Nitrous oxide (N₂O) emissions substantially contribute to global, environmental issues: climate change and stratospheric ozone depletion. Wastewater treatment plants (WWTPs) are potent point sources and significant contributors to anthropogenic N₂O emissions. However, emissions are currently underestimated in most greenhouse gas inventories due to overly simplified emission processes of WWTPs in the IPCC guidelines. Key limitations towards more realistic estimations are the low availability of representative monitoring campaigns and a limited understanding of N₂O formation mechanism during biological nitrogen removal in WWTPs. In particular, N₂O emission patterns assessed in long-term full-scale monitoring campaigns have shown strong seasonal variations, highlighting the requirement for long-term monitoring campaigns as basis for representative emission factor estimation. But underlying causes for the seasonal dynamics are unclear. Therefore, this thesis investigated (i) methods for long-term emission monitoring and the assessment of representative emission factors (EFs), (ii) methodologies for a more realistic estimation of countrywide N₂O emissions and (iii) causes of the seasonal emission pattern to ultimately propose mitigation measures. [...]

Lachgasemissionen (N₂O) tragen substantiell zu bedeutenden, globalen Umweltproblemen bei: dem Klimawandel und der stratosphärischen Zerstörung von Ozon. Kläranlagen (ARAs) sind relevante N₂O Punktquellen und verursachen einen relevanten Teil der anthropogenen Emissionen. Gegenwärtig werden die N₂O Emissionen aus ARAs in den meisten Treibhausgasinventaren jedoch unterschätzt, da die Emissionsprozesse in den üblicherweise verwendeten IPCC Richtlinien unzureichend abgebildet werden. Die Hauptgründe dafür sind eine limitierte Verfügbarkeit an repräsentativen Langzeitdaten und ein fehlendes Verständnis der N₂O Bildung während der biologischen Stickstoffelimination auf ARAs. Insbesondere die Ursachen für die saisonale Variabilität der Emission sind unbekannt. Die hohe Variabilität im Jahresverlauf unterstreicht die Notwendigkeit von Langzeitmess-kampagnen als Grundlage für eine repräsentative Schätzung der Emissionsfaktoren. Deshalb hatte die vorliegende Doktorarbeit folgende Zielsetzung: (i) Entwicklung und Anwendung einer Methode zur langfristigen Emissions-überwachung und zur Abschätzung repräsentativer Emissionsfaktoren (EFs), (ii) Erarbeitung eine Methode für eine realistischere Abschätzung der landesweiten N₂O Emissionen ARAs sowie (iii) Charakterisierung von ursächlichen Faktoren für die saisonale Variabilität, um schließlich Maßnahmen zur Emissionsminderung vorzuschlagen. [...]