Die Bedeutung der Atmosphäre und ihre Auswirkungen auf die Umwelt

Die Atmosphäre ist die gasförmige Schicht, die die Erde umgibt und durch die Schwerkraft zusammengehalten wird. Sie hat eine Dicke von etwa 1000 km und ist wesentlich für die Entwicklung von Lebewesen. Die Struktur der Atmosphäre besteht aus mehreren Schichten. Die Troposphäre ist die unterste Schicht, in der sich der größte Teil der Masse sowie die Feuchtigkeit und Staubpartikel konzentrieren. Sie hat eine variable Dicke von 18 km in Ecuador und 8 km in der Arktis. In dieser Schicht finden alle Wetterphänomene wie Wind und Regen statt. Nach 12 km folgt die Tropopause, die die Troposphäre von der Stratosphäre trennt, die sich von der Tropopause bis zu einer Höhe von 50 km erstreckt. In dieser Schicht befindet sich die Ozonschicht, die ultraviolette Strahlung abblockt. Der Übergang zur Mesosphäre wird als Stratopause bezeichnet. Die Mesosphäre erstreckt sich zwischen 45 km und 80 oder 90 km. Ihre Zusammensetzung unterscheidet sich von anderen Schichten, da sie weder Ozon noch Wasserdampf enthält. Die Ionosphäre liegt zwischen 90 km und 400 km und enthält ionisierte freie Elektronen, die die Eigenschaft haben, Radiowellen zu reflektieren, was die Funkübertragung ermöglicht. Der Übergang zur nächsten Schicht, der Exosphäre, wird als Termopause bezeichnet. Die Exosphäre ist die letzte Schicht, die ab 400 km beginnt und bei einer Dichte von über 600 km endet. Danach beginnt der Weltraum.

Die Zusammensetzung der Atmosphäre besteht hauptsächlich aus Stickstoff (78,08 %), Sauerstoff (20,95 %) und Argon (0,93 %). Es gibt auch mehrere andere Gase wie Kohlendioxid, Neon, Helium, Kohlenmonoxid, Ozon und Wasserdampf. Naturgefahren sind Veränderungen in Prozessen, die eine Gefahr für den Menschen darstellen und auch als Naturkatastrophen bezeichnet werden. Diese können durch menschliches Handeln verstärkt werden und stellen ein Risiko und eine Verwundbarkeit dar (Verlust von Menschenleben). Sie können direkt Menschen, Landwirtschaft, Viehzucht, Gebäude, Straßen usw. betreffen. Indirekte Auswirkungen können Werke, Straßen usw. betreffen. Zu den Risiken gehören atmosphärische Hitze- und Kältewellen, Orkane, Stürme und Dürren. Non-atmosphärische Gefahren sind Erdrutsche, Bodensenkungen und Erdrutsche. Menschliche Eingriffe (anthropogene Ursachen) wie Waldbrände, Wasserverschmutzung, Bodenverschmutzung, Entwaldung und das Aussterben von Tierarten sind ebenfalls problematisch.

Umweltverträglichkeitsprüfungen sind Analysen, die die Störungen, die durch menschliche Aktivitäten in der Umwelt verursacht werden, bewerten. Diese können direkt durch den Bau von Straßen, Verstädterung usw. oder indirekt durch Luftverschmutzung und sauren Regen verursacht werden. Eine Umweltverträglichkeitsprüfung umfasst die Beschreibung des Projekts, Alternativen, ökologische Bestandsaufnahme, Identifizierung und Messung der Auswirkungen sowie Schutz- und Kontrollmaßnahmen. Indikatoren für die Auswirkungen sind Elemente der Umwelt, die durch menschliche Aktivitäten betroffen sind, wie Wassertemperatur, Ozonkonzentration und Landschaftsveränderungen. Die Bewertung erfolgt nach Größe und Bedeutung, wobei beispielsweise der Vegetationsindex bei Waldbränden die Anzahl der Hektar angibt, die verbrannt wurden, und die Bedeutung der betroffenen Flächen berücksichtigt. Die Magnituden-Skala ist entscheidend und reicht von kritisch über schwer bis leicht, wobei zwischen reversiblen und irreversiblen Schäden unterschieden wird. Atmosphärische Auswirkungen sind durch menschliche Aktivitäten verursachte Emissionen von gasförmigen und festen Stoffen, die in die Atmosphäre gelangen. Die Atmosphäre ist sehr komplex und reagiert unvorhersehbar (Luftverschmutzung, saurer Regen, reduzierte Ozonschicht, Treibhauseffekt).

