Luftverschmutzung: Ursachen und Folgen

Konzept der atmosphärischen Schadstoffe

Unterschiede zwischen primären und sekundären Schadstoffen

Luftverschmutzung ist jede physikalische, chemische oder biologische Veränderung der Luft, die die natürliche Zusammensetzung verändert oder ein fremdes Element ist. Dies kann entweder durch ungewöhnlich hohe Konzentrationen oder durch die Freisetzung von Stoffen geschehen, die ein Risiko, eine Gefahr oder eine Belästigung für Menschen, Ökosysteme oder Sachgüter jeglicher Art darstellen.

• Primäre Schadstoffe gelangen direkt aus Emissionsquellen in die Atmosphäre (z. B. Schwebeteilchen, Kohlenstoff-, Schwefel-, Stickoxide).
• Sekundäre Schadstoffe entstehen, wenn primäre Schadstoffe mit Bestandteilen der Atmosphäre reagieren, manchmal auch unter Einfluss von Sonnenenergie. Beispiele hierfür sind Schwefelsäure, Salpetersäure, troposphärisches Ozon und Peroxyacetylnitrat (PAN).

Schwefeloxide: Ursachen und Auswirkungen

Die Quelle von Schwefeloxiden kann natürlich sein, wie z. B. Vulkanausbrüche, oder anthropogen, wie die Verbrennung fossiler Brennstoffe (Kohle, Erdöl und Erdölprodukte), die mit Schwefel verunreinigt sind.

Beim Menschen können Schwefeloxide in der Luft, abhängig von ihrer Konzentration, einen stechenden Geruch verursachen und zu Reizungen sowie Atemwegs- und Lungenproblemen führen.

In der Umwelt können hohe Konzentrationen von Schwefeldioxid eine wesentliche Ursache für klassischen Smog (auch bekannt als Londoner Smog) sein. Darüber hinaus kann Schwefeldioxid in der Atmosphäre zu Schwefeltrioxid oxidiert werden, das wiederum in Gegenwart von Feuchtigkeit zu saurem Regen in Form von Schwefelsäuretröpfchen führen kann.

Einfluss von Wetterbedingungen auf die Schadstoffverteilung

Die geografische Lage und das Relief beeinflussen die Entstehung von Winden, die Schadstoffe wegtragen oder zu deren Anreicherung führen können. Die Abbildungen zeigen den Einfluss der sogenannten Tal- und Bergwinde, die nachts durch die unterschiedliche Erwärmung der Hänge und Täler entstehen, sowie tagsüber. Im Laufe des Tages werden die Hänge erwärmt, wodurch ein Aufwind warmer Luft entsteht, während sich im Talboden kalte Luft ansammelt. Dies führt zu einer Temperaturinversion, die die Ausbreitung von Schadstoffen verhindert. Nachts kehrt sich der Prozess um, es bilden sich Bergwinde, die ebenfalls zu Inversion und Schadstoffanreicherung führen.

Temperaturinversion und ihre Auswirkungen

Im Allgemeinen nimmt die Temperatur mit der Höhe ab (vertikaler Temperaturgradient). Bei einer Inversion steigt die Temperatur jedoch mit der Höhe an, was den konvektiven Wärmestrom verhindert, da sich die kalten und damit dichteren Luftmassen am Boden befinden. Dies ist im Beispiel der Zeichnung dargestellt.

Das Ozonloch: Entstehung und Folgen

Das Ozonloch bezeichnet eine erhebliche Ausdünnung der Ozonschicht, die sich derzeit über dem Südpol befindet. Es hat sich gezeigt, dass bestimmte Schadstoffe, vor allem Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) und Stickoxide, die Ozonschicht zerstören. FCKW wurden als Kältemittel in der Kältetechnik und in Spraydosen verwendet. Stickoxide entstehen bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe, insbesondere bei hohen Temperaturen und Drücken, wie z. B. in Wärmekraftwerken.

Die Abnahme der Ozonschicht führt zu einer Zunahme der UV-Strahlung auf der Erde, die das Immunsystem schwächen und Gesundheitsrisiken wie Hautkrebs, Mutationen und Katarakte verursachen kann. Sie erhöht auch die Schäden an Pflanzen und Tieren. Eine anhaltende Zerstörung der Ozonschicht mit der Folge starker UV-Strahlung kann zur Zerstörung der Primärproduzenten führen, von denen letztlich das Überleben aller Lebewesen auf der Erde abhängt.