Luftschadstoff

Brand der Abraumhalde des Ölschieferbergwerks Grube Messel (ca. 1955)
(c) Bundesarchiv, Bild 183-K1016-0009 / CC-BY-SA 3.0
Untersuchung von Luftproben, Ost-Berlin 1971

Ein Luftschadstoff ist eine Beimengung der Luft, die sowohl die menschliche Gesundheit als auch die Biosphäre gefährden kann.[1] Umgangssprachlich wird für die Einbringung von Luftschadstoffen in die Außenluft die Bezeichnung Luftverschmutzung verwendet. Die Herkunft eines Luftschadstoffes kann sowohl natürlich (z. B. Schwefeldioxid, SO2, aus Vulkanen) als auch anthropogen (vom Menschen verursacht) bedingt sein. Zu den weltweit die Gesundheit gefährdenden Luftschadstoffen gehören insbesondere Feinstaub, Ozon und Stickstoffdioxid.

Hintergrund

Luftschadstoffe lassen sich in primäre und sekundäre Schadstoffe unterteilen.[2] Primäre wirken ohne chemische Umwandlung in der Atmosphäre, sekundäre Schadstoffe erfahren während der Transmission zum Ort der Einwirkung eine chemische Umwandlung.

Luftschadstoffe werden primär in die unterste Schicht der Atmosphäre (Troposphäre) eingetragen und können von dort auch in höher gelegene Schichten transportiert werden.

Auswahl wichtiger Luftschadstoffe

Trend der Luftschadstoff-Emissionen in Deutschland seit 1990

Das deutsche Umweltbundesamt führt folgende „klassische“ Luftschadstoffe auf:[3]

Ergänzt wird diese Aufzählung noch durch die Fraktionen Persistente organische Schadstoffe (POP) und Schwermetalle.[4] Das österreichische Umweltbundesamt erweitert die Liste der Vorgenannten noch um Benzo(a)pyren, Benzol und Ozon.[5]

Wirkungen von Luftschadstoffen

Smog in New York City 1988
Luft über Peking an einem Tag im August 2005 nach dem Regen (links) und an einem sonnigen Tag mit Smog zwei Tage früher (rechts)

Inwieweit eine Substanz schädlich auf die Umwelt einwirkt, hängt von verschiedenen Faktoren ab. So reduziert das Ozon in der Stratosphäre die Einstrahlung von UV-B,[6] das beim Menschen Hautschädigungen wie beispielsweise Sonnenbrand hervorrufen kann, während derselbe Stoff in Bodennähe zu Schleimhautreizungen führen kann. Darüber hinaus führt Ozon in der Außenluft zu Schädigungen bei Werkstoffen wie zum Beispiel Elastomeren.[7]

Die als saurer Regen seit dem 19. Jahrhundert bekannte Versauerung des Niederschlags lässt sich primär auf die anthropogene Emission der Luftschadstoffe Schwefeldioxid und Stickstoffoxide zurückführen.[8] Zu den Folgen dieses sauren Regens zählt die Versauerung skandinavischer Süßwasserseen, die nur schwach gepuffert sind.[8]

Smog ist die Folge einer erhöhten Konzentration von Luftschadstoffen (insbesondere Schwefeldioxid und Schwebstaub) und kann, insbesondere bei Menschen mit Atemwegserkrankungen, zu erheblichen gesundheitlichen Problemen und sogar bis zum Tod führen. Entsprechende Fälle sind u. a. für London dokumentiert, wo es zu einem deutlichen Mortalitätszuwachs kam.[9]

Luftschadstoffe führen auch zu Schädigungen von Pflanzen[10] – dies kann entweder direkt über den Kontakt mit Nadeln oder Blättern oder indirekt durch eine Veränderung der Bodeneigenschaften erfolgen[2] – sowie von Gebäuden.

In Innenräumen können Luftschadstoffe zu chronischen Erkrankungen führen. Verantwortlich sind dafür im Wesentlichen Ausgasungen aus Baumaterialien, Einrichtungsgegenständen und anderen Materialien des Innenausbaus.[11] Sie können aber auch durch die Bewohner (Zigarettenrauch, Stäube, Lösungsmittel) verursacht werden. In öffentlichen Gebäuden ist ab gewissen Belastungen eine Schadstoffsanierung vorgeschrieben.

