄ g⁻¹d⁻¹ and 0.32 to 96 nmol C ₂H ₄ g⁻¹d⁻¹ after 17 days of incubation ( Fig 2). Those final rates are approximately 2 and 76 times larger than CH ₄ and C ₂H ₄ production from LDPE virgin pellets incubated in MilliQ water for 14 days (Figs 1 and 2). No detectable emissions of any of the gases were observed in the control or dark treatments (data not shown).

Mean production rates of CH ₄ (A) and C ₂H ₄ (B) from LDPE virgin pellets incubated in air under ambient solar radiation for 1, 3, 9 and 17 days. The error bars represent the standard deviation of triplicate samples. The emission of CH ₄ in the dark treatment was below the detection limit and less than 0.3 nmol g⁻¹d⁻¹ for C ₂H ₄. The black arrow indicates the production rate of CH ₄ and C ₂H ₄ from virgin LDPE pellets incubated in MilliQ water for 14 days ( Fig 1).

The emissions of hydrocarbon gases were measured using virgin LDPE pellets exposed for seven days to the full solar spectrum (FULL; 280-700 nm) and to solar radiation without UVB ((-)UVB; 320-700 nm; Fig 3). Except for C ₃H ₆ (t-test, P = 0.636), the results showed significant differences (t-test, P<0.002) between the two treatments, with consistently lower rates for the (-)UVB treatment corresponding to 23%, 74%, and 68% of the FULL treatment for CH ₄, C ₂H ₄ and C ₂H ₆, respectively. All dark treatments showed emission rates less than 0.1 nmol g⁻¹d⁻¹.

Production rates of hydrocarbon gases (CH ₄, C ₂H ₄, C ₂H ₆ and C ₃H ₆) from virgin LDPE pellets kept in the dark, exposed to full solar radiation (280-700 nm) or to solar radiation filtered for UVB (320-700 nm). Error bars represent the standard deviation of triplicate samples.

LDPE pellets incubated in the dark after exposure to light produced measurable quantities of hydrocarbon gases. The rates of CH ₄ (0.11 nmol g⁻¹d⁻¹) and C ₂H ₄ (0.52 nmol g⁻¹d⁻¹) production were equivalent to 55% and 40%, respectively, of the rates when the pellets were incubated in the light (0.20 nmol CH ₄ g⁻¹d⁻¹ and 1.3 nmol C ₂H ₄ g⁻¹d⁻¹). In addition, environmentally-aged LDPE plastic collected from the open ocean and incubated for 14 days in the dark under ambient outdoor temperature [18.5-32.5°C] also produced 0.37 ± 0.11, 0.14 ± 0.09, 0.21 ± 0.12 and 0.06 ± 0.03 nmol g⁻¹d⁻¹ of CH ₄, C ₂H 4, C ₂H 6, and C ₃H ₆, respectively. Pellets that had been previously exposed to 270 days of natural solar radiation and incubated at 25°C were amongst the highest production rates for all gases with 0.23 ± 0.02, 0.41 ± 0.05, 2.6 ± 0.22 and 0.70 ± 0.09 nmol g⁻¹d⁻¹ of CH ₄, C ₂H 4, C ₂H 6, and C ₃H ₆, respectively. These results indicate that once initiated, the production of hydrocarbon gases continues in the dark.

Morphology has an important effect on hydrocarbon gas production. LDPE powder exhibited weight-normalized CH ₄ and C ₂H ₄ production rates that were 488 and 132 times higher than LDPE pellets, respectively ( Table 2). All forms of LDPE, except LLDPE, produced measurable quantities of hydrocarbon gases with CH ₄ and C ₂H ₄ production rates ranging from 0.08 to 55 nmol CH ₄ g⁻¹d⁻¹ and 0.16 to 21 nmol C ₂H ₄ g⁻¹d⁻¹. With respect to the LDPE pellets of varying densities, there were significant differences in CH ₄ production between treatments (t-test, P<0.03), with lowest rates for the lowest density treatment and highest rates for the highest density treatment. No other consistent pattern for the other hydrocarbon gases was observed with the different densities. Interestingly, the ratios of the different gases produced varied across LDPE pellet densities. For example, the C ₂H ₄: CH ₄ ratio varied from 1.3 to 4.4 and the C ₂H ₄:C ₂H ₆ ratio varied from 1.9 to 8.6 indicating that degradation processes were variable for the different morphologies under these experimental conditions.

Discussion

The influence of plastic composition on hydrocarbon gas production

Our results show that different types of plastics, that are commonly used and dispersed in the environment worldwide, produce CH ₄ and C ₂H ₄ under environmental conditions. We hypothesize that the relative amounts of low-molecular-weight hydrocarbon gas molecules that are released from plastic substrates depend on the molecular structure of the plastic including the degree of branching, the addition of plasticizers, as well as the manufacturing process. For example, among the plastic materials tested, LDPE produced the largest amounts of CH ₄ and C ₂H ₄, probably due to its weaker structure and more exposed hydrocarbon branches. In contrast, with a more compact structure, lower permeability and fewer accessible active sites, degradation of HDPE resulted in lower emission.

Long-term hydrocarbon gas emission from plastics

The release of greenhouse gases from virgin and aged plastic over time indicates that polymers continue to emit gases to the environment for an undetermined period. We attribute the increased emission of hydrocarbon gases with time from the virgin pellets to photo-degradation of the plastic, as well as the formation of a surface layer marked with fractures, micro-cracks and pits [ 24- 26]. With time, these defects increase the surface area available for further photo-chemical degradation and therefore might contribute to an acceleration of the rate of gas production. It is also known that smaller particles of secondary origin termed 'microplastics' [ 27, 28] are eventually produced and may further accelerate gas production. The initial shape of the polymer is also a potential factor contributing to the variability in hydrocarbon production because items of the same mass but with different shapes have different surface-to-volume ratios. Small fragments not only have a greater surface-to-volume ratio than larger items, but they also tend to have longer edge lengths relative to their volume [ 29]. This predicts that in the environment, as plastic particles degrade and become smaller, they will also emit more hydrocarbon gases per unit mass. The emission of gases from the aged plastic collected from the ocean (age unknown at the start of the experiment) indicates that production may continue throughout the entire lifetime of the plastic. We hypothesize that lower production rates from environmentally aged plastic are probably due to the presence of plasticizers that retard photo-degradation by counteracting the negative effect of UV radiation.

Driving factors for gas emissions

Manipulation of the radiation spectrum showed that UVB increases the production of hydrocarbon gases relative to longer wavelengths, which is consistent with its key role in the photo-oxidative degradation processes for polyethylene [ 26]. Indeed, solar photon flux, especially in the UV portion of the spectrum, provides the activation energy necessary to initiate degradation due to bond cleavage and depolymerisation, which affects the mechanical properties of the material [ 26, 30, 31]. We hypothesize that this process yields hydrocarbon gas molecules that are released into the environment. Although the emission of hydrocarbon gases is enhanced by photo-degradation in the UVB spectrum, our results indicate that UVB radiation is not essential for the initiation or the continuous production of hydrocarbon with time. Once initiated by solar radiation, emission of the gases continues in the dark, at a rate that depends on previous radiation exposure.

Effects of morphology and density of polyethylene on gas emissions

While the production of hydrocarbon gases was prevalent in LDPE, the different morphologies and densities within LDPE products resulted in a change in the relative concentrations of the different gases. LDPE in powder form, with a much higher surface area than pellets with the same density and weight, produced the highest amount of hydrocarbon gases. Along with morphology and density, the average molecular weight that varies with the polymer chain length and hence the number of branched molecules exposed may also be a controlling factor in hydrocarbon emissions. Unfortunately, this information is proprietary and very rarely available from suppliers. Also, even polyethylene, which is known to be the simplest polyolefin, can form various conformational structures of the macromolecular chains, which in its solid state assume various states of intermolecular order [ 10]. This heterogeneity within the same type of plastic would affect the production rates of the different hydrocarbon gases and consequently the ratios among them. Yet, due to the heterogeneity of the products even within the same type of plastic, the nature of the reactions is unknown. The shortening of the long polymer chain and its breakdown into smaller units can be caused by different mechanisms such as random chain scission, end-chain scission, chain-stripping or cross-linking [ 28]. These reactions would lead to the production of hydrocarbon gases including those presented in this study.

Closing comments

The global production of plastic is large [ 1] and the amount of plastic waste generated in 2010 from 192 countries was 275x10 ⁶ Mt from which 4.8x10 ⁶ to 12.7x10 ⁶ Mt was estimated to enter the ocean [ 32]. By 2025, the amount of plastic waste input to marine systems might increase by an order of magnitude if waste management is not improved [ 32]. Because polyethylene is the most common polymer, it is anticipated to be the most common form of plastic pollution in surface ocean waters worldwide [ 33- 35]. In addition, as microplastics with greater surface area are produced hydrocarbon gas production rates will likely accelerate. The results from this study indicate that hydrocarbon gas production may continue indefinitely throughout the lifetime of plastics. The amount of plastic material in the environment exposed to full sunlight exceeds the quantity of submerged plastic. Our experiments indicated that emissions of hydrocarbon gases are even greater (up to 2 times higher for CH ₄ and up to 76 times higher for C ₂H ₄) in air compared to in water. The difference in emission rate for plastic in water compared to plastic exposed to air is partly due to temperature and heat build-up, [ 36] resulting in the plastic material reaching a temperature higher than the surrounding medium. Furthermore, plastic exposed to air is subjected to less biofouling than in aquatic environments because of the lack of a fluid medium that facilitates microorganisms settling onto the plastic substrate resulting in more surfaces directly exposed to solar radiation and more conducive to deformation, degradation and hydrocarbon production. Therefore, in warm climates, higher hydrocarbon production rates are expected for plastic exposed to air compared to plastic in aquatic environments.

At this stage, very little is known about the contribution of plastic to CH ₄, C ₂H ₄ and other hydrocarbon gas budgets. This study reports the first measurements of hydrocarbon production by plastic under ambient conditions. Based on the rates measured in this study and the amount of plastic produced worldwide CH ₄ production by plastics is likely to be an insignificant component of the global CH ₄ budget. However, for the other hydrocarbon gases with much lower global emissions to the atmosphere compared to CH ₄, the production from the plastics might have more environmental and global relevance. The fate of these gases is also not well constrained, but sinks are likely to be bacterial oxidation to carbon dioxide with a portion of these gases emitted to the atmosphere. Given the ongoing rate at which plastic is being produced, used and exposed on land and the future trend in mismanaged plastic waste ending up in marine systems [ 32], the amount of plastic exposed to the environment will likely increase with time and so too will the amount of CH ₄ and C ₂H ₄ emitted from polymers. In addition, degradation of plastics in the environment leads to the formation of microplastics with greater surface area, which may accelerate hydrocarbon gas production. Due to the longevity of plastics and the large amounts of plastic persisting in the environment, questions related to the role of plastic in the CH ₄ and C ₂H ₄ global budgets should be prioritized and addressed by the scientific community.

Acknowledgments

We thank Eric Baer, Director of the Center for Layered Polymeric Systems (CLIPS) for advice on polymer characteristics, Anupam Misra and Shiv Sharma for the use of the Raman spectroscopy facilities at the University of Hawaii, Lance Fujieki for his help with meteorological measurements and Blake Watkins for facilitating the collection of plastic at sea. We also thank LabQMC for performer the Brunauer-Emmet-Teller analysis to determine the surface area of our samples.

References

1. 3. PlasticsEurope. Plastics-the Facts 2016. 2016; https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2013.01.015

2. 10. Vasile MD C. Handbook of polyolefins. 2nd ed. re. C. Vasile MD, editor. New York; 2000.

3. 17. Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. IPCC (2014) Climate change 2014: synthesis report. Contribution of working groups I, II and III to the fifth assessment. Cambridge; 2014.

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Production of methane and ethylene from plastic in the environment

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Mass production of plastics started nearly 70 years ago and the production rate is expected to double over the next two decades. While serving many applications because of their durability, stability and low cost, plastics have deleterious effects on the environment. Plastic is known to release a variety of chemicals during degradation, which has a negative impact on biota.

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Müllstrudel in den Ozeanen, verschmutzte Strände, Tiere, die Plastik fressen und qualvoll daran verenden - die verheerenden Folgen von Plastik sind bekannt. Was bei der Betrachtung von Plastik jedoch häufig unbeachtet bleibt, sind seine Auswirkungen aufs Klima. Die Herstellung von Kunststoffen trägt nämlich nicht unerheblich zum Klimawandel bei. Wir erklären, wie die Treibhausgase bei der Plastikherstellung entstehen und was sie so gefährlich macht.

Klimawandel: Eine kurze Erklärung

Bevor wir uns den Auswirkungen von Plastik auf den Klimawandel widmen, sollten wir zunächst einmal bestimmen, was genau sich hinter dem Begriff Klimawandel verbirgt. Vom Klimawandel spricht man heutzutage, wenn man sich auf die menschengemachte Erderwärmung bezieht. Die globale Erwärmung ist grundsätzlich ein ganz natürlicher Effekt: Die Sonne schickt kurzwellige Strahlung auf die Erde, wo sie in langwellige Strahlung umgewandelt und zurückgestrahlt wird. Die Erdatmosphäre, die auch eine natürliche Schicht aus Kohlendioxid enthält, reflektiert einen Teil der langwelligen Strahlung zurück und sorgt so dafür, dass Leben auf der Erde überhaupt möglich wird. Ohne diesen natürlichen Treibhauseffekt würde die Durchschnittstemperatur auf der Erde nämlich -18 °C betragen.

Nimmt der Gehalt dieser Gase zu, heizt sich die Atmosphäre zu stark auf. Das ist seit Beginn der Industrialisierung geschehen. Man spricht deshalb auch vom anthropogenen Treibhauseffekt. Für den menschengemachten Treibhauseffekt sind insbesondere Kohlendioxid und Methan verantwortlich. Während rund 63% des vom Menschen verursachten Treibhauseffekts auf CO ₂ entfallen, ist Methan als besonders aggressives Treibhausgas bekannt. Es beeinflusst den Klimawandel rund 25 Mal so schwer wie CO ₂ und ist für 19% der anthropogenen Erderwärmung verantwortlich.

Ursachen des Klimawandels

Neben den natürlichen Ursachen für den Klimawandel hat dieser auch viele menschengemachte Gründe. Im Zusammenhang mit der globalen Erwärmung werden insbesondere folgende Ursachen genannt:

Verbrennung von Kohle, Erdöl und Erdgas verursacht Kohlendioxid und Stickoxide

Waldrodung: Das in den Bäumen gespeicherte CO₂ wird bei der Rodung freigesetzt und gelangt in die Erdatmosphäre.

Zunehmende Viehzucht: Wiederkäuer stoßen bei der Verdauung große Mengen an Methan aus.

Das Pariser Klimaabkommen

Dass etwas gegen den Klimawandel getan werden muss, hat auch die Politik mittlerweile erkannt. Den wohl deutlichsten Ausdruck fand dies im Pariser Klimaabkommen von 2015, in dem sich 196 Staaten dazu verpflichteten, die Erderwärmung auf deutlich unter zwei Grad im Vergleich zu vorindustriellen Werten zu beschränken. Damit dies gelingt, hat Deutschland sich Zwischenziele für die Jahre 2020, 2030 und 2040 gesetzt. Schon jetzt steht aber fest, dass die Bundesrepublik seine kurzfristigen Klimaziele für das Jahr 2020 nicht erreichen wird. Anstelle der angestrebten Minderung von 40 Prozent werden hierzulande voraussichtlich nur etwa 32 Prozent weniger Treibhausemissionen im Vergleich zu 1990 ausgestoßen. Um die globale Erwärmung doch noch auf unter zwei Grad begrenzen zu können, bedarf es strikter Klimaschutzkonzepte, die auch die Gefahren durch Plastik nicht außer Acht lassen.

Plastik und seine Auswirkungen auf den Klimawandel

Die enorme Nachfrage nach Plastik trägt nämlich in nicht unerheblichem Ausmaß zur globalen Erwärmung bei. In jeder einzelnen seiner Lebensphasen setzt Plastik Treibhausgase frei. Das beginnt schon bei der Herstellung, wenn die fossilen Rohstoffe gewonnen, raffiniert und weiterverarbeitet werden. Alleine bei der Herstellung einer Plastiktüte fallen 120 Gramm CO ₂ an. Das Problem dabei: Die Nachfrage nach Plastik wächst stetig. Alleine in den letzten 20 Jahren hat sich die Kunststoffproduktion mehr als verdoppelt und dieser Trend hält weiter an. So soll sich die Plastikherstellung bis 2050 Schätzungen zufolge noch einmal vervierfachen. Laut dem Center for International Environmental Law (CIEL) soll die Kunststoffproduktion bei den prognostizierten Wachstumswerten bis 2050 einen CO₂-Ausstoß von 52,2 Gigatonnen verursachen.

Erschwerend hinzu kommen die Emissionen, die bei der Verbrennung von Kunststoffen entstehen. Trotz strikter Mülltrennungsverfahren recyceln wir in Deutschland sehr viel weniger Plastik als die Politik es uns glauben lassen will. Der Großteil des Plastikmülls landet in den Müllverbrennungsanlagen, wo bei der Verbrennung schädliche Treibhausgase ausgestoßen werden. Das CIEL geht davon aus, dass sich die Treibhausgasemissionen mit der Verbrennung von Kunststoffabfällen in der Summe auf mehr als 56 Gigatonnen erhöhen. Besonders ärgerlich ist das, da es sich bei Plastik in den meisten Fällen um sehr kurzlebige Produkte handelt, die nicht selten bereits nach einmaliger Benutzung im Müll landen.

Plastik trägt bei seiner Zersetzung zum Klimawandel bei

Forscher der University of Hawaii haben nun herausgefunden, dass Plastik auch während seines Zersetzungsprozesses kontinuierlich Treibhausgase freisetzt. In einer Studie bestrahlten sie verschiedene Kunststoffarten 212 Tage lang mit UV-Licht. Das Ergebnis: Alle Kunststoffe sonderten Methan ab, Polyethylen am meisten. Dabei handelt es sich um den Kunststoff, der weltweit am meisten produziert wird - und damit auch am häufigsten in der Umwelt landet. Besonders viele Gase stieß das Plastik unter Zusetzung von Salzwasser aus. Außerdem nahm die Menge im weiteren Verlauf der Zersetzung zu. Eine besonders große Gefahr geht folglich von Kunststoffen aus, die in Form von Mikroplastik in die Ozeane gelangen. Wie groß der Effekt der so entstandenen Treibhausgase auf den Klimawandel wirklich ist, ist bislang noch unerforscht. Da Plastik jedoch mehrere hundert Jahre braucht, bis es sich in seine Bestandteile zersetzt, und die Produktion weiter steigt, sollte auch die Zersetzung von Plastik als ernstzunehmende Gefahr für die Erderwärmung gewertet werden.

Der Klimawandel und seine Folgen

Der Klimawandel hat verheerende Folgen auf unsere Umwelt und unser gesellschaftliches Zusammenleben. Wenn wir den Klimawandel nicht stoppen, wird es immer häufiger zu extremen Wetterbedingungen und Naturkatastrophen kommen. Die Meeresspiegel steigen weiter an und die Gletscher schmelzen, was nicht nur den Lebensraum bedrohter Tierarten zerstört, sondern auch den Menschen ihre Heimat nimmt, wenn bald ganze Inseln im Meer versinken werden. Ernteausfälle und Trinkwasserknappheit werden gerade Entwicklungsländer vor große Herausforderungen stellen und gesundheitliche Probleme wie Infektionskrankheiten und Hungersnöte hervorrufen. Es sollte also jedem von uns daran gelegen sein, einen Beitrag zum Ende des Klimawandels zu leisten. Im Plastikalternative Ratgeber finden Sie zahlreiche Tipps und Anregungen, wie Sie Ihr Leben ein kleines bisschen nachhaltiger gestalten können.

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Plastik und seine Auswirkungen auf den Klimawandel * Plastikalternative

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Müllstrudel in den Ozeanen, verschmutzte Strände, Tiere, die Plastik fressen und qualvoll daran verenden - die verheerenden Folgen von Plastik sind bekannt. Was bei der Betrachtung von Plastik jedoch häufig unbeachtet bleibt, sind seine Auswirkungen aufs Klima. Die Herstellung von Kunststoffen trägt nämlich nicht unerheblich zum Klimawandel bei.

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Production of methane and ethylene from plastic in the environment (plos.org)

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Sarah-Jeanne Royer,

Sara Ferrón,

Samuel T. Wilson,

David M. Karl

Subject Areas

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Abstract

Mass production of plastics started nearly 70 years ago and the production rate is expected to double over the next two decades. While serving many applications because of their durability, stability and low cost, plastics have deleterious effects on the environment. Plastic is known to release a variety of chemicals during degradation, which has a negative impact on biota. Here, we show that the most commonly used plastics produce two greenhouse gases, methane and ethylene, when exposed to ambient solar radiation. Polyethylene, which is the most produced and discarded synthetic polymer globally, is the most prolific emitter of both gases. We demonstrate that the production of trace gases from virgin low-density polyethylene increase with time, with rates at the end of a 212-day incubation of 5.8 nmol g⁻¹ d⁻¹ of methane, 14.5 nmol g⁻¹ d⁻¹ of ethylene, 3.9 nmol g⁻¹ d⁻¹ of ethane and 9.7 nmol g⁻¹ d⁻¹ of propylene. Environmentally aged plastics incubated in water for at least 152 days also produced hydrocarbon gases. In addition, low-density polyethylene emits these gases when incubated in air at rates ~2 times and ~76 times higher than when incubated in water for methane and ethylene, respectively. Our results show that plastics represent a heretofore unrecognized source of climate-relevant trace gases that are expected to increase as more plastic is produced and accumulated in the environment.

