Wichtige Luftschadstoffe (NOx, SO2, CxHy) und ihre Auswirkungen

Stickoxide (NOx): Arten und Quellen

Obwohl acht verschiedene Stickoxide (NOx) bekannt sind, sind in der Atmosphäre typischerweise nur drei relevant:

• Distickstoffoxid (N₂O): Wird natürlich emittiert, ist nicht giftig und wird daher nicht als Luftschadstoff betrachtet.
• Stickstoffmonoxid (NO): Giftiges, farbloses und geruchloses Gas. Es stammt hauptsächlich aus natürlichen Quellen und in geringerem Maße aus anthropogenen Quellen.
• Stickstoffdioxid (NO₂): Giftiges Gas mit rötlich-brauner Farbe und stark erstickendem Geruch. Sein Ursprung ist fast ausschließlich anthropogen.

Auswirkungen von Stickoxiden (NOx)

Die Gefahr der Kontamination von Pflanzen und Tieren durch Stickoxide ist aufgrund der aktuellen Konzentrationen in der Atmosphäre eher gering.

Auswirkungen auf den Menschen

Das giftigste dieser Oxide für den Menschen ist NO₂. Es greift die Atemwege an und kann in hohen Konzentrationen tödlich sein.

Auswirkungen auf Materialien

Stickoxide beeinflussen Textilfarben und tragen zur Korrosion in verborgenen metallischen Strukturen bei.

Schwefeldioxid (SO₂): Entstehung und Folgen

Der Großteil der Schwefeloxide in der Atmosphäre besteht aus Schwefeldioxid (SO₂).

Wirkungen von SO₂

SO₂ wird photooxidiert und bildet Schwefelsäure (H₂SO₄). Diese kann einen Smog-Dunst, bekannt als schwefliger Smog, bilden, der sehr schädlich ist.

Saurer Regen und Umwelt

Wenn H₂SO₄ in Wassertropfen gelöst wird, kehrt es als Niederschlag zur Oberfläche zurück und verursacht sauren Regen, der erhebliche Schäden anrichtet.

• Pflanzen: SO₂ verursacht Läsionen an den Blättern von Pflanzen und beeinträchtigt die photosynthetische Aktivität.
• Biomarker: Flechten sind extrem empfindlich gegenüber SO₂ (auch bei sehr niedrigen Konzentrationen) und dienen daher als wichtige Biomarker für diese Art der Verschmutzung.

Auswirkungen auf den Menschen und Materialien

Die meisten Auswirkungen von SO₂ auf den Menschen betreffen die Atmungsorgane. Schwefeldioxid kann auch die Schleimhäute, zum Beispiel die Augen, reizen. Die schädlichen Konzentrationen für den Menschen sind in der Regel höher als jene, die bereits Schäden an Pflanzen verursachen.

Diese Schadstoffgruppe trägt zur Rissbildung von Farben, zur Verschlechterung von Leder und zur Schädigung der Papierindustrie bei.

Kohlenwasserstoffe (CxHy) und Photochemischer Smog

Kohlenwasserstoffe (CxHy) umfassen eine komplexe und breite Gruppe organischer Verunreinigungen, die sowohl natürlichen als auch anthropogenen Ursprungs sind.

Die Rolle von CxHy bei der Ozonbildung

Das Hauptproblem der Kohlenwasserstoffe ist ihr Einfluss auf die Bildung von Ozon (O₃). Dies geschieht in Gegenwart von Sonnenlicht und geringer relativer Luftfeuchtigkeit.

Dieser Prozess bildet eine komplexe Gaswolke, bekannt als photochemischer Smog (oder Los-Angeles-Smog). Es handelt sich dabei um einen Nebel oxidierender Säuren, der durch photochemische Oxidation in der Atmosphäre entsteht. Er tritt häufig in großen, sonnenreichen Städten auf.

Gesundheitliche und materielle Auswirkungen

Photochemische Oxidantien wie O₃, PAN (Peroxyacetylnitrat), PPN oder NPBz verursachen Reizungen von Nase, Hals und Augen. Sie können sogar zu extremer Müdigkeit und mangelnder Bewegungskoordination führen.

In Bezug auf Materialien beeinflusst Ozon (O₃) Fahrzeugreifen, Zellstoffgewebe und Bindemittel in Lacken.

Der Hydrologische Kreislauf (Wasserkreislauf)

Das Gesamtvolumen des Wassers auf der Erde bleibt konstant, auch wenn es sich bewegt und seinen Aggregatzustand ändert. Dies geschieht durch den Wasserkreislauf, der die Hydrosphäre, die Atmosphäre, die Geosphäre und die Biosphäre umfasst.

Die zwei Phasen des Wasserkreislaufs

1. Interner Kreislauf (Juveniles Wasser)

   Dieser Kreislauf wird durch Hitze und Dichteunterschiede im Erdinneren verursacht. Wasser magmatischen Ursprungs (juveniles Wasser), das durch chemische Reaktionen im Erdinneren gebildet wird, tritt durch Vulkane, Grate oder tiefe Brüche aus und vermischt sich mit dem Wasser des äußeren Kreislaufs.

2. Externer Kreislauf

   Dieser Kreislauf wird durch die Sonnenenergie angetrieben, die Verdunstung und Evapotranspiration verursacht, sowie durch die Schwerkraft, die Niederschlag, Infiltration und Oberflächenabfluss bewirkt.

   Ein Teil dieser Phase findet in der Atmosphäre statt, ein anderer an der Oberfläche oder im Untergrund. Wolken transportieren Wasserdampf, bis es als Niederschlag (Regen, Schnee oder Hagel) niedergeht. Ein Teil des Wassers fließt als Oberflächenabfluss ab, ein anderer Teil versickert durch Infiltration und bildet Grundwasser und Grundwasserleiter. Dieses Wasser kann von Lebewesen genutzt werden oder ins Meer fließen. Die Gewässer der Erdoberfläche gelangen durch Verdunstung in die Atmosphäre, und Lebewesen erzeugen durch Transpiration Wasserdampf. Durch Kondensation bilden sich Wolken, die sich bewegen, wodurch der Kreislauf geschlossen wird.

Bedeutung des Wasserkreislaufs

Der Wasserkreislauf ist essenziell für:

• Die Regulierung der Oberflächentemperatur der Erde.
• Den Transport von Materie und Energie von einem Bereich in einen anderen.
• Die Erosion von Gesteinen.
• Den regelmäßigen Transfer und die Ablagerung von Sedimenten auf den Kontinenten.