Die Luftverschmutzung hat über viele Jahre hinweg ihre grundlegenden Ursachen in der Zusammensetzung und den Zyklen von Stickstoff, Kohlenstoff, Sauerstoff und Wasser, die sich nur wenig verändert haben. Vegetation und Boden emittieren Stickoxide, Ammoniak, Methan, Pollen und Staubpartikel in die Atmosphäre. In den letzten 150 Jahren hat jedoch der Grad der Störung durch menschliche Aktivitäten zugenommen, was zu einem Anstieg von Substanzen wie Kohlendioxid und anderen gasförmigen Stoffen geführt hat. Luftverschmutzung tritt auf, wenn die Atmosphäre eine Reihe von natürlichen oder künstlichen Stoffen in einem Maß überschreitet, das schädlich für Pflanzen, Tiere und Lebewesen ist. Zur Analyse der Luftverschmutzung werden Emissionsschwerpunkte, Industriezonen, Fahrzeugabgase usw. betrachtet. Das Verhalten der Kontaminanten und ihre Auswirkungen auf Mensch und Umwelt sind ebenfalls wichtig. Die Verschmutzung kann in Gase, Partikel und Energieformen unterteilt werden, wobei zwischen primären und sekundären Schadstoffen unterschieden wird. Primäre Schadstoffe gelangen direkt in die Atmosphäre, während Schwebstoffe aus Staub, Asche, vulkanischer Aktivität, Fahrzeugen und industrieller Tätigkeit stammen. Kohlenmonoxid: Kohlenmonoxid ist ein farb- und geruchloses Gas, das bei der Verbrennung von Kohle, Gas und Öl entsteht. Kohlendioxid ist nicht schädlich, aber seine erhöhte Konzentration trägt zum Treibhauseffekt bei. Stickstoffoxid: ist ein farbloses Gas, das als Distickstoffmonoxid freigesetzt wird, das durch Bakterien bei der Denitrifikation entsteht und häufig bei der Verwendung von Stickstoffdüngern vorkommt. Kohlenmonoxid und Stickstoff sind giftige, farb- und geruchlose Gase, die bei der Verbrennung von Fahrzeugen und in der Industrie entstehen. Stickstoffdioxid hat einen erstickenden Geruch und eine braune Farbe und ist äußerst schädlich, da es aus anthropogenen Verbrennungsprozessen stammt. Schwefeldioxid: entsteht bei der Verbrennung von Kohle, Gas oder Öl und kann als saurer Regen fallen. Die meisten Emissionen stammen aus Kraftwerken und Dieselmotoren. Kohlenwasserstoffe: können in hohen Konzentrationen vorkommen, wobei Methan aus der Zersetzung organischer Materie die häufigste Quelle ist. Schwermetalle: Hohe Konzentrationen können durch Benzin-Additive entstehen. Sekundäre Verschmutzung entsteht durch Reaktionen zwischen primären Schadstoffen und anderen atmosphärischen Bestandteilen unter dem Einfluss von Sonnenenergie. Ozon entsteht, wenn Sonnenlicht Kohlenwasserstoffe und Stickoxide in Fahrzeugabgasen zur Reaktion bringt. Derivate von Stickoxiden und Salpetersäure sowie Schwefeloxide wirken zusammen, um Ozon zu bilden. Flüchtige organische Verbindungen sind Kohlenwasserstoffe, die durch Oxidation von primären Schadstoffen entstehen und Vorläufer von Ozon sind. Schadstoffe können auch ionisierende Strahlung und radioaktive Partikel umfassen. Die Auswirkungen der Luftverschmutzung auf Bodenmaterialien wie Gebäude und Straßen sind erheblich, da Schwefeloxide Kalkstein in Gips umwandeln und Ozon Gummi angreift. Die Auswirkungen auf die Vegetation zeigen sich darin, dass Ruß und Staub sich auf den Blättern ablagern und die Photosynthese behindern. Schwefeldioxid, Ethylen und Nitrat zerstören Chlorophyll. Die Auswirkungen auf den Menschen sind gravierend, da Kohlenmonoxid mit Hämoglobin im Blut reagiert und den Sauerstofftransport im Blut verhindert. Unverbranntes Benzin mit Benzol kann Krebs verursachen. Schwefeldioxid kann Entzündungen der Atemwege hervorrufen und andere Produkte können Lungenödeme verursachen.