Citation: Royer S-J, Ferrón S, Wilson ST, Karl DM (2018) Production of methane and ethylene from plastic in the environment. PLoS ONE 13(8): e0200574. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0200574

Editor: P. Pardha-Saradhi, University of Delhi, INDIA

Received: December 21, 2017; Accepted: July 1, 2018; Published: August 1, 2018

Copyright: © 2018 Royer et al. This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original author and source are credited.

Data Availability: All relevant data are within the paper and its Supporting Information file.

Funding: This research was supported by National Science Foundation (C-MORE, DBI-0424599 to DMK and OCE-1260164 to Matthew J. Church and DMK), the Simons Foundation (SCOPE Award ID 329108 to DMK), the Balzan Prize for Oceanography (awarded to DMK) and the Gordon and Betty Moore Foundation's Marine Microbiology Initiative (grant #3794 to DMK). The funders had no role in study design, data collection and analysis, decision to publish, or preparation of the manuscript.

Competing interests: The authors have declared that no competing interests exist.

Introduction

Over the past 50 years, polymer manufacturing has accelerated, from 2x10 ⁶ metric tonnes (Mt) per year in 1950 to 381x10 ⁶ Mt per year in 2015, and is expected to double in the next 20 years [ 1]. The total global production of plastics to date is estimated at 8300x10 ⁶ Mt, with polyethylene being the most common polymer [ 2, 3], accounting for approximately 36% of all plastic types [ 1]. In the environment, plastics are vulnerable to weathering and degradation processes, caused by environmental factors such as light, heat, moisture, chemical oxidation and biological activity that are responsible for physical and chemical changes in the structure of the polymer [ 4].

Polyethylene, like other plastics, is not inert and is known to release additives and other degradation products into the environment throughout its lifetime. For example, the additive bisphenol-A used in the manufacture of many plastic products [ 5] is leached as plastics age, and hydrocarbon gases are produced during high-temperature decomposition (>202°C) [ 6]. These chemicals vary amongst different types of plastic and, once released, some can be toxic and have adverse effects on the environment and human health [ 7- 9]. Degradation processes not only affect the chemical integrity of the plastic but also ultimately results in the fragmentation of the polymer into smaller units increasing the surface area exposed to the elements.

Most plastic is synthesized from natural gases [ 10] and leaching is expected to occur during the aging processes. However, to the best of our knowledge, no previous study has reported hydrocarbon gas emissions from plastics under natural conditions. This study seeks to investigate this phenomenon and its potential environmental consequences.

Our research investigated the production of hydrocarbon gases from polyethylene and other plastics at ambient temperature, with an emphasis on methane (CH ₄), one of the most potent atmospheric greenhouse gases [ 11- 13] and ethylene (C ₂H ₄), which reacts with OH in the atmosphere and increases carbon monoxide concentrations [ 14, 15]. Given the substantial rise in plastic production worldwide, understanding the extent of CH ₄ and C ₂H ₄ emissions from plastic is essential. In addition, we report production rates of ethane (C ₂H ₆), the second most abundant hydrocarbon in the atmosphere after CH ₄, known to enhance the level of tropospheric ozone and carbon monoxide [ 14, 16], and propylene (C ₃H ₆), also a hydrocarbon pollutant in the atmosphere [ 17]. Since plastics come in different compositions and morphologies, we conducted a series of experiments to evaluate gas production under a variety of environmental conditions. We show that solar radiation initiates the production of these gases for the polymers tested.

Materials and methods

Experimental design

Multiple experiments were conducted to assess the relative contribution of plastic in hydrocarbon gas emissions. To assess if different types of plastic emit hydrocarbon gases under natural conditions and the magnitude of these emissions, we tested some of the most common plastics produced worldwide. After selecting the plastic category emitting the greatest amount of hydrocarbon gases, we tested the effect of a change in density and morphology (i.e. pellets, flakes, powder) on hydrocarbon gas emissions. Environmental factors, including solar radiation, UVB (ultraviolet B; 280-320 nm) and solar radiation exposure history were varied as part of this study. These tests were executed in parallel with two long-term experiments assessing the effect of aging for 212 days using virgin pellets and for 152 days using marine plastic from the ocean. Finally, to determine the impact of medium on plastic degradation and gas emissions, we tested the production of gases from plastic incubated in either air or in water. All experiments involving solar radiation were conducted on the roof of C-MORE Hale located in Hawaii, at 21.3°N, 157.9°W.

Hydrocarbon gas production from plastics.

Initial tests were conducted using different substrates including polycarbonate (PC), acrylic (AC), polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), polystyrene (PS), high-density polyethylene (HDPE) and low-density polyethylene (LDPE). Each plastic type was incubated in seawater and exposed to ambient solar radiation for several days, to measure the release of CH ₄ and C ₂H ₄ during incubation. Plastic pieces measured 5.5 x 0.8 cm with a thickness of 0.3 cm and weighed approximately 1.5 g. Each piece of plastic was incubated separately in 30 mL gas-tight cylindrical quartz vials (9.6 cm long by 2.0 cm diameter) filled with seawater filtered using a cartridge with a 0.2 μm pore size. The seawater was collected at 25 m depth at Station ALOHA, a long-term monitoring site located 100 km north of Oahu (Hawaii) in the North Pacific Subtropical Gyre (22.8°N, 158.0°W). The cruise was part of the Hawaii Ocean Time-series (HOT) program ( http://hahana.soest.hawaii.edu/hot/) [ 18] and because it occurred in international waters, no special permission was necessary to sample seawater. The field studies did not involve endangered or protected species. The vials were incubated in an open, shallow (~15 cm depth) water bath maintained at 26°C. For each plastic type, triplicate vials were exposed to ambient solar radiation and another set of triplicates was incubated in the dark (by wrapping the vials with aluminium foil), for a period of six and seven days, respectively. Triplicate quartz vials filled with filtered seawater but without plastic were incubated in light and dark conditions as control treatments. PS was tested in a separate experiment using the same vials, with pieces that were triangular in shape (approximately 5.0 cm perimeter), a thickness of 0.3 cm and a weight of approximately 0.2 g. A set of triplicate vials with no plastic served as control.

Effects of solar radiation exposure and ultraviolet radiation on hydrocarbon gas production.

Experiments were conducted to determine the effects of aging and irradiance spectrum on hydrocarbon gas production. For these experiments, we used virgin LDPE pellets (Marlex 1017, Chevron Phillips) with a diameter of approximately 5 mm and a density of 0.917 g cm⁻³. Replicate 30 mL quartz vials (n = 4) containing approximately 0.2 g of LDPE pellets in MilliQ water were incubated on the roof of C-MORE Hale and the outer surfaces of the vials were cleaned and shaken weekly. Hydrocarbon gas concentrations were measured approximately every two weeks over a 212-day period. After each measurement, the inner and outer surfaces of the vials were cleaned, and the vials filled with fresh MilliQ water, the previously-exposed LDPE pellets added, and incubated again.

To determine the effect of UV radiation on hydrocarbon gas production, triplicate vials containing 3.0 g of LDPE pellets immersed in MilliQ water were incubated for seven days either in gas-tight 40 mL Pyrex® bottles (11.8 cm long and 2.1 cm in diameter) or in 30 mL quartz vials, after which the gas concentrations were measured. The dark treatment consisted of virgin LDPE pellets with MilliQ water in vials wrapped in aluminium foil. The Pyrex® bottles were scanned using a spectrophotometer and did not transmit UVB radiation (280-320 nm) and hence could help in deciphering the importance of shorter wavelengths for photo-degradation processes.

To determine whether hydrocarbon gas production continues once the plastic is removed from sunlight, triplicate vials containing 3.0 g of LDPE pellets were incubated in 40 mL serum vials in the dark for 14 days at 25°C. The LDPE pellets had been exposed to light for 270 days and 15 days with a control treatment of virgin pellets that had never been exposed to natural light.

Effects of polymer morphology and density.

An additional test to determine the effect of polymer morphology on hydrocarbon gas production used six different types of polyethylene. Five of the samples were LDPE with three of the samples in pellet form while the other two were either powder or flake. The remaining sample was linear low-density polyethylene (LLDPE) with a density very close to one of the LDPE pellet treatments. For each treatment, 0.4 g of plastic was incubated in gas-tight quartz vials in MilliQ water and exposed to ambient solar radiation for eight days on the roof of C-MORE Hale. For all experiments, the control treatment (n = 3) consisted of vials with MilliQ water but without polyethylene.

Production of hydrocarbon gases from environmental plastic debris.

In addition to virgin plastic, marine plastic debris from the ocean was collected at Station ALOHA. Plastic pieces were collected using a specialized manta trawl [ 19] skimming the surface of the ocean for 30 min. The collected plastic (n = 4) was cleaned by soaking in 10% hydrochloric acid for 2 hours and incubated in MilliQ water on the roof of C-MORE Hale as separate pieces (with a weight of approximately 0.2 g) for a period of 152 days. Gas measurements were made every two weeks after which the inner and outer surfaces of the vials were cleaned, filled with MilliQ water, the previously-exposed plastic added, and incubated again. Vials with MilliQ water and without plastic were used as control treatment for each time point.

Emission of hydrocarbon gases by LDPE exposed to natural sunlight in air.

To determine if LDPE virgin pellets also emit hydrocarbons when exposed directly to air and if this production differs under dark conditions, a pre-weighed amount of virgin LDPE pellets (3.0 g) was placed in 30 mL quartz vials that were flushed with zero-CH ₄ air for 20 seconds and immediately closed. The vials were either exposed to full sunlight or wrapped in aluminium foil. An extra set of flushed vials (without LDPE pellets) for each treatment was also incubated and used as control treatments. At each time point (1, 3, 9 and 17 days), three samples from each treatment (control, light and dark) were removed and analyzed for CH ₄ and C ₂H ₄ concentrations in the headspace.

Plastic analysis

To identify the type of plastic collected in the ocean, spectra were obtained using a micro-Raman RXN system (Kaiser Optical Systems Inc.) as previously described [ 20]. A 785 nm laser excitation and a Leica automated microscope stage with a 50 μm slit width were used to determine the micro-Raman spectra of the different plastic types. The environmental samples were compared with known plastics and the spectra analysed using GRAMS/AI™ Spectroscopy software.

Hydrocarbon analysis

The dissolved gas concentrations were quantified using a purge and trap system [ 21] connected to a gas chromatograph (Agilent 7890A) equipped with a flame ionization detector. A known volume of sample was transferred from the vials to a sparging chamber using positive pressure supplied by ultra-high purity helium (Airgas) and sparged for 12 min (100 ml min⁻¹). The eluting gas stream was passed through a Nafion dryer and Drierite® and Ascarite® columns in order to remove water vapour and CO ₂ before being cryotrapped on a sample loop containing Poropak Q 80/100 (Sigma-Aldrich) and immersed in liquid nitrogen. The trap was subsequently heated for two min to approximately 90°C and the gas released was injected onto a 30 m x 0.32 mm GS-CarbonPLOT analytical capillary column (J&W Scientific) with a temperature program of 38°C for 1.0 min, 65°C for 1.3 min and 150°C for 2.2 min [ 22]. Calibration was performed by analysis of compressed gas standards containing 10 ± 2% ppm of CH ₄, C ₂H ₄, C ₂H ₆ and C ₃H ₆ in nitrogen (Scott-Marrin). Set volumes of gas standard were analyzed following the same procedure used for sample analysis [ 23]. The experimental precision of these measurements, based on the coefficient of variation of ten replicate samples, was within 5% for all gases. The limit of detection, given the sample volume typically analyzed for these experiments, was approximately 0.15 nM for all of the gases. The rate of CH ₄ and C ₂H ₄ production in the control treatments (i.e. vials incubated under the same conditions without plastic) was approximately 5%.

Statistical analysis

Student's t-distribution (t-test) was used to determine differences between treatments with a level of significance of P < 0.05.

Results

Preliminary experiments showed that all of the polymer types tested (PC, AC, PP, PET, PS, HDPE and LDPE) produced measurable quantities of CH ₄ and C ₂H ₄ when exposed to ambient solar radiation ( Table 1). The rate of production spanned more than two orders of magnitude between the different types of plastic, from 10 to 4100 pmol g⁻¹d⁻¹ for CH ₄ and ~ 20 to 5100 pmol g⁻¹d⁻¹ for C ₂H ₄. The highest production rates for both gases were measured for LDPE. Most of the samples kept in the dark did not produce any gas, and those that did had much lower production rates, reaching 120 pmol CH ₄ g⁻¹ d⁻¹ and 60 pmol C ₂H ₄ g⁻¹ d⁻¹ for PS, and 50 pmol CH ₄ g⁻¹ d⁻¹ and 20 pmol C ₂H ₄ g⁻¹ d⁻¹ for PET and AC, respectively. Gas production from all other plastic types incubated in the dark was either below the detection limit of the instrument or not significantly different from the control treatment (t-test, P>0.11).

The spectra derived from Raman analysis on plastic debris pieces collected from the open ocean were compared with different types of commercially sourced common plastics. The spectra matched with LDPE and therefore the plastic collected from the open ocean was hereafter referred to as "aged LDPE" ( Fig 1E). For both types of plastic, the cumulative amount of hydrocarbon gases increased with time although the relative contribution of the gases produced was variable ( Fig 1A and 1B). The rates of hydrocarbon gas production are normalized to weight and to convert to surface area, the pellet weight of approximately 35 mg had a surface area ranging from ca. 70 mm ² to 315 mm ². For the virgin LDPE pellets, the cumulative gas emissions during 212 days were 500, 1700, 340 and 1000 nmol g⁻¹ of CH ₄, C ₂H 4, C ₂H ₆ and C ₃H ₆, respectively ( Fig 1A). For aged plastics, the cumulative gas emissions during 152 days were 700, 700, 180 and 160 nmol g⁻¹ of CH ₄, C ₂H 4, C ₂H ₆ and C ₃H ₆, respectively ( Fig 1B). Gas production rates increased over time for the virgin pellets ( Fig 1C) but were relatively constant for the aged plastic ( Fig 1D). Except for CH ₄, the weight-normalized gas production rates were lower for the aged plastic compared to virgin pellets. During this period of time (December 2016 to April 2017), the PAR intensity at noon, when the sun was at its zenith, varied from 1496 to 1787 μM m⁻²s⁻¹.

The cumulative amount of hydrocarbon gases normalized to weight and production rates of CH ₄, C ₂H ₄, C ₂H ₆ and C ₃H ₆ from (A) & (C) virgin LDPE pellets (0.2 g) and (B) & (D) LDPE plastic pieces (0.2 g) collected from the open ocean. Measurements were taken at approximately two-week intervals during the incubation period. Error bars represent the error propagation of the standard deviation of the mean for each time point. Panel (E) represents the micro-Raman spectra for the aged LDPE collected in the open ocean (red) and the virgin LDPE pellets (blue).

As shown in previous experiments ( Fig 1 and Table 1), LDPE releases large amounts of CH ₄, C ₂H ₄, C ₂H ₆ and C ₃H ₆ into seawater and MilliQ water when exposed to sunlight. CH ₄ and C ₂H ₄ production rates from virgin LDPE pellets were larger (for similar incubation periods) when the plastic was exposed to sunlight directly in air ( Fig 2), rather than immersed in water ( Fig 1). In that case, production rates for both gases increased with time and ranged from 0.11 to 0.44 nmol CH ₄ g⁻¹d⁻¹ and 0.32 to 96 nmol C ₂H ₄ g⁻¹d⁻¹ after 17 days of incubation ( Fig 2). Those final rates are approximately 2 and 76 times larger than CH ₄ and C ₂H ₄ production from LDPE virgin pellets incubated in MilliQ water for 14 days (Figs 1 and 2). No detectable emissions of any of the gases were observed in the control or dark treatments (data not shown).

Mean production rates of CH ₄ (A) and C ₂H ₄ (B) from LDPE virgin pellets incubated in air under ambient solar radiation for 1, 3, 9 and 17 days. The error bars represent the standard deviation of triplicate samples. The emission of CH ₄ in the dark treatment was below the detection limit and less than 0.3 nmol g⁻¹d⁻¹ for C ₂H ₄. The black arrow indicates the production rate of CH ₄ and C ₂H ₄ from virgin LDPE pellets incubated in MilliQ water for 14 days ( Fig 1).

The emissions of hydrocarbon gases were measured using virgin LDPE pellets exposed for seven days to the full solar spectrum (FULL; 280-700 nm) and to solar radiation without UVB ((-)UVB; 320-700 nm; Fig 3). Except for C ₃H ₆ (t-test, P = 0.636), the results showed significant differences (t-test, P<0.002) between the two treatments, with consistently lower rates for the (-)UVB treatment corresponding to 23%, 74%, and 68% of the FULL treatment for CH ₄, C ₂H ₄ and C ₂H ₆, respectively. All dark treatments showed emission rates less than 0.1 nmol g⁻¹d⁻¹.

Production rates of hydrocarbon gases (CH ₄, C ₂H ₄, C ₂H ₆ and C ₃H ₆) from virgin LDPE pellets kept in the dark, exposed to full solar radiation (280-700 nm) or to solar radiation filtered for UVB (320-700 nm). Error bars represent the standard deviation of triplicate samples.

LDPE pellets incubated in the dark after exposure to light produced measurable quantities of hydrocarbon gases. The rates of CH ₄ (0.11 nmol g⁻¹d⁻¹) and C ₂H ₄ (0.52 nmol g⁻¹d⁻¹) production were equivalent to 55% and 40%, respectively, of the rates when the pellets were incubated in the light (0.20 nmol CH ₄ g⁻¹d⁻¹ and 1.3 nmol C ₂H ₄ g⁻¹d⁻¹). In addition, environmentally-aged LDPE plastic collected from the open ocean and incubated for 14 days in the dark under ambient outdoor temperature [18.5-32.5°C] also produced 0.37 ± 0.11, 0.14 ± 0.09, 0.21 ± 0.12 and 0.06 ± 0.03 nmol g⁻¹d⁻¹ of CH ₄, C ₂H 4, C ₂H 6, and C ₃H ₆, respectively. Pellets that had been previously exposed to 270 days of natural solar radiation and incubated at 25°C were amongst the highest production rates for all gases with 0.23 ± 0.02, 0.41 ± 0.05, 2.6 ± 0.22 and 0.70 ± 0.09 nmol g⁻¹d⁻¹ of CH ₄, C ₂H 4, C ₂H 6, and C ₃H ₆, respectively. These results indicate that once initiated, the production of hydrocarbon gases continues in the dark.

Morphology has an important effect on hydrocarbon gas production. LDPE powder exhibited weight-normalized CH ₄ and C ₂H ₄ production rates that were 488 and 132 times higher than LDPE pellets, respectively ( Table 2). All forms of LDPE, except LLDPE, produced measurable quantities of hydrocarbon gases with CH ₄ and C ₂H ₄ production rates ranging from 0.08 to 55 nmol CH ₄ g⁻¹d⁻¹ and 0.16 to 21 nmol C ₂H ₄ g⁻¹d⁻¹. With respect to the LDPE pellets of varying densities, there were significant differences in CH ₄ production between treatments (t-test, P<0.03), with lowest rates for the lowest density treatment and highest rates for the highest density treatment. No other consistent pattern for the other hydrocarbon gases was observed with the different densities. Interestingly, the ratios of the different gases produced varied across LDPE pellet densities. For example, the C ₂H ₄: CH ₄ ratio varied from 1.3 to 4.4 and the C ₂H ₄:C ₂H ₆ ratio varied from 1.9 to 8.6 indicating that degradation processes were variable for the different morphologies under these experimental conditions.

Discussion

The influence of plastic composition on hydrocarbon gas production

Our results show that different types of plastics, that are commonly used and dispersed in the environment worldwide, produce CH ₄ and C ₂H ₄ under environmental conditions. We hypothesize that the relative amounts of low-molecular-weight hydrocarbon gas molecules that are released from plastic substrates depend on the molecular structure of the plastic including the degree of branching, the addition of plasticizers, as well as the manufacturing process. For example, among the plastic materials tested, LDPE produced the largest amounts of CH ₄ and C ₂H ₄, probably due to its weaker structure and more exposed hydrocarbon branches. In contrast, with a more compact structure, lower permeability and fewer accessible active sites, degradation of HDPE resulted in lower emission.

