Wasserbewirtschaftung in Afrika, Asien und Europa

Gliederung
Wasserbewirtschaftung in Europa, Afrika,
Amerika und Asien –
Was verstehen wir unter Nachhaltigkeit?
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Markus Disse
Universität der Bundeswehr München
Institut für Wasserwesen
Professur für Wasserwirtschaft und
Ressourcenschutz
Werner-Heisenberg-Weg 39
85577 Neubiberg
[email protected]
Institut für Wasserwesen
Prof. Dr.-Ing. M. Disse
Wasserwirtschaft und
Ressourcenschutz
12. Münchner Wissenschaftstage
20. - 23. Oktober 2012
¾ Die Globale Wasserbilanz
¾ Europas Wasserrahmenrichtlinie
¾ Beispiel Äthiopien – Sind Staudämme schlecht?
¾ Beispiel Südwesten der USA – Bis zum letzten Tropfen?
¾ Beispiel China – Geld oder Öko?
¾ Zusammenfassung / Schlussfolgerungen
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Wasserwirtschaft und
Ressourcenschutz
12. Münchner Wissenschaftstage
20. - 23. Oktober 2012
Ein paar Definitionen (nicht DIN gerecht)
Nachhaltigkeit :
Nicht mehr verbrauchen als sich natürlicherweise erneuert
Nachhaltigkeit :
z.B. Bewässerungslandwirtschaft so
Ökologischer Fußabdruck:
Biologisch aktive Fläche, die benötigt wird, um den Bedarf an Energie und
Rohstoffen eines Menschen zu decken
durchführen, dass der Grundwasser-
Virtuelles Wasser:
Wasserverbrauch, der für die Erzeugung eines Produktes insgesamt benötigt
wird
Water Footprint (Fußabdruck des Wasserverbrauchs):
Gesamtmenge an genutztem Wasser für alle Waren und Dienstleistungen eines
Menschen
IWRM (Integrated Water Resources Management):
Bewirtschaftung des Wassers unter möglichst ausgewogener Berücksichtigung
ökonomischer, ökologischer und soziologischer Belange
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Wasserwirtschaft und
Ressourcenschutz
12. Münchner Wissenschaftstage
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Ein paar Definitionen (Beispiele)
spiegel langfristig konstant bleibt.
Ökologischer Fußabdruck:
Ökobilanz = Biokapazität minus
ökolog. Fußabdruck
(rot = negativ, grün = positiv)
Ökobilanz Erde (2012):
-0.7 ha/Pers. und Jahr
Earth Overshoot Day: 22.08.2012
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Quelle: Footprintnetwork
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Globale Wasserbilanz (in %)
Virtuelles Wasser:
1 Glas O-Saft (200 ml): 170 l
1 Tüte Chips (200 g): 185 l
1 Hamburger (150 g): 2.400 l
Niederschlag auf die Kontinente (100)
Verdunstung von
natürlichen Ökosystemen (45,4)
Nutzbares Oberflächenwasser (11,8)
Water Footprint :
Verdunstung aus nicht
bewässerter Landwirtschaft (16,4)
Nicht nutzbares
Oberflächenwasser (26,4)
Entnahme durch
den Menschen (3,6)
Bewässerungslandwirtschaft (2,7)
0,9
Trinkwasser water < 0.1
8,2 26,4
Quantitätsproblem
Fluss in die Ozeane (35,5)
Qualitätsproblem
Quelle: Mekonnen, M.M. and Hoekstra, A.Y. (2011),
National water footprint accounts
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Quelle: Swedish Water House Company,
SWH Policy Briefs Nr. 2, siwi.org
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Quelle: Kinzelbach, W. (2006), modifiziert
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Anmerkung: Umrechnung von %
in 1000 km³/a: Multipliziere mit 1,1
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Globale Wasserbilanz – Gebrauch und Verbrauch
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Globale Wasserbilanz - Wasserknappheit
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Europas Wasserrahmenrichtlinie
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Europas Wasserrahmenrichtlinie
Leitgedanke:
Einzugsgebietsbezogene Betrachtung,
auch über Staatsgrenzen hinweg
Quelle: Bayer. LfU
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Europas Wasserrahmenrichtlinie
Europas Wasserrahmenrichtlinie
Ökologischer Zustand
Die Bewertung des Zustands eines Wasserkörpers
durch Vergleich mit dem typspezifischen Referenzzustand
• Leitbildbezogene Bewertung für Gewässertypen
Chemie
Biologie
• Biologische Qualitätskomponenten: Flora und
Fauna
– Phytoplankton
– Makrophyten und Phytobenthos
– Makrozoobenthos
– Fische
• Makrozoobenthos
• Algen
• Wasserpflanzen
• Fische
Guter Zustand ?