Photochemischer Smog tritt auf, wenn die Verschmutzung hoch ist und die klimatischen Bedingungen begünstigen, dass Schadstoffe über einen langen Zeitraum in einem Gebiet verbleiben. Dieses Phänomen wird durch die Einwirkung von Licht auf Fahrzeugemissionen verursacht und ist eine Mischung aus Stickstoffdioxid, Ozon und PAN, die Augenreizungen, Husten und Müdigkeit verursachen kann. Inversionen treten auf, wenn die Temperatur mit der Höhe von 0,64-1 ºC pro 100 m sinkt und darüber schneller abnimmt. Dies geschieht durch thermische Heizung, wenn die Wetterbedingungen sich ändern, sodass die Lufttemperatur in einer bestimmten Höhe höher ist als auf einem niedrigeren Niveau. Dies verhindert die Ausbreitung von Rauch und Schadstoffen aus Heizungen, Industrie und Verbrennungsmotoren, was in Städten geschieht, wo gasförmige Schadstoffe die Strahlung des Bodens absorbieren und eine Temperaturinversion verursachen. Prävention kann durch die Reduzierung des Benzinverbrauchs von Autos, den Verzicht auf Kohle und industrielle Wärme sowie durch die Nutzung öffentlicher Verkehrsmittel erreicht werden. Saurer Regen ist Niederschlag mit hohem Säuregehalt, der durch saure Verunreinigungen verursacht wird. Saurer Regen hat einen pH-Wert unter 5,6, während der normale pH-Wert von Niederschlägen bei etwa 5,6 liegt. Diese Säure entsteht durch die Reaktion von Wasser mit CO2. Saurer Regen wird durch die Emission von Schwefeloxiden aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe von Autos und Kraftwerken verursacht. Auch die Abgase von Autos tragen zur Bildung von saurem Regen bei, der die Erde als Gas oder Feststoff erreicht. Folgen von saurem Regen sind ein erhöhter Säuregehalt im Wasser, der zum Verlust von Arten und zur Veränderung von Ökosystemen führt. Auf dem Land geht die Pflanzenmasse verloren, was die Pflanzen verringert und das Ökosystem verändert. In Gebäuden und Denkmälern korrodieren saure Gesteine und verschlechtern sich. Prävention kann durch die Reduzierung des Treibstoffverbrauchs, die Förderung erneuerbarer Energien und die Installation von Filtern in Schornsteinen zur Entschwefelung erreicht werden. Die Zerstörung der Ozonschicht ist eine der Folgen der Umweltverschmutzung und des Klimawandels. Die Ozonschicht umgibt die Erde und schützt sie vor ultravioletter Strahlung der Sonne. Im Jahr 1982 wurde ein Rückgang in der Antarktis festgestellt, und 1990 wurde das erste Loch in der Ozonschicht in der Arktis entdeckt. Die Ursache für den Verlust ist menschliches Handeln, insbesondere die Verwendung von Aerosolen, Kühlsystemen und Reinigungsmitteln. FCKW und andere Substanzen, die Chloratome enthalten, werden in die Atmosphäre freigesetzt und steigen in die Stratosphäre auf, wo das Sonnenlicht die Moleküle zerlegt und Chloratome freisetzt. Bei niedrigen Temperaturen brechen diese Chloratome Ozonmoleküle auf, was zu einem Verlust von Ozon führt. FCKW verbleiben 40 bis 150 Jahre in der Atmosphäre, und obwohl die Emissionen bereits reduziert wurden, bleiben sie viele Jahre aktiv. Die Zerstörung der Ozonschicht führt zu einer erhöhten ultravioletten Strahlung, die Hautkrebs, Wachstums- und Photosyntheseprobleme bei Pflanzen, Veränderungen des Immunsystems bei Tieren und Menschen sowie die Entwicklung von Grauem Star und Blindheit bei Tieren fördern kann.