Long-term hydrocarbon gas emission from plastics

The release of greenhouse gases from virgin and aged plastic over time indicates that polymers continue to emit gases to the environment for an undetermined period. We attribute the increased emission of hydrocarbon gases with time from the virgin pellets to photo-degradation of the plastic, as well as the formation of a surface layer marked with fractures, micro-cracks and pits [ 24- 26]. With time, these defects increase the surface area available for further photo-chemical degradation and therefore might contribute to an acceleration of the rate of gas production. It is also known that smaller particles of secondary origin termed 'microplastics' [ 27, 28] are eventually produced and may further accelerate gas production. The initial shape of the polymer is also a potential factor contributing to the variability in hydrocarbon production because items of the same mass but with different shapes have different surface-to-volume ratios. Small fragments not only have a greater surface-to-volume ratio than larger items, but they also tend to have longer edge lengths relative to their volume [ 29]. This predicts that in the environment, as plastic particles degrade and become smaller, they will also emit more hydrocarbon gases per unit mass. The emission of gases from the aged plastic collected from the ocean (age unknown at the start of the experiment) indicates that production may continue throughout the entire lifetime of the plastic. We hypothesize that lower production rates from environmentally aged plastic are probably due to the presence of plasticizers that retard photo-degradation by counteracting the negative effect of UV radiation.

Driving factors for gas emissions

Manipulation of the radiation spectrum showed that UVB increases the production of hydrocarbon gases relative to longer wavelengths, which is consistent with its key role in the photo-oxidative degradation processes for polyethylene [ 26]. Indeed, solar photon flux, especially in the UV portion of the spectrum, provides the activation energy necessary to initiate degradation due to bond cleavage and depolymerisation, which affects the mechanical properties of the material [ 26, 30, 31]. We hypothesize that this process yields hydrocarbon gas molecules that are released into the environment. Although the emission of hydrocarbon gases is enhanced by photo-degradation in the UVB spectrum, our results indicate that UVB radiation is not essential for the initiation or the continuous production of hydrocarbon with time. Once initiated by solar radiation, emission of the gases continues in the dark, at a rate that depends on previous radiation exposure.

Effects of morphology and density of polyethylene on gas emissions

While the production of hydrocarbon gases was prevalent in LDPE, the different morphologies and densities within LDPE products resulted in a change in the relative concentrations of the different gases. LDPE in powder form, with a much higher surface area than pellets with the same density and weight, produced the highest amount of hydrocarbon gases. Along with morphology and density, the average molecular weight that varies with the polymer chain length and hence the number of branched molecules exposed may also be a controlling factor in hydrocarbon emissions. Unfortunately, this information is proprietary and very rarely available from suppliers. Also, even polyethylene, which is known to be the simplest polyolefin, can form various conformational structures of the macromolecular chains, which in its solid state assume various states of intermolecular order [ 10]. This heterogeneity within the same type of plastic would affect the production rates of the different hydrocarbon gases and consequently the ratios among them. Yet, due to the heterogeneity of the products even within the same type of plastic, the nature of the reactions is unknown. The shortening of the long polymer chain and its breakdown into smaller units can be caused by different mechanisms such as random chain scission, end-chain scission, chain-stripping or cross-linking [ 28]. These reactions would lead to the production of hydrocarbon gases including those presented in this study.

Closing comments

The global production of plastic is large [ 1] and the amount of plastic waste generated in 2010 from 192 countries was 275x10 ⁶ Mt from which 4.8x10 ⁶ to 12.7x10 ⁶ Mt was estimated to enter the ocean [ 32]. By 2025, the amount of plastic waste input to marine systems might increase by an order of magnitude if waste management is not improved [ 32]. Because polyethylene is the most common polymer, it is anticipated to be the most common form of plastic pollution in surface ocean waters worldwide [ 33- 35]. In addition, as microplastics with greater surface area are produced hydrocarbon gas production rates will likely accelerate. The results from this study indicate that hydrocarbon gas production may continue indefinitely throughout the lifetime of plastics. The amount of plastic material in the environment exposed to full sunlight exceeds the quantity of submerged plastic. Our experiments indicated that emissions of hydrocarbon gases are even greater (up to 2 times higher for CH ₄ and up to 76 times higher for C ₂H ₄) in air compared to in water. The difference in emission rate for plastic in water compared to plastic exposed to air is partly due to temperature and heat build-up, [ 36] resulting in the plastic material reaching a temperature higher than the surrounding medium. Furthermore, plastic exposed to air is subjected to less biofouling than in aquatic environments because of the lack of a fluid medium that facilitates microorganisms settling onto the plastic substrate resulting in more surfaces directly exposed to solar radiation and more conducive to deformation, degradation and hydrocarbon production. Therefore, in warm climates, higher hydrocarbon production rates are expected for plastic exposed to air compared to plastic in aquatic environments.

At this stage, very little is known about the contribution of plastic to CH ₄, C ₂H ₄ and other hydrocarbon gas budgets. This study reports the first measurements of hydrocarbon production by plastic under ambient conditions. Based on the rates measured in this study and the amount of plastic produced worldwide CH ₄ production by plastics is likely to be an insignificant component of the global CH ₄ budget. However, for the other hydrocarbon gases with much lower global emissions to the atmosphere compared to CH ₄, the production from the plastics might have more environmental and global relevance. The fate of these gases is also not well constrained, but sinks are likely to be bacterial oxidation to carbon dioxide with a portion of these gases emitted to the atmosphere. Given the ongoing rate at which plastic is being produced, used and exposed on land and the future trend in mismanaged plastic waste ending up in marine systems [ 32], the amount of plastic exposed to the environment will likely increase with time and so too will the amount of CH ₄ and C ₂H ₄ emitted from polymers. In addition, degradation of plastics in the environment leads to the formation of microplastics with greater surface area, which may accelerate hydrocarbon gas production. Due to the longevity of plastics and the large amounts of plastic persisting in the environment, questions related to the role of plastic in the CH ₄ and C ₂H ₄ global budgets should be prioritized and addressed by the scientific community.

Acknowledgments

We thank Eric Baer, Director of the Center for Layered Polymeric Systems (CLIPS) for advice on polymer characteristics, Anupam Misra and Shiv Sharma for the use of the Raman spectroscopy facilities at the University of Hawaii, Lance Fujieki for his help with meteorological measurements and Blake Watkins for facilitating the collection of plastic at sea. We also thank LabQMC for performer the Brunauer-Emmet-Teller analysis to determine the surface area of our samples.

References

1. 3. PlasticsEurope. Plastics-the Facts 2016. 2016; https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2013.01.015

2. 10. Vasile MD C. Handbook of polyolefins. 2nd ed. re. C. Vasile MD, editor. New York; 2000.

3. 17. Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. IPCC (2014) Climate change 2014: synthesis report. Contribution of working groups I, II and III to the fifth assessment. Cambridge; 2014.

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Production of methane and ethylene from plastic in the environment

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Mass production of plastics started nearly 70 years ago and the production rate is expected to double over the next two decades. While serving many applications because of their durability, stability and low cost, plastics have deleterious effects on the environment. Plastic is known to release a variety of chemicals during degradation, which has a negative impact on biota.

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Der Kampf um die letzten Eisbären | Die Arktis schmilzt | WWF Die Story

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Plastik im Meer ist besonders für junge Schildkröten gefährlich

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Plastik im Meer ist besonders für junge Schildkröten gefährlich

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Plastik im Meer ist besonders für junge Schildkröten gefährlich

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Viele Meerestiere werden tot und mit Plastik im Magen gefunden. Besonders häufig fressen junge Meeresschildkröten den Müll aus dem Meer und sterben. Wissenschaftler haben jetzt herausgefunden, warum die Kleinen besonders gefährdet sind.

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Fatal: Fast 200 Meeresschildkröten verheddern sich in Müllberg | The Weather Channel - Artikel von The Weather Channel | weather.com

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Helfer haben rund 160 Meeresschildkröten, verheddert in Plastikmüll, gerettet, einige von ihnen schwer verletzt. Für etwa 30 Tiere kam jede Hilfe zu spät. Die Oliv-Bastardschildkröten wurden am Wochenende in Unmengen von Plastikflaschen, Fischernetzen, Bojen und anderen Trümmern am Strand von Cox's Bazar in Bangladesch angespült, einem der längsten Strände der Welt, wie unter anderem das Portal NDTV.com am Mittwoch berichtete.

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Plastic debris is rapidly accumulating in the oceans [

]. Nearly 700 species of marine animals, including endangered megafauna like sea turtles and whales, are threatened by plastic debris through ingestion and entanglement []. Despite the ubiquity of this threat, little is known about the sensory mechanisms that drive wildlife to interact with plastic debris. Recent findings suggest that marine animals may be attracted to plastic debris not only by the way it looks, but also by the way it smells. The same airborne odorants used by marine predators to identify prey and locate areas of elevated ocean productivity also emanate from marine-conditioned or 'biofouled' plastic debris [,

]. Whether these sensory cues drive interactions with plastic in marine megafauna has not been tested. Here we report that oceanic-stage loggerhead sea turtles ( Caretta caretta) respond to airborne odorants emanating from biofouled plastic in the same way that they respond to food odorants. These findings demonstrate that sea turtles detect odorants associated with marine plastic and raise the possibility that such odorants are sensory cues that facilitate fatal interactions.

Experiments were conducted on 15 captive-reared loggerhead turtles collected from Bald Head Island, North Carolina, each approximately 5 months of age. Following a 20-minute air-out period to remove all residual odors, each turtle was placed gently in an experimental arena and allowed to acclimate for approximately one minute prior to adding a stimulus ( Figure 1A). Airborne odorants were delivered through a pipe into the experimental arena where the behavior of the turtle was video recorded ( Figure 1 A). Odors were allowed to accumulate for two minutes in the arena; then, after the turtle surfaced to breathe and could thus sample airborne odorants, we collected behavioral data for four minutes. Each turtle was exposed to four different treatments in random order: deionized water (100 ml); turtle food (a minced 20 g pellet containing fish and shrimp meal); clean plastic (one empty 500 ml water bottle cut into 10 equal pieces); and biofouled plastic (one empty 500 ml water bottle exposed to biofouling by micro- and macro-biota for five weeks in the marine environment and cut into 10 equal pieces). For biofouled plastic, we took care not to remove biofilms or dislodge fouling organisms following the biofouling period, and we used a different biofouled plastic bottle for each trial. Full methodological details are described in the Supplemental Information.

Previous studies have shown that sea turtles can detect airborne odorants, including odors from food and dimethyl sulfide, a volatile organic compound found in productive oceanic foraging areas [

,]. In response to these sensory cues, turtles become more active and spend more time with their nares protruding out of the water ( Figure 1 B), behavior that presumably reflects increased sampling of the air and represents the start of foraging behavior. We used the time that each turtle spent with its nares out of the water and the number of breaths taken as objective behavioral responses to different experimental treatments.

Our results indicate that odors from food and biofouled plastic elicited indistinguishable behavioral responses (p = 1.0), which were significantly stronger than responses to other treatments (deionized water and clean plastic; p values < 0.01) ( Figure 1C; Table S1). Specifically, we found that turtles kept their nares out of the water more than three times longer in response to odors from their food and biofouled plastic relative to control odors ( Figure 1C,D). We found the same qualitative pattern for the number of breaths taken by turtles ( Figure S1, Table S1). These results indicate that sea turtles can detect airborne odorants emanating from biofouled plastic and respond to them in the same way that they respond to food odors. Moreover, these findings are consistent with the hypothesis that odors emanating from biofouled plastic stimulate foraging behavior in sea turtles and contribute to turtles' attraction to marine plastic debris.

Sea turtles encounter marine plastic debris throughout the marine environment, but why turtles are attracted to floating and submerged plastic has remained enigmatic. One hypothesis is that sea turtles visually mistake plastic debris such as plastic bags for jellyfish prey []. However, sea turtles also ingest other plastics that bear no clear resemblance to jellyfish [

] and occasionally become entangled in large mats of plastic debris that presumably are not being confused with food [

]. The 'plastic-jellyfish' hypothesis therefore fails to capture the true scope of interactions between turtles and plastic debris or the sensory mechanisms involved. Instead, our findings provide a possible unifying explanation for why such incidents frequently occur.

The exact nature of the plastic-associated odorant(s) detected by the turtles cannot be determined from this study. One possibility is that the observed response was attributable to dimethyl sulfide, a volatile odorant perceived by turtles [] and that emanates from the algal and microbial biofouling community associated with marine plastic []. In addition, plastic debris provides a substrate for other fouling organisms such as encrusting bryozoans, hydrozoans, and crustaceans, some of which might produce volatile organic compounds [

]. Although the present study focused on airborne odorants, it is also possible that waterborne chemical cues associated with plastic, or a combination of airborne and waterborne odorants together, elicit responses from turtles. Indeed, the possibility that airborne odorants dissolved into the sea water during trials cannot be excluded, although previous results suggest it is unlikely [

]. Further research will be needed to identify the precise odorants to which turtles respond and the effects that they have on turtle behavior.

Airborne odorants provide sensory cues that attract marine predators, like sea turtles, to areas with enhanced foraging opportunities [,]. If biofouled plastic debris provides similar cues, then areas of concentrated plastic debris could become 'olfactory traps' that attract turtles from considerable distances away and cause normally adaptive foraging strategies to become detrimental or even lethal [

]. Whether through ingestion or entanglement, foraging strategies that increase the frequency of interactions with marine plastic debris threaten both wildlife and their role in the ecosystem. Understanding the mechanisms that underlie the attractiveness of marine plastics is therefore critical for optimizing mitigation efforts to protect wildlife and ecosystems threatened by the ever-rising levels of marine plastic debris.

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Article Info

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DOI: https://doi.org/10.1016/j.cub.2020.01.071

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Acknowledgements

We sincerely thank Lein Soltan, John Haught, Cassidy Manzonelli, Anna Boyce and undergraduate research assistants at the University of North Carolina at Chapel Hill. The Bald Head Island Conservancy assisted in collecting hatchlings, and the University of Georgia Marine Extension on Skidaway Island, Georgia provided dock space and technical assistance. This work was supported by a grant from the National Science Foundation [IOS-1456923] to K.J.L.

Author Contributions

Conceptualization: J.B.P., M.A.G., M.S.S. Data curation, investigation, visualization, and writing of the original draft: J.B.P., K.M.G. Formal analyses: K.M.G., M.A.G. Methodology: J.B.P., K.M.G., M.A.G., M.S.S. Resources: J.B.P., K.J.L. Supervision: M.A.G., M.S.S., K.J.L. Writing at the review stage and editing: M.A.G., M.S.S., K.J.L.

Declaration of Interests

The authors declare no competing interests.

Supplemental Information

Data and Code Availability

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Odors from marine plastic debris elicit foraging behavior in sea turtles

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Plastic debris is rapidly accumulating in the oceans [ ]. Nearly 700 species of marine animals, including endangered megafauna like sea turtles and whales, are threatened by plastic debris through ingestion and entanglement []. Despite the ubiquity of this threat, little is known about the sensory mechanisms that drive wildlife to interact with plastic debris.

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MeinOhrenkino-Skript-Normseite (1) Juna und der Dino

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MeinOhrenkino-Skript-Normseite (1) Juna und der Dino

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D. Perrin, I. Böttcher, O. Kruse (2003). Schreiben- Von intuitiven zu professionellen Schreibstrategien. Wiesbaden: Westdeutscher Verlag

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D. Perrin, I. Böttcher, O. Kruse (2003). Schreiben- Von intuitiven zu professionellen Schreibstrategien. Wiesbaden: Westdeutscher Verlag

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Schreiben kann doch jeder! - Nein, zeigt die Erfahrung als Leserin, als Leser. Stimmt nicht, grinsen all die verpatzten Anträge, abgebrochenen Dissertationen, missverständlichen Zeitungsartikel. Dieses Buch führt praxisgerichtet und theoriegestützt zu professionellen Schreibstrategien. Hinterlegt sind Studien zu wissenschaftlichem, betreiblichem, literarischem und journalistischem Schreiben.

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Jeder der ein Hörspiel hört, ist Teil eines Zeichenprozesses .Rezeptiert die Elemente eines Stückes als zeichnen ordnet dem gehörten Bedeutung zu.-Ausgangspunkt ist die Semiotik.-audio Philologie neu. Neue;Hörspiel Philologie-Das Hörspiel ist neben künstlerischen Formen des Features, die einzige Genuine Kunstgattung des Medium Radio. Aus dem jüdischer Perspektive lässt es sich beschreiben als ein spezifisches kulturelles System zur vermittlung ästhetisch verarbeitete Informationen.Diese mutig unterscheidet zwischen natürlichen und kulturellen SystemenKulturelle Systeme sind vor allem durch den Menschen Herr vorgebrachten Phänomene.-Ästhetische Phänomene die außer der Zeichenfunktion keine weitere brauchst Funktion besitzen wenn ich da ästhetisch ab- Schreibung des Hörspiels: es ist ein spezifisches System Dennis weiß Eigenschaften auf durch die es von anderen System abgrenzbar ist und es ist ein kulturelles System da ist ein von Menschen hervorgebracht ist und nicht Natur gegebenes Firma nehmen darstellt- Als Kunstform ist das Hörspiel ein ästhetisches System Beschreibung: spezifischessystem zur Vermittlung ästhetisch verarbeiten ter Informationen (ist absichtlich weit gefasst um auch die häufig angewandten Verfahren der ST T Sierung nicht ästhetische Inhalte zu erfassen) s.17 - Neues Buch: 15 Heinrich zwei Strich Epson HörspielAls elektroakustische bedingte dann das Medium Hörfunk gebundene Gattung ist das Hörspiel eine Kunstform des 20. Jahrhundert. In einer Mischung aus traumatischen, epischen und lyrischen Elementen über ziert das Hörspiel Ausspracheton Geräusch und Musik einen akustischen her und Fantasie Raum, der auf extreme Weise geeignet ist innere Vorgänge abzubilden. Der Begriff „ innere Bühne“ deutet an, dass sich das eigentliche Geschehen im Inneren des Hörens abspielt.Von den zumeist auf eine überschaubare Anzahl von Personen verteilt Monologen und Gesprächen hat sich vor allem der Monolog als besonders funkt wirksam erwiesen, weil die körperlose Stimme im Hörfunk weitgehend für geistig wirkt wirkt und so geeignet ist, als Träger von Gedanken, Empfindungen und Assoziationen zu fungieren. Seite 465Zwei. Geschichte das Geburtsjahr des Hörspiels ist eigentlich das Jahr 1924 als nach aha tschüss Comedy auf danger in Londoner Hörfunk ha Zauberei aus auf dem Sender von Frankfurter Sender aufgeführt wurde den Begriff Hörspiel Projekte. Seine ersten erstaunlich experimentierfreudig in Jahre One gekennzeichnet durch nebeneinander unterschiedlichster Hörspiel formen, bevor in der ersten Blüte Zeit. Seite 466- erste Hörspiel 15. Januar 1924 London Hörspiel Gefahr. Auf dem iPhone Hans Flash

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Jeder der ein Hörspiel hört, ist Teil eines Zeichenprozesses .Rezeptiert die Elemente eines Stückes als zeichnen ordnet dem gehörten Bedeutung zu.-Ausgangspunkt ist die Semiotik.-audio Philologie neu. Neue;Hörspiel Philologie-Das Hörspiel ist neben künstlerischen Formen des Features, die einzige Genuine Kunstgattung des Medium Radio. Aus dem jüdischer Perspektive lässt es sich beschreiben als ein spezifisches kulturelles System zur vermittlung ästhetisch verarbeitete Informationen.Diese mutig unterscheidet zwischen natürlichen und kulturellen SystemenKulturelle Systeme sind vor allem durch den Menschen Herr vorgebrachten Phänomene.-Ästhetische Phänomene die außer der Zeichenfunktion keine weitere brauchst Funktion besitzen wenn ich da ästhetisch ab- Schreibung des Hörspiels: es ist ein spezifisches System Dennis weiß Eigenschaften auf durch die es von anderen System abgrenzbar ist und es ist ein kulturelles System da ist ein von Menschen hervorgebracht ist und nicht Natur gegebenes Firma nehmen darstellt- Als Kunstform ist das Hörspiel ein ästhetisches System Beschreibung: spezifischessystem zur Vermittlung ästhetisch verarbeiten ter Informationen (ist absichtlich weit gefasst um auch die häufig angewandten Verfahren der ST T Sierung nicht ästhetische Inhalte zu erfassen) s.17 - Neues Buch: 15 Heinrich zwei Strich Epson HörspielAls elektroakustische bedingte dann das Medium Hörfunk gebundene Gattung ist das Hörspiel eine Kunstform des 20. Jahrhundert. In einer Mischung aus traumatischen, epischen und lyrischen Elementen über ziert das Hörspiel Ausspracheton Geräusch und Musik einen akustischen her und Fantasie Raum, der auf extreme Weise geeignet ist innere Vorgänge abzubilden. Der Begriff „ innere Bühne“ deutet an, dass sich das eigentliche Geschehen im Inneren des Hörens abspielt.Von den zumeist auf eine überschaubare Anzahl von Personen verteilt Monologen und Gesprächen hat sich vor allem der Monolog als besonders funkt wirksam erwiesen, weil die körperlose Stimme im Hörfunk weitgehend für geistig wirkt wirkt und so geeignet ist, als Träger von Gedanken, Empfindungen und Assoziationen zu fungieren. Seite 465Zwei. Geschichte das Geburtsjahr des Hörspiels ist eigentlich das Jahr 1924 als nach aha tschüss Comedy auf danger in Londoner Hörfunk ha Zauberei aus auf dem Sender von Frankfurter Sender aufgeführt wurde den Begriff Hörspiel Projekte. Seine ersten erstaunlich experimentierfreudig in Jahre One gekennzeichnet durch nebeneinander unterschiedlichster Hörspiel formen, bevor in der ersten Blüte Zeit. Seite 466- erste Hörspiel 15. Januar 1924 London Hörspiel Gefahr. Auf dem iPhone Hans Flash

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Eine von sechs Arten ist durch den Klimawandel vom Aussterben bedroht. Tiere und Pflanzen haben zwei Möglichkeiten den Klimawandel zu überleben: Sie können sich anpassen oder sich einen neuen Lebensraum suchen. In Anbetracht der Geschwindigkeit, mit der der Klimawandel bereits heute voranschreitet, ist es für viele Arten oft nicht möglich sich schnell genug anzupassen. Und das Ausweichen auf andere Lebensräume gestaltet sich angesichts großflächiger Naturzerstörung immer schwieriger.

