I.
WAS IST LUFT,
WELCHE FUNKTION
ERFüLLT SIE UND
WESHALB IST SIE GEFäHRDET?
Der Begriff Luft kann aus zwei Blickwinkeln betrachtet werden. Einmal ist da die Luft, die uns umgibt und die den Sauerstoff enthält, den wir einatmen und zum Leben brauchen. Und dann ist da die Atmosphäre, die die Luft enthält, unseren Planeten umhüllt und uns vor kosmischen Strahlungen schützt. Das Leben auf der Erde hat sich nur entwickeln können, weil sich eine Atmosphäre gebildet hat. Beide Funktionen sind eng miteinander verbunden.
1.Was ist die Luft und welche Rolle spielt sie in unserem Leben?
Überall um uns herum ist Luft. Die Luft ist hauptsächlich eine Mischung aus unsichtbaren und geruchlosen Gasen. Sie setzt sich aus zahlreichen Bestandteilen zusammen, deren Konzentrationen sich im Laufe der Entwicklung des Planeten verändert haben. Die Hauptbestandteile der Luft sind Stickstoff mit 78%, Sauerstoff mit 21% und viele andere Gase oder organische Stoffe, von denen nur Spuren enthalten sind. Sie sind in so kleinen Mengen vorhanden, dass ihre Konzentration in „Teilen pro Million“ (ppm) und nicht in Prozentsätzen ausgedrückt werden. Auch wenn sie lebensnotwendig sind, können diese Gase in zu hohen Mengen schädlich sein. Die Luft enthält auch Wasser in der Form von Wasserdampf, dessen Menge zwischen 1% und 4% des Luftvolumens schwankt. Schließlich kann die Luft auch schwebende Partikel unterschiedlicher Natur enthalten (wie zum Beispiel Staub).
Die Luft enthält etwa 21% Sauerstoff (O2). Sauerstoff ist für die Entwicklung und den Erhalt des Lebens auf der Erde unerlässlich. Ohne ihn können die lebenden Organismen nicht atmen. Bei der Atmung verursacht der Sauerstoff in den Zellen eine chemische Reaktion und werden die organischen Stoffe oxidiert, um die Energie herzustellen, die für die Zellfunktion nötig ist.
Insgesamt produzieren die Organismen, die im und außerhalb des Wassers leben und die für die Photosynthese verantwortlich sind (Pflanzen und Algen), jährlich etwa 30×1010 Tonnen Sauerstoff (O2). Diese Menge O2 ist auch für die Atmung der lebenden Organismen notwendig. Daher wird angenommen, dass der Sauerstoffanteil in der Luft seit Millionen von Jahren gleich geblieben ist. Der Mensch atmet nur einen winzig kleinen Teil des Sauerstoffs ein, den die Pflanzen produzieren.
2. Was ist die Atmosphäre und welche Rolle spielt sie?
Wenn wir unseren Planeten auf einem Foto aus dem Weltall betrachten, stellen wir fest, dass die Erde von einer feinen weißen Schicht umgeben ist. Das ist die Atmosphäre. Sie ist schätzungsweise 700 km dick, was im Vergleich zum Erddurchmesser (6.730 km) einer Kartoffelschale entsprechen würde.
Die Atmosphäre umgibt die Erde in mehreren Schichten, die je nach den herrschenden Temperaturen besondere Eigenschaften aufweisen. Bei steigender Höhe, durchquert man erst die Troposphäre, dann die Stratosphäre, die Mesosphäre, die Thermosphäre und schließlich die Ionosphäre.
Der Stickstoff-, Sauerstoff- und Argon-Gehalt ist überall in der Atmosphäre gleich, wohingegen die Anteile Wasser, Kohlendioxid, Schwefeldioxid und Ozon zunehmen, je höher man steigt.
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> Siehe Kapitel
• Das Klima
Die Erde ist der einzige Planet im Sonnensystem, auf dem es Leben gibt. Das verdanken wir unter anderem der Atmosphäre, die uns verschiedene Dienste erweist:
- Sie schützt uns vor Meteoriten und schädlichen Sonnenstrahlungen.
- Sie fördert den Temperaturanstieg und sorgt dafür, dass die Temperatur auf ein für Lebewesen annehmbares Niveau bleibt.
- Sie liefert Sauerstoff (O2), den die Lebewesen zum Atmen brauchen. (Fast alle Lebewesen – Tiere wie Pflanzen – sind auf Sauerstoff angewiesen, der für ihre Zellentwicklung notwendig ist.)
- Sie liefert Kohlendioxid (CO2), das für die Entwicklung der Pflanzen notwendig ist.
- Sie ist das Spielfeld klimatischer und meteorologischer Phänomene, von denen insbesondere die Landwirtschaft abhängt.
Entwicklung der Zusammensetzung der Atmosphäre
Seit der Entstehung der Erde vor rund 4,5 Milliarden Jahren hat sich die Zusammensetzung der Atmosphäre stark verändert. Bei der Bildung der Erde wurden große Hitzemengen freigesetzt, durch die Gase und eine Atmosphäre entstanden sind, die große Mengen Wasserdampf enthielt. Als die Erde abkühlte, kondensierte dieser Wasserdampf und es entstanden die Ozeane.