Der Treibhauseffekt trägt dazu bei, das Leben auf der Erde zu erhalten, indem er Gase enthält, die für lebende Organismen wichtig sind und die Temperatur regulieren. Kohlendioxid (CO2) absorbiert Infrarotstrahlung, die vom Boden in den Weltraum entweichen würde, und hält die Wärme in der Atmosphäre. Wasserdampf absorbiert Wärme in Form von Energie aus der Sonne und der Erde, was die Lufttemperatur erhöht und zum Treibhauseffekt beiträgt. Der Treibhauseffekt ist die Erwärmung der Atmosphäre und des Landes durch die Absorption von Infrarotstrahlen durch atmosphärische Gase. Dieses Phänomen hält die konstante Temperatur der Erde aufrecht, die bei 15 ºC liegt, während ohne die Atmosphäre die Temperatur bei -18 °C liegen würde. Der Treibhauseffekt erhöht die Temperatur auf 33 ºC. Kohlendioxid ist konstant geblieben, aber die Menge, die durch Verbrennung emittiert wird, beträgt 5.000 Millionen Tonnen pro Jahr. Recyclinganlagen und Ozeane nehmen einen Teil auf, aber die meisten verbleiben in der Atmosphäre, was den Kohlenstoffkreislauf verändert. Tropische Wälder sind zurückgegangen. Das zusätzliche CO2 wirkt als Verstärkung des Treibhauseffekts. Der Klimawandel bezieht sich auf Veränderungen des Wetters, einschließlich Temperatur, Druck, Feuchtigkeit und Windgeschwindigkeit an einem bestimmten Standort. Das Wetter ist die aktuelle Wetterlage in einem bestimmten Gebiet, während das Klima die langfristigen klimatischen Bedingungen beschreibt. Klimawandel bedeutet eine Erhöhung der Temperatur aufgrund der Eigenschaften des Klimawandels. Es gibt einen direkten Zusammenhang zwischen globaler Erwärmung und der erhöhten Konzentration von Treibhausgasen. Temperaturschwankungen sind normal, aber der Treibhauseffekt hat dazu geführt, dass die Wassertemperatur in den letzten 30 Jahren um 0,6 ºC gestiegen ist, was globale Klimaveränderungen verursacht. Wissenschaftler sagen, dass die Temperatur in diesem Jahrhundert um 2 °C steigen könnte, aber CO2-Moleküle bleiben 200 Jahre in der Atmosphäre. Wenn wir weiterhin Gase wie bisher emittieren, könnte die Temperatur bis 2100 um 5 °C steigen, was 40 % der Arten und Störungen in Ökosystemen gefährden würde. Folgen des Klimawandels sind veränderte Niederschläge, die zu Dürren und Hitzewellen führen, sowie zu erhöhter Trockenheit in den Regenwäldern Afrikas und Südamerikas und in bereits trockenen Regionen wie Süd- und Westeuropa. In feuchten Gebieten Asiens können Überschwemmungen auftreten. In kalten Gebieten ersetzen Winterregen den Schnee, was die Populationen schädigt, die auf Eis angewiesen sind. Das Abschmelzen von Gletschern und Eiskappen führt zu einem Anstieg des Meeresspiegels, da die Gletscher in der Arktis und im Himalaya jährlich um bis zu 9 Meter zurückgehen, was die Flüsse im Süden Asiens beeinträchtigt. Absehbare Folgen sind veränderte Landwirtschaft und Pflanzenproduktion, Verlust von Bevölkerung in Küstengebieten, Anstieg des Meeresspiegels, vermisste Personen bei Naturkatastrophen wie Bränden, Dürren, Wirbelstürmen und Überschwemmungen sowie Veränderungen in den Ökosystemen und eine Gefahr für die dort lebenden Tiere. Alle Maßnahmen zur Verringerung der Emissionen von Treibhausgasen sind Maßnahmen zur Verhinderung des Klimawandels.