Lesen Sie unten welche Auswirkungen der Klimawandel auf einige bedrohte Tierarten hat!

Großer Panda:

Der Große Panda lebt nur in wenigen Bergregionen Chinas. Durch den Klimawandel verschieben sich Vegetationszonen. Davon betroffen ist auch der Bambus und somit Nahrung und Lebensraum der Großen Pandas. Denn Bambus blüht und vermehrt sich nur alle 15 bis 120 Jahre und kann sich somit besonders schwer an Klimaveränderungen anpassen.

Blauwal

Mit der Erderwärmung geht eine Versauerung der Ozeane einher, die auch Auswirkungen auf das Hauptnahrungsmittel der Blauwale hat - den Krill. Außerdem verschieben sich die nährstoffreichen Zonen der Meere und die Ozeanriesen müssen immer weitere Strecken zurücklegen, um genügend Nahrung zu finden.

Eisbär

Schon heute ist die globale Erwärmung die größte Bedrohung für Eisbären. Der Lebensraum der Eisbären schmilzt und mit ihm werden auch die Beutetiere weniger. Je dünner das Eis wird, desto mehr Eisbären werden wir außerdem in Zukunft ertrinken sehen: Winde und Strömungen tragen dünnere Eisschollen eher ins offene Meer und zwingen die Eisbären dann zum Schwimmen. Wenn das Eis weiter so schmilzt wie bisher, könnte sich der Bestand der Eisbären bis 2050 um bis zu zwei Drittel verringern.

Sumatra Orang-Utan

Klimamodelle zeigen, dass sich die jährliche Niederschlagsmenge in der Heimat des Orang-Utans bis 2025 deutlich erhöhen wird. Das Risiko von Überschwemmungen und Erdrutschen steigt. Damit ist nicht nur der Lebensraum des Sumatra-Orang-Utans in Gefahr: Das veränderte Klima wird auch Auswirkungen auf die Pflanzen haben, die er gerne frisst. Gleichzeitig steigt in der trockenen Jahreszeit das Risiko von Dürren und Waldbränden. Orang-Utans bewegen sich sehr langsam. Waldbrände fordern unter ihnen deshalb besonders viele Opfer.

Afrikanischer Elefant

Die größten Landsäugetiere der Erde haben einen enormen Bedarf an Frischwasser. In einer wärmeren Welt wird es immer häufigere und stärkere Dürreperioden geben. Das ändert für die Tiere alles: Die Vegetation, in der sie leben, die Pflanzen, die sie fressen und vor allem das Angebot an lebenswichtigem Frischwasser. Elefanten sind sehr anpassungsfähige Tiere. Aber ob das ausreicht, um mit den Veränderungen durch den Klimawandel zu leben, ist fraglich.

Meeresschildkröte

In wärmerem Sand schlüpfen mehr weibliche Schildkrötenbabys aus den Eiern. Denn bei Schildkröten wird das Geschlecht der Jungtiere durch die Temperatur bei der Entwicklung des Eis bestimmt. Daher kann schon ein geringer Temperaturanstieg die Schildkrötenpopulation völlig aus dem Gleichgewicht bringen.

Schneeleopard

Mit fortschreitender Erderwärmung könnten die Schneeleoparden mehr als ein Drittel ihrer ohnehin knapper werdenden Gebirgslebensräume verlieren: Wärmere Temperaturen verschieben die Baumgrenze und ermöglichen Landwirtschaft und Nutztierhaltung auch in höheren Lagen. Die Rückzugsgebiete für die Schneeleoparden werden somit immer kleiner.

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Was haben Panda, Orang-Utan und der Eisbär gemeinsam? - WWF Österreich

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Eine von sechs Arten ist durch den Klimawandel vom Aussterben bedroht. Tiere und Pflanzen haben zwei Möglichkeiten den Klimawandel zu überleben: Sie können sich anpassen oder sich einen neuen Lebensraum suchen. In Anbetracht der Geschwindigkeit, mit der der Klimawandel bereits heute voranschreitet, ist es für viele Arten oft nicht möglich sich schnell genug anzupassen.

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Lernen mit Hörspielen

Die meisten Kinder lieben Hörspiele. Wer erinnert sich nicht gerne an „Benjamin Blümchen"- und „Bibi Blocksberg"-Kassetten aus den Kindertagen oder gar an die Märchenschallplatten vergangener Zeiten. Inzwischen hat sich viel getan auf dem Markt der Hörmedien, neben den klassischen Hörspielen, in denen Sprecher in Rollen schlüpfen und diesen mit ihrer Stimme Leben einhauchen, gibt es Hörbücher, in denen Sprecher einen Roman, Geschichten oder Sachbuchtexte vorlesen. Sogar Mitschnitte von Lesungen oder Vorträgen, Musicals oder Hörfunksendungen gibt es inzwischen. Dabei ist das thematische Spektrum weit gefasst: Noch immer findet man Märchen - kaum noch auf Kassette, meist auf CDs, aber auch schon als MP3-File oder als App für das Smartphone. Für Fans spannender Storys hält der Markt ebenso Angebote bereit wie für diejenigen, die sich im Auto noch schnell in den neuesten Sachbuchbestseller eindenken möchten.

Einen Teil des Marktes bilden Hörspiele und Hörbücher für Kinder und Jugendliche, die neben Unterhaltung auch Wissen versprechen und sich für das Lernen eignen wie in Abschnitt 2 deutlich wird. Dabei wird sich zeigen, dass Hörspiele weit mehr bieten als Sprachtraining. Hörspiele müssen jedoch nicht immer fertig produziert sein, um einen Lernerfolg zu ermöglichen. Zwar führt die Entwicklung eines eigenen Hörspiels schon zu einer Kenntniserweiterung und zu neuen Kompetenzen. Dass in ein selbst entwickeltes Hörspiel auch Unterrichtsstoff integriert werden kann, wird in Abschnitt 3 skizziert.

Den Abschluss bilden schließlich übergreifende Link- und Buchtipps. Auf die Empfehlung von Shops für Audiomedien wurde bewusst verzichtet, hier lohnt sich eine Internetrecherche, vor allem, wenn man genau weiß, zu welchem Thema ein Hörspiel sinnvoll wäre.

Über das Ohr ins Gedächtnis

Lernen ist dann am erfolgreichsten, wenn möglichst viele Sinneskanäle genutzt werden. In der Schule werden oft vor allem Textmedien eingesetzt und die Stimme des Lehrers und/oder eine Tafelanschrift. Zu Hause greifen die meisten Schüler dann nur noch zu den Textmedien, was für die Schüler, die einen Schwerpunkt in der auditiven Wahrnehmung haben und besonders gut über das Ohr bzw. das Hören lernen, wenig hilfreich ist.

Es ist daher durchaus sinnvoll, sich nach ergänzenden Medien für das Ohr umzusehen, mit denen die Schüler den Schulstoff noch einmal anhören können. Dank des umfangreichen Audiomarktes finden sich auch für fast jedes schulische Thema geeignete Hörspiele. Selbst zum Rechnen Üben sind CDs erhältlich, mit deren Hilfe die Einmaleinsaufgaben und Zehnerergänzung rhythmisch und mit Spaß trainiert werden können. Die meisten CDs und Audiofiles gibt es für den Sprachunterricht, ob das nun fremdsprachige Hörspiele, Vokabelraps oder gemischt-sprachige Geschichten sind, immer helfen diese Medien Schülern, das Hörverständnis zu verbessern und sich nebenbei Vokabeln einzuprägen.

Schließlich gibt es viele Hörmedien, die Themen aus den natur- oder kulturwissenschaftlichen Fächern wie Biologie oder Erdkunde, Kunst oder Musik aufgreifen.

Im Folgenden finden Sie eine Auswahl der Reihen:

Abenteuer & Wissen (Headroom Kindertonträger)
In einer Kombination aus Sprechtexten und Zitaten von Personen der Zeitgeschichte, untermalt mit passenden Klängen und Geräuschen wird den Hörern ab 9 Jahren ein Eindruck von den verschiedenen Lernthemen vermittelt. Das Booklet enthält zusätzliche Informationen, die die Einordnung des Gehörten erleichtern.

Themen sind z. B.

Tutenchamun. Das vergessene Königsgrab

Im Königreich der Eisbären: Forschung nach dem Beginn des Lebens

WISSEN Junior (audio media verlag GmbH) In Geschichten werden Informationen über verschiedene Lernthemen unterhaltsam aufbereitet. Für Kinder ab 8 Jahren.
Themen sind z. B.

Unsere Erde / Vulkane und Erdbeben

Verrat unterm Sternenhimmel. Krimi um Galileo Galilei

Weltwissen für Kinder (dhv der Hörverlag)
Eine Reihe abwechslungsreicher CDs mit gut dargebotenen Beiträgen, Wissenswertes wechselt mit Spannendem ab, sodass trotz des Sach-CD-Charakters nie Langeweile aufkommt.
Für Kinder ab 7 Jahren.
Themen sind z. B.

Römer & Griechen

Sonne & Mond

Wind & Wetter

Wieso? Weshalb? Warum? (Jumbo Neue Medien)
In einer Kombination aus Geschichten und Sachinformationen werden verschiedene Themen für Hörer im Grundschulalter aufbereitet.
Themen sind z. B.

Unser Wetter

Wir entdecken Wale und Delfine

Was Insekten alles können

Die Jahreszeiten

Willi will's wissen (Lübbe)
Der neugierige Reporter des Bayrischen Rundfunks, Willi Weitzel, erklärt mit Hörspiel-CDs die Welt. Zusammen mit seinem Hund Wuschel schaut und fragt er stellvertretend für die Zuhörer und erfährt so manches Neue.
Für Kinder ab 6 Jahren.
Themen u. a.

Sicher im Verkehr. Auf dem Bahnhof

Sonne, Mond und Sterne bei den Astronauten

Kunst-Stücke für Kinder (Igel-Genius)
Anhand von Bildern werden Leben und Gedanken verschiedener Künstler in Hörspielform für Hörer ab 8 Jahre erläutert.
Beispielhafte Themen sind:

Leonardo da Vinci - Die Mona Lisa

Vincent van Gogh - Die Zugbrücke

Marco Simsa: Klassik für Kinder (Jumbo Neue Medien)
Marco Simsa stellt in dieser Reihe Geschichten zu klassischen Musikstücken vor, sie werden erzählt und musikalisch untermalt. Dadurch werden musikalische und literarische Grundbildung miteinander verknüpft, ohne dass Langeweile aufkommt.
Für Hörer ab 5 Jahre.
Themen sind z. B.

Königsfloh und Tastenzauber. Beethoven für Kinder

Nachtmusik und Zauberflöte. Mozart für Kinder.

Lernen bei der Hörspielproduktion

Unter dem Stichwort „produktorientierter Unterricht" werden gelegentlich auch Hörspiele im Unterricht oder in Projektwochen erarbeitet und erstellt. Dank neuer Technik ist auch dieses inzwischen viel einfacher geworden, digitale Aufnahmemöglichkeiten enthält fast jedes Notebook und mithilfe geeigneter Software, z. B. der Freeware Audacity oder dem zu Windows gehörenden Movie Maker, lässt sich ein Hörspiel in überschaubarer Zeit und Qualität erstellen.

Ob es bei der Produktion eines Hörspiels darum geht, zu vermitteln bzw. zu lernen, wie ein Hörspiel entsteht oder aktuellen Lernstoff zu wiederholen, um eine konkrete Planung kommt keine Schulklasse oder Projektgruppe herum. Sie muss sich damit beschäftigen, welche Story oder welches Thema im Vordergrund stehen soll, ggf. müssen Fakten recherchiert, Meinungen ermittelt und Informationen sortiert werden.

Erst, wenn klar ist, wie das Thema lautet, kann ein Manuskript erstellt werden. Beim Erarbeiten des Manuskripts kann bereits das neu erworbene Wissen über ein Thema eingebunden werden, z. B. bei der Frage, welche Personen treten auf. In einem Hörspiel über Karl den Großen tritt möglicherweise der Papst Leo III auf, der ihn zum Kaiser gekrönt hat, oder sein Bruder Karlmann, wenn es eher um die Kindheit des Kaisers geht.

Erst wenn die Rollen verteilt sind und das Manuskript geschrieben wurde, kann die Produktion des Hörspiels beginnen.

Je nach Ausstattung der Schule und den Kenntnissen des Lehrers und der Schüler kann diese Produktion aufwändig oder einfach erfolgen. Die einfachste Version ist sicher die, ein Mikrofon an ein Laptop anzuschließen und den Text vorzutragen. Es ist erstaunlich, was dank Digitalisierung heute möglich ist. Dabei muss vor allem darauf geachtet werden, dass der Laptop oder Computer eine gute Soundkarte hat.

Da man die Rohaufnahme beliebig oft kopieren kann, kann man sogar jeden Schüler seine eigene Schnittversion erstellen lassen - mit Musik unterlegt, um Hintergrundgeräusche ergänzt entstehen so nicht nur kleine Kunstwerke, die Schüler haben Spaß, sie haben gelernt, dass es manchmal sinnvoll ist, sich mit einem Thema intensiv auseinanderzusetzen und wer möchte, hat gleich noch ein Geschenk für die Tante, die Freundin oder einfach etwas, das man sich als Erinnerung an die guten Momente der Schulzeit aufhebt.

Link & Literatur zum Thema

Literaturliste zu Hörspielen im Unterricht
www.frank-schaetzlein.de/index.htm?/biblio/..

Ute Baader: Eigene Hörspiele schreiben und produzieren.
Von der Idee zur CD: eine praktische Anleitung.
Buxtehude: Persen 2010

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Lernen mit Hörspielen Die meisten Kinder lieben Hörspiele. Wer erinnert sich nicht gerne an „Benjamin Blümchen"- und „Bibi Blocksberg"-Kassetten aus den Kindertagen oder gar an die Märchenschallplatten vergangener Zeiten. Inzwischen hat sich viel getan auf dem Markt der Hörmedien, neben den klassischen Hörspielen, in denen Sprecher in Rollen schlüpfen und diesen mit ihrer Stimme Leben einhauchen, gibt es Hörbücher, in denen Sprecher einen Roman, Geschichten oder Sachbuchtexte vorlesen.

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Müssten wir uns aber ausleihen - habe ich online nirgendswo gefunden Erzähl-Ströme im Hörspiel

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Müssten wir uns aber ausleihen - habe ich online nirgendswo gefunden Erzähl-Ströme im Hörspiel

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In dieser Studie wird eine Narratologie des Hörspiels erarbeitet, die sämtliche dieser elektroakustischen Kunstform zur Verfügung stehenden Mittel einbezieht. Dabei wird von einem Hörspiel-Verständnis ausgegangen, das diesem eine Eigenständigkeit als Kunstform zugesteht und es nicht als Literatur betrachtet. Die Autorin beschreibt mit Hilfe einer semiotisch fundierten und auf einem sogenannten postklassischen Narratologieverständnis beruhenden Methode systematisch die narrativen Aspekte eines Hörspiels und zeigt in zahlreichen Analysebeispielen auf, wie hier mit Hilfe spezifisch auditiver und technischer Mittel Geschichten erzählt werden. Als Grundlage dienen Hörspiel-Adaptationen nach literarischen Vorlagen aus der gesamten Rundfunkgeschichte. Die Studie zeigt dabei auf, dass es vom erzähltheoretischen Standpunkt aus keinen Grund gibt, an der grundsätzlichen Unterscheidung zwischen Adaptationen und sogenannten Original-Hörspielen, von der in der Hörspielforschung nach wie vor ausgegangen wird, festzuhalten. Hörspiele erzählen durch medienspezifische Mittel Geschichten, und die vorliegende Studie zeigt einen Weg auf, wie diese Kunstform adäquat narratologisch analysiert werden kann.

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In dieser Studie wird eine Narratologie des Hörspiels erarbeitet, die sämtliche dieser elektroakustischen Kunstform zur Verfügung stehenden Mittel einbezieht. Dabei wird von einem Hörspiel-Verständnis ausgegangen, das diesem eine Eigenständigkeit als Kunstform zugesteht und es nicht als Literatur betrachtet.

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Medientext Hörspiel - Götz Schmedes - Google Books

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Viele Kinder wünschen sich Umweltthemen in den Medien. Die meisten Angebote setzten auf Selbstermächtigung - nicht ohne Grund.

„Natur und Tiere" stehen regelmäßig auf Platz eins, wenn es darum geht, was Jungen und Mädchen im Alter von sechs bis dreizehn Jahren am meisten interessiert. Erst im Sommer hatte Cartoon Network, einer der Kindersender von WarnerMedia, eine internationale Studie in zahlreichen Ländern initiiert. Das Ergebnis: Die Gesundheit des Planeten hat für Sechs- bis Zwölfjährige mit die größte Bedeutung, und sie möchten Teil der Lösung sein. 91 Prozent der Befragten waren über den Klimawandel beunruhigt, 78 Prozent wollten mehr über den Klimawandel erfahren und 83 Prozent wollten ihn bekämpfen.

Ganz klar, dass die junge Zielgruppe auch medial nach Informationen und Inhalten zu diesen Themen verlangt - und sie auch bekommt, und das mehr denn je. „Vor allem das jüngere Publikum interessiert sich für große Umwelterzählungen", hat Tom McDonald von der BBC festgestellt. Das kann dokumentarisch geschehen, aber immer mehr auch fiktional, in Serien sowie Filmen.

So bereitet das ZDF aktuell die internationale Koproduktion „Alea Aquarius" nach der gleichnamigen Buchvorlage vor. Die Macher*innen kündigen ein „opulentes Werk" über ein Meermädchen an, das sich für die Rettung der Ozeane einsetzt. 26 Folgen an Schauplätzen in ganz Europa sind geplant. Die Dreharbeiten sollen in einem Jahr beginnen. „Wir waren von dem Stoff begeistert, weil die Umweltthematik hochaktuell ist", erklärt Nicole Keeb vom ZDF die Entscheidung, das Projekt in Angriff zu nehmen. Wenn etwa die Verschmutzung der Meere durch Plastikmüll oder Pestizide geschildert werden, sollen aber immer auch Wege zur Rettung der Meere mit aufgezeigt werden, um beim jungen Publikum kein Gefühl der Ohnmacht zu erzeugen.

Optimismus fördern

Und genau das erscheint den meisten Medienmacher*innen als wichtigster Ansatz, um Klimawandel und andere Umweltthemen an Kinder zu vermitteln: Kein Weltuntergangsszenario, sondern Impulse zur Selbstermächtigung der jungen Mediennutzer*innen, um etwas zu einer besseren Welt beizutragen. „Angesichts des Ringens um Lösungen und Maßnahmen machen wir Mut und fördern den Optimismus der Kinder, indem wir darauf hinweisen, dass es sich lohnt, auch im Kleinen etwas zu tun."

Das sagt Rosa Wetscher. Als Gesamtleiterin der Familienredaktion von Gruner + Jahr ist sie auch für die Geolino- Magazine verantwortlich und weiß, dass in den Familien oft Kinder die Anwält*innen des Umweltschutzes sind: „Wir haben beispielsweise durch Leserbriefe erfahren, dass Familien keine Flugreisen machten, weil die Kinder sich weigerten."

Ähnliche Erfahrungen macht Cartoon Network mit seiner Klima-Champions-Kampagne, die im Sommer startete und Kinder in Europa und anderen Ländern aufruft, sich gegen den Klimawandel zu engagieren. Im Zentrum der Aktion, die auch vom WWF-Netzwerk unterstützt wird, steht die Website. Hier können Mädchen und Jungen „Challenges" abrufen, mit denen sie imstande sind, selbst etwas in ihrem direkten Umfeld zu bewirken. Eine der zahlreichen Herausforderungen lautet beispielsweise: „Bastle eine wiederverwendbare Snackbox!" Fast 700.000 Herausforderungen wurden bisher angenommen.

Kinder am stärksten betroffen

Für Lars Wagner, Head of Kids Channels CEE bei WarnerMedia, ist das ein großer Erfolg. Auch aus seiner Sicht geht es letztlich um ein sensibles Thema, das man behutsam angehen muss: „Für uns war es sehr wichtig sicherzustellen, dass die Informationen, die wir mit den Kindern teilen, richtig, informativ und durchdacht sind." Mit dem Projekt wollen die Initiatoren den Kindern außerdem zeigen, dass es noch viele andere junge Aktivisten „da draußen" gibt, und dass sie gemeinsam etwas bewegen können.