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Wasserwirtschaft und
Ressourcenschutz
Referenzzustand:
Sehr guter Zustand
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Beispiel Äthiopien – Sind Staudämme schlecht?
Europas Wasserrahmenrichtlinie
Durchschnittliche
Jahresniederschläge [mm]
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Beispiel Äthiopien – Sind Staudämme schlecht?
Gilgel Gibe III –
Technische Daten:
Höhe 243 m, Volumen 14.0 km³
Länge 610 m, Fläche 210 km²
Kapazität
1870 MW
Jahresenergie 6500 GWh
(geschätzt)
Geplante Stromverwertung:
Äthiopien 500 MW Kenia 500 MW
Sudan
200 MW Dschibuti 200 MW
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Beispiel Äthiopien – Sind Staudämme schlecht?
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Beispiel Äthiopien – Sind Staudämme schlecht?
Gilgel Gibe III
Vorteile
Nachteile
- Stromerzeugung
- Umsiedlung
- Devisen
- Veränderung der indigenen (Agrar-) Kultur
- Entwicklung von Infrastruktur
- Änderung des Flussökosystems
- Bewässerung
- Änderung des Seeökosystems
- Ausgleich des Wasserdargebots
- Rückgang / Verlust von Auwäldern
- Hochwasserschutz
- Verdunstungs- und Versickerungsverluste
- Arbeitsplätze
- Wasserspiegelabsenkung Lake Turkana
- Fischerei
- Gefahr der Versalzung von Lake Turkana
- Tourismus
- Gefahr von Erdbeben
Æ Wirtschaftliche Entwicklung
Æ ökologische und soziale Implikationen
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Beispiel Äthiopien – Sind Staudämme schlecht?
Question: Adverse comments have been generated
from some international opponents of the Gibe III
Hydroelectric Project by saying it displaces many
local residents from their farm land as well as
livelihoods. What do you say in relation to these
comments?
SZ (21.03.2011) ... die Frauen der Muris, sie alle leben
seit Generationen vom und mit dem Omo-Fluss. Es ist
ein hartes, archaisches, aber auch selbstbestimmtes
Leben, das nun in Gefahr ist.
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Ressourcenschutz
Environmental and Social Impact Assessment (Jan. 2009)
The project could accelerate the expansion of small scale irrigation
developments into the area. This development will improve the
standard of living of the local community
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Damena: Those who did not get the chance to visit
Dawro Zone can say a lot. However, they have to
understand fully that the Gibe III Hydroelectric Project
is a development wing of the people of the local
communities. Decisively, the Project is changing the
lives of people, and it has also been contributing a
significant share in enhancing the development and
good governance of the country. In addition, it is
supposed to change our black image of famine and
poverty permanently and transforms us to new way
of innovation. In all these cases, we cannot say that
everything is going smoothly. As big project there will
be some minor issues which could be seen as
disadvantages. The main point is mitigating the
negative aspects.
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Inwieweit haben die
Industrieländer ein Recht,
Äthiopien den Bau des
Gilgel Gibe III Staudammes
abzusprechen?
Æ „Lessons learned“ und
neue wissenschaftliche
Methodik vermitteln!