Von Luftschadstoffen betroffene Organsysteme des Menschen
  • Atemwege (Atemwegserkrankungen, Lungenkrebs, verminderte Lungenfunktion, vermindertes Lungenwachstum)
  • Bauchspeicheldrüse (Insulinresistenz, Diabetes mellitus, Knochenstoffwechsel)
  • Blut und Blutkreislauf (Bluthochdruck, erhöhte Blutgerinnung, Thrombose)
  • Gehirn (Schlaganfall, psychische Erkrankungen, gestörte kindliche Hirnentwicklung, neurodegenerative Erkrankungen)
  • Herz (Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Herzinfarkt, Herzrhythmusstörungen, Herzschwäche)
  • Haut (Hautalterung)
  • Embryo und Fortpflanzung (Frühgeburtlichkeit, Wachstumsstörung, Präeklampsie, verminderte Spermienqualität)

Anthropogene Quellen

Spätestens seit der Industriellen Revolution führen menschliche Tätigkeiten zu einem signifikanten Ausstoß (Emission) von Luftschadstoffen. Wichtige Quellen für Luftschadstoffe sind Industrieanlagen, Kraftwerke, der Straßen- und in zunehmendem Maße auch der Luftverkehr. Bei der Verbrennung fossiler und biogener Kraftstoffe werden neben Kohlenstoffdioxid auch Luftschadstoffe freigesetzt. Produktion, Lagerung, Nutzung und Transport bestimmter Stoffe tragen ebenfalls zur Luftverschmutzung bei. Die Landwirtschaft verursacht durch Tierhaltung und das Ausbringen von Stickstoffdünger die Emission von Ammoniak[12] sowie den Treibhausgasen Lachgas und Methan.[13]

Literatur

  • N. Englert: Ozon als Luftschadstoff. In: Bundesgesundheitsblatt. 43, 7, 2000, ISSN 0007-5914, S. 487–493.
  • Beate Ritz, Barbara Hoffmann, Annette Peters: Auswirkungen von Feinstaub, Ozon und Stickstoffdioxid auf die Gesundheit. In: Deutsches Ärzteblatt. Band 116, Heft 51–52, 23. Dezember 2019, S. 881–886.
  • V. Schenk: Grundwasserbeeinflussung durch organische Luftschadstoffe. In: KA Wasserwirtschaft Abwasser. 47, 4, 2000, ISSN 1866-0029, S. 546–548.
  • Bernhard Mittermaier, Dieter Klemp: Messung wichtiger Abgaskomponenten am fahrenden PKW im realen innerstädtischen Straßenverkehr. In: Gefahrstoffe – Reinhalt. Luft. 64, Nr. 11/12, 2004, ISSN 0949-8036, S. 487–493.
  • G. D. Thurston, H. Kipen, I. Annesi-Maesano u. a.: A joint ERS/ATS policy statement: what constitutes an adverse health effect of air pollution? An analytical framework. In: European Respiratory Journal. 2017, 49.