Und das ist auch notwendig, schon allein aus ureigenstem Interesse. Denn fast die Hälfte aller Kinder weltweit ist durch die Auswirkungen des Klimawandels „extrem stark gefährdet". Zu diesem Urteil kam vor Kurzem das UN-Kinderhilfswerk Unicef. In den Regionen, die besonders stark von beispielsweise Luftverschmutzung oder Wasserknappheit betroffen sind, leben, so die Unicef, eine Milliarde Kinder.

Die betreffenden 33 Staaten seien aber nur für 9 Prozent der weltweiten CO ₂-Emissionen verantwortlich. Obwohl Kinder und Jugendliche am wenigsten für den Klimawandel verantwortlich sind, seien sie dem Bericht zufolge schon jetzt am stärksten von seinen Auswirkungen betroffen.

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Klimathemen für Kinder: Behutsames Berichten

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Viele Kinder wünschen sich Umweltthemen in den Medien. Die meisten Angebote setzten auf Selbstermächtigung - nicht ohne Grund. „Natur und Tiere" stehen regelmäßig auf Platz eins, wenn es darum geht, was Jungen und Mädchen im Alter von sechs bis dreizehn Jahren am meisten interessiert.

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Die Quelle könnte interessant sein
Möckel T., Wannagat W., Nieding G., Ohler P. (2019) Entwicklungspsychologische Aspekte der Digitalisierung: Medienwirkung und Medienkompetenz im Kindes- und Jugendalter. In: Rietmann S., Sawatzki M., Berg M. (eds) Beratung und Digitalisierung. Soziale Arbeit als Wohlfahrtsproduktion, vol 15. Springer VS, Wiesbaden. S. 61-64

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Hörspiele, die uns eingefallen sind, nachdem wir die Idee für unsere Handlung hatten

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Folge 1: Die Höhle der vielen Stimmen / Der verlorene Zahn (Das Original-Hörspiel zur TV-Serie)

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Folge 1: Die Höhle der vielen Stimmen / Der verlorene Zahn (Das Original-Hörspiel zur TV-Serie)

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Mats ist ein Dinosaurier. Hm, vielleicht möchtest du wissen, was für ein Dinosaurier er genau ist. Das ist eine gute Frage. Denn Mats weiß selber nicht, was für ein Dino er genau ist. Mats hat ein bisschen was von allen. Das ist eigentlich toll und es macht Mats zu einem ganz besonderen Dino. Aber Mats stört sich daran. Er würde gerne genauer wissen, was für ein Dino er ist... Kinder-Blog Diese und noch mehr kostenlose Geschichten zum Ausdrucken und Vorlesen findest du auf unserem Kinder-Blog: https://blog.sigikid.de/asset_categorys/vorlesegeschichten-reime/ Post für dich Wenn du unseren Newsletter abonnieren möchtest, versorgen wir dich regelmäßig und kostenlos mit neuen Beschäftigungsideen und Downloads: sigikid.de/sigikid-Newsletter

Auch Zuhören will gelernt sein Hörspiele für Kinder zählen in Deutschland zu den beliebtesten Medien für Kinder. Doch ab welchem Alter können Kinder überhaupt schon Hörspiele hören? Und woran erkennt man gute Hörgeschichten für kleine Kinder? Auf unserem Eltern-Blog findest du zahlreiche Tipps für jedes Alter.

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Listen to this episode from Geschichten für Kinder von 2-7 Jahren by sigikid - First Class for Kids on Spotify. Mats ist ein Dinosaurier. Hm, vielleicht möchtest du wissen, was für ein Dinosaurier er genau ist. Das ist eine gute Frage. Denn Mats weiß selber nicht, was für ein Dino er genau ist.

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In Australien im Eukalyptusbaum mit der Baumnummer 15 wohnt ein kleiner Koalajunge mit seinen Eltern. Der kleine Koala liebt es, im Eukalyptuswald herumzurennen, zu spielen und toben, zu erforschen und zu entdecken. Und heute, da macht der kleine Koala eine ganz besondere Entdeckung... Kinder-Blog Diese und noch mehr kostenlose Geschichten zum Ausdrucken und Vorlesen findest du auf unserem Kinder-Blog: https://blog.sigikid.de/asset_categorys/vorlesegeschichten-reime/ Post für dich Wenn du unseren Newsletter abonnieren möchtest, versorgen wir dich regelmäßig und kostenlos mit neuen Beschäftigungsideen und Downloads: sigikid.de/sigikid-Newsletter

Auch Zuhören will gelernt sein Hörspiele für Kinder zählen in Deutschland zu den beliebtesten Medien für Kinder. Doch ab welchem Alter können Kinder überhaupt schon Hörspiele hören? Und woran erkennt man gute Hörgeschichten für kleine Kinder? Auf unserem Eltern-Blog findest du zahlreiche Tipps für jedes Alter. sigikid ... macht die Welt von Familien von Anfang an bunter und kuscheliger. Mit liebevollen Produkten für die ersten Kinderjahre - von der Geburt bis zur Einschulung. Links: sigikid.de www.instagram.com/sigikid_official www.facebook.com/sigikidDE www.pinterest.de/sigikid www.youtube.com/c/sigikid_official

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Der kleine Koala kommt in den Kindergarten

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Listen to this episode from Geschichten für Kinder von 2-7 Jahren by sigikid - First Class for Kids on Spotify. In Australien im Eukalyptusbaum mit der Baumnummer 15 wohnt ein kleiner Koalajunge mit seinen Eltern. Der kleine Koala liebt es, im Eukalyptuswald herumzurennen, zu spielen und toben, zu erforschen und zu entdecken.

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Der Grüffelo (Das Original-Hörspiel zum Film)

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Der Grüffelo (Das Original-Hörspiel zum Film)

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Schildkröte (+ Wal)
Pandabär
Eisbär

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Zwei der großen Verlierer auf der aktuellen Roten Liste sind der Afrikanische Waldelefant und der Afrikanische Savannenelefant. Der Waldelefant, der erstmals als eigene Art geführt und unabhängig bewertet wurde, ist demnach „ vom Aussterben bedroht". Der Afrikanische Savannenelefant gilt von nun an als „stark gefährdet". Bisher galten beide als zwei Unterarten des Afrikanischen Elefanten, der bisher von der IUCN als „gefährdet" bewertet wurde. Die Bestände der Waldelefanten sind innerhalb von 31 Jahren um mehr als 86 Prozent eingebrochen, die der größeren Savannenelefanten schwanden um mindestens 60 Prozent innerhalb von 50 Jahren. Viele der Dickhäuter fielen vor allem seit 2008 der Wilderei zum Opfer, doch auch der Verlust und die Zerstückelung ihrer Lebensräume macht ihnen zu schaffen. Wenn Menschen sich immer mehr in den angestammten Lebensräumen der Tiere ausbreiten, kommen sie zudem immer häufiger in Konflikte mit den großen Pflanzenfressern, mit nicht selten tödlichem Ausgang für Mensch oder Elefant. Dass langfristige, integrative Naturschutzmaßnahmen aber auch Erfolge zeigen, belegen einige stabile oder gar wachsende Populationen.

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Zwei der großen Verlierer auf der aktuellen Roten Liste sind der Afrikanische Waldelefant und der Afrikanische Savannenelefant . Der Waldelefant, der erstmals als eigene Art geführt und unabhängig bewertet wurde, ist demnach „ vom Aussterben bedroht". Der Afrikanische Savannenelefant gilt von nun an als „stark gefährdet".

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Kindern den Klimawandel mit einem Hörspiel näher bringen

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0-2 Jahre

Bilderbücher

etwa sechs bis zehn Doppelseiten, ohne Text/wenige Worte, reduzierte Sprache, Reime, Lautmalerei, emotionale Laute

3-5 Jahre

Bilderbücher (meist 12 Doppelseiten, begrenzte Textmenge)

Vorlesebücher

(zw. 50 und 80 Normseiten mit einzelnen Geschichten mit jeweils 2-3 Normseiten)

Themen aus Leben der Kinder, phantasievoll, poetisch, Neugier wecken, anfängliche Erwartungshaltung wird am Ende erfüllt; spielerische Sprache

6-7 Jahre

Bilderbücher:

Vorlesegeschichte (ca. 60-150 Seiten)

Erstlesebücher (ca. 100-200 Seiten)

8-11 Jahre

Selbstlesebücher (ca. 100-250 Seiten, meist bis 180), weniger Illustrationen

ab 12 Jahren

Jugendbücher

Aber! Altersvorgaben subjektiv, da sich Kinder unterschiedlich entwickeln

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Checkliste: Erstlesebücher für 6-Jährige

Kinder ab 6 Jahren kommen in der 1. Klasse der Grundstufe nun verstärkt mit Erstlesebüchern in Kontakt. Die Konzentration gilt dabei naturgemäß dem Entziffern der einzelnen Buchstaben und Wörter. Aus diesem Grund muss eine Erstlesegeschichte einfach formuliert und aufgebaut sein, die einzelnen Kapitel und Absätze sind im Optimalfall kurz.

Damit die Konzentrationsphase optimal genutzt wird, starten Erstlesebücher unmittelbar mit der Hauptperson und der Handlung. Kinderbücher mit seitenlangen Einleitungen sind für diese Phase des Lesenlernens nicht geeignet. Bei der Buchauswahl sollte unbedingt das individuelle Interesse eines Kindes an verschiedenen Themen berücksichtigen. Ein Dinosaurierbuch motiviert wenig zum Lesen, wenn sich ein Kind momentan verstärkt für Zauber- und Hexengeschichten interessiert.

Illustrationen sind bei Erstlesebüchern kein Hauptbestandteil mehr, aber dennoch wichtig, damit Leseanfänger motiviert bleiben. Bebilderte Geschichten vereinfachen außerdem das Verständnis für den zuvor gelesenen Textteil.

Ergänzend zu Lesebüchern sind auch Deutsch-Trainingsbücher für Lesen und Schreiben eine sinnvolle Ergänzung zum Schulstart. Wichtig: Nur Trainingsbücher, die didaktisch und inhaltlich überzeugend aufbereitet sind, motivieren zum Lesen und Schreiben.

Ein Freund wie kein anderer 1: Ein Freund wie kein anderer: Der Kinderbuch-Bestseller über Freundschaft...

Das junge Erdhörnchen hat Angst vor dem verletzten Wolf. Dennoch nimmt es all seinen Mut zusammen und füttert ihn täglich, kümmert sich um ihn und kann den Wolf damit retten. Die daraus entstandene Freundschaft wird von der Erdhörnchenfamilie aber nicht akzeptiert ... Ein ganz wunderbares Buch über eine Freundschaft, die es eigentlich nicht geben sollte.

Lesedidaktisch (Länge der Kapitel, Schriftgröße, Aufbau der Geschichte usw.) ist das Buch vorbildlich aufgebaut und auf das Lesealter perfekt abgestimmt.

Fazit: Ein wunderbares Buch für Kinder ab 6 Jahren zum Selberlesen - aber auch zum Vorlesen.

Die Olchis und der Schmuddel-Hund

Schleime, Schlamm und Hundedreck! Die Olchis sorgen wie gewohnt auch in diesem Erstlesebuch für einen Riesenspaß. Und das, obwohl den Olchikindern heute „furzlangweilig" ist! für Ein Riesenspaß für Olchifans und Leseanfänger.

Die Olchikinder finden ihre Haustiere heute furzlangweilig. Feuerstuhl schläft, die Ratten dösen und die Fliegen fallen tot auf den Boden. Da kommt es sehr gelegen, dass ein krötiger Hund auftaucht, der im Dreck wühlt und auch Kunststücke macht.

Sehr große Fibelschrift, einfache Wörter, kurze Sätze und ein hoher Bildanteil: Dieses Buch hat noch jeden Lesemuffel zum Lesen motiviert! Dazu gibt´s noch 16 Seiten Leserätsel und Lesespiele im Anhang.

Fazit: Dieses Olchibuch ist der perfekte Einstieg zum Lesenlernen für Kinder ab 6 Jahre.

Das NEINhorn von Marc-Uwe Kling

Das NEINhorn ist ganz und gar kein klassisches Einhorn: Obwohl es im Herzwald mit gezuckertem Glücksklee gefüttert wird und alle sehr lieb zu ihm sind, sagt es zu allem und jedem immer „Nein". Kein Wunder, dass es bald nur mehr NEINhorn genannt wird.

Ein wohltuend andersartiges Kinderbuch, das sich auch sprachlich von anderen Kinderbüchern deutlich unterscheidet. Vielleicht ein Grund dafür, dass sich an dem Buch die Geister scheiden.
Wir schließen uns dem SPIEGEL an: „Das wird ein Klassiker."

Die Kinder aus der Krachmacherstraße

Lotta und ihre Geschwister Jonas und Mia-Maria: Seit die drei die Krugmacherstraße unsicher machen, hat der Vater diese kurzerhand in „Krachmacherstraße" umbenannt. Egal ob das Kinderzimmer in ein Piratennest verwandelt wird, die drei Kinder im Baumhaus picknicken oder bei Tante Berg zu Besuch sind: Es geht garantiert nie ruhig zu in der Krachmacherstraße. Astrid Lindgrens unnachahmliche Art, fesselnde Geschichten über und für Kinder zu schreiben, kommt auch bei den „Kindern aus der Krachmacherstraße" in bester Manier zur Geltung.

Ein Klassiker von Astrid Lindgren, der einerseits als Erstlesebuch für Kinder ab ca. 6 Jahren geeignet ist, aufgrund der verständlichen Ausdrucksweise aber als Vorlesebuch auch jüngeren Kindern ab 4-5 Jahren viel Freude bereiten wird.

Conni-Erzählbände: Conni und der Ferienzirkus

Conni und ihre Familie freuen sich schon sehr auf den geplanten Kurzurlaub am Meer - aber alles geht schief. Und so findet sich Familie Klawitter plötzlich campend im eigenen Garten wieder ...

Fazit: Natürlich darf ein Connibuch im Bücherregal auch bei Leseanfängern auf keinen Fall fehlen. Diese Ausgabe ist für Kinder ab ca. 6 Jahren perfekt geeignet.

Drachenmeister: Der Aufstieg des Erddrachen

Drake hätte niemals gedacht, dass es Drachen wirklich gibt. Aber bald erfährt er, dass sie tatsächlich existieren - und er selbst sogar ein Drachenmeister ist. Denn der magische Drachenstein hat Drake und drei andere Kindern ausgewählt, um Drachen zu trainieren! Ob das gelingt?

Kurze Kapitel samt einfach formulierten Texten, dazu tolle Illustrationen auf jeder Seite: Zusammen mit dem beliebten Thema „Drachen" beinhaltet das Buch alles, um Leseanfänger zum Lesen zu motivieren.

Fazit: Lesedidaktisch und auch thematisch ein perfektes Buch für Kinder ab ca. 6 Jahre!

Das große Wimmelwissen - Riesenbuch: Wieso? Weshalb? Warum? Sonderband

Es ist eine der TOP-Neuerscheinungen 2019 von Ravensburger: Der Sonderband „Das große Wimmelwissen" aus der Serie „Wieso? Weshalb? Warum?" ist in vielerlei Hinsicht ein „Riesenbuch": Mit 36,2 x 2 x 41,2 cm nimmt es alleine aufgrund der Maße eine Sonderstellung im Bücherregal ein.

„Riesig" ist aber auch der Inhalt: Hier werden höchst interessante Fragen zu 8 verschiedenen Themen in Wimmelwissen verpackt - jede der acht Doppelseiten behandelt ein Thema:
- Die Stadt - Einsatzkräfte im Notfall - Der Zoo - Das Meer - Die Baustelle - Der Bauernhof - Der Wald - Der Bahnhof

Dieses Wimmelbuch ist aufgrund der Buchstruktur, der Illustrationen und der Komplexität perfekt für Kinder von 4 bis 7 Jahren geeignet.

Vielleicht von Kobi Yamada

Ein Buch, das Kindern aufzeigt, wie viele Begabungen in einem stecken können. Ein Buch, das ermutigt, für Werte und Schwächere einzustehen. Kurz: Ein Buch, das Kinder stark macht.
Wer die Bilderbücher von Kobi Yamada kennt, wird mit diesem Kinderbuch nicht nur „vielleicht" nochmals positiv überrascht werden.

Rufus und sein Schnabeltier

Rufus und das etwas altkluge Schnabeltier Sydney haben eines gemeinsam: Sie wollen unbedingt nach Australien! Der erste Versuch, dorthin zu kommen endet in der Betriebshalle des städtischen Busunternehmens ... Also probieren sie den Weg übers Wasser. Ob sie jemals in Australien ankommen?

Viele Seiten im großen Format, die mit vielen Illustrationen und witzigem, detailreichen Inhalt gefüllt sind - ein perfektes Buch für Kinder ab 6 Jahre zum Selberlesen.

Fazit: Ein noch eher weniger bekanntes, aber sehr lustig und kindgerecht umgesetztes Kinderbuch für Erstleser.

Das doppelte Lottchen

Die neunjährige Luise muss den Sommer fern von zuhause in einem Ferienheim verbringen. Dort angekommen staunt sie nicht schlecht, als sie Lotte trifft - die genauso aussieht wie sie selbst! Abgesehen davon sind die beiden Mädels aber recht unterschiedlich ... Welchen Plan die beiden aushecken, wollen wir hier noch nicht verraten. Nur soviel:
Erich Kästner hat es wie kaum ein anderer Kinderbuchautor geschafft, unterhaltsame Geschichten zu schreiben - und dabei jeder seiner Figuren einen unverwechselbaren und geistreichen Charakter zu verleihen. Genau deshalb gelten seine Geschichten seit Jahrzehnten als zeitlose Klassiker.
Das doppelte Lottchen als Hörspiel bietet ca. 46 Minuten Hörgenuss für Kinder ab ca. 6 Jahre - und das auf höchstem Niveau!

Pünktchen und Anton

Ein weiterer Klassiker von Erich Kästner: Die Geschichten von Anton und Pünktchen!
Abend für Abend schleicht Pünktchen sich aus ihrem Zimmer, um mitten in Berlin Streichhölzer zu verkaufen. Und das, obwohl ihre Eltern viel Geld haben und ihr jeden Wunsch erfüllen. Ganz anders geht es Anton, der kaum weiß, wo er die nächste Mahlzeit hernehmen soll. Obwohl die beiden in verschiedenen Welten leben, sind sie dicke Freunde. Und das ist gut so: Denn als sich herausstellt, dass Diebe das Haus von Pünktchens Eltern ausrauben wollen, ist Anton mit Mut und Tatkraft zur Stelle!

Das Besondere an diesem Hörbuch: Die Geschichte stammt nicht nur aus der Feder von Erich Kästner, sondern wird hier auch persönlich von ihm erzählt. Eine tolle Unterhaltung!

Ob als Vorbereitung auf die Schule oder als Begleiter während des ersten Schuljahres: Dieses Trainingsbuch vom Stark-Verlag vermittelt die wichtigsten Lerninhalte des Fachs Deutsch für die 1. Klasse. Neben den Bereichen Lesen und Grammatik/Sprachbetrachtung sind auch hilfreiche Lernzielkontrollen sowie auch Diktate und Hörtext als MP3-CD inkludiert.

Wir haben dieses Deutsch-Trainingsbuch selbst in Verwendung, unser Fazit: Inhaltlich und didaktisch ist das Buch perfekt auf das Alter von Schuleinsteigern abgestimmt. Auch die Aufbereitung der Infokästen, Tests und Tippzetteln ist sehr verständlich und ansprechend - das ist nicht immer selbstverständlich, wie auch die Stiftung Warentest beim Vergleich von anderen Schulbüchern feststellte.

Weitere Informationen zum Inhalt des Deutsch-Trainingsbuches:

Diktate und Hörtext auf MP3-CD

Abwechslungsreiche Aufgaben aus der Erlebniswelt der Kinder

Infokästen mit verständlich aufbereiteten Regeln

Tippzettel bei kniffligen Aufgaben

Inklusive 17 Tests wie in der Schule mit Zeitangaben, Punkteverteilung und Notenschlüssel

Praktische Tipps zum weiterführenden Üben

Herausnehmbares Lösungsheft mit schülergerechten Lösungen zur Selbstkontrolle

13,95 EUR

Ob Erzählungen, Reime, Steckbriefe oder Bastelanleitungen und Bildergeschichten: Dieses Aufsatz-Trainingsbuch vom Stark-Verlag hilft Schulkindern dabei, ansprechende Aufsätze zu verfassen.

Wir haben dieses Trainingsbuch selbst getestet, unser Fazit: Das Aufsatz-Trainingsbuch vom Stark-Verlag ist wie gewohnt didaktisch und inhaltlich vorbildlich aufbereitet - passend zum Lehrplan PLUS.

Weitere Informationen zum Inhalt:

Inklusive hilfreicher Infokästen und Tipps zum Schreiben

Lösungen und Mustertexte im herausnehmbaren Lösungsheft

Mit Belohnungsstickern mit Smiley-Motiven

Anna und Leon als motivierende Begleitfiguren (Anna und Leon)

Neben jedem Lehrbuch einsetzbar

7,95 EUR

DAD'S LIFE ist die größte Väter-Community im deutschsprachigen Raum und erreicht monatlich über 3,2 Millionen Papas.
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Christian ist Redakteur, Produktscout und begeisterter Musiker. Als Vater zweier Kinder kennt er die volle Bandbreite an Spielsachen und Musikinstrumenten, die Kinder begeistern - aber auch solche, die die Erwartungen nicht erfüllen. Seine Expertise zur E-Mobilität wird auch von namhaften Verlagen nachgefragt.