Beispiel Südwesten der USA – Bis zum letzten Tropfen?
Beispiel Südwesten der USA – Bis zum letzten Tropfen?
Monatliche Durchschnittstemperaturen und -niederschläge für Phoenix, Arizona
Jan Feb Mär Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez
Max.
Temperatur 18,8 21,5 24,2 29,2 34,2 39,7 41,1 39,8 36,8 31,2 23,8 19,0 Ø 29,9
(°C)
Min.
Temperatur
(°C)
5,1 7,1 9,3 12,9 17,7 22,7 27,2 26,2 22,7 16,0 9,4 5,4 Ø 15,1
Niederschlag
17,0 17,3 22,4 5,6 3,0 3,3 21,1 24,4 21,8 16,5 16,8 25,4 Σ 194,6
(mm)
Regentage
(d)
2,7 2,8 3,2 1,1 0,6 0,5 3,0 3,2 2,3 2,0 2,3 3,1
Σ 26,8
Quelle: National Weather Service, US Dept of Commerce
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Beispiel Südwesten der USA – Bis zum letzten Tropfen?
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Beispiel Südwesten der USA – Bis zum letzten Tropfen?
USBR
Glen Canyon Dam (1296 MW, 178 m, 33,3 km³, 658 km²)
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Hoover Dam (2080 MW, 180 m, 35,2 km³, 639 km²)
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Beispiel Südwesten der USA – Bis zum letzten Tropfen?
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Beispiel Südwesten der USA – Bis zum letzten Tropfen?
Durch Übernutzung der
Grundwasservorräte sind ca.
90% der Auenvegetation in
Arizona vernichtet worden.
Gegenmaßnahme
ab 1980:
Verabschiedung
des Groundwater
Management Act
(Arizona):
- Wassersparen
- Fließgewässer
erhalten
- Zusätzliche
Versickerung
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Versickerungsanlagen in Phoenix
(oben) und Tucson (rechts oben)
Entsaltzungsanlage in Yuma,
unmittelbar vor der
mexikanischen Grenze (rechts)
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Beispiel Südwesten der USA – Bis zum letzten Tropfen?
Beispiel China – Geld oder Öko?
Bilanz der Wasserversorgung für den Südwesten der USA:
- Durch Nutzung des Coloradowassers ist die Bewässerung großer Teile
Kaliforniens und Arizonas sowie das Wachstum der Großstädte Las Vegas,
San Diego, Phoenix und Tucson ermöglicht worden.
- Hohe Stromerzeugung durch zahlreiche Dämme entlang des Colorado und
anderer Flüsse.
- Weitere Vorteile: Tourismus, Fischerei, Hochwasserschutz
München
- Der fallende Grundwasserspiegel hat die meisten Auen zerstört.
- Der ursprüngliche Ökologie des Colorado ist massiv gestört.
- Mexiko bekommt nur noch „Restwasser“ von relativ schlechter Qualität.
Taklamakan Desert
Æ Nachhaltigkeitskriterien nicht erfüllt / Leitbild nach EU-WRRL verfehlt.
Æ Urbanisierung einer Wüstengegend / hohe landwirtschaftliche Produktion.
Æ „Nachhaltigkeit“ wird durch Reparaturmaßnahmen hergestellt.
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Ressourcenschutz
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Beispiel China – Geld oder Öko?
Nachhaltiges Management von Flussoasen entlang des TarimFlusses in Nordwest-China
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Beispiel China – Geld oder Öko?
Entstehung der Oasen und der Bewässerungskultur
1. Periode 5000 v. Chr. – 3000 v. Chr.:
• Trockenfeldbau und Einstaubewässerung an den Berghängen (800 – 1700 m NN)
• Bewässerung von Trockengebieten durch kleine Flüsse
2. Periode 3000 v. Chr. – 600 v. Chr.
• „rainwater harvesting“ und Einstaubewässerung an den Unterläufen kleinerer Flüsse und in
den Flussdeltas großer Flüsse
3. Periode 600 v. Chr. – 600 n. Chr.
• Ausgedehnte Bewässerungsgebiete in den Flussdeltas
4. Periode 600 n. Chr. – 1950 n. Chr.
• Großräumige Bewässerungssysteme
5. Periode 1950 n. Chr. – heute
• Extreme Bewässerung von Monokulturen in den Oasen
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Beispiel China – Geld oder Öko?
