Luftverschmutzung: Ursachen, Arten und Ausbreitung

Luftverschmutzung: Definition und Bedeutung

Luftverschmutzung bezeichnet die Präsenz von Materialien, Stoffen oder Energieformen in der Atmosphäre, die ernsthafte Risiken, körperliche Beschwerden oder Schäden für die Gesundheit oder Sicherheit von Menschen, der Umwelt und anderen Gütern jeglicher Art verursachen können. Dies schließt auch die Luftkontamination zu bestimmten Zeiten ein.

Quellen der Luftverschmutzung

Natürliche Schadstoffquellen

Natürliche Quellen umfassen Emissionen, die durch natürliche Aktivitäten entstehen:

• Vulkanausbrüche: Freisetzung von Gasen und Partikeln in die Atmosphäre.
• Waldbrände: Natürliche Brände emittieren hohe Konzentrationen von Rauch, Staub und Asche.
• Biologische Prozesse: Aktivitäten wie die Erhöhung von CO2 durch Lebensprozesse, windgetragene Bestäubungsprozesse, die Atemwegsallergien wie Heuschnupfen verursachen können.
• Gewitter: Durch Blitzeinschläge entstehen Stickoxide.
• Meersalzpartikel: Emission von Salzpartikeln in die Luft.
• Winderosion: Bei starkem Wind oder Sturm werden Partikel über weite Strecken transportiert.

Anthropogene (Menschliche) Schadstoffquellen

Diese Quellen werden durch die Anwesenheit und Aktivitäten des Menschen verursacht. Das Problem der Luftverschmutzung ist hauptsächlich mit diesen Ursachen verbunden:

• Haushalte: Nutzung von Heizungen, Haushaltsgeräten, fossilen Brennstoffen (z.B. Kohle) sowie der Zustand der verwendeten Ausrüstung.
• Verkehr: Automobile und Flugzeuge verursachen einen hohen Grad an Kontamination. Auch der Schienenverkehr trägt dazu bei.
• Industrie: Industrielle Prozesse und Anlagen.
• Landwirtschaft und Viehzucht: Emissionen aus landwirtschaftlichen Praktiken und Tierhaltung.
• Entsorgung fester Abfälle: Verbrennung und Deponierung von Müll.

Es ist wichtig zu beachten, dass die natürlichen Emissionen global am höchsten sind.

Arten von Luftschadstoffen

Chemische Luftschadstoffe

Luftschadstoffe sind Chemikalien, die in bestimmten Konzentrationen Beschwerden, Schäden oder Gefahren für Menschen und andere Lebewesen verursachen können. Sie können auch Störungen im Funktionieren von Ökosystemen, an materiellen Gütern und im Klima hervorrufen.

Die Verweilzeit beschreibt, wie lange Schadstoffe in der Atmosphäre verbleiben können, entweder in ihrer ursprünglichen Form oder durch die Teilnahme an vielfältigen und oft komplexen chemischen Reaktionen.

Aerosole sind Partikel mit einem Durchmesser von weniger als 10 Mikrometern (µm).

Primäre Schadstoffe

Primäre Schadstoffe sind Stoffe, die direkt aus verschiedenen Quellen in die Atmosphäre emittiert werden und deren chemische Zusammensetzung in der Natur variiert. Zu dieser Gruppe gehören:

• Partikel: Wie Ionen, Aerosole und Dämpfe.
• Schwefelverbindungen: Z.B. Schwefeldioxid (SO2), Schwefeltrioxid (SO3) und Schwefelwasserstoff (H2S).
• Stickoxide: Z.B. Distickstoffmonoxid (N2O), Stickstoffmonoxid (NO) und Stickstoffdioxid (NO2).
• Kohlenstoffoxide: Z.B. Kohlenmonoxid (CO) und Kohlendioxid (CO2).
• Organische Verbindungen: Z.B. Kohlenwasserstoffe (volatile organic compounds, VOC), polychlorierte Biphenyle (PCB), Dioxine und Furane.
• Halogenierte Verbindungen: Z.B. Chlorwasserstoff (HCl), Fluorwasserstoff (HF), Halogene und Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW).
• Schwermetalle: Z.B. Blei, Quecksilber und Cadmium.
• Geruchsstoffe.

Sekundäre Schadstoffe

Sekundäre Schadstoffe entstehen aus primären Schadstoffen durch chemische Reaktionen in der Atmosphäre. Sie bilden sich durch die Umwandlung bestehender Substanzen. Die wichtigsten sind:

• Schwefeltrioxid (SO3)
• Ammoniak (NH3)
• Sulfate (SO4)
• Salpetersäure (HNO3)
• Ozon (O3) in der Troposphäre
• Peroxyacetylnitrat (PAN)

Physikalische Schadstoffe: Strahlung und Lärm

Ionisierende Strahlung

Ionisierende Strahlung besteht aus Teilchen oder elektromagnetischen Wellen, die Atome oder Moleküle der Materie ionisieren können. Sie wirken direkt auf die Materie ein, verändern das chemische Gleichgewicht ihrer Struktur und Funktionen und haben große Auswirkungen auf die Atmosphäre und den Menschen. Es gibt vier Haupttypen:

• Alpha-Strahlung
• Beta-Strahlung
• Gamma-Strahlung
• Röntgenstrahlung

Alpha- und Beta-Teilchen sind elektrisch geladen und unterscheiden sich in ihrer Eindringtiefe: Alpha-Teilchen haben eine geringere Eindringtiefe. Röntgen- und Gammastrahlen sind elektromagnetische Wellen und besitzen eine hohe Durchschlagskraft.

Nichtionisierende Strahlung

Nichtionisierende Strahlung sind elektromagnetische Wellen, die die Struktur der Materie nicht durch Ionisation verändern. Ihre natürlichen Quellen sind die Sonne und die Erdoberfläche. Anthropogene Quellen umfassen elektrische Stromleitungen und elektrische Geräte. Beispiele hierfür sind:

• UV-Strahlung
• Infrarotstrahlung
• Hochfrequenz- und Mikrowellenstrahlung

Die Auswirkungen dieser Strahlung hängen von der Intensität des erzeugten elektromagnetischen Feldes ab.

Lärm als Umweltbelastung

Lärm wird heute als eine besondere Art der Luftverschmutzung betrachtet, die erhebliche Auswirkungen auf die Bevölkerung hat.

Ausbreitung und Wirkung von Luftschadstoffen

Emission und Immission

Die Emission bezeichnet die Menge der Schadstoffe, die von einer emittierenden Quelle über einen bestimmten Zeitraum in die Atmosphäre abgegeben werden. Emissionswerte werden typischerweise am Ausgang der Anlage gemessen. Die weitere Entwicklung der Schadstoffe in der Atmosphäre erfolgt durch Transport, Verteilung, Vermischung oder Akkumulation.

Die Immission ist die Menge der Schadstoffe, die in einer bestimmten Atmosphäre vorhanden ist, nachdem sie transportiert, verteilt und vermischt wurden. Sie beschreibt die Konzentration, der Lebewesen und Materialien ausgesetzt sind, die unter ihrem Einfluss stehen.

Wenn die Immissionswerte zu hoch sind, beeinträchtigen sie die Luftqualität und erfordern Maßnahmen zur Eindämmung der negativen Auswirkungen auf verschiedene Empfänger.