Das Erdsystem und die Folgen der Umweltverschmutzung

Das Erdsystem und seine Teilsysteme

Innerhalb des Erdsystems lassen sich mehrere interagierende Teilsysteme unterscheiden: die Atmosphäre (gasförmige Hülle), die Geosphäre (die feste Erde, die aus Gesteinen und Mineralien besteht), die Hydrosphäre (Binnengewässer, Meere und Ozeane) und die Biosphäre (alle Lebewesen und Organismen auf dem Planeten). Alle Komponenten des Erdsystems sind voneinander abhängig; was in einem Teilsystem geschieht, hat Auswirkungen auf die anderen Teilsysteme, sodass ein dynamisches Gleichgewicht besteht.

Interaktionen im globalen Gleichgewicht

Ein Beispiel hierfür ist die Regulierung des Klimas, an der alle Teilsysteme beteiligt sind, insbesondere jedoch die Hydrosphäre und die Atmosphäre. Die Veränderungen durch den verstärkten Treibhauseffekt zeigen das Ausmaß, in dem alle terrestrischen Komponenten interagieren. Die engste Beziehung besteht zur Biosphäre, da sie im weiten Sinne alle Lebewesen, die natürliche Umwelt als Gesamtheit und die Beziehungen zwischen ihnen umfasst.

Die Geosphäre bietet das Substrat und die Quelle anorganischer Nährstoffe für terrestrische Ökosysteme. Die Hydrosphäre, Atmosphäre und Biosphäre interagieren durch den Austausch von CO2 und O2 mit den Lebewesen. Das Leben hängt jedoch nicht nur von der physischen Umwelt ab: Es waren gerade biologische Prozesse, welche die Eigenschaften des Mediums drastisch verändert haben (z. B. die Zusammensetzung der Atmosphäre, die ihren Sauerstoffgehalt der Photosynthese verdankt, oder verschiedene Funktionen und Inhaltsstoffe der Ozeane).

Definition und Ausmaß der Verschmutzung

Verschmutzung ist der Anstieg oder das Auftreten von Schadstoffen sowie schädlichen Energieformen in der Umwelt in einem Maße, das die Natur nicht mehr neutralisieren kann. Es ist wichtig zu beachten, dass in der Regel die Menge entscheidender ist als die Art der Verunreinigung. Die gegenwärtigen Probleme der Verschmutzung begannen Ende des 18. Jahrhunderts mit der industriellen Revolution. Die Auswirkungen können lokal, regional oder global sein.

Ursachen und Formen der Kontamination

Kontamination kann durch natürliche biologische und geologische Prozesse oder durch menschliche (anthropogene) Einflüsse entstehen:

• Natürliche Kontamination: Verursacht durch Vulkanausbrüche, Waldbrände, Sandstürme in der Wüste, Aktivitäten von Mikroorganismen und Ähnliches.
• Anthropogene Verschmutzung: Diese hat seit der industriellen Revolution durch die Nutzung fossiler Brennstoffe, das exponentielle Wachstum der Menschheit und den Ressourcenverbrauch stark zugenommen.

Formen der Verschmutzung:

• a) Physikalische Kontamination: Beruht auf Änderungen der physikalischen Eigenschaften von Atmosphäre und Wasser, wie etwa thermische Belastung, Lärm und Strahlung.
• b) Chemische Verunreinigung: Der Schadstoff ist eine bestimmte chemische Verbindung.
• c) Biologische Kontamination: Beruht auf der Wirkung bestimmter Organismen.

Problematik der Luftverschmutzung

Die Luftverschmutzung ist zu einem ernsten Problem geworden, das nicht nur die Gesundheit beeinträchtigt, sondern auch die normale Entwicklung der Vegetation verhindert und Gebäude sowie Denkmäler beschädigt. Die wichtigsten Luftschadstoffe stammen aus der Nutzung fossiler Brennstoffe in der Industrie und in Fahrzeugen sowie aus bestimmten industriellen Prozessen und dem Bergbau.

Klassifizierung der Schadstoffe

• Primäre Schadstoffe: Gefährliche Stoffe, die direkt in die Atmosphäre abgegeben werden, wie Kohlenstoffoxide, Schwefel und Stickstoff.
• Sekundäre Schadstoffe: Diese entstehen durch chemische Reaktionen zwischen primären Schadstoffen in der Atmosphäre, wie es beispielsweise beim Ozon der Fall ist.

Einige Auswirkungen der Luftverschmutzung beeinflussen den gesamten Planeten, wie der saure Regen, die Zerstörung der Ozonschicht und die globale Erwärmung. In anderen Fällen sind die Auswirkungen lokal begrenzt, wie beim fotochemischen Nebel oder der Verschmutzung in Innenräumen.

Winter-Smog

Winter-Smog bezeichnet dichte, verschmutzte Luft (gemischt mit Rauchpartikeln, Ruß und Schwefel), die durch die Kohleverbrennung entsteht und in Städten häufig die Sicht verringert.

Photochemischer Smog

Hierbei handelt es sich um eine Art dunkelorangefarbenen Dunst. Der Sommer ist die schlimmste Zeit für diese Art von Nebel, weshalb er auch als Sommersmog bezeichnet wird. Er wird aus primären Schadstoffen wie Stickoxiden und flüchtigen organischen Verbindungen gebildet, die miteinander und mit Sauerstoff reagieren. Der Straßenverkehr ist für etwa 50 bis 70 % dieser Art von Verschmutzung verantwortlich. Normalerweise steigen diese umweltschädlichen Gase durch die warme Luft in die obere Atmosphäre auf.