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Zyklus 3, Sek II
Kompetenzen:
RZG 1: Natürliche Grundlagen der Erde untersuchen
1.3. Die Schülerinnen und Schüler können Naturphänomene und Naturereignisse erklären.
1.4. Die Schülerinnen und Schüler können natürliche Ressourcen und Energieträger untersuchen.
RZG 3: Mensch-Umwelt-Beziehungen analysieren
3.1. Die Schülerinnen und Schüler können natürliche Systeme und deren Nutzung erforschen.
RZG 5: Schweiz in Tradition und Wandel verstehen
5.1. Die Schülerinnen und Schüler können Entstehung und Entwicklung der Schweiz erklären.
NT 1: Wesen und Bedeutung von Naturwissenschaften und Technik verstehen
NT 9: Ökosysteme erkunden
9.1. Die Schülerinnen und Schüler können aquatische Ökosysteme untersuchen und beurteilen.
Die Wasser-Timeline der Eawag zeigt die Entwicklung des Schweizer Wassermanagements der letzten 200 Jahre und dient Fachleuten, der Verwaltung und Bildungsinstitutionen als Fallstudie für den Wandel hin zu mehr Nachhaltigkeit. Auf einer virtuellen Zeitachse veranschaulicht die Timeline mit rund 200 Stories in Bild, Audio, Video und Text die Geschichte des Schweizer Gewässerschutzes seit Beginn des 19. Jahrhunderts.
Das Expedio-Kapitel «Abwasser» führt Schülerinnen und Schüler durch die historische Entwicklung der Abwasserbehandlung und gliedert sich in vier Schritte, die vier unterschiedliche Zeitepochen abdecken:
Jeder Schritt beleuchtet die vorherrschenden Denkmuster, Probleme und Herangehensweisen der jeweiligen Epoche in der Abwasserbehandlung. Die ersten drei Schritte sind jeweils mit einer gefilterten Version der Wasser-Timeline verknüpft, welche nur 13 für die Aufträge relevante Stories umfasst. Der vierte Schritt behandelt aktuelle Herausforderungen und innovative Ansätze in der Abwasserbehandlung. Hier wählen Schülerinnen und Schüler ein Zukunftsthema aus, zu dem sie mithilfe von bereitgestelltem Material recherchieren und Fragen beantworten.
Die Schülerinnen und Schüler erfahren, wie vielseitig Wasser von Menschen genutzt, gestaltet und verändert wird und welche Auswirkungen dies auf Natur und Mensch hat. Durch die Bearbeitung der Aufträge erkennen sie, dass die Entwicklung hin zu gesunden Gewässern in der Schweiz ein komplexer, langwieriger und vielschichtiger Prozess war und ist. Sie vergleichen aktuelle Herausforderungen mit vergangenen Problemen und diskutieren Vor- und Nachteile verschiedener Lösungen. Durch das Recherchieren, Reflektieren und Präsentieren von Sachinformationen werden die Schülerinnen und Schüler zudem in ihrer Medienkompetenz gefördert.
Obwohl der Gewässerschutz auch am Anfang des 21. Jahrhunderts noch vor grösseren Herausforderungen wie dem Verlust der Artenvielfalt, Mikroverunreinigungen, dem Klimawandel und der Zerschneidung von Lebensräumen steht, wurden seit den 1950er-Jahren grosse Fortschritte erzielt. Dazu waren verschiedene soziale, ökologische und technische Ereignisse im Gewässerschutz nötig, sogenannte Paradigmenwechsel. Anstrengungen von verschiedenen Organisationen, von einzelnen Akteuren, technische Errungenschaften, Forschung und Sensibilisierung der Bevölkerung, sowie politische Massnahmen führten zum heutigen Stand des Gewässerschutzes.
Die verschiedenen Epochen im Umgang mit den Gewässern seit 1800 werden im Artikel «Paradigmenwechsel im Gewässerschutz» (Zeitschrift «Aqua & Gas» 1/2023) zusammengefasst. Die PDF-Datei des Artikels steht unter «Hintergrundinformationen» unten zum Download bereit.
Im 19. Jahrhundert führten Industrialisierung, Bevölkerungswachstum und unzureichende sanitäre Bedingungen zu einer erheblichen Verschmutzung der Gewässer in der Schweiz. Um dies zu bekämpfen, wurden erste Abwassersysteme entwickelt: das Eimersystem, die Schwemmkanalisation und die Errichtung der ersten mechanischen Kläranlagen. Diese Massnahmen wurden durch das Engagement von Ingenieuren, Stadtplanern und der Hygiene-Bewegung vorangetrieben. Trotz dieser Bemühungen blieben die Gewässer bis zur Mitte des 20. Jahrhunderts stark belastet, da Viren, Bakterien und andere problematische Stoffe weiterhin ihren Weg in die Gewässer fanden.
