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Luftschadstoff

Über diesen Artikel

Lesezeit

4 Minuten

Veröffentlichung

07.10.2021

Letztes Update

18.08.2022

Luftschadstoffe und ihre Wirkung

Inhalt des Wiki-Artikels

Als Luftschadstoffe werden chemische Stoffe in der Luft bezeichnet, die sich schädlich auf die menschliche Gesundheit oder die Umwelt allgemein auswirken können. Verursacher von Luftschadstoffen sind Industrieprozesse sowie Tätigkeiten im Gewerbe, im Verkehr, in Haushalten und in der Land- und Forstwirtschaft. Eine bedeutende Quelle von Luftschadstoffen sind Verbrennungsprozesse.

Was sind die wichtigsten Luftschadstoffe?

Es gibt viele unterschiedliche Luftschadstoffe. Für diejenigen, die gefährliche Auswirkungen auf die Atmosphäre haben, gelten gesetzliche Vorgaben und eine Messverpflichtung. Luftschadstoffe lassen sich in drei Kategorien klassifizieren:

  • Anorganische Luftschadstoffe
  • Organische Luftschadstoffe
  • Partikel

Anorganische Luftschadstoffe

Von Menschen verursachte anorganische Luftschadstoffe sind ein Auslöser des anthropogenen Klimawandels. Sie reichern sich in übermäßiger Menge in der Atmosphäre an und verursachen den Treibhauseffekt. Einige anorganische Luftschadstoffe sind darüber hinaus hochgiftig, sie können gesundheitsschädliche Folgen für Menschen haben oder der Umwelt schaden. Zu den wichtigsten anorganischen Luftschadstoffen gehören:

  • Kohlenstoffdioxid
  • Kohlenmonoxid
  • Stickstoffdioxid
  • Stickstoffmonoxid
  • Ozon
  • Schwefeldioxid

Kohlenstoffdioxid

Zu den wichtigsten anorganischen Luftschadstoffen gehört Kohlenstoffdioxid, kurz CO2. Kohlenstoffdioxid hat keine toxischen Eigenschaften im eigentlichen Sinne. Doch aus dem Anstieg der CO2-Konzentration in der Atmosphäre als Folge der Industrialisierung resultieren negative Konsequenzen. Kohlendioxid trägt maßgeblich zum Treibhauseffekt und damit zur Erderwärmung bei. In der üblicherweise in der Umwelt vorkommenden Menge ist CO2 nicht schädlich für Mensch und Umwelt. Kohlenstoffdioxid ist ein farb- und geruchloses Gas, das nicht brennbar ist. Außerdem ist es gut wasserlöslich. Das Stoffwechselprodukt von Mensch, Flora und Fauna ist für das Leben auf der Erde unverzichtbar. Übermäßiges CO2 wird vor allem durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe zwecks Energieerzeugung verursacht.

Kohlenmonoxid

Ein gefährlicher Luftschadstoff ist Kohlenmonoxid (CO). Das farb- und geruchlose Gas ist brennbar und schlecht wasserlöslich. Kohlenmonoxid ist toxisch; wenn es über die Lunge aufgenommen wird, dockt es ans Hämoglobin des Blutes an und stört den Sauerstofftransport. Eine Kohlenmonoxidvergiftung kann zum Tod führen. Die 39. Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (BImSchV) gibt als Grenzwert einen maximalen 8-Stunden-Wert von 10 mg/m³ zum Schutz vor Gesundheitsgefahren vor. Verursacher des Luftschadstoffs ist vor allem der Kraftfahrzeugverkehr.