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Empfohlene Erstlesebücher für Kinder ab 6 Jahren | Dad's Life

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Kinder ab 6 Jahren kommen in der 1. Klasse der Grundstufe nun verstärkt mit Erstlesebüchern in Kontakt. Die Konzentration gilt dabei naturgemäß dem Entziffern der einzelnen Buchstaben und Wörter. Aus diesem Grund muss eine Erstlesegeschichte einfach formuliert und aufgebaut sein, die einzelnen Kapitel und Absätze sind im Optimalfall kurz.

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Radio-Journalismus : Ein Handbuch für Ausbildung und Praxis im Hörfunk

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Radio-Journalismus : Ein Handbuch für Ausbildung und Praxis im Hörfunk

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Grundlagen der Entwicklungspsychologie - die ersten 10 Lebensjahre

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Grundlagen der Entwicklungspsychologie - die ersten 10 Lebensjahre

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Phänomen Hörbuch - Interdisziplinäre Perspektiven und medialer Wandel

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Phänomen Hörbuch - Interdisziplinäre Perspektiven und medialer Wandel

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Unterhaltsamer Mediengebrauch und Spracherwerb - Evidenz für Sprachlernprozesse durch die Rezeption eines Hörspiels bei Vorschulkindern 

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Unterhaltsamer Mediengebrauch und Spracherwerb - Evidenz für Sprachlernprozesse durch die Rezeption eines Hörspiels bei Vorschulkindern 

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Die Anfänge des Hörspiels

Richard Hughes A Comedy of Danger, ein sogenanntes listening play, wurde am 15. Januar 1924 von der BBC ausgestrahlt und gilt als die Geburtsstunde des europäischen Hörspiels. Der Autor betonte: „Indem wir versucht haben, Gefühle anzusprechen und eine vollständige Geschichte über ein einzelnes Sinnesorgan, das Ohr, zu erzählen, haben wir offensichtlich nichts anderes versucht als das, was das Kino bereits durch das Augen getan hat." Die Handlung spielt im Dunkeln eines Bergwerkschachtes-, alles Sichtbare wird in die Raumkonstellation des Unsichtbaren transponiert. Die „verdunkelte" oder „blinde" Bühne war konstituierend für den Beginn des europäischen Hörspiels. Auch im deutschen Reich dominierten zunächst akustische „Hörsensationen", das heißt affektiv beladene Katstrophen- oder Pionier-Hörspiele, die unter anderem die Polarfahrten oder die Ozeanüberquerungen zum Gegenstand hatten.

Der Monolog als solitäre Radiostimme im Diskurs mit dem Radiohörer wurde im internationalen Hörspiel früh eingeführt. Aus Frankreich ist in diesem Zusammenhang der Monolog eines Sterbenden - Agonie (1924) von Pierre Camille - überliefert. Hermann Kesser adaptierte in Deutschland seine Erzählung Schwester (1926) mit den Mitteln des Monologs für das Hörspiel und führte aus: „Der Monolog bietet die Möglichkeit, sich auf die Höhe eines echten und eindrucksvollen Ich-Dramas zu erheben. [ ... ] Und schließlich kommt im Monolog auch das zustande, was ich, um ein Bild von der Filmkunst anzuwenden, eine Großaufnahme nennen möchte, - aber eine Großaufnahme des inneren Menschen, der denkt, fühlt und handelt."

Als erstes Hörspiel wurde in Deutschland am 24. Oktober 1924 das experimentelle Stück „Zauberei auf dem Sender" von Hans Flesch gesendet.

Alfred Döblin adaptierte 1930 seinen Berlin-Roman, doch kam es in der Weimarer Republik nie zur Ausstrahlung des Hörspiels Die Geschichte vom Franz Biberkopf. Hans Bodenstedt, Friedrich Bischoff und Walter Ruttmann experimentierten mit den neuen akkustsichen Möglichkeiten am nachdrücklichsten. Die Jahre zwischen 1929 und 1932 werden in der Forschung einheitlich als erster Höhepunkt der deutschen Hörspielgeschichte verstanden. Produktionen von Ernst Johannsen, Erich Kästner, Hermann Kasack, Hermann Kesser, Friedrich Wolf, Walter Benjamin und Brecht dienten als akustische Modelle, die eine breite Hörspieldiskussion bestimmten.

Vorbereitet durch eine völkisch-nationale Ideologie sorgten Hörspiele von Eberhard Wolfgang Möller oder Heinz Ehrke schon vor 1933 für die Abdankung einer autonomen Radiokunst in Deutschland. Die Abschottung des deutschen Hörspiels erfolgte nach den sogenannten Säuberungen in den Rundfunkhäusern auch durch die Ausstrahlung von propagandistischen „Thingspielen" und „Hörspielkantaten", die das nationalsozialistische Gedankengut in pompösen Sendungen zum Inhalt hatten.

Nach 1945 entwickelte sich im geteilten Deutschland zunächst eine „westliche" und eine „östliche" Hörspielkultur. Die DDR bezog sich auf das sozialistische Hörspielerbe der Weimarer Republik (Brecht, Wolf, Becher, Pijet. Toller). Der Auftakt des westdeutschen Hörspiels mit Wolfgang Borcherts Draußen vor der Tür (NWDR, 13. Februar 1947) ist gekennzeichnet durch die Auseinandersetzung mit der Vergangenheit. Eichs Träume (NWDR, 19. April 1951) galten schließlich im Blickwinkel der „Hamburger Schule" unter Hörspieldramaturg Heinz Schwitzke als die eigentliche Geburtsstunde des Nachkriegshörspiels schlechthin. Das Hörspiel zwischen 1950 und Mitte 1960 orientierte sich immer wieder an dem „Eich-Maß", an einer Hörspielrhetorik introspektiven Zuschnitts. Autoren im Umfeld des „Hörspielpreis der Kriegsblinden" setzten Maßstäbe, aber auch solche Autoren, die außerhalb des Preises das dialogische Worthörspiel und den Rekurs auf die deutsche Geschichte exemplarisch vorantrieben: Erwin Wickert, Wolfgang Hildesheimer, Leopold Ahlsen, Hans Kasper, Heinrich Böll, Peter Hirche, Walter Jens und andere. Das Hörspiel der „Innerlichkeit" und der linearen Fabeln geriet in den Funkhäusern durch die Autoren der 68er-Bewegung (Peter 0. Chotjewitz, Ludwig Harig, Ror Wolf, Peter Handke und andere) zunehmend in Bedrängnis.

Das neue Hörspiel

Die Einführung der Stereophonie und die damit verbundene Variabilität des Raumes und seiner darin agierenden Personen erweiterte die Möglichkeiten des Hörspiels erheblich: Die Gleichzeitigkeit rhetorischer Aktionen und Disputationen ließ sich in neu erschlossenen Hörachsen nahezu beliebig erhöhen. Die damit verbundene Entindividualisierung des sprechenden Subjekts im Hörspiel erfuhr eine neue akustische Dimension. Ernst Jandl und Friederike Mayröcker erprobten die Verfahren in Fünf Mann Menschen (1968). Im Neuen Hörspiel experimentierten die Autoren mit politischer Sprachkritik einerseits (Wondratschek, Hoffer, Harig, Pörtner, Cage, Wühr) und zeigten die Isolierung der Hörer vor dem Massen-Medium Radio. Die Verfahren des Neuen Hörspiels spielen in den neunziger Jahren in Deutschland keine entscheidende Rolle mehr. Das traditionelle epische Hörspiel ist weiterhin ausschlaggebend in der öffentlich-rechtlichen Radiokunst. Trotz Vormarsch des Fernsehens ist der Bestand der Hörspielsendungen quantitativ nicht gesunken.. Der Karl-Sczuka-Preis des SWR scheint im übrigen die experimentelle Verknüpfung von Musik/Klang mit Wort/Sprache in den letzten Jahren vorangetrieben zu haben. Hörspielkompositionen von Heiner Goebbels, Ronald Steckel, Luc Ferrari und Andreas Ammer belegen die erweiterte rhetorische und radiophone Sinnlichkeit im Hörspiel und den kalkulierten Medientransfer zwischen Wort und Musik, sind Indiz für Symbiose und Vernetzung traditionell getrennter Gattungen und Spielorte.

Die Möglichkeiten der Technik führten in den siebziger Jahren dazu, mit Textmaterial anders als im klassischen Hörspiel umzugehen. Stimmen konnten stereofon verteilt werden, Blenden und Schnitte waren vermehrt möglich. Das Wort als akustisches Ereignis wurde aus seinem Kontext herausgelöst und als Klangmaterial weiter verarbeitet.

Das Neue Hörspiel machte sich vor allem die Möglichkeit der Wortoperationen zunutze. Wörter werden nach mathematischen Regeln neu zusammen gesetzt, der Sinn ändert sich, Wörter und Sätze bekommen eine musikalische Dimension durch Wiederholung; das Arrangement ähnelt den in der Musik angewendeten Verfahren.

Zusätzlich erhielt das Geräusch, die Musik und der Klang eine Aufwertung gegenüber ihrer Verwendung im klassischen Hörspiel, sie standen gleichwertig nebeneinander.

Der Dadaist Kurt Schwitters definiert 1924 das Wort als:

1. Komposition von Buchstaben

2. Klang

3. Bezeichnung im Sinne von Bedeutung

4. Träger von Ideenassoziationen

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Bei SESAM finden Sie Unterrichtsmaterialien und Medien rund um das Thema Audioarbeit.
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Richard Hughes A Comedy of Danger, ein sogenanntes listening play, wurde am 15. Januar 1924 von der BBC ausgestrahlt und gilt als die Geburtsstunde des europäischen Hörspiels. Der Autor betonte: „Indem wir versucht haben, Gefühle anzusprechen und eine vollständige Geschichte über ein einzelnes Sinnesorgan, das Ohr, zu erzählen, haben wir offensichtlich nichts anderes versucht als das, was das Kino bereits durch das Augen getan hat."

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-Kinderbücher & Hörspiele anschauen/lesen/hören als Inspo
-Recherche zu Klimawandel & Tieren für Geschichte
-Geschichte/Folgen schreiben

-Recherche Hörspiel (wissenschaftlich)
-Welche Elemente? Methoden?
-wichtige Kriterien?
-medienpädagosischen Zugang, Lernen mit Hörspiel?

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Simulationen wie die Welt in 2100 aussehen könnte ( Berechnungen aufgrund von bestehenden Klimamodellen)

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Globale Klimaänderungen bis 2100

Der anthropogene ⁠Treibhauseffekt⁠ verursacht Veränderungen im ⁠Klimasystem⁠. Deren Ausmaße und Auswirkungen für die Zukunft können nur durch Modellrechnungen nachgebildet werden, da vielfältige und komplexe Wechselwirkungen berücksichtigt werden müssen. Aus Szenarien-Rechnungen lassen sich folgende mögliche zu erwartende Klimaänderungen für das 21. Jahrhunderts ableiten.

Bis zum Jahr 2100 wird - abhängig von den zukünftigen Treibhausgasemissionen - von einem mittleren globalen Temperaturanstieg zwischen 1,6 und 4,7 Grad Celsius gegenüber dem Zeitraum 1850-1900 ausgegangen ( IPCC, 2014). Eine solche Temperaturänderung wäre größer als alle während der letzten Jahrhunderte beobachteten natürlichen Temperaturschwankungen. Sie erfolgt mit einer Schnelligkeit, wie sie in den letzten 10. 000 Jahren nicht vorkam.

Werden die Treibhausgasemissionen nicht verringert, ist eine Erwärmung um 0,2 Grad Celsius pro Dekade für die nächsten 30 Jahre sehr wahrscheinlich. Selbst bei einer Stabilisierung der Treibhausgaskonzentrationen bis 2100 wird sich das ⁠ Klima⁠ über das 21. Jahrhundert hinaus ändern und insbesondere der Meeresspiegel weiter steigen. Der Meeresspiegel reagiert wegen der großen Wärmeaufnahmekapazität langsamer auf den ⁠ Klimawandel⁠. Einmal eingetretene Veränderungen werden dann aber über viele Jahrhunderte anhalten. Im Vergleich zum Zeitraum von 1980 bis 1999 wird bis zum Ende des 21. Jahrhunderts von einem Anstieg des Meeresspiegels für ein niedrigeres ⁠ Szenario⁠ zwischen 18 und 59 Zentimetern und für ein höheres Szenario zwischen 26 und 59 Zentimetern ausgegangen ( IPCC, 2007). Aktuelle Beobachtungen zeigen beschleunigte Eisdynamik in polaren Gebieten, die noch nicht in den Klimamodellen berücksichtigt sind. In jüngeren Fachveröffentlichungen (nach dem IPCC Bericht 2007) weisen die Projektionen höhere Werte auf. So wird nach Erkenntnissen des AMAP (Arctic ⁠ Monitoring⁠ and Assessment Program, Mai 2011) bis 2100 mit einem Anstieg von 0,90 bis 1,60 Metern gerechnet. Insgesamt sind die Aussagen über die zu erwartende Entwicklung des Meeresspiegels noch immer sehr unsicher.

Ganze Kontinente und Meeresbecken weisen deutliche Klimaänderungen auf. Modelle zeigen, dass sich diese Trends auch im 21. Jahrhundert fortsetzen.

Arktis: Die durchschnittlichen Temperaturen stiegen in den vergangenen 100 Jahren doppelt so schnell wie im globalen Durchschnitt.

Meereis: Satellitendaten zeigen seit 1978, dass die durchschnittliche jährliche Ausdehnung um 2,7 Prozent pro Jahrzehnt geschrumpft ist, im Sommer sogar um 7,4 Prozent.

Niederschläge: Von 1900 bis 2005 wurden in vielen Regionen langfristige Veränderungen beobachtet, Zunahme der Niederschläge wie auch Austrocknung und Dürren.

Meteorologische Extremereignisse: Die Häufigkeit von Starkniederschlägen hat zugenommen. Kalte Tage und Nächte sowie Frost sind seltener und heiße Tage und Nächte sowie Hitzewellen sind häufiger geworden.

Regionale ⁠Klimaänderung⁠: Die räumliche Verteilung des Erwärmungstrends der letzten 50 Jahre wird sich ohne ⁠Klimaschutz⁠ fortsetzen, insbesondere die Landmassen und die hohen nördlichen Breiten sind betroffen. Danach steigen die Temperaturen dort stärker als im globalen Durchschnitt. Damit würde die für den grönländischen Eisschild kritische Temperaturschwelle erheblich überschritten. Er würde bei anhaltend hoher Erwärmung komplett abschmelzen und den Meeresspiegel langfristig um sieben Meter steigen lassen. Die paläoklimatische Information hierzu ist verlässlich: Eine ähnlich hohe Temperatur herrschte in dieser Region vor 125.000 Jahren in der letzten Zwischeneiszeit. Gerade aus der paläoklimatischen Perspektive hat die jüngste, rasche Erwärmung binnen 150 Jahren einen „unnatürlichen Charakter".

Neben diesen allmählichen klimatischen Veränderungen könnten auch schnelle Änderungen im ⁠ Klimasystem ⁠ erfolgen, die als abrupte Klimaänderungen bezeichnet werden. Sie gehen mit gravierenden Auswirkungen einher. Nach heutigem Wissensstand wird das Eintreten eines solchen Ereignisses für die nächsten Jahrzehnte als gering wahrscheinlich eingeschätzt. Das tatsächliche Risiko für das Eintreten einer abrupten Klimaänderung lässt sich allerdings schwer einschätzen, da es sich um nichtlineare Prozesse handelt und die kritischen Grenzen nicht exakt bekannt werden können. Beispiele möglicher Ereignisse abrupter Klimaänderungen sind:

Zusammenbruch der thermohalinen Zirkulation (Abbruch des Golfstroms) infolge Erwärmung oder Verdünnung des salzreichen Wassers im Nordatlantik,

Zerfall des West-Antarktischen Eisschildes und damit einhergehender Meeresspiegelanstieg um einige Meter,

beschleunigtes Abschmelzen des Grönländischen Eisschildes und damit Einleitung eines irreversiblen Abschmelzprozesses,

steigendes Risiko des Auftauens von Permafrostböden und damit Freisetzung großer Methanmengen durch zunehmende Erwärmung,

zusätzliche Freisetzung von Kohlendioxid und damit Verstärkung des Klimawandels durch großflächiges Absterben des Regenwaldes zum Beispiel im Amazonasgebiet.

Um eine gefährliche anthropogene Störung des Klimasystems zu verhindern, ist es erforderlich, die globale Temperaturerhöhung langfristig auf maximal zwei Grad Celsius über dem vorindustriellen Niveau zu begrenzen, wie beispielsweise der Wissenschaftliche Beirat der Bundesregierung Globale Umweltveränderungen (WBGU) in seinem Sondergutachten zeigt ( WBGU, 2003). Wissenschaftliche Ergebnisse ( IPCC, 2004) weisen darauf hin, dass dieses Temperaturlimit mit hinlänglich großer Sicherheit nur unterschritten werden könnte, falls es gelänge, die Treibhausgaskonzentration bei 400 ⁠ ppm⁠ CO ₂-Äquivalenten zu stabilisieren. Um eine derartige Stabilisierung zu erreichen, ist es erforderlich, dass die globalen Emissionen noch höchstens etwa bis zum Zeitraum 2015 bis 2020 steigen dürfen, um dann bis 2050 auf unter die Hälfte des Niveaus von 1990 zu sinken. Nach dem Sondergutachten des WBGU ( WBGU, 2003) müssen deutliche Minderungen nicht nur von Kohlendioxid, sondern auch der anderen Treibhausgase (insbesondere von Methan und Lachgas sowie der fluorierten Verbindungen) und anderer indirekt klimawirksamer Stoffe (zum Beispiel Ruß) erfolgen.

Damit diese Lasten fair verteilt werden, ist es notwendig, dass die Industrieländer ihre Treibhausgasemissionen um 80 Prozent bis 2050 gegenüber 1990 mindern.

Klimaänderungen in Europa bis 2100

Aus Szenarienrechnungen werden folgende wesentliche Klimaänderungen abgeleitet:

Mittlere Temperaturzunahmen von 1990 bis Ende des 21. Jahrhunderts um 1,0 bis 5,5 Grad Celsius, wobei die Erwärmung in Ost- und Nordeuropa im Winter und in Südwesteuropa und dem Mittelmeerraum im Sommer am stärksten ausfällt (EEA, 2008),

Die Temperaturzunahme kann in Teilen Frankreichs und der Iberischen Halbinsel sechs Grad Celsius übersteigen (EEA, 2008),

Allgemein nehmen die jährlichen Niederschläge in Nordeuropa zu und in Südeuropa ab. Jahreszeitlich werden insbesondere im Winter zunehmende Niederschläge für Mittel- und Nordeuropa projiziert, während die Projektionen für viele Teile Europas trockenere Sommer zeigen.

Hitzewellen werden häufiger, intensiver und dauern länger. Im Winter nehmen die kalten und Frosttage weiter ab. Am stärksten werden die Iberische Halbinsel, Mitteleuropa einschließlich des Alpenraumes, Ostküste der Adria und Südgriechenland durch extreme Temperaturen beeinflusst.

Starkniederschlagsereignisse nehmen in ganz Europa weiterhin zu. Besonders in Südeuropa nehmen Dürreperioden in ihrer Andauer und Häufigkeit zu.

Insgesamt ist zu erwarten, dass vor allem der Süden Europas durch negative Effekte als Folge von Klimaänderungen betroffen sein wird. Besonders in mediterranen Regionen werden Wüstenbildung, Wasserknappheit und Waldbrände zunehmen.

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Zur Untersuchung denkbarer Entwicklungen des Klimas in der Zukunft werden detaillierte numerische Klimamodelle genutzt. Damit führen die Fachleute umfangreiche Simulationen auf der Basis unterschiedlicher Emissionsszenarien durch. Die Ergebnisse derartiger Simulationen werden als Klimaprojektionen bezeichnet. Sie ermöglichen Aussagen über eine Bandbreite möglicher künftiger Klimaänderungen.

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Unterlagen vom Workshop zum Kinderbücher schreiben

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Unterlagen vom Workshop zum Kinderbücher schreiben

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Texte zum Leben erwecken – Sprechen wie die Profis

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WIE geht HÖRSPIEL-REGIE? Plus Interview mit Synchronsprecherin YVONNE GREITZKE

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WIE bereiten sich HÖRSPIEL-SPRECHER auf ihre Rolle vor?

