Luft, Luftverunreinigungen und ihre Wirkung

Feinstaub und seine Wirkungen auf Mensch und Umwelt

Als Schwebstaub oder englisch „Total Suspended Particles“ (TSP) bezeichnet man Partikel in der Luft, die eine gewisse Zeit in der Atmosphäre verweilen. Hierbei unterscheidet man primären und sekundären Feinstaub[1]. Unter Feinstaub („Paticulate Matter“; PM10) versteht man alle Partikel, deren aerodynamischer Durchmesser kleiner als 10 Mikrometer ist.

Feistaub kann natürlichen Ursprungs sein (beispielsweise Pollen, Vulkane) oder antropogen („vom Menschen verursacht“) erzeugt werden. Wichtige antropogene Feistaubquellen sind Kraftfahrzeuge, Hausbrand, Schüttgüterumschlag, Tierhaltung sowie Industrieprozesse.

Welche gesundheitlichen Auswirkungen Feinstaubpartikel auf Mensch und Umwelt haben hängt von folgenden Parametern ab:

•  Konzentration
•  Expositionszeit
•  Partikelgröße
•  morphologischen Struktur
•  chemischen Zusammensetzung
•  Beladung mit Radikalen, Gasen, Allergenen

Die Partikelgröße spielt hierbei eine entscheidende Rolle. Aufgrund der verschieden Wirkungspotentiale auf die Gesundheit, werden folgende Feistaubfraktionen unterschieden:

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[1]

Primärer Feinstaub wird direkt aus der Quelle emittiert (beispielsweise bei Verbrennungsprozessen).
Sekundärer Feinstaub entsteht durch komplexe chemische Reaktionen in der Atmosphäre.

Je kleiner der Durchmesser der Partikel ist, desto weiter können diese in den Atemtrakt eindringen und schließlich sogar in den Blutkreislauf gelangen.

Partikel < 0,1 µm werden teilweise vom Körper wieder ausgeschieden, können aber auch im Gewebe verbleiben oder in die Blutbahn gelangen und somit in alle Organe transportiert werden.
Gelangen die Partikel in den Blutkreislauf, können sie folgende Wirkungen verursachen:

1. Physikalische Wirkung
Partikel können zu einer erhöhten Blutviskosität beitragen und somit zu Bluthochdruck (Herz- /Kreislauferkrankungen) und Gefäßablagerungen führen.

2. Chemische Wirkung
Aufgrund der heterogenen Zusammensetzung des Feinstaubs ist eine exakte Wirkungsabschätzung nur bedingt möglich. Durch bestimmte Staubinhaltsstoffe (Radikale) können Zellschädigungen hervorgerufen  oder Enzyme, die für den Zellstoffwechsel verantwortlich sind in ihrer Wirkung gehemmt werden.

Kohlenmonoxid (CO) und seine Wirkungen auf Mensch und Umwelt

Steht bei Verbrennungsprozessen zu wenig Sauerstoff zur Verfügung, bildet sich Kohlenmonoxid durch unvollständige Verbrennung. Es ist ein farb-, geruch- und geschmackloses Gas. Es beisitzt auch keine reizende Wirkung und ist somit kaum wahrnehmbar. Daher überprüfen Schornsteinfeger bei Wohnraumheizungen in regelmäßigen Abständen die Zufuhr von Luft zur Verbrennung und die Abluftführung, denn immer wieder kommt es hier zu Unfällen. Auch Garagen müssen gut durchlüftet sein, da Kraftfahrzeuge Kohlenmonoxid emittieren, welches bei geschlossenen Räumen zu Problemen führen kann. Um Schädigungen zu vermeiden, sind auch für die Außenluft vorsorglich Grenzwerte für Kohlenmonoxid festgelegt worden, diese werden aber nirgendwo in Deutschland auch nur annähernd erreicht.
Eine negative Beeinflussung der Gesundheit ist auszuschließen.

In höheren Konzentrationen kann Kohlenmonoxid als starkes Atemgift wirken. Wenn es über die Lunge in den Blutkreislauf gelangt, kann es sich an das zentrale Eisenatom des Hämoglobins anlagern und behindert so den Sauerstofftransport im Blut, was zum Tod durch Erstickung führen kann.

Kohlenwasserstoffe und ihre Wirkungen auf Mensch und Umwelt

Organische Verbindungen gelangen in kaum zu überschauender Zahl und Zusammensetzung in die Atmosphäre. Um sie messtechnisch in ihrer Gesamtheit zu erfassen, wird der Summenparameter "Kohlenwasserstoffe" mithilfe geeigneter Messeinrichtungen ermittelt.

Die Kohlenwasserstoff-Emissionen entstehen hauptsächlich bei der Lösemittelanwendung und bei unvollständig ablaufenden Verbrennungsvorgängen, insbesondere in Kraftfahrzeugen. Weitere Emissionsquellen sind die Nahrungs- und Genussmittelindustrie sowie chemische und petrochemische Produktionsanlagen. Nicht zuletzt entstehen Kohlenwasserstoffe auch aus natürlichen Quellen, wie Wäldern und Sümpfen.