Die Lärmbelastung hat nachteilige Auswirkungen auf die Gesundheit. Lärm sind unerwünschte Geräusche, die Unbehagen verursachen können. Gesundheitsschäden können auf zwei Arten auftreten: Physiologische Wirkungen wie Hörverlust, Veränderungen der Herzfrequenz, Blutdruck und Schwindel. Psychophysiologische Auswirkungen umfassen Stress, Reizbarkeit, Schlafmangel und verminderte Lernfähigkeit. Internationale Verpflichtungen zur Erhaltung der Natur wurden 1948 durch die Internationale Union zur Erhaltung der Natur ins Leben gerufen. Im Jahr 1968 wurde der Club of Rome gegründet, um die Folgen des industriellen Wachstums und deren Auswirkungen auf die Umwelt zu untersuchen. Die Stockholmer Konferenz von 1972 führte zur Gründung des Programms der Vereinten Nationen für die Umwelt, das hundert Schritte zum Schutz der Umwelt auf allen Kontinenten festlegte. Das Montrealer Protokoll von 1987 wurde von 36 Ländern unterzeichnet und sah eine Reduzierung der FCKW-Emissionen um bis zu 50 % bis zum Jahr 1998 vor. Verpflichtungen wurden 1992 auf dem Erdgipfel in Rio de Janeiro formuliert, um die Umwelt zu verteidigen und ein Modell zur Lösung von Umweltproblemen zu entwickeln. Bei diesem Gipfel stimmten 106 Staaten einem Abkommen zu, das die am weitesten entwickelten Länder zur Reduzierung von CO2-Emissionen im Jahr 1990 verpflichtete. Der Kyoto-Gipfel zum Klimawandel im Jahr 1997 schlug eine Strategie zur Reduzierung von Treibhausgasen vor und erreichte einen Kompromiss von 5,2 % der Gesamtemissionen. Länder, die ihre Ziele erreichen, können ihre überschüssigen Reduktionen an andere Länder verkaufen. Das Abkommen trat am 16. Februar 2005 in Kraft und endete 2013. Die Bali-Klimakonferenz im Jahr 2007 entwarf die Verpflichtungen zur Ersetzung des Kyoto-Protokolls im Jahr 2013. Nachhaltige Entwicklung zielt darauf ab, den hohen Verbrauch natürlicher Ressourcen und die Umweltzerstörung zu vermeiden. Nachhaltige Entwicklung basiert auf wirtschaftlicher Entwicklung, sozialer Entwicklung und dem Schutz kultureller Vielfalt. Diese Komponenten sind miteinander verknüpft, da Produktion Auswirkungen auf die Umwelt, die Wirtschaft, die Beschäftigung und die soziale Entwicklung hat. Das Gipfeltreffen in Rio legte den Grundstein für eine nachhaltige Entwicklung, da die aktuelle Entwicklung die Umwelt schädigt. Die Ressourcen des Landes sind begrenzt und können nicht unbegrenzt genutzt werden. Es ist notwendig, sowohl gegenwärtige als auch zukünftige Bedürfnisse zu berücksichtigen. Eine nachhaltige Entwicklung kann durch die Vermeidung der Erschöpfung von Ressourcen und die Entwicklung erneuerbarer Ressourcen erreicht werden. Der Rückgang des Verbrauchs in den entwickelten Ländern, Fortschritte in den unterentwickelten Ländern und der Schutz natürlicher Ökosysteme sowie der kulturellen Vielfalt sind entscheidend, um die Umwelt und die Wirtschaft zu fördern. Menschliche Aktivitäten bergen bestimmte Risiken, die durch Umweltverträglichkeitsprüfungen überprüft werden müssen, und es sind vorbeugende Maßnahmen erforderlich, wie oben diskutiert.