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Vom Buch zum Hörbuch - Die Dokumentation

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Die „Fünf Freunde“ feiern 40. Geburtstag: Hinter den Kulissen der Hörspiel-Produktion

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Die drei ??? - Interview & Einblick ins Studio

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Der Klang in Film und Hörspiel – die perfekte Täuschung, Kulturplatz, 22.4.2015

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MeinOhrenkino - kostenlose Hörspiele & Soundtracks

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5 Einsteiger-Tipps für Einsteiger: Wie schreibe ich ein Hörspielskript? (Tutorial deutsch)

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- Pychologie des Klimawandels / Schutzes
-  Erklärung von Klimaschutz-Verhalten
- Modelle zur Erklärung von umweltfreundlichem Verhalten.
- Überblick über Einflussfaktoren auf Klimaschutz-Verhalten

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Zum anderen können Jugendliche schon jetzt einen klimaneutralen Lebensstil im Alltag anstreben und könnten damit in Gesprächen die Gewohnheiten ihrer Familien herausfordern (Lawson et al., 2018). Daraus ergibt sich ein dringender Bedarf, die junge Generation dazu zu befähigen und zu bilden, zukünftig politisch Verantwortung zu übernehmen sowie bereits aktuell Klimaschutz-Verhalten im Alltag umsetzen zu können (

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Zum anderen können Jugendliche schon jetzt einen klimaneutralen Lebensstil im Alltag anstreben und könnten damit in Gesprächen die Gewohnheiten ihrer Familien herausfordern (Lawson et al., 2018). Daraus ergibt sich ein dringender Bedarf, die junge Generation dazu zu befähigen und zu bilden, zukünftig politisch Verantwortung zu übernehmen sowie bereits aktuell Klimaschutz-Verhalten im Alltag umsetzen zu können (

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1.Ozeanabbou und Klimawandel können die UV-Betrahlungsstärke / AUfenhaltszeit im Freien beeinflussen
- Höheres Risiko Haut und Augenkrebs
2. Strategien zur Reduzierung von UV- Belastung
3. Gesundheitliche Auswirkungen
4. Messung der UV-Stärke erläutert
5. Maßnahmen zum Schutz der Bevölkerung vorgestellt
6.Ozonabbau (erklärt)
7. Woher kommen die low ozon events die nach DT kommen

Statistik zu Krebserkrankungen in DT
2015 erkrankenten 10 % mehr Menschen an Hautkrebs
Seit 2000 mehr als doppelt so viele
https://link.springer.com/article/10.1007/s00103-019-02934-w

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Zusammenfassung

Ultraviolette Strahlung (UV-Strahlung) kann zu zahlreichen sofortigen sowie später im Leben auftretenden Erkrankungen an Haut und Auge führen. Die schwerwiegendste Folge sind Hautkrebserkrankungen, deren Risiko mit zunehmender UV-Bestrahlungsstärke und längeren Aufenthaltszeiten im Freien zunimmt. Aufgrund der Tatsache, dass UV-Strahlung kanzerogen ist, ist der Schutz der Bevölkerung vor gesundheitsschädlichen UV-Belastungen ein wichtiges Strahlenschutz- und Gesundheitsziel.

Ozonabbau und Klimawandel können auch in Deutschland die UV-Bestrahlungsstärke und die Aufenthaltszeiten im Freien derart beeinflussen, dass sich die UV-Belastung (UV-Exposition) der Bevölkerung und damit das Hautkrebsrisiko noch erhöhen. Darum kommt dem Schutz vor gesundheitsschädlichen UV-Belastungen eine noch größere Bedeutung zu. Die Anpassungsstrategien eines Staates an die gesundheitlichen Folgen des Ozonabbaus und des Klimawandels sollten auch Strategien zur Reduzierung der UV-Belastung beinhalten.

In diesem Übersichtsbeitrag werden zunächst die gesundheitlichen Auswirkungen der UV-Strahlung und die Risikofaktoren für UV-bedingte Hautkrebserkrankungen dargestellt. Die Messung der UV-Bestrahlungsstärke und -Exposition in Deutschland wird erläutert. Anschließend werden die Einflüsse des Ozonabbaus und des Klimawandels auf die UV-Exposition erklärt und Maßnahmen zum Schutz der Bevölkerung vorgestellt.

Abstract

Ultraviolet radiation (UV radiation) can lead to numerous skin and eye diseases, both immediately and later in life. The most serious consequence is skin cancer. The risk of skin cancer increases, among other things, with increasing UV irradiance and/or with increasing outdoor exposure times. Due to the fact that UV radiation is carcinogenic, protection of the population against harmful UV exposure is an important radiation protection and health objective.

In Germany, ozone depletion and climate change can also influence the UV irradiance and outdoor exposure times to such an extent that the UV exposure of the population and thus the skin cancer risk can increase. This is why protection against harmful UV exposure is even more important. Since ozone depletion and climate change can further increase the UV exposure of humans, protection against high UV exposure is even more important. A country's adaptation strategies to the health consequences of ozone depletion and climate change should therefore also include strategies to reduce UV exposure.

In this review, the health effects of UV radiation and the risk factors for UV-related skin cancer are first presented. The measurement of UV irradiance and exposure in Germany is explained. The effects of ozone depletion and climate change on UV exposure are then described and measures to protect the population are presented.

Einleitung

Der Klimawandel stellt die Gesellschaft vor große Herausforderungen. Zum einen sind Anstrengungen notwendig, das Fortschreiten des Klimawandels einzudämmen. Zum anderen erfordern die Folgen des Klimawandels wirkungsvolle Anpassungsstrategien - vor allem auch im Hinblick auf die Gesundheit und eine intakte Umwelt. In diesem Zusammenhang sind auch mögliche Auswirkungen des Klimawandels auf die Belastung durch ultraviolette Strahlung (UV-Exposition) zu betrachten, da diese Einfluss auf die Gesundheit des Menschen und auf die Umwelt (Landwirtschaft, biologische Vielfalt und Wasserqualität) hat. Die Auswirkungen von UV-Strahlung auf die Umwelt werden hier nicht näher betrachtet.

Gesundheitliche Konsequenzen hoher UV-Exposition

UV-Strahlung führt zu zahlreichen sofortigen sowie später im Leben auftretenden Erkrankungen an Haut und Auge [ 1]. Neben diesen negativen Wirkungen hat die UV-Strahlung auch eine gesundheitsfördernde Wirkung: Durch UV-B-Strahlung wird die körpereigene Vitamin-D-Synthese angestoßen. Diese Wirkung wird bereits bei sehr geringen UV-B-Bestrahlungsintensitäten weit vor Ausbildung eines Sonnenbrandes erreicht [ 2, 3]. Bei Betrachtung der Wirkung hoher UV-Exposition und den dafür zu ergreifenden Schutzmaßnahmen spielt dementsprechend die Thematik „Vitamin D" keine Rolle.

UV-Strahlung ist krebserregend [ 4] und Hauptursache für Hautkrebserkrankungen [ 1]. Maligne Neubildungen der Haut zählen zu den weltweit am häufigsten auftretenden Krebsarten. Unter dem Begriff Hautkrebs werden verschiedene Krebserkrankungen - das Basalzellkarzinom und das Plattenepithelkarzinom (helle Hautkrebsentitäten) sowie der schwarze Hautkrebs (malignes Melanom) - zusammengefasst.

Auch am Auge können UV-bedingte Krebserkrankungen auftreten. Dies sind in erster Linie Hautkrebserkrankungen der Augenlider und Plattenepithelkarzinome der Bindehaut. Neue wissenschaftliche Erkenntnisse weisen darauf hin, dass UV-Strahlung auch das Risiko für schwarzen Hautkrebs (Melanom) der Augenbindehaut erhöht [ 5]. Bei Betrachtung der gesundheitlichen Belastung durch UV-bedingte Erkrankungen spielt bei den Augen aber die UV-bedingte Kataraktbildung (grauer Star) eine bedeutendere Rolle [ 1].

UV-bedingter Hautkrebs in Deutschland

Die Anzahl an Hautkrebsneuerkrankungen (Inzidenz) in Deutschland stieg in den letzten Jahrzehnten um ein Vielfaches. Hochrechnungen auf Basis der Daten des Krebsregisters Schleswig-Holstein von 2018 [ 6] zeigen, dass 2015 in Deutschland 293.285 Menschen neu an Hautkrebs erkrankten, davon 257.790 an Hautkrebs vom „hellen" Typ (158.840 an einem Basalzellkarzinom, 98.950 an einem Plattenepithelkarzinom) und 35.495 am „schwarzen" Hautkrebs, dem Melanom. Damit lag die Anzahl an Neuerkrankungen in Deutschland 2015 um 10 % höher als in 2013. Insgesamt hat sich seit dem Jahr 2000 die Hautkrebsneuerkrankungszahl in Deutschland mehr als verdoppelt [ 7].

Die metastasierenden Hautkrebsarten, der schwarze Hautkrebs und teilweise auch das Plattenepithelkarzinom können tödlich verlaufen. Statistische Hochrechnungen für Deutschland zeigen, dass in Deutschland die altersstandardisierte Mortalitätsrate 2015 für den schwarzen Hautkrebs bei 2,8 für Männer und bei 1,6 für Frauen pro 100.000 Einwohner und für helle Hautkrebserkrankungen bei 0,7 für Männer und 0,3 für Frauen pro 100.000 Einwohner lag. Demnach versterben jährlich insgesamt knapp 4000 Menschen in Deutschland an den Folgen UV-induzierter Hautkrebserkrankungen, davon rund 3100 Menschen am schwarzen Hautkrebs und 800 Menschen an hellen Hautkrebserkrankungen [ 7].

Ein möglicher und den bisherigen Erkenntnissen entsprechend sehr wahrscheinlicher Grund für die stetig steigende Zahl von Hautkrebsneuerkrankungen wird vor allem auch in einer zu hohen UV-Exposition des Menschen in seiner Freizeit und am Arbeitsplatz gesehen. Zu lange Aufenthalte in der Sonne ohne entsprechenden Sonnenschutz bedeuten eine übermäßige, gesundheitsschädliche UV-Exposition. Kinder sind dabei besonders gefährdet [ 1].

Risikofaktoren für UV-bedingte Hautkrebserkrankungen

Bei der Betrachtung der möglichen Konsequenzen des Klimawandels auf die UV-Exposition und des damit verbundenen Erkrankungsrisikos der Bevölkerung ist es wichtig, sich auch Gedanken über die Risikofaktoren zu machen, die zur Entstehung einer UV-bedingten Hautkrebserkrankung beitragen. Die Risikofaktoren für den Hautkrebs sind in der onkologischen S3-Leitlinie „Prävention von Hautkrebs" detailliert beschrieben ([ 8]; Abb. 1).

Risikofaktoren für Hautkrebs. aLeitlinienprogramm Onkologie (Deutsche Krebsgesellschaft, Deutsche Krebshilfe, AWMF; [ 39]); BZK Basalzellkarzinom, PEK Plattenepithelkarzinom, MM Malignes Melanom

Hinsichtlich der Überlegungen zu Klimawandel, UV-Strahlung und möglichen gesundheitlichen Konsequenzen ist der evidenzbasiert ermittelte Risikofaktor „UV-Expositionsmuster", also wie lange und auf welche Weise man sich UV-Strahlung aussetzt, bedeutend. Laut S3-Leitlinie korreliert die Wahrscheinlichkeit, an einem Plattenepithelkarzinom zu erkranken, mit der UV-Dosis, der ein Mensch während seines Lebens ausgesetzt war (kumulative Dosis). Für das Basalzellkarzinom scheint die kumulative UV-Exposition von untergeordneter Bedeutung zu sein. Hier sind intermittierende UV-Expositionen, also zeitweilige, mit Unterbrechungen erfolgende UV-Belastung nicht an UV-Strahlung gewöhnter Haut, und Sonnenbrände ausschlaggebend. Für das maligne Melanom sind intermittierende UV-Expositionen und Sonnenbrände von großer Bedeutung. Sonnenbrände in jedem Alter erhöhen das Risiko für ein malignes Melanom um das ca. 2-Fache. Schwere Sonnenbrände in der Kindheit erhöhen das Risiko für das maligne Melanom um das 2‑ bis 3‑Fache. Das Expositionsmuster hängt stark vom individuellen Verhalten ab. Das individuelle Verhalten wiederum wird unter anderem durch äußere Umstände, wie beispielsweise die Lufttemperatur, beeinflusst.

UV-Bestrahlungsstärken und -Exposition in Deutschland

Die Intensität der UV-Strahlung an der Erdoberfläche hängt von unterschiedlichen Faktoren wie stratosphärischem Ozon, Sonnenstand, Bewölkung, Höhenlage, Aerosolen und Albedo-Eigenschaften von Oberflächen (z. B. Schnee) ab [ 5, 9]. Die Modellierung der UV-Bestrahlungsstärke am Erdboden ist darum sehr komplex. Für aussagekräftige Daten zur UV-Exposition der Bevölkerung sind neben Modellen daher auch Messungen der erdbodennahen UV-Bestrahlungsstärke unerlässlich [ 9].

In Deutschland wird im Rahmen des solaren UV-Messnetzes [ 10] die erdbodennahe UV-Bestrahlungsstärke kontinuierlich von Sonnenaufgang bis Sonnenuntergang spektral aufgelöst gemessen. Aus den erfassten UV-Spektren wird der UV-Index (UVI; [ 11]) abgeleitet und veröffentlicht [ 12]. Er ist das weltweit einheitliche Maß für den Tageshöchstwert (30-Minuten-Mittelwert) der sonnenbrandwirksamen (erythemwirksamen) UV-Bestrahlungsstärke bezogen auf eine horizontale Fläche [ 13].

In Deutschland liegt der UV-Index von April bis Oktober im Durchschnitt über UVI 3 - ein Wert, ab dem die erythemwirksame UV-Bestrahlungsstärke bereits so hoch ist, dass Sonnenschutzmaßnahmen erforderlich sind [ 13]. In den Sommermonaten Juni, Juli und August werden in Deutschland die höchsten UV-Index-Werte erreicht. Diese liegen im Tal oder Flachland abhängig vom Standort bei UVI 6 bis UVI 9, in hohen Gebirgslagen bis zu UVI 11 (beispielsweise 2018 am Schneefernerhaus (2666 m ü. N.N.) unterhalb der Zugspitze [ 14]). Laut den Messergebnissen des UV-Messnetzes liegen an wolkenlosen Tagen in den Sommermonaten die UV-Index-Werte auf der Zugspitze insgesamt um etwa 30 % höher als in München/Neuherberg (495 m ü. N.N.).

Die individuelle UV-Exposition lässt sich nicht direkt vom UV-Index ableiten, da unter anderem das individuelle Verhalten (das Expositionsmuster) die Höhe der UV-Dosis für ein Individuum beeinflusst. Daher weisen Angaben zur UV-Exposition bzw. zur erhaltenen UV-Dosis eine große Variationsbreite auf. Für den durchschnittlichen Jahresmittelwert der UV-Dosis der deutschen Bevölkerung geben Studien Werte zwischen 130 SED (standardisierte erythemwirksame UV-Dosis; [ 15]) und 200 SED [ 16] an. Die UV-Exposition von Menschen, die im Freien tätig sind, kann die durchschnittlichen Expositionswerte der deutschen Bevölkerung um ein Vielfaches übersteigen [ 17].

Änderung der UV-Exposition aufgrund von Ozonabbau und globaler Erwärmung

Der Ozonabbau und die globale Erwärmung (Klimawandel) können auf unterschiedliche Weise die UV-Exposition der Bevölkerung beeinflussen:

Ozonabbau

Das stratosphärische Ozon filtert die von der Sonne emittierte UV-Strahlung, sodass die sehr energiereichen Anteile der UV-Strahlung die Erde entweder gar nicht erreichen (UV-C-Strahlung) bzw. nur zu einem kleinen Teil (UV-B-Strahlung). Eine Verringerung der stratosphärischen Ozonschicht, verursacht durch chlor- und bromhaltige Chemikalien (Fluorchlorkohlenwasserstoff [FCKW], Halone), wie sie seit den 1960er-Jahren beobachtet wurde, bewirkt einen Anstieg der erythemwirksamen UV-B-Bestrahlungsstärke auf der Erdoberfläche, was zu relevanten Schäden an lebenden Organismen führen kann [ 18].

Die größten Auswirkungen zeigen sich in den Polargebieten. Über der Arktis kann in sehr kalten Wintern ein signifikanter Ozonabbau erfolgen, der sich auf die erythemwirksame UV-Bestrahlungsstärke der nördlichen Hemisphäre und damit auch auf Deutschland auswirkt [ 5]: Durch die Auflösung des Polarwirbels im Frühjahr kann polare Luft mit geringem Ozongehalt in die gemäßigten Breiten der nördlichen Hemisphäre transportiert werden und bis nach Mitteleuropa driften. In Ländern der nördlichen Hemisphäre werden dann sogenannte Niedrigozonereignisse („low ozone events"), auch „Miniozonlöcher" genannt, registriert. „Miniozonlöcher" können zu kurzfristigen und unerwartet hohen UV-Expositionen führen. Dies wiederum würde die Gefahr einer UV-Überbelastung mit den damit einhergehenden gesundheitlich negativen Folgen erhöhen. Das beschriebene Phänomen scheint mit der globalen Erwärmung in Zusammenhang zu stehen: Steigende Treibhausgaskonzentrationen halten die Wärmestrahlung der Erde in tieferen Luftschichten zurück, wodurch diese erwärmt werden. Aufgrund dessen hat die Häufigkeit kalter Winter an den Polen seit Mitte des letzten Jahrhunderts eher etwas abgenommen. Allerdings gelangt dadurch aber weniger wärmende Strahlung in die darüber gelegene Stratosphäre, wodurch es dort zu einer stärkeren Abkühlung kommt, die den Ozonabbau fördert [ 19]. Die komplizierten Details der Wechselwirkungen zwischen der Ozonschicht und den Treibhausgasen, die die globale Erwärmung verursachen, sind jedoch noch nicht vollständig verstanden und deshalb Gegenstand der Forschung (wie beispielsweise im Projekt RECONCILE [ 20]).

Aufgrund globaler Abkommen (Montrealer Protokoll und dessen Ergänzungen [ 21]) kann inzwischen eine beginnende Erholung der stratosphärischen Ozonschicht verzeichnet werden. Laut dem UN-Report „Scientific Assessment of Ozone Depletion 2018" werden die Veränderungen der Ozonschicht in der zweiten Hälfte dieses Jahrhunderts komplex und regional unterschiedlich sein. Für Deutschland interessant: Es wird erwartet, dass die Ozonschichtdicke über den mittleren Breitengraden der nördlichen Hemisphäre in den 2030er-Jahren zu den niedrigeren Werten der 1980er-Jahre zurückkehrt [ 22]. Wechselwirkungen zwischen der globalen Erwärmung und dem Ozonabbau könnten die Ozonerholung aber um mehrere Jahre verzögern [ 9]. Laut dem UN-Report von 2018 stellt die große Bandbreite der zukünftig möglichen Treibhausgaskonzentrationen (CO ₂−, CH ₄− und N ₂ O) eine wichtige Einschränkung für genaue Prognosen der Ozonschichtdicke dar.

Globale Erwärmung

Neben Veränderungen der stratosphärischen Ozonschicht wirkt auch die globale Erwärmung an sich auf die UV-Exposition der Bevölkerung. Aufgrund des Treibhauseffekts steigt die globale und regionale Lufttemperatur [ 23]. Hierdurch kann sich unter anderem das temperaturabhängige Verhalten der Menschen derart verändern, dass die Wahrscheinlichkeit einer UV-Exposition im Freien zunimmt. Hintergrund ist, dass möglicherweise an mehr Tagen im Jahr der thermische Komfortbereich vorherrscht und der Aufenthalt im Freien damit häufiger wird. Eine Studie in Deutschland zeigte beispielsweise, dass sonnenreiche Tage mit angenehm empfundenen Temperaturen zu einer deutlich erhöhten UV-Exposition führen, weil Menschen unter anderem mehr im Garten arbeiten oder sich im Schwimmbad aufhalten [ 24]. Eine englische Studie von 1996 zeigte zudem, dass Kinder an Wochenenden im wärmeren Südosten Englands eine größere UV-Dosis erhielten als Kinder im kälteren Nordosten. Laut den Autoren dieser Studie kann dies nicht alleine mit unterschiedlichen UV-Bestrahlungsstärken erklärt werden. Sie vermuten, dass hier weitere Faktoren wie das herrschende Klima und die Temperatur involviert sein dürften [ 25].

Die globale Erwärmung kann sich auch auf die Bewölkungssituation auswirken - ein weiterer, in Bezug auf die UV-Strahlung relevanter Aspekt [ 26]. In der Regel reduzieren Wolken über längere Zeiträume (z. B. im Laufe eines Tages) die Gesamtdosis der UV-Strahlung. Es gibt aber auch Bewölkungssituationen, in denen die Sonne nicht verdeckt wird. Durch eine Streuung der Strahlung an den Wolken können dann die am Erdboden gemessenen UV-Bestrahlungsstärken im UV-A- und UV-B-Bereich höher sein als bei wolkenlosem Himmel [ 5]. Solche Ereignisse können die UV-Exposition für kurze Zeiträume erheblich erhöhen. Darüber hinaus kann die Bewölkungssituation derart verändert sein, dass sich die Anzahl sonniger Tage, und damit die Sonnenscheindauer, über das Jahr hinweg über die normalen Schwankungen hinaus erhöht.

Sowohl durch ein durch die globale Erwärmung beeinflusstes temperaturabhängiges Verhalten als auch durch eine klimawandelbedingt erhöhte Anzahl an sonnigen Tagen kann das Risiko für Hautkrebserkrankungen steigen [ 27].

