Umweltverschmutzung: Ursachen, Folgen und Wasserqualität

Biochemischer Sauerstoffbedarf (BSB) und Eutrophierung

Der Biochemische Sauerstoffbedarf (BSB) wird verwendet, um den Grad der organischen Verschmutzung zu bestimmen. Eutrophierung tritt in Binnengewässern auf, die mit einer signifikanten Menge an organischen Stoffen verunreinigt sind. Diese Art der Schadstoffe erzeugt eine organische Verschmutzung mit spezifischen Merkmalen, welche die Qualität des Wassers sowie die Funktionsweise lebender Organismen und Ökosysteme beeinflussen.

Dieser Vorgang wird als Eutrophierung bezeichnet. Dabei erreichen die Gewässer durch Einleitungen eine hohe Konzentration an Nährstoffen, was die Abbauprozesse zu anorganischen Stoffen fördert.

Reinigungssysteme für Abwasser

Es gibt zwei verschiedene Reinigungssysteme:

• Natürliche Reinigungssysteme (Lagunen und grüne Filter): Ein System, das nur dann sinnvoll ist, wenn die Abwasserbelastung relativ gering und die organische Verschmutzung überschaubar ist.
• Technologische Reinigung (Kläranlagen): Wenn das Abwasser eine größere Belastung aufweist, sind effizientere Mechanismen und der Einsatz von Kläranlagen erforderlich, um eine wertvolle Wiederverwendung zu ermöglichen.

Versalzung des Grundwassers

Die Versalzung ist einer der typischen Prozesse der Kontamination des Grundwassers. Es gibt zwei Hauptursachen:

• Filtration in Bewässerungsgebieten: In Gebieten mit häufiger künstlicher Bewässerung kommt es zum Austreten von Salzen aus dem Abwasser, deren Konzentration durch oberflächliche Verdunstungsprozesse steigt.
• Wasserentnahme in Küstengebieten: Die Entnahme von Süßwasser aus Brunnen in Meeresnähe führt dazu, dass Meerwasser in den Aquifer nachströmt.

Hauptquellen der Verschmutzung

Natürliche Quellen

Natürliche Prozesse der Biosphäre und Exosphäre umfassen:

• Vulkanausbrüche: Schwefelverbindungen (SO₂, H₂S) und Schwebeteilchen.
• Atmung von Lebewesen: CO₂.
• Zersetzung organischer Stoffe: Methan (CH₄).
• Waldbrände: CO₂ und CO.
• Pollen: Natürliche oder synthetische Partikel.

Anthropogene Quellen (Künstlich)

Seit der Industriellen Revolution (19. Jahrhundert) führt die Nutzung fossiler Brennstoffe (Gas, Öl und Kohle) zu massiven Emissionen von bis zu 20 Millionen festen Teilchen. Umweltbelastende Tätigkeiten sind:

1. Haushalte, Verkehr und Industrie.
2. Landwirtschaft und Viehzucht.
3. Verbrennung von Abfällen.
4. Küsten- und Seeschifffahrt.

Schadstoffe in Meeren und Küsten

Die Quellen der Verschmutzung sind vielfältig:

• Abwasser und Müll: Einschließlich Kunststoffen und Fässern, die zur Falle für Wale, Robben usw. werden.
• Radioaktive Abfälle: Stoffe wie Plutonium, Cäsium und Quecksilber sowie versenkte Atomwaffen.
• Luftverschmutzung: Verursacht ein Drittel der gesamten Meeresverschmutzung.
• Landwirtschaftliche Düngemittel: Führen zur Eutrophierung in Flussdeltas.
• Schiffsabgase und Ölplattformen: Verursachen Ölunfälle, bekannt als Black Tide (Ölpest).

Auswirkungen der Ölpest (Black Tide):

• Beeinträchtigung der Wärmedämmung und des Auftriebs bei Haaren und Federn von Meerestieren.
• Lichtmangel durch Teerschichten verhindert die Photosynthese.
• Vergiftungen durch Toxizität.
• Zerstörung von Fischerei, Tourismus sowie Meeres- und Küstenökosystemen.

Thermische Inversion und Schadstoffausbreitung

Während des Tages erwärmt sich die Luft an den Hängen und steigt auf. Im Zentrum des Tales kann jedoch eine kalte, stabile Luftmasse verbleiben (Inversion), welche die Dispersion verhindert. Nachts sinkt kalte Luft die Hänge hinab, sammelt sich in der Talmitte und verstärkt die Inversionsbedingungen. Dies kann über den Tag anhalten, besonders wenn Wolken die Sonneneinstrahlung verhindern.

Smog und photochemische Reaktionen

Smog entsteht aus der Verbindung von natürlichem Nebel mit Luftschadstoffen wie Rauch.

• Photochemischer Smog: Gebildet aus Stickoxiden, die mit Kohlenwasserstoffen aus der Verbrennung von Mineralöl unter Einwirkung von ultraviolettem Licht reagieren. Das Ergebnis ist ein Gemisch, das Ozon enthält und die Organisationsstrukturen von Tieren und Pflanzen verändern kann. Es handelt sich um eine Form lokaler Luftverschmutzung.

Definitionen und Arten von Schadstoffen

Luftverschmutzung

Luftverschmutzung ist das Vorhandensein von Stoffen oder Energieformen in der Luft, die Risiken oder Schäden für Menschen und Umwelt darstellen. Laut WHO ist es eine Veränderung der Luftzusammensetzung durch fremde Stoffe in Mengen und Zeiträumen, die schädlich für Menschen, Tiere und Sachwerte sein können oder das Wohlbefinden stören.

Hauptschadstoffe des Wassers

Hierzu zählen Chemikalien, Mikroorganismen oder Energieformen in Konzentrationen, die über dem Normalwert liegen:

• Pathogene Mikroorganismen: Bakterien, Viren und Protozoen aus organischen Resten infizierter Menschen, die Krankheiten verbreiten.
• Organische Abfälle: Werden durch aerobe Bakterien abgebaut, die Sauerstoff (O₂) verbrauchen und so die Entwicklung von Wirbeltieren (wie Fischen und Amphibien) verhindern. Indikatoren sind der gelöste Sauerstoff und der BSB.
• Anorganische Chemikalien: Säuren und giftige Metalle wie Quecksilber und Blei. In großen Mengen sind sie gefährlich für die Gesundheit, die Umwelt und landwirtschaftliche Anlagen.