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Ressourcenschutz
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Beispiel China – Geld oder Öko?
220 v. Chr. – 600 n. Chr (Seidenstraße)
Karez Systeme (Qanat)
NASA – MODIS, Blue Marble
Year
Population
220 v Chr– 6. Jh n Chr. (Fan Zili)
220.000
500 km²
1909 (Sven Hedin)
1.780.000
6020 km²
1949 (Fan Zili)
3.040.000
7060 km²
1980 (Niels Thevs)
6.090.000
13.300 km²
7.060.000
14.120 km²
1990 (Fan Zili)
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Wasserwirtschaft und
Ressourcenschutz
Control area
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Source: Samuel Bailey
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Ressourcenschutz
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Beispiel China – Geld oder Öko?
Beispiel China – Geld oder Öko?
Oasenausdehnung bis heute (1990)
Baumwollproduktion in der Provinz Xinjiang
NASA – MODIS, Blue Marble
(Giese et al. 2005)
Year
Population
220 v Chr– 6. Jh n Chr. (Fan Zili)
220.000
500 km²
1909 (Sven Hedin)
1.780.000
6020 km²
1949 (Fan Zili)
3.040.000
7060 km²
1980 (Niels Thevs)
6.090.000
13.300 km²
1990 (Fan Zili)
7.060.000
14.120 km²
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Wasserwirtschaft und
Ressourcenschutz
Control area
Institut für Wasserwesen
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Wasserwirtschaft und
Ressourcenschutz
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Beispiel China – Geld oder Öko?
Beispiel China – Geld oder Öko?
Klima und Hydrologie
Hydrologische Grundlagen
•
3 Zuflüsse bilden den Tarim (Abflussanteil in %):
–
–
–
•
•
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Niederschlag: 50 mm/Jahr (Ebene) – 500 mm/Jahr (Berge)
Pot. Verdunstung (Ebene) ca. 3.000 mm/Jahr
Aksu (73%)
Hotan (23%)
Yarkand (4%)
• Länge des Tarim: ca. 1.321 km
• Niederschlag: 50 mm/Jahr (Ebene) – 500 mm/Jahr (Berge)
• Pot. Verdunstung (Ebene) ca. 3.000 mm/Jahr
• Grundwasserneubildung durch :
–
–
Climate diagram Korla (weatherbase.com)
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Wasserwirtschaft und
Ressourcenschutz
Jährliche Überflutungen
Sickerverluste des Tarim
Pegel Yengi Bazar (Tarim Watershed Administration)
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Wasserwirtschaft und
Ressourcenschutz
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Beispiel China – Geld oder Öko?
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Beispiel China – Geld oder Öko?
Morphologische Untergliederung des Tarim
Abfluss und Versalzung entlang des Tarim
Bosten
Bosten-lake
See
Oberlauf: 495km
Yingbazar
Aral
Mittellauf: 398km
Qiala
Daxihaizi
Argan
Stausee
Tetima-lake
Teitima
See
Unterlauf: 428km
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Wasserwirtschaft und
Ressourcenschutz
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Wasserwirtschaft und
Ressourcenschutz
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Beispiel China – Geld oder Öko?
Beispiel China – Geld oder Öko?
Ökologische Konsequenzen
Sandverwehungen
Degradation der
Vegetation
Sandstürme
Seit 2001: Chin. Renaturierungsprojekt des Tarim (unterstützt durch Weltbank)
1. Ziel: Nachhaltiges Management des gesamten Tarim
2. Ziel: Revitalisierung des Unterlaufs
Versalzung der Böden
Wassersparende Bewässerung
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Wasserwirtschaft und
Ressourcenschutz
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Wasserwirtschaft und
Ressourcenschutz
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Beispiel China – Geld oder Öko?