Auswirkungen auf die UV-Exposition in Deutschland

Für die UV-Exposition in Deutschland sind die Vorgänge in der stratosphärischen Ozonschicht der mittleren Breitengrade der nördlichen Hemisphäre und der Arktis von Bedeutung. Der durch den Ozonabbau verursachte Anstieg der erythemwirksamen UV-Strahlung (UV-B-Strahlung) wurde Ende der 1990er-Jahre für die mittleren Breitengrade der nördlichen Hemisphäre auf ca. 7 % im Winter/Frühling und ca. 4 % im Sommer/Herbst, für die Arktis ein Anstieg um ca. 22 % im Frühjahr geschätzt [ 28]. Sowohl Modellierungen als auch Messungen der erythemwirksamen UV-Bestrahlungsstärke bestätigten diese Annahmen [ 9].

Laut dem UN-Report „Scientific Assessment of Ozone Depletion 2018" liegt die Gesamtozonsäule zum heutigen Zeitpunkt (2014-2017) in den mittleren Breiten der nördlichen Hemisphäre (35° N-60° N) etwa 3 % niedriger als im Zeitraum von 1964 bis 1980, was aus boden- und weltraumgestützten Beobachtungen geschlossen wird [ 22]. In den mittleren Breitengraden fallen die Auswirkungen des Rückgangs des stratosphärischen Ozons dementsprechend schwach aus.

Wie bereits beschrieben können aber in Deutschland und anderen Ländern der nördlichen Hemisphäre als Folge des Ozonabbaus über der Arktis Niedrigozonereignisse registriert werden. Ein solches wurde beispielweise 2011 verzeichnet [ 29, 30]. Laut den Messdaten des solaren UV-Messnetzes wurde als Folge davon am 02.04.2011 in München der UV-Index-Wert 6 erreicht, und dies nur 8 Tage nachdem der bis dahin maximal ermittelte Tageshöchstwert des UV-Index an diesem Standort noch bei UVI 4 lag. Solche Ereignisse sind von gesundheitlicher Bedeutung, da die nicht an diese UV-Bestrahlungsstärken adaptierte Haut des Menschen plötzlich hoch belastet wird.

Klimawandelbedingte, durch die globale Erwärmung hervorgerufene Veränderungen der UV-Strahlung über den mittleren Breitengraden der nördlichen Hemisphäre scheinen hauptsächlich durch Veränderungen der Bewölkungsszenarien hervorgerufen zu werden [ 5]. In Deutschland treten vermehrt wolkenlose, sonnige Tage auf. Laut den Auswertungen durch den Deutschen Wetterdienst hat sich die Sonnenscheindauer von 1951 bis 2018 um ca. 96 h erhöht (Abb. 2).

Abweichung der jährlichen Sonnenscheindauer für Deutschland (1951-2018) vom vieljährigen Mittelwert (1961-1990). (Quelle: Deutscher Wetterdienst)

Eine Erhöhung der Sonnenscheindauer bedeutet in der Regel eine Erhöhung der Tagessummen der erythemwirksamen UV-Bestrahlungsstärke. Dies zeigen erste Auswertungen der Daten des UV-Messnetzes von 1999 bis einschließlich 2018 der Messstation Dortmund (Abb. 3) durch das Bundesamt für Strahlenschutz. Diese Messstation wird von der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (BAuA) betrieben. Es wurden Messwerte von 1,5 h nach Sonnenaufgang bis 1,5 h vor Sonnenuntergang in die Auswertung integriert. Deutlich ist zu erkennen, dass die aufsummierten Tagessummen für 2018 - ebenso wie für das Jahr 2003, das auch auffallend sonnig und heiß war [ 23] - deutlich höher als die Summen aller anderen Jahre liegen. Dieses Ergebnis deutet darauf hin, dass eine steigende Anzahl an sonnigen Tagen und damit der Sonnenscheindauer über das Jahr direkt mit einem Anstieg der erythemwirksamen UV-Jahresdosis korreliert ist.

Normierte Darstellung der über das Jahr aufsummierten Tagessummen der gemessenen erythemgewichteten Bestrahlungsstärken in Dortmund der Jahre 1999-2018 ( a.u. „arbitrary unit"; willkürliche Einheit)

UV-Schutz als Anpassungsstrategie an den Klimawandel

UV-bedingte Erkrankungen und die Vorbeugung solcher Erkrankungen sind an sich bereits ein wichtiges Gesundheitsthema. Aufgrund der Tatsache, dass der Klimawandel die UV-Exposition der Menschen und damit die Erkrankungshäufigkeit sowie Belastung des Gesundheitssystems und des Allgemeinwohls der Menschen noch weiter erhöhen kann, kommt dem Schutz vor hohen UV-Belastungen eine noch größere Bedeutung zu. Die Anpassungsstrategien eines Staates an die gesundheitlichen Folgen des Klimawandels sollten darum auch Strategien zur Reduzierung der UV-Exposition der Menschen beinhalten.

Allgemein umfassen Anpassungsstrategien an die gesundheitlichen Folgen des Klimawandels Instrumente, die zum einen auf eine gesundheitsorientierende Veränderung des Verhaltens und zum anderen auf die Anpassung der äußeren Gegebenheiten abzielen. In Bezug auf die Prävention UV-bedingter Erkrankungen ergaben Evaluierungen von verhaltensbezogenen Präventionskampagnen oder -interventionen, dass Bildungs- und Politikmaßnahmen in Grundschulen und Programme für Erwachsene in Freizeit- oder Tourismuseinrichtungen im Freien erfolgreich sind und nachhaltig gestaltet zu einer Verbesserung des risikobewussten Verhaltens führen können. Des Weiteren werden Multikomponentenprogramme, die unterschiedliche Aktivitäten wie Multiplikatorenschulungen, Training vor Ort, Einsatz von Multimedia etc. kombinieren, empfohlen. Dies alles immer unter der Prämisse, dass die jeweiligen Gegebenheiten vor Ort wie Anzahl hellhäutiger Personen, Hautkrebsinzidenz und -mortalität, vorherrschendes Klima oder die UV-Belastung die Ausrichtung der Kampagnen bestimmen [ 31].

Verhaltenspräventive Maßnahmen, wie zum Beispiel Informationskampagnen, Fortbildungen oder Arbeit mit Kindern und Jugendlichen, dienen dazu, das Bewusstsein des gesundheitlichen Risikos durch UV-Strahlung zu schärfen und ein gesundheitsförderliches Verhalten nachhaltig zu generieren. Solche Maßnahmen werden seit Jahrzehnten in Deutschland von unterschiedlichen Akteuren durchgeführt. Der Erfolg dieser Maßnahmen ist zum einen von der individuellen Bereitschaft zur Veränderung der eigenen Haltung, zum anderen aber auch von den gegebenen Lebensumständen abhängig. Verhaltenspräventive Ansätze laufen gezwungenermaßen ins Leere, wenn die äußeren Umstände, also die Verhältnisse, nicht stimmen - beispielsweise wenn man Schatten aufsuchen sollte, aber kein Schatten gegeben ist.

Bei verhältnispräventiven Maßnahmen handelt es sich um so einfache Dinge wie die Einrichtung von UV-reduzierenden Schattenplätzen, zum Beispiel durch Bepflanzungen oder durch Aufspannen geeigneter Sonnensegel. Einmal eingerichtet, werden solche Maßnahmen auch angenommen. Beispielsweise liegt eine klare Evidenz für die Akzeptanz von Schattenplätzen bei Kindern und Jugendlichen vor, die sonst nur schwer durch verhaltenspräventive Maßnahmen erreicht werden [ 32]. Gerade die Einrichtung von Schattenplätzen in Kitas, Kindergärten und Schulen wird in der 2014 veröffentlichten S3-Leitlinie „Prävention von Hautkrebs" [ 8] mit höchster Priorität empfohlen. Verhältnisprävention bedeutet auch, dass Tagesabläufe bzw. die Arbeitsorganisation in den Lebenswelten der Menschen derart gestaltet werden, dass belastender UV-Strahlung aus dem Weg gegangen werden kann. Hierzu ist es wichtig, die erythemwirksame UV-Bestrahlungsstärke zu kennen. Eine entsprechende Maßnahme ist darum die öffentliche Anzeige des UV-Index und die regelmäßige Berichterstattung darüber (siehe zum Beispiel [ 12] und [ 33]). Um das Thema Prävention UV-bedingter Erkrankungen, insbesondere des Hautkrebses, nachhaltig zu etablieren, ist auch die Verankerung des Themas „UV-Wirkungen und -Schutz" in Schule, Lehre und Beruf durch Erweiterung und Anpassung der Ausbildungs- und Lehrpläne ein weiterer wichtiger Meilenstein. Eine Zusammenstellung dieser und weiterer Maßnahmen zur Etablierung verhältnispräventiver Maßnahmen findet sich in dem Grundsatzpapier des UV-Schutz-Bündnisses „Vorbeugung gesundheitlicher Schäden durch die Sonne - Verhältnisprävention in der Stadt und auf dem Land" [ 34].

Fazit und Ausblick

Hohe UV-Exposition kann ernste gesundheitliche Probleme nach sich ziehen. Der Rückgang des stratosphärischen Ozons und der Klimawandel (globale Erwärmung) können nachgewiesenermaßen zu einer Erhöhung der UV-Belastung auch in Deutschland beitragen. Anpassungsstrategien an die Folgen des Ozonabbaus und des Klimawandels sollten daher auch Maßnahmen zur Reduzierung der UV-Exposition beinhalten. In Deutschland wurde dahin gehend bereits reagiert. Anpassungsstrategien werden in Deutschland durch die im Bundeministerium für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit (BMU) verankerte „Deutsche Anpassungsstrategie an den Klimawandel" (DAS; [ 35]) und das die DAS unterstützende „Kompetenzzentrum Klimafolgen und Anpassung" (KomPass; [ 36]) erarbeitet. Hierzu gehört auch die Erstellung handlungsfeldübergreifender Vulnerabilitätsanalysen. Die nächste Analyse dieser Art wird 2021 erscheinen [ 37] und nun auch die gesundheitliche Belastung durch UV-Strahlung betrachten. Die zur Senkung der UV-Exposition der Bevölkerung anzuwendenden Anpassungsstrategien sollten sich auf verhältnispräventive Maßnahmen fokussieren, die verhaltenspräventive Maßnahmen sinnvoll ergänzen. Ein gewünschter Nebeneffekt verhältnispräventiver Maßnahmen zur Reduzierung der UV-Exposition der Bevölkerung ist, dass einige davon, wie zum Beispiel die Schaffung effektiver Schattenplätze, gleichzeitig zur Vorbeugung gesundheitsschädlicher Hitzebelastungen im Freien beitragen können [ 38]. Verhältnisprävention zur Vorbeugung UV-bedingter Erkrankungen hat darum auch das Potenzial, die gesundheitlichen Folgen einer sehr ernst zu nehmenden klimawandelbedingten Extremwettersituation, die eklatant erhöhte Hitzebelastung der Bevölkerung im Freien, zu lindern.

Change history

02 September 2019

<Emphasis Type="Bold">Erratum zu:</Emphasis>

<Emphasis Type="Bold">Bundesgesundheitsbl 2019 62:639</Emphasis>

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In diesem Artikel werden die Auswirkungen der globalen Erwärmung auf die UV-Exposition in Deutschland beschrieben. Auf S. 642, Spalte 3, 2. Absatz wird unter anderem ausgeführt, dass sich die Sonnenscheindauer in ...

Danksagung

Besonderer Dank gilt Herrn Dipl.‑Met. Klaus-Jürgen Schreiber, Leiter der Abteilung Klimaüberwachung des Deutschen Wetterdienstes, der die Grafik „Anomalie der Sonnenscheindauer" zur Verfügung stellte und ein wertvoller Diskussionspartner war. Des Weiteren wird dem assoziierten UV-Messnetz-Partner Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (BAuA) für Messung und Bereitstellung der UV-Daten gedankt.

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Affiliations

Bundesamt für Strahlenschutz, Ingolstädter Landstraße 1, 85764, Neuherberg, Deutschland

Cornelia Baldermann & Sebastian Lorenz

Corresponding authors

Correspondence to Cornelia Baldermann or Sebastian Lorenz.

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Interessenkonflikt

C. Baldermann und S. Lorenz sind als wissenschaftliche Fachreferenten im Bundesamt für Strahlenschutz im Fachgebiet WR4 „Optische Strahlung" tätig. C. Baldermann und S. Lorenz geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht.

Für diesen Beitrag wurden von den Autoren keine Studien an Menschen oder Tieren durchgeführt. Für die aufgeführten Studien gelten die jeweils dort angegebenen ethischen Richtlinien.

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Baldermann, C., Lorenz, S. UV-Strahlung in Deutschland: Einflüsse des Ozonabbaus und des Klimawandels sowie Maßnahmen zum Schutz der Bevölkerung. Bundesgesundheitsbl 62, 639-645 (2019). https://doi.org/10.1007/s00103-019-02934-w
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Schlüsselwörter

Globale Erwärmung

Stratosphärisches Ozon

Solare UV-Strahlung

Gesundheit

Präventionsmaßnahmen

Keywords

Global warming

Stratospheric ozone

Solar UV radiation

Health

Prevention measures

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UV-Strahlung in Deutschland: Einflüsse des Ozonabbaus und des Klimawandels sowie Maßnahmen zum Schutz der Bevölkerung - Bundesgesundheitsblatt - Gesundheitsforschung - Gesundheitsschutz

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Ultraviolet radiation (UV radiation) can lead to numerous skin and eye diseases, both immediately and later in life. The most serious consequence is skin cancer. The risk of skin cancer increases, among other things, with increasing UV irradiance and/or with increasing outdoor exposure times.

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https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=Klimawandel+erklärt+für+Jugendliche&btnG=#d=gs_qabs&u=%23p%3DnXTxPNH_afIJ

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HO CARMESIN, VL RUMPEL - researchgate.net

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HO CARMESIN, VL RUMPEL - researchgate.net

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- Natur hat normalerweise immer Zeit sich auf die bevorstehenden Veränderungen vorzubereiten
Erklärt wird
1. Treibhauseffekt
2.Wie verursacht der Mensch die Erderwärmung
3. Was tuen Politiker

100 Jahren Anstieg: 0.8 C
2100 Anstieg: 6,5 C
https://www.allgaeu-klimaschutz.de/klimaschutz-kindgerechte-erklaerung.html

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Durch diese Erwärmung schmelzen die Gletscher und das Eis an Nord- und Südpol. Deshalb steigt der Meeresspiegel und es kommt an den Küsten zu Überschwemmungen. Viele Inseln werden immer kleiner oder versinken ganz im Meer.

Wetter
Eine Folge der Erderwärmung ist die Zunahme von extremen Wetterverhältnissen wie Starkregen, Hagel, Stürme, Hitzewellen und lange Trockenzeiten. Während es in manchen Teilen der Erde mehr Überschwemmungen gibt, breiten sich anderswo die Wüsten aus.
Für Kempten und das Oberallgäu hat der deutsche Wetterdienst berechnet, dass es im Winter häufiger regnen wird, im Sommer soll es mehr heiße Tage und Unwetter geben.

Waldbrände
Durch große Trockenheit und fehlenden Regen gibt es in vielen Gebieten mehr Waldbrände. Das ist besonders schlimm, weil Bäume das klimaschädigende CO2 speichern. Durch die Brände wird dieses dann frei gesetzt, gelangt in die Erdatmosphäre und heizt sie weiter auf.

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Wichtiges Wissen für kleine Klimaschützer rund um den Klimawandel

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1.Klimawandel nichts neues für die Erde
2. Die Sonne ist nicht der Grund der Erderwärmung
3. CO2 Verursacht den Treibhauseffekt
4. Klimamodelle ist keine Magie
5.CO" lässt die Arktis schmelzen - Folgen
6.KW macht das Wetter extremer
7. KW ist keine Glaubensfrage- Faktenfrage
Zerstört nicht den Planeten aber die Erde die wir kennen

3 m2 Packeis schmilzt bei 1CO2 M2
Deutschland: Pro Jahr jeder Mensch ungefähr 35m2

https://m.youtube.com/watch?v=7jCMcqA41Kk

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7 Fakten zum menschengemachten Klimawandel | Terra X

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Regionalen Klimawandel beurteilen lernen 

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Regionalen Klimawandel beurteilen lernen 

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Projekt in dem Jugendliche auch praktisch lernen welche Folgen der Klimawandel in ihrer Region hat:

Den Kern des Projekts bildet ein in dieser Form einzigartiger methodisch-didaktischer Dreiklang aus Erhebungen im Gelände, vertiefender Analyse im Labor und vereinfachender Erarbeitung einzelner Prozesse im Experiment und Modell.  An Phänomenen wie der Bodenerosion, dem sich wandelnden Wachstumsverhalten von Pflanzen oder Veränderungen der Artenzusammensetzung lassen sich dabei durch einen problemorientierten Ansatz die bisherigen und zukünftigen Auswirkungen des Klimawandels erkennen, analysieren und beurteilen.

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Prof. Dr. Alexander Siegmund

In Kooperation mit: Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung, Projekt " PIKEE - Umweltbildung am PIK"
Projektvorstellung auf der UN-Dekade-Website

Dem globalen Klimawandel aus ökologischer, ökonomischer und sozialer Sicht nachhaltig zu begegnen, das gilt als eine der zentralen gesellschaftlichen Herausforderungen des 21. Jahrhunderts. Die Abschätzung der inzwischen bereits unvermeidbar gewordenen Folgen der klimatischen Veränderungen und die Entwicklung geeigneter Anpassungsstrategien rücken dabei immer mehr in den Mittelpunkt wissenschaftlichen Interesses, zugleich bleiben die entsprechenden Zusammenhänge in der öffentlichen Diskussion oft unklar. Das gilt insbesondere auch für die regionaltypische Vielfalt von Arten und Lebensräumen, deren Erhalt als natürliche Lebensgrundlage von zentraler Bedeutung sind. Durch das Projekt „Regionalen Klimawandel beurteilen lernen - ReKli:B" wird daher v.a. die Beurteilungskompetenz von Jugendlichen in Bezug auf Klimawandel und Biodiversität gefördert.

Den Kern des Projekts bildet ein in dieser Form einzigartiger methodisch-didaktischer Dreiklang aus Erhebungen im Gelände, vertiefender Analyse im Labor und vereinfachender Erarbeitung einzelner Prozesse im Experiment und Modell. An Phänomenen wie der Bodenerosion, dem sich wandelnden Wachstumsverhalten von Pflanzen oder Veränderungen der Artenzusammensetzung lassen sich dabei durch einen problemorientierten Ansatz die bisherigen und zukünftigen Auswirkungen des Klimawandels erkennen, analysieren und beurteilen.

Modellhaft entwickelte Lernmodule sollen durch Einsatz von Methodenkoffern in einem mehrstufigen Fortbildungssystem in der schulischen wie außerschulischen Umweltbildung implementiert und eine Nachhaltigkeit der Bildungsinhalte garantiert werden.

In das Projekt sind zwei Dissertationen eingebunden:
Methodisch-didaktischer Dreiklang von "ReKli:B"

Projektlaufzeit: 2012-2016

Dieses Projekt wird durch die Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU) gefördert.

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fernerkundung gis geographische informationssystem didaktik geographie ph heidelberg uni hgg

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Prof. Dr. Alexander Siegmund In Kooperation mit: Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung, Projekt " PIKEE - Umweltbildung am PIK" Projektvorstellung auf der UN-Dekade-Website Dem globalen Klimawandel aus ökologischer, ökonomischer und sozialer Sicht nachhaltig zu begegnen, das gilt als eine der zentralen gesellschaftlichen Herausforderungen des 21. Jahrhunderts.

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REPORT: Verstehen, was war, simulieren, was kommt, beurteilen, was notwendig ist - Jugendliche erforschen regionale Folgen des Klimawandels

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Die führende Zeitschrift für die Unterrichtspraxis!

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Soll vor allem von Lehrkräften genutzt werden, um den Schülern die Grundlagen und komplexen Zusammenhänge des Klimawandels verständlich zu machen.
Im Unterricht: Simulieren der Entwicklung des Klimas, Konsequenzen deutschlandweit und auf landeskreisebene nachvollziehbar, Grafiken interpretieren und lernen mit klimaskeptischen Argumenten umzugehen/zu diskutieren.
Zusätzlich zur Darstellung der Klimafolgen bietet die website die Möglichkeit interdisziplinäre Lernmodule mit Hintergrundinformationen und Arbeitsblättern zu nutzen.
Informationen kann man sich kostenfrei herunterladen (vllt nur für Lehrer)

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KlimafolgenOnline stellt die Folgen des Klimawandels anhand von Farbkarten, Diagrammen und Tabellen dar.

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Klimawandel erklärt für Jugendliche (2009)

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Klimawandel erklärt für Jugendliche (2009)

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Text von der Europäischen Kommission. Können schauen wie es hier erklärt wird für die Zielgruppe und vielleicht Ideen für erste Themen die man erklären kann finden.

Themen:
-Treibhauseffekt (Wie entstehen Gase und warum ist das schlecht fürs Klima?)
-Folgen vom Klimawandel
-Unternehmungen gegen den Klimawandel (UN-Weltklimarat, Kyoto-Protokoll)
-Veränderungen im Alltag, was kann man selbst tun?
-Klimaabkommen und Fortschritte
-Anpassung an Klimawandel

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Vielleicht hilfreich um ins Schreiben einer Geschichte reinzukommen, Ideen zu finden für Figuren oder Handlung

erklären was Klimawandel ist (Start), welche Konsequenzen (Mitte) etc. oder was man dagegen unternehmen kann (Ende)