Luftverschmutzung und Luftreinhaltung

Verbrennung - Luft - Sauerstoff. Ursachen der Luftverschmutzung. Luftreinhaltung durch technische Maßnahmen.

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16. Luftverschmutzung und Luftreinhaltung

Die Erdatmosphäre

Die bodennahen Schichten bis in etwa 90 km Höhe haben eine recht gleichförmige Zusammensetzung, weshalb dieser Abschnitt auch als Homosphäre bezeichnet wird. Was wir als Luft bezeichnen, besteht im Wesentlichen aus 78,084 % Stickstoff, 20,946 % Sauerstoff, 0,934 % Argon und anderen Edelgasen.

Der Kohlenstoffdioxid-Gehalt ($ \mathrm { CO_{2} } $) beträgt nur 0,038 %, ist aber neben dem Wasserdampf der wichtigste Verursacher des natürlichen Treibhauseffektes, ohne den es auf der Erde bedeutend kälter wäre. Im Jahr 2006 stieg sie laut Weltorganisation für Meteorologie (WMO) von 379 auf 381 ppm (parts per million), die höchste Kohlenstoffdioxid-Konzentration, die je gemessen wurde. Zudem befinden sich in der Atmosphäre zahlreiche andere Gase, die sog. Spurengase. Dazu gehören Methan, Ozon, Fluorchlorkohlenwasserstoffe, Schwefeldioxid und Stickstoffverbindungen. Hinzu kommen noch kleine, feste Teilchen, die sog. Aerosole.


Jährlicher Umsatz des Sauerstoffs auf der Erde
Bild 1. Jährlicher Umsatz des Sauerstoffs auf der Erde. Der Sauerstoffproduktion durch die Photosynthese steht der Verbrauch durch die Atmung der Lebewesen und durch Verbrennungsprozesse gegenüber. Der Verlust der Atmosphäre beträgt pro Sekunde 400 t Sauerstoff.
Bei einem Sauerstoffvorrat von 1,2 ⋅ 1015 t in der Atmosphäre führt das aber nur zu einem Abfall von 0,2 % Sauerstoff in 1000 Jahren.

Ursachen der Luftverschmutzung

Im Verhältnis zum Erdduchmesser ist die Atmosphäre extrem dünn. Das Gleichgewicht verschiedener Gase in dieser dünnen Haut aus Luft, das sich sich im Verlauf der Erdgeschichte gebildet hat, ist die Voraussetzung für alles Leben auf der Erde ist.

 
Schadstoffe in der Luft: Schwefeldioxid, Kohlenmonoxid, Stickstoffoxide, Kohlenwasserstoffverbindungen, Staub
 
Emission = Abgabe von Schadstoffen in die Atmosphäre. Immission = Einwirken luftfremder Stoffe auf Lebewesen und Gebäude
Emission und Immission
Bild 2.Veranschaulichung: Emission und Immission.

Die wachsende Industrialisierung und der zunehmende Verkehr sind nur zwei Gründe, warum heute eine große Zahl von Schadstoffen in die Luft gelangt, darunter hauptsächlich Stickstoffoxide, Schwefeldioxid, Kohlenstoffmonoxid, Kohlenwasserstoffverbindungen und Feinstäube. Die Abgabe luftverunreinigender Stoffe von Anlagen in die Atmosphäre nennt man Emission, die Einwirkung der emittierten Schadstoffe auf Lebewesen oder Bauwerke Immission. (siehe Bild 2).

 
Schadstofferzeuger: Verkehr, Energieerzeugung, Industrie, Gewerbe

Beispiele sind Schadstoffimmissionen in die Luft (Emittenten sind z. B. Autos, Fabriken oder Heizungen), in das Grundwasser (Emittenten sind z. B. Altlasten oder die Landwirtschaft) oder in Flüsse (Emittenten sind z. B. Kläranlagen). Eine Übersicht über die wichtigsten Schadstofferzeuger zeigt die Tabelle.


Schadstoffverursacher in der Bundesrepublik Deutschland
Verursacher Anteil in % 2007 Veränderung zu 1990 in %
Verkehr 20,6 + 1,1
darunter Straßenverkehr 19,1 +1,2
Energiewirtschaft 45,5 - 12,8
Haushalte 14,2 - 12,7
Verarbeitendes Gewerbe 12,9 - 33,5
Gerwerbe, Handel, Dienstleistungen 5,7 - 29,5
Quelle: Umweltbundesamt, Emissionsberichterstattung der Bundesrepublik Deutschland 2007
Schadstoffe zerstören Kunstwerke
Bild 3. Schadstoffe der Luft zerstören historische Bauwerke oder Kunstwerke, wie z.B. Heiligenfiguren an Kirchen.
(Hier Kölner Dom).

 
Warum schwankt die SO2-Konzentration in der Luft im Wechsel der Jahreszeiten?
 
Welche Wirkung haben hohe Schornsteine für die Luftreinhaltung?

Luftreinhaltung durch technische Maßnahmen

Das Ausmaß einer stofflichen Immission wird durch die Immissionskonzentration angegeben. Um schädliche Wirkungen durch Immissionen auf Mensch und Umwelt zu verhindern, gibt es für bestimmte Stoffe Immissionsgrenzwerte. Besonders weit entwickelt ist die Gesetzgebung bei der Luft (vgl. Bundesimmissionsschutzgesetz, BImSchG). Dabei berücksichtigte man, dass Betriebe für die Umstellung auf umweltverträgliche Verfahren eine gewisse Zeit benötigen. Bei neuen Anlagen wird von vornherein die »saubere Technologie« gefordert.

Messungen von Luftverunreinigungen in den letzten 15 Jahren zeigen in Deutschland einen starken Rückgang der Schadstoffe in der Luft auf. So ist die $ \mathrm { SO_{2} } $ - Emission von noch rund 5 Mio t im Jahre 1990 auf nur noch 400 000 t im Jahre 2004 gesunken.


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