Stickstoffdioxid

Stickstoffdioxid (NO2) ist ein Luftschadstoff, der toxisch für den Menschen ist und die Atmosphäre belastet. Durch NO2 können die Atemwege Schaden nehmen, bei längerer Einwirkung einer höheren Konzentration kann sich die Empfindlichkeit gegenüber Atemwegserkrankungen erhöhen oder eine chronische Bronchitis entstehen. Stickstoffoxide sind aber nicht nur für den Menschen, sondern auch für Pflanzen schädlich, sie tragen unter anderem zu Waldschäden bei. Die 39. BImSchV gibt für NO2 die folgenden Grenzwerte vor:

  • 1-Stunden-Wert: 200 µg/m3 (Mikrogramm pro Kubikmeter)
  • Jahresmittel: 40 µg/m3

Der festgelegte 1-Stunden-Wert darf höchstens 18-mal im Jahr überschritten werden. Stickstoffdioxid hat nicht nur negative Auswirkungen auf den Menschen und Pflanzen, sondern auch auf die Atmosphäre. Stickstoffoxide und reaktive Kohlenwasserstoffe reagieren mit weiteren Stoffen unter Einfluss der Sonnenstrahlung zu Ozon und tragen so zum Sommersmogproblem bei. Zudem wirkt sich der vermehrte Stickstoff in der Atmosphäre auf Biotope mit stickstoffarmen Böden aus, also zum Beispiel auf:

  • Heide
  • Moor
  • Magerrasen

Der Boden der Biotope wird überdingt, was gravierende Veränderungen der Flora zur Folge haben kann. Ein Beispiel dafür ist die Lüneburger Heide, die zu vergrasen droht. Ein großer Verursacher von Stickstoffoxiden ist der Kraftfahrzeugverkehr. Außerdem entstehen durch die Verbrennung fossiler Energieträger – zum Beispiel zur Wärmegewinnung – viele Stickstoffoxide. Die Luftschadstoffe emittieren bei allen Verbrennungsprozessen mit hohen Temperaturen.

Stickstoffmonoxid

Stickstoffmonoxid (NO) hat ein Sauerstoffatom weniger als Stickstoffdioxid. Das farblose und wenig wasserlösliche Gas reagiert mit Luftsauerstoff zu Stickstoffdioxid. In der Atmosphäre oxidiert NO deshalb rasch zu NO2. Die hauptsächlichen Verursacher des Luftschadstoffs sind der Kraftfahrzeugverkehr, die Gebäudebeheizung und die Industrie.

Ozon

Obwohl sich in der Atmosphäre eine schützende Ozonschicht um die Erde hüllt, zählt Ozon (O3) zu den Luftschadstoffen. Die Ozonschicht ist ein natürlicher Bestandteil der Atmosphäre, in einer Höhe von 20 bis 30 Kilometern hält sie UV-Strahlung ab. Baut sie an einer Stelle ab, spricht man von einem Ozonloch. Durch Ozonlöcher trifft zu viel UV-Strahlung auf die Erde. Eine übermäßige Bestrahlung kann beim Menschen negative Auswirkungen auf Augen und Haut haben oder sogar Krebs hervorrufen. In der Stratosphäre ist Ozon also notwendig – anders sieht es in der Troposphäre aus. In der unteren Atmosphäre wirkt sich Ozon als Luftschadstoff negativ auf die Umwelt aus:

  • O3 reizt die Schleimhäute und greift Atemwege, Augen und Lungengewebe an.
  • Bei Pflanzen kann O3 ein breites Spektrum an Schadsymptomen auslösen, z. B. Verfärbungen an Blättern.
  • Im Sommer kann es zu Sommersmog kommen.

Ozon ist ein stechend riechendes, wasserlösliches Gas. Es wird nicht direkt aus einer Quelle emittiert, sondern seine Vorläufersubstanzen reagieren in der Atmosphäre zu O3. Für die Ozon-Konzentration sind durch die EG-Richtlinie 2008/50/EG und die 39. BImSchV Schwellenwerte festgelegt. Werden diese überschritten, muss die Bevölkerung darüber informiert werden. Es gelten die folgenden Festlegungen:

  • Informationsschwelle: 180 µg/m3 als Einstundenmittelwert
  • Alarmschwelle: 240 µg/m3 als Einstundenmittelwert

Es wird empfohlen, auf anstrengende Tätigkeiten und Sport im Freien zu verzichten, wenn die Alarmschwelle überschritten wird. Gesundheitlich empfindliche Personen sollte diese Empfehlung bereits dann berücksichtigen, wenn die Ozon-Konzentration die Informationsschwelle übersteigt.