Weblinks

Einzelnachweise

  1. ↑ VDI 3782 Blatt 7:2003-11 Umweltmeteorologie; Kfz-Emissionsbestimmung; Luftbeimengungen (Environmental meteorology; Determination of the emission from motor vehicles; Air pollution). Beuth Verlag, Berlin. S. 9.
  2. ↑ a b Franz Joseph Dreyhaupt (Hrsg.): VDI-Lexikon Umwelttechnik. VDI-Verlag Düsseldorf, 1994, ISBN 3-18-400891-6, S. 782–784.
  3. ↑ Umweltbundesamt: Emissionsentwicklung 1990 - 2014 für klassische Luftschadstoffe, aufgerufen am 1. Februar 2017
  4. ↑ Umweltbundesamt: Emissionen von Luftschadstoffen, aufgerufen am 1. Februar 2017
  5. ↑ Umweltbundesamt: Luftschadstoffe, aufgerufen am 1. Februar 2017
  6. ↑ Franz Joseph Dreyhaupt (Hrsg.): VDI-Lexikon Umwelttechnik. VDI-Verlag Düsseldorf, 1994, ISBN 3-18-400891-6, S. 890.
  7. ↑ Thomas Gauger, Thomas Reichert: Troposphärisches Ozon – Wirkungen auf Materialien. In: Gefahrstoffe – Reinhalt. Luft. 71, Nr. 11/12, 2011, ISSN 0949-8036, S. 513–518.
  8. ↑ a b Franz Joseph Dreyhaupt (Hrsg.): VDI-Lexikon Umwelttechnik. VDI-Verlag Düsseldorf, 1994, ISBN 3-18-400891-6, S. 1014–1016.
  9. ↑ Franz Joseph Dreyhaupt (Hrsg.): VDI-Lexikon Umwelttechnik. VDI-Verlag Düsseldorf, 1994, ISBN 3-18-400891-6, S. 1081.
  10. ↑ Jutta Köhler, Joachim Nittka, Michael Außendorf, Ludwig Peichl: Langzeitbeobachtung von Immissionswirkungen – 30 Jahre Bioindikation in Bayern. In: Gefahrstoffe – Reinhalt. Luft. 68, Nr. 6, 2008, ISSN 0949-8036, S. 227–234.
  11. ↑ Hans Jürgen Buschmann, Jörg Brandes, Vahid Ameri Dehabati, Jochen S. Gutmann: Innenraumluft – Neue Möglichkeiten zur Verringerung von Belastungen. In: Gefahrstoffe – Reinhalt. Luft. 74, Nr. 10, 2014, ISSN 0949-8036, S. 421–425.
  12. ↑ Karsten Mohr: Biomonitoring von Stickstoffdeposition mit Moosen. In: Gefahrstoffe – Reinhalt. Luft. 74, Nr. 6, 2014, ISSN 0949-8036, S. 263–265.
  13. ↑ Bundesamt für Umwelt: Landwirtschaft als Luftschadstoffquelle. In: bafu.admin.ch. Abgerufen am 21. Februar 2020.

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Luftschadstoffe - Emissionstrends

* Basisjahr (BJ) 1990, 1995 für Feinstaub, ** Black Carbon Emissionen erst ab 2000.

NOx = Stickstoffoxide; SO2 = Schwefeldioxid; NMVOC = flüchtige organische Verbindungen, ohne Methan (Non Methane Volatile Organic Compounds); NH3 = Ammoniak; CO = Kohlenstoffmonoxid; TSP = Gesamtstaub (Total Suspended Particles); PM10, PM2.5 = Feinstaub unter 10 und 2,5 Mikrometer; Black Carbon = Ruß
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Brand auf der Abraumhalde der Ölschiefergrube Messel
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Es folgt die historische Originalbeschreibung, die das Bundesarchiv aus dokumentarischen Gründen übernommen hat. Diese kann allerdings fehlerhaft, tendenziös, überholt oder politisch extrem sein. Info non-talk.svg
Berlin, Untersuchung von Luftproben ADN-ZB Sturm 16.10.1971 Berlin: Lufthygienische Arbeiten in der DDR-Hauptstadt-Mitarbeiter des Hygiene-Institutes messen an elf markanten Punkten im Stadtgebiet die in der Luft enthaltenen Schadstoffe. Zu dieser täglichen Arbeit gehören auch die von Monika Grauwinkel durchgeführten Untersuchungen in der Nähe des Gaswerkes Dimitroffstraße, das zu den größten Luftverschutzern Berlins gezählt werden muß. Mit anderen Großstädten des In- und Auslandes verglichen, ist die Verunreinigung der atmosphärischen Luft in der DDR-Hauptstadt als mäßig zu bezeichnen. (Siehe auch Fotos K1016-7 und 8 N)
Beijing smog comparison August 2005.png
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Two photos taken in the same location in Beijing in August 2005. The photograph on the left was taken after it had rained for two days. The right photograph shows smog covering Beijing in what would otherwise be a sunny day.