Umweltanalyse: Wasser- und Luftqualität – Methoden & Indikatoren

Methoden der Wasseraufbereitung

Physikalische Filtrationsverfahren

• Physikalische Filtration: Filter und/oder Siebe mit unterschiedlicher Porengröße verhindern den Durchgang von Partikeln, die größer als die Poren sind.
• Aktivkohlefilter: Aktivkohle mit feiner Porenstruktur bindet aufgrund ihrer Elektroaffinität gelöste Salze und entfernt Gerüche sowie ungewöhnliche Geschmäcker aus dem Wasser.
• Klärung / Sedimentation: Wasser wird in großen Behältern zur Ruhe gebracht, damit suspendierte Feststoffe langsam absinken. Anschließend wird nur das von Feststoffen freie Oberflächenwasser entnommen. Gelegentlich wird danach eine Flockung angewendet.
• Ultraviolette (UV) Strahlung: Dient zur Entfernung von Mikroorganismen aus dem Wasser.
• Umkehrosmose: Wasser wird unter hohem Druck durch spezielle Membranen gepresst, um gelöste Salze und andere Verunreinigungen zu entfernen.

Chemische Wasseraufbereitungsverfahren

• Chemische Koagulation-Flockung: Eine Substanz wird dem Wasser zugesetzt, um fein verteilte Partikel zu größeren Flocken zu verbinden, die dann leichter sedimentieren.
• Chlorierung: Zugabe von Chlorverbindungen, um eine Kontamination durch Mikroorganismen auf dem Weg zum Verbraucher zu verhindern.
• Ozonierung: Ozon wird dem Wasser zugesetzt, um alle Mikroorganismen zu oxidieren und abzutöten.

Biologischer Sauerstoffbedarf (BSB) und Wasserqualität

In stehenden Gewässern wie Teichen tritt die Sedimentation von Schwebstoffen in den Vordergrund. Der Biologische Sauerstoffbedarf (BSB) ist ein wichtiger Indikator, der hilft, die Menge an biologisch abbaubaren organischen Stoffen im Wasser zu bestimmen. Er bezieht sich auf die Menge an Sauerstoff, die Mikroorganismen für den Abbau organischer Substanz benötigen. BSB und gelöster Sauerstoff (O₂) stehen in einem umgekehrten Verhältnis.

Unbelastete Gewässer sind mit Sauerstoff gesättigt. Bei der Einleitung organischer Stoffe nimmt die Sauerstoffkonzentration jedoch ab, da der Sauerstoff für deren Zersetzung verbraucht wird. Folglich steigt der biologische Sauerstoffbedarf. Ist der Wert des BSB niedriger als der gelöste Sauerstoff, kann sich das System regenerieren; andernfalls verschlechtert sich die Wasserqualität.

Luftverschmutzung: Quellen und Begriffe

Anthropogene Emissionsquellen

Anthropogene Emissionen treten hauptsächlich bei Verbrennungsprozessen auf, wie sie beispielsweise in Kraftfahrzeugen und thermischen Kraftwerken stattfinden.

• Saurer Regen: Stickoxide reagieren mit atmosphärischem Wasser in den Wolken zu Salpetersäure, wodurch der Niederschlag sauer wird.
• Ozon (O₃) in der Troposphäre: Entsteht, wenn einfallende UV-Strahlung bei relativ hohen Temperaturen auf Stickoxide trifft.

Faktoren der Luftschadstoffausbreitung

Verschiedene Situationen können die Ausbreitung von Luftschadstoffen beeinflussen:

• Antizyklonale thermische Subsidenz (Inversion): Eine solche Wetterlage kann die Durchmischung der Luftmassen behindern.
• Enge Isobarenabstände: Fördern eine schnelle Verteilung des Rauchs aus Schornsteinen.
• Niederdrucksituationen: Erzeugen eine Zunahme der vertikalen Luftbewegung und damit eine bessere Durchmischung in der Höhe.

Wichtige Begriffe der Luftreinhaltung

• Immissionswert: Konzentration von Luftschadstoffen an einem bestimmten Ort.
• Emissionswert: Menge eines Stoffes, die aus einer emittierenden Quelle stammt.
• Leitwert: Eine Konzentration eines Schadstoffs, die langfristige oder mittelfristige Folgen für die menschliche Gesundheit oder Ökosysteme haben kann.
• Grenzwert: Konzentrationen, die über einen bestimmten Zeitraum nicht überschritten werden dürfen.

Photochemischer Smog

Der Smog, auch bekannt als photochemischer Smog, tritt hauptsächlich in Städten bei starker Sonneneinstrahlung auf. Er entsteht, wenn Kohlenwasserstoffe und Stickoxide mit Sauerstoff unter Einwirkung von ultravioletter Strahlung reagieren. Die Produkte dieser Reaktion sind oxidierende Substanzen wie Ozon und Peroxyacetylnitrat (PAN).

Die wichtigsten Luftschadstoffe, die von Fahrzeugen emittiert werden, sind:

• Kohlenwasserstoffe
• Kohlenmonoxid (CO)
• Schwermetalle (z.B. Pb, Fe, Ni, Cd)
• Stickoxide (NOx)
• Schwefeldioxid (SO₂)