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Luftschadstoffe

Aufnahme eines Dieselrussteilchen unter Rasterelektronenmikroskop

Schadstoffe, die in die Luft emittiert werden, werden oft weit weg verfrachtet und dabei umgewandelt. So kommt es, dass z.B. Seen in Skandinavien unter anderem durch Abgase aus Mitteleuropa versauertAufklapp-PfeilRegen, saurerAls saurer Regen wird Niederschlag bezeichnet, dessen pH-Wert niedriger ist als der pH-Wert, der sich in reinem Wasser durch den Kohlendioxid-Gehalt der Atmosphäre einstellt. Der durch die Kohlensäure bedingte natürliche pH-Wert des Niederschlages liegt im schwach sauren Bereich bei 5,6. Niederschlag, der einen geringeren pH-Wert als 5,6 hat, wird als saurer Niederschlag bzw. saurer Regen bezeichnet.  In vielen Gegenden der Welt fällt Niederschlag mit einem pH-Wert kleiner 5. Ursache hierfür ist hauptsächlich die Emission von Schwefeldioxid (SO2) und von Stickoxiden (NOx) die in der Atmosphäre zu Schwefelsäure (H2SO4) und Salpetersäure (HNO3) oxidiert werden. In Nebeltröpfchen in der Region Zürich wurden schon pH-Werte im Bereich von 3 gemessen.  Saurer Regen fördert die Versauerung des Bodens, schädigt dadurch die Pflanzen und wird mit der Bodenversauerung in Verbindung gebracht. Die Belastung der Gewässer durch Säureeintrag ist vor allem in kalkarmen Einzugsgebieten von Bedeutung (z.B. im Tessin). Die Versauerung der Gewässer erfolgt dabei weniger direkt über die sauren Niederschläge als eher indirekt über den Bodenabfluss. In einem sauren Gewässer reichern sich Metall-Kationen an, die als Zellgifte wirken und zu einer Artenverarmung führen können.  Der saure Niederschlag greift insbesondere Sand- und Kalkstein an. Beispielsweise reagiert Schwefelsäure mit Kalkstein zu Gips. Dadurch schreitet die Verwitterung von Gebäuden wesentlich schneller voran, und zahlreiche Gebäude und Kulturdenkmäler werden so im Laufe der Zeit stark beschädigt oder zerstört.AtmosphäreKohlendioxidpH-WertSchwefeldioxidStickoxid werden, während wir auf der Alpennordseite durchaus auch in den "Genuss" von Sekundärschadstoffen kommen, deren Vorläufer aus der Poebene stammen.

Primärschadstoffe, Sekundärschadstoffe und Indikatoren

  • Sogenannte Primärschadstoffe wie z.B. die StickoxideAufklapp-PfeilStickoxide (NOx)Stickoxide entstehen vor allem bei Verbrennungen unter hohen Temperaturen (z.B. in Automotoren und Turbinen). Zuerst wird vorwiegend Stickstoffmonoxid (NO) gebildet, welches durch den Sauerstoff der Luft zu giftigem Stickstoffdioxid (NO2) oxidiert wird. Die Summe beider Substanzen wird als NOx bezeichnet. Stickoxide sind Vorläufersubstanzen für die Ozonbildung und tragen - durch Umwandlung in Nitrat - zur Bildung von Säuren und Schwebestaubpartikeln (PM10) bei.NitratPM10Stickstoff treten in Quellennähe (Auspuff) am konzentriertesten auf und werden mit zunehmender Distanz verdünnt, um- oder abgebaut bzw. in andere Umweltbereiche (Boden, Wasser) verfrachtet.

 

 

  • Sekundärschadstoffe wie OzonAufklapp-PfeilOzonOzon (O3) ist ein Schadstoff, der nicht direkt emittiert wird, sondern erst durch eine photochemische Reaktionskette in der freien Atmosphäre aus Vorläuferschadstoffen ( Stickoxide, VOC) gebildet wird. Dieses Ozon der bodennahen Schichten hat in den letzten Jahrzehnten stark zugenommen. Im Gegensatz dazu ging die Ozonkonzentration in der Stratosphäre, also in ca. 20 - 50 km Höhe, zurück ("Ozonloch"). In der Stratosphäre wirkt Ozon als lebensnotwendiger UV-Schild; in bodennahen Schichten ist die reaktionsfreudige Substanz jedoch ein Reizgas.AtmosphäreStickoxideVOCvgl. Ozonmesswerte in der Ostschweiz hingegen bilden sich erst auf dem Ausbreitungsweg aufgrund chemischer Reaktionen von sogenannten Vorläufersubstanzen (hier vor allem Stickoxide und KohlenwasserstoffeAufklapp-PfeilKohlenwasserstoffesiehe Volatile organic compounds ( VOC)VOC) unter ganz bestimmten Rahmenbedingungen (hier: sonnigwarmes Wetter als Auslöser photochemischer Prozesse).

 

 

  • Wichtige Indikatoren der Luftbelastung wie die lungengängige Feinstaubfraktion PM10Aufklapp-PfeilPM10Particulate Matter <10 Mikrometer (auch: Feinstaub, Feinpartikel): feindisperse Schwebestoffe mit einem aerodynamischen Durchmesser von weniger als 10 Mikrometer. Partikel dieser Grössenfraktion passieren den Nasen-/ Rachenbereich und können in die unteren Atemwege gelangen. Aus umfangreichen Studien sind Zusammenhänge zwischen PM10-Konzentration und der Häufigkeit von Atemwegs- sowie Herz- und Kreislauferkrankungen erwiesen. enthalten sowohl Primäranteile (wie Russ- und Abriebpartikel) als auch Sekundärkomponenten (z.B. Stickstoff- und Schwefelverbindungen).

 

 

 

Grafik: Zusammenhang zwischen Emission, Transmission und Immission

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