Für die Kohlenwasserstoffe gibt es wegen des völlig unterschiedlichen Wirkpotentials der Einzelkomponenten keine vorgegebenen Grenz-, Richt- oder Zielwerte. Sie bilden den Hauptteil der flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) und werden als umweltschädlich eingestuft.

Ozon und seine Wirkungen auf Mensch und Umwelt

Ozon ist ein in der Atmosphäre natürlich vorkommendes Spurengas. Chemisch betrachtet handelt es sich um eine sehr reaktionsfreudige Form des Elements Sauerstoff, das sich in Unterschied zu diesem nicht aus zwei, sondern aus drei Sauerstoffatomen (daher O3) zusammensetzt.

Ozon unterscheidet sich von den anderen Luftschadstoffen dadurch, dass es sich um einen so genannten Sekundärschadstoff handelt, der erst aus Vorläuferstoffen, wie Stickoxiden und Kohlenwasserstoffe in einem komplexen photochemischen Prozess unter Einwirkung des Sonnenlichts gebildet wird. Die Vorläuferstoffe stammen hauptsächlich aus dem Verkehrssektor, der Anwendung von Lösemitteln sowie aus Industrieprozessen.

Erhöhte Ozonkonzentrationen können beim Menschen Reizung der Atemwege, Husten, Kopfschmerzen und Atembeschwerden bis hin zu Einschränkungen der Lungenfunktion und Lungenkrankheiten hervorrufen. Ihr Ausmaß wird hauptsächlich durch die Aufenthaltsdauer in der ozonbelasteten Luft bestimmt. Befindlichkeitsstörungen wie Reizerscheinungen an Augen und Schleimhäuten werden vor allem durch Begleitstoffe des Ozons hervorgerufen. Jedoch schützt Ozon in den höheren Luftschichten der Atmosphäre (Stratosphäre, „Ozonschicht“) Lebewesen vor ultravioletter Strahlung.

Bei Pflanzen können erhöhte Ozonkonzentrationen Schäden an Blattorganen hervorrufen. Ozon kann bei den Pflanzen über die Spaltöffnungen ins Blattinnere gelangen und zu Störung der Photosynthese, Zerstörung von Zellstrukturen, Bleichung von Zellgewebe, Hemmung des Pflanzenwachstums und zu Einbußen in Ertrag und Qualität führen.

Weitere Informationen finden Sie auch unter https://luft.rlp.de/de/zentrales-immissionsmessnetz-zimen/hintergrundinformationen-zu-den-luftschadstoffen/

Schwefeldioxid (SO2) und seine Wirkungen auf Mensch und Umwelt

Das besonders in den 80er und 90er Jahren bekanntgewordene Problem des „sauren Regen“ ist vor allem auf des emittieren von Schwefeldioxid (SO2), einem farblosem, leicht wasserlöslichem, stechend riechendem Gas zurückzuführen.

Schwefeldioxid natürlichen Ursprungs entsteht beispielsweise bei Vulkanausbrüchen. Anthropogen verursachte Emissionsquellen sind Verbrennungsprozesse, Kraftfahrzeuge, Industrieprozesse, Gewerbe und Haushalte.

Der tonnenweise Ausstoß von Schwefeldioxid führte in den 80er Jahren zu Atemwegserkrankungen, Bauwerke bröckelten und Sandsteinplastiken wurden zerstört. Durch die Schwefeldioxidemissionen trugen die Pflanzen nicht nur Schäden davon, sondern starben regelrecht ab.

Durch den Einsatz schwefelarmer beziehungsweise schwefelfreier Kraft- und Brennstoffe wurden die Schwefeldioxidemissionen in den letzten Jahren erheblich gesenkt, so dass Schwefeldioxid heutzutage keine Belastung für Mensch und Umwelt mehr darstellt.

Stickstoffdioxid (NO2) und seine Wirkung auf Mensch und Umwelt

Als Stickstoffoxide (NOX) wird die Summe aus Stickstoffmonoxid (NO) und Stickstoffdioxid (NO2) bezeichnet.
Stickstoffdioxid ist ein rotbraunes, giftiges, stechend chlorähnlich riechendes Gas, das als Spurengas in der Atmosphäre vorkommt.
Wie andere Luftschadstoffe auch wirken Stickstoffoxide schädlich auf die Atemwege. Eine erhöhte Empfindlichkeit gegenüber Atemwegsinfektionen, chronische Bronchitis bei länger einwirkenden höheren Konzentrationen lassen sich nachweisen.

Stickstoffdioxid stammt insbesondere aus Abgasen von Industrieanlagen, Kraft- und Fernheizwerken, von Gebäudeheizungen und Verkehrsabgasen. Den größten Anteil an den Emissionen hat heute mit Abstand der Verkehr.