Schwefeldioxid

Bei der Verbrennung von Kohle, Heizöl und anderen schwefelhaltigen Brennstoffen entsteht Schwefeldioxid (SO2). Das farblose, stechend riechende Gas kann – insbesondere in Verbindung mit Staub – die Atmungsorgane beeinträchtigen. Außerdem schädigt Schwefeldioxid Pflanzen, besonders Nadelhölzer, Moose und Flechten. Des Weiteren trägt SO2 zur Versauerung des Bodens und Gewässern sowie zu Korrosions- und Verwitterungsprozessen von Metallen und Gestein bei. Die 39. BImSchV legt die folgenden Grenzwerte für den Luftschadstoff fest:

  • 1-Stunden-Wert: 350 µg/m3 (zulässige Überschreitungshäufigkeit pro Jahr: 24-mal)
  • 24-Stunden-Wert: 125 µg/m3 (zulässige Überschreitungshäufigkeit pro Jahr: 24-mal)

Organische Luftschadstoffe

Zu den organischen Luftschadstoffen zählen unter anderem Kohlenwasserstoffe. Die meisten in der Luft vorkommenden Kohlenwasserstoffe sind unbedenklich, es gibt aber auch Ausnahmen, wie zum Beispiel das Treibhausgas Methan (CH4). Weitere organische Luftschadstoffe sind:

  • Benzol
  • Toluol
  • Xylol

Benzol

Benzol ist ein wichtiges Lösungsmittel in der chemischen Industrie und ein Bestandteil von Benzin. Der Luftschadstoff ist hochgiftig, er ruft beim Menschen Schwindel, Erbrechen und Bewusstlosigkeit hervor. Chronische Vergiftungen haben Schäden des Knochenmarks, der Leber und der Nieren sowie Leukämie zur Folge. In der 39. BImSchV ist für Benzol ein Grenzwert von 5 µg/m3 festgelegt.

Toluol

Toluol wird aus Erdöl gewonnen, es dient als Lösungsmittel und als Ausgangsprodukt bei der Synthese vieler organischer Verbindungen. Außerdem ist der organische Luftschadstoff ein nicht deklarierter Bestandteil von Benzin – er erhöht die Oktanzahl. In hoher Konzentration wirken Toluoldämpfe narkotisch, außerdem kann der Luftschadstoff Auswirkungen aufs Zentralnervensystem haben.

Xylol

Xylol findet als Lösungsmittel, als Ausgangsprodukt zur Kunststoffherstellung und als Zusatz für Ottokraftstoffe Anwendung. Die farblose Flüssigkeit kann Störungen im Zentralnervensystem mit unspezifischen Symptomen auslösen.

Partikel

Neben organischen und anorganischen Luftschadstoffen sorgen Partikel für Luftverunreinigungen. Ein Partikel ist ein sehr kleines Teilchen eines festen oder flüssigen Stoffs, das nicht direkt zu Boden sinkt, sondern luftgetragen über einen gewissen Zeitraum hinweg in der Atmosphäre verweilt. Dabei kann es große Distanzen überwinden. Partikel werden anhand ihrer Größe in zwei Kategorien eingeteilt:

  • Feinstaub: < 10 µm
  • Grobstaub: > 10 µm

Vorwiegend Feinstaub beeinträchtigt die menschliche Gesundheit. Die winzigen Partikel können Beschwerden des Atemtraktes und des Herz-Kreislaufsystems hervorrufen. Zu den wichtigen Luftschadstoffen unter den Partikeln gehören:

  • Feinstaub
  • Schwermetalle im Feinstaub
  • Ruß
  • Ultrafeinstaub
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