Folgerungen aus den bisherigen Maßnahmen
Eindeichung des Mittellaufs und
ökologische Flutung
Revitalisierung des Tugai Waldes
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Beispiel China – Geld oder Öko?
Wissenschaftlicher Ansatz von SuMaRiO: Transdisziplinäres Denken und Arbeiten
Sozioökonomie
Klimawandel und Wasserressourcen
• Die Revitalisierung des Unterlaufs ist
nicht nachhaltig (intakte Auwälder im
Mittellauf werden degradiert).
• Der enorme Wasserverbrauch ist auf
den stark anwachsenden
Baumwollanbau zurückzuführen
(Staatsfarmen)
• Weitere Flächen im Ober- und
Mittellauf werden für die
Landwirtschaft nutzbar gemacht.
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Wasserwirtschaft und
Ressourcenschutz
Wie wirkt sich der Klimawandel auf die
Wasserressourcen aus?
-Gletscherschmelze
- Geringere Niederschläge
Nachhaltiges Landmanagement
Stakeholderdialog
Wasser- und
Naturschutzministerium
Tarim Water Authority
Lokale Bauern
Staatsfarmen
Chinesische
Wissenschaftler
- Interviews
- Akteursbasiertes
Decision Support System (DSS)
Ökosysteme
Wie können Agrarflächen wassersparender
bewirtschaftet werden?
Welche Funktionen und Dienstleistungen
haben die natürlichen Ökosysteme?
- Wassersparende Bewässerung
- Alternative Früchte
- Verringerung der Zuleitungsverluste
- Alternative Nutzpflanzen
- Flora und Fauna
- Sand- und Hitzeschutz
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Wasserwirtschaft und
Ressourcenschutz
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Beispiel China – Geld oder Öko?
Wie sind die soziologischen und ökonomischen
Systeme mit der Ökologie vernetzt?
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Beispiel China – Geld oder Öko?
Klimawandel und Wasserressourcen
Ökosystemdienstleistungen und Servicefunktionen
SRTM DTM
Rapid-Eye 2010
SRTM DTM
ohne Gletscher
(GlaBTop)
Gletscherdicke
3- 340
m
Verwendung von Apocynum
(Lop Kendir)
Stamm:
Fasern
Samen und Blätter:
Traditionelle Medizin
Tee
Thevs et al., 2008
Tobias Bolch, TU Dresden
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Ressourcenschutz
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Ressourcenschutz
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Zusammenfassung / Schlussfolgerungen
Beispiel China – Geld oder Öko?
Ziel: Integriertes Flussgebietsmanagement (IWRM)
Szenarien (z.B. Klima, sozio-ökonomische Entwicklung)
Was verstehen wir unter nachhaltiger Wasserbewirtschaftung?
Æ Voraussetzung: Kenntnis der lokalen Bedingungen /
Dialog mit den Stakeholdern
Ökosystemfunktionen /
Ökosystemdienst
-leistungen
Æ Methodik:
Ökonomische
Indikatoren
Inter- und transdisziplinäre Forschung
(Wissenschaftler verschiedener Fachrichtungen und
Vertreter von Verwaltung und Öffentlichkeit)
Æ Werkzeuge: Kopplung von hydrologischen, ökologischen und
sozioökonomischen Modellen (vernetztes Denken,
Ökologische
Indikatoren
Feedbacks, Regelkreise, Ökosystemdienstleistungen)
Soziale
Indikatoren
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Wasserwirtschaft und
Ressourcenschutz
Entscheidung
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Ressourcenschutz
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Vielen
Dank
für
Ihre
Aufmerksamkeit!
[email protected]
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Æ Implementierung:
Einbeziehung aller Stakeholder
(wichtig: Aus- und Fortbildung)
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