Trotz der Entwicklung innovativer Technologien in der Abwasserreinigung erzielte das erste Gewässerschutzgesetz zunächst keine starke Verbesserung der Wasserqualität, da die notwendige Finanzierung fehlte. Medienberichte, ein Typhus-Ausbruch, Forschungsergebnisse, engagierte Einzelpersonen und öffentliche Veranstaltungen schärften das öffentliche Bewusstsein und erhöhten den politischen Druck. Dies führte 1962 zu einer Gesetzesrevision, die die finanziellen Mittel für die Modernisierung der Kläranlagen bereitstellte. Zudem verbesserten Regulierungen schädlicher Substanzen (z.B das Phosphatverbot in Waschmitteln) die Wasserqualität weiter. Dies zeigte, dass neben technischen Lösungen auch wissenschaftliche Erkenntnisse, gesellschaftliches Engagement, politischer Wille und regulatorische Massnahmen notwendig sind, um unsere Gewässer nachhaltig zu schützen.
Verbesserte Messverfahren und Monitoring-Programme des 21. Jahrhunderts haben unsichtbare Gewässerverschmutzungen durch Mikroverunreinigungen wie Hormone, Pestizide, Silikone, Mikroplastik und weitere problematische Substanzen aufgedeckt. Diese Schadstoffe stammen aus einer Vielzahl alltäglicher Produkte wie Reinigungsmittel, Körperpflegeartikeln, Verhütungsmitteln oder Teflon-Pfannen und bedrohen, sowohl einzeln als auch als Cocktail, die Tier- und Pflanzenwelt. Bei kommunalen Kläranlagen und Industrieabwässern, sogenannten Punktquellen, helfen verbesserte Abwasserreinigungsverfahren, Mikroverunreinigungen zu entfernen. Diffuse Quellen erfordern jedoch zusätzlich präventive Massnahmen direkt an der Quelle, um die Gewässer effektiv zu schützen. Durch die grosse Vielfalt an Wasser-Nutzenden, die direkt oder indirekt zur Gewässerverschmutzung beitragen, werden jedoch meistens die weniger restriktiven «End-of-Pipe»-Lösungen bevorzugt.
Für die Herausforderungen von morgen sind weiterhin innovative Ansätze in der Abwasserbehandlung gefordert. Drei relevante Zukunftsthemen sind die Bekämpfung der Ewigkeitschemikalien «PFAS», die Nutzung der Urinseparierung zur Rückgewinnung von Nährstoffen und das Konzept der Schwammstadt zur Anpassung an den Klimawandel. PFAS, bekannt für ihre extreme Stabilität, stellen eine besondere Herausforderung dar, da sie aus alltäglichen Produkten stammen und kaum biologisch abbaubar sind. Die Urinseparierung bietet grosses Potenzial, um Kläranlagen zu entlasten und wertvolle Ressourcen aus dem Abwasser zurückzugewinnen. Schwammstädte sollen durch das Speichern von Regenwasser nicht nur zur Hitzeminderung in Städten beitragen, sondern auch die Kanalisation bei Starkregen entlasten und so Überschwemmungen verhindern.
Die Aufträge zur Wasser-Timeline können im 3. Zyklus im Kompetenzbereich RZG und NMG und auf Stufe Sek II in Fächern wie Geografie, Geschichte und Politik, Technik und Umwelt oder in anderen interdisziplinären Fachbereichen wie Bildung für Nachhaltige Entwicklung eingesetzt werden.
Die ungefilterte Wasser-Timeline mit rund 200 Stories eignet sich zusätzlich als Rechercheplattform für Projektarbeiten (IDPA, Maturaarbeiten etc.) aber auch als Einführung in die transdisziplinäre Arbeitsweise. Im Umgang mit komplexen Umweltproblemen ist dieser Ansatz entscheidend. Verschiedene Akteure, gesetzliche Rahmenbedingungen, technische Aspekte, aber auch gesellschaftliche Bedingungen sind gleichermassen zu berücksichtigen, um Veränderungen zu verstehen. Dies bildet die Wasser-Timeline für die Entwicklung des Gewässerschutzes ab.
