Biogeochemische Kreisläufe und die Folgen der Luftverschmutzung

Biogeochemische Kreisläufe

• Abbau von organischem Material in einer Weise, die von Pflanzen verwendet werden kann.
• Die Pflanzen nehmen die im Boden und Wasser gespeicherten, verfügbaren Nährstoffe auf und lagern sie in ihrem Gewebe ein.
• Nährstoffe werden entlang der Nahrungskette von einer trophischen Ebene zur nächsten weitergegeben.
• Die Überreste der Lebewesen werden durch die Einwirkung von Zersetzern in einfache organische Verbindungen aufgebrochen.

Quellen von Luftschadstoffen

• Die unkontrollierte Emission von Rauch durch industrielle Aktivitäten sowie die Nutzung bestimmter Verkehrsmittel und Heizungen.
• Fabriken und Kraftwerke, die Kohle oder Erdölderivate verbrennen.
• Besorgniserregende alternde Reaktoren, bei denen Lecks auftreten können, aus denen gefährliche Mengen an Radioaktivität entweichen.
• Einige Anlagen geben chemisch giftige Gase wie Chlor oder Formaldehyd ab.
• Die metallurgische Industrie produziert Metalle, die in die Atmosphäre gelangen.
• Die Verbrennung von Abfällen setzt Methangas, Kohlendioxid (CO₂), Schwefeldioxid (SO₂) und Blei frei.
• Düngemittel und Pestizide auf Feldern gelangen in die Atmosphäre.
• Motoren von Autos und Flugzeugen emittieren Blei, Kohlenmonoxid (CO) und Stickoxide, die mit Sonnenlicht zu giftigem bodennahem Ozon (O₃) reagieren.
• Ölraffinerien verbrennen überschüssiges Gas und emittieren Schwefeldioxid (SO₂).
• Durch das Heizen mit Kohle steigen die Werte für Schwefeldioxid und CO₂ in der Atmosphäre.

Die Auswirkungen der Luftverschmutzung

• Kohlendioxid (CO₂), das von Industrien und Kraftwerken emittiert wird, reichert sich in der Atmosphäre an.
• Schwefeldioxid (SO₂) ist charakteristisch für die Luftverschmutzung in Städten und führt zu Schadstoffprozessen wie Smog und saurem Regen.
• Saurer Regen bildet sich, wenn SO₂ mit Wasserdampf in der Atmosphäre reagiert und zu Schwefelsäure wird. Die resultierenden sauren Wolken schädigen die Vegetation massiv.
• Smog ist ein dunkler, SO₂-reicher Nebel, der den Stoffwechsel beeinträchtigt und krebserregend sein kann.
• Stickoxide (N₂O, NO, NO₂) aus Verbrennungsmotoren verursachen Reizungen der Atemwege, Schleimhäute und Augen.
• Blei aus der metallurgischen Industrie und aus Benzin beeinflusst das Nervensystem und das Blut des Menschen.
• Kohlenmonoxid (CO) aus unvollständiger Verbrennung stellt eine ernste Bedrohung für die menschliche Gesundheit dar.
• Bodennahes Ozon verursacht lokale Beschwerden an Augen und Schleimhäuten sowie braune Flecken auf Pflanzenblättern.
• Pestizide, die von Landwirten zur Schädlingsbekämpfung eingesetzt werden, werden oft durch den Wind in besiedelte Gebiete getragen und stellen dort eine Gefahr dar.

Saurer Regen

• Saurer Regen ist ein Niederschlag in wässriger Lösung mit Schwefelsäure und Salpetersäure. Er entsteht durch die Kombination von Schwefeloxiden (SO₂) und Stickoxiden (NO, NO₂) mit atmosphärischem Wasserdampf. Regen gilt als sauer, wenn sein pH-Wert unter 5,6 liegt.
• Schwefeldioxid (SO₂) entsteht durch die Verbrennung von Kohle oder Öl, die Schwefel als Verunreinigung enthalten.
• Stickoxide (NO, NO₂) stammen aus Hochtemperatur-Verbrennungsprozessen (über 1000 °C) in Motoren. Auch Düngemittel tragen zu erhöhten Stickoxidwerten in der Atmosphäre bei.
• Trotz seines Namens tritt saurer Regen nicht immer flüssig auf; manchmal fällt er auch als Schnee.

Auswirkungen des sauren Regens

• Ein globales Problem: Hohe Schornsteine verteilen Schadstoffe weit in der Atmosphäre, wo sie Säuren bilden und Tage später als saurer Regen niedergehen.
• Schäden an Bäumen und Boden: Säuren verstopfen die Poren der Blätter und behindern die CO₂-Aufnahme. Zudem wird die Widerstandsfähigkeit der Bäume durch Bodenveränderungen geschwächt.
• Sterbende Seen: Die Versauerung von Seen tötet aquatische Lebewesen und macht das Wasser ungenießbar.
• Zerstörung von Bauwerken: Säure greift Materialien von Gebäuden, Statuen und Kunstwerken an.
• Gesundheitsrisiken: Das Einatmen von saurem Nebel schädigt die Lunge. Zudem kann durch Säure gelöstes Aluminium eine Ursache für das Alzheimer-Syndrom sein.

Treibhausgase

• Kohlendioxid (CO₂): Hauptverantwortlich für den Treibhauseffekt, stammend aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe.
• Abholzung: Das Brennen von Wäldern setzt CO₂ frei und zerstört Bäume, die CO₂ absorbieren könnten.
• Methan: Ein Gas, das aus ausdünstenden Feuchtgebieten, Reisfeldern und Mülldeponien emittiert wird.
• Lachgas (Stickstoffoxid): Ein natürlicher Bestandteil, dessen Konzentration durch Düngemittel und Verbrennungsprozesse steigt.
• Ozon: Ein Schadstoff in Bodennähe, der durch die Reaktion von Abgasen mit Sonnenlicht entsteht.
• FCKW-Gase: Werden in Klimaanlagen, Verpackungen und Kühlschränken verwendet.
• Es gibt über 30 identifizierte Treibhausgase, von denen viele eine extrem lange Lebensdauer haben.