An verschiedenen ausserschulischen Lernorten können Klassen Phänomene, Akteure, technischen Lösungen etc. erleben. Zum Phänomen Abwasser und Abwasserbehandlung eignen sich beispielsweise als Exkursionen:
Die Fragen zu den einzelnen Schritten können in Einzelarbeit, Partnerarbeit oder in Gruppen bearbeitet und beantwortet werden. Zum 4. Schritt («Was bringt die Zukunft?») diskutieren und argumentieren Schüler:innen basierend auf Artikeln und Videobeiträgen. Es gibt darum keine Lösungsvorschläge für diese Fragen.
Alle Aufträge und die Lösungsvorschläge für die Schritte 1-3 finden sich als PDF-Dateien unten.
Die Aufträge zur Wasser-Timeline können im 3. Zyklus im Kompetenzbereich RZG und NT und auf Stufe Sek II in Fächern wie Geografie, Geschichte und Politik, Technik und Umwelt oder in anderen interdisziplinären Fachbereichen wie Bildung für Nachhaltige Entwicklung eingesetzt werden.
Die Lehrperson kann mit Fragen an die Schülerinnen und Schüler zur Morgenroutine und Baden in Gewässern in den Unterricht starten und so eine Diskussion anregen. Beispielsweise:
Nach der Diskussion können zudem «provokative» Bilder gezeigt werden. Bilder von Ehgräben, Eimersystemen, erste WCs, Personen beim Baden sowie neue innovative Systeme (NoMix-Toilette).
Latrinenerker an der Aussenseiten von alten Häusern (Bildquelle: Baugeschichtliches Archiv der Stadt Zürich)
Veränderungen im Gebrauch des Ehgrabens zwischen Spätmittelalter und heute (Illustration: Oliver Lüde, https://www.stadt-zuerich.ch/hbd/de/index/staedtebau/archaeo_denkmal/archaeo/geschichte/a_fenster/ehgraben.html)
Altes Bad (Bildquelle: Baugeschichtliches Archiv der Stadt Zürich)
Der Birsig Bach in Basel 1886, linkes Ufer unterhalb der Klosterbergbrücke (Bildquelle: ETH-Bibliothek Zürich, Bildarchiv, https://ba.e-pics.ethz.ch/#main-search-text=Ans_05459-003-AL-FL_97033&main-search-mode=and&detail-asset=10434d36-b32c-4734-8bf6-825529db7af9)
Seeuferpromenade in Zürich 1991 (Bildquelle: ETH-Bibliothek Zürich, Bildarchiv, https://ba.e-pics.ethz.ch/#main-search-text=Schwimmen&main-search-mode=and&select-eth_license=89ab983d-c280-4819-80f9-3cb9972ceed5%2Ceth_public&detail-asset=83bff307-1eaf-486f-8e65-7a29ea25992c)
Kläranlage Werdhölzli in Zürich 2014 (Bildquelle: ETH-Bibliothek Zürich, Bildarchiv, https://ba.e-pics.ethz.ch/#select-eth_license=89ab983d-c280-4819-80f9-3cb9972ceed5%2Ceth_public&main-search-text=werdh%C3%B6lzli&main-search-mode=and&detail-asset=29413314-2b35-4bf4-8740-782b388375bb)
NoMix-Toilette (Bildquelle: Eawag)
Mit den Naturama Ausleihmaterialien wie zum Beispiel der Bach-Kiste oder der Weiher-Kiste stehen zahlreiche Materialien für den Unterricht zu Wasser-Themen zur Verfügung. Sie ergänzen den erlebnisreichen Unterricht im Freien und im Schulzimmer. Neben den vielen Medien unterstützt die didaktische Umsetzungshilfe ein breit gefächertes Angebot für einen lebendigen, praxisbezogenen Unterricht auf allen Stufen.
Weitere Informationen und Ausleihe:
Der Artikel «Mikroverunreinigungen» auf der Website wasser-wissen.ch des VSA bietet eine anschauliche fachliche Einführung in die Thematik der Mikroverunreinigungen in den Gewässern.
Die Stiftung PUSCH bietet Schulangebote zum Thema Mikroverunreinigung: Schüler:innen untersuchen mit einer App mitgebrachte Alltagsprodukte.
Weitere Informationen und Download:
Die Lerneinheit «Abwasser» entstand in Zusammenarbeit mit dem Team der Wasser-Timeline der Eawag: Manuel Fischer, Christian Binz, Jeanine Janz.
Kontakt: timeline@eawag.ch