Die ersten Lebensformen haben sich in den Ozeanen gebildet. Dann tauchten einzellige Algen auf, die für ihren Metabolismus auf CO2 angewiesen waren. Sie binden den Kohlenstoff und stoßen große Mengen Sauerstoff aus (die Photosynthese). Sie sind die Vorfahren der Pflanzen. Dieser Prozess dauert bereit seit Milliarden von Jahren an und hat die Luftzusammensetzung langsam verändert: Sie enthält weniger Kohlendioxid und mehr Sauerstoff, was es den Lebewesen ermöglicht hat, die Ozeane zu verlassen und sich auf den Kontinenten zu entwickeln.
Dann sind die ersten Organismen entstanden, die Sauerstoff einatmen und Kohlendioxid ausstoßen. Das waren die Vorfahren der Tiere.
Mit der Zeit hat sich ein Gleichgewicht zwischen den Organismen, die CO2 aufnehmen, den Kohlenstoff in ihren Geweben binden und Sauerstoff wieder ausstoßen, und denen, die Sauerstoff aufnehmen und Kohlendioxid ausstoßen, eingerichtet.
3. Die Luftverschmutzung
Man spricht von „Luftverschmutzung“ oder „atmosphärischer Verunreinigung“, wenn in der Luft Teilchen festgestellt werden, die aufgrund ihrer Menge oder Beständigkeit unerwünschte Nebenwirkungen für die Lebewesen und die Materialien haben, oder wenn sie die Ökosysteme stören.
Für die Luftverschmutzung gibt es vor allem zwei große Gründe:
- Sie kann aus der erhöhten Konzentration natürlicher Bestandteile der Atmosphäre herrühren, was unerwünschte Folgen hat. Dieser Anstieg ist entweder auf menschliche Aktivitäten oder natürliche Phänomene (z.B. Vulkanausbrüche) zurückzuführen.
- Sie stammt unter Umständen aber auch von Ausstößen gefährlicher und vom Menschen produzierter Teilchen oder Stoffe in die Luft.
Schätzungsweise werden 90% der heutigen Luftverschmutzung durch die menschlichen Aktivitäten in vorwiegend fünf Bereichen verursacht:
- Industrieabgase
- Hausheizungen, Industrieheizungen und Wärmekraftwerke
- Fahrzeugabgase
- Abfallverbrennung
- Verbreitung von Staub durch den Wind
Kleiner Rückblick auf die Geschichte der Luftverschmutzung
Seitdem der Mensch das Feuer entdeckt hat, hat er gegen Luftverschmutzung zu kämpfen. Die Rußschichten, die heute noch in den Höhlen der Urmenschen sichtbar sind, deuten darauf hin, dass die Luftqualität unserer Vorfahren nicht immer gut war. Wenn man den Zeitberichten Glauben schenken darf, ließ auch im Mittelalter die Luftqualität zu wünschen übrig.
Aber erst mit der industriellen Revolution hat die Luftverschmutzung ein gewaltiges Ausmaß angenommen, weil die damals überall verwendete Kohle bei ihrer Verbrennung schwarzen Rauch abgab. Kohle wurde als Brennstoff in der Industrie, zu Hause in den Öfen und für Dampflocks verwendet. Mit der Entwicklung der Eisenhüttenindustrie hat sich die Luftverschmutzung in den Großstädten zunehmend verschlimmert. Ab 1880 wurde Smog (zusammengesetztes Wort aus smoke – Rauch – und fog – Nebel) zum Inbegriff von London.
Im Winter 1952 war die Stadt zehn Tage lang unter einer Smog-Decke gefangen, was 4.000 Menschen das Leben gekostet hat. Das war ein Wendepunkt und man wurde sich der Auswirkungen der Luftverschmutzung auf die Gesundheit des Menschen immer bewusster. In den Industrieländern wurden Maßnahmen ergriffen, um die Luftqualität zu verbessern. Die Schornsteine in der Industrie wurden mit Filtern ausgestattet und Kohleöfen wurden durch Gas- oder Ölheizungen ersetzt. Ab den 70er Jahren wurde in den Städten eine neue Verschmutzungsquelle der Luft identifiziert: das in den Fahrzeugabgasen enthaltene Blei. In den 80er Jahren kommt daher bleifreies Benzin auf den Markt und es werden Katalysatoren installiert.
Diese Maßnahmen waren mit Erfolg gekrönt und die Luftqualität hat sich in den europäischen Ländern schrittweise verbessert. Leider hat sich dieses Problem auf andere Regionen der Welt verlagert, die große Mengen Kohle verbrauchen(Osteuropa, Russland, China).
Gleichzeitig erkannte man die Gefahr anderer Phänomene, die indirektere und globalere Auswirkungen hatten: saurer Regen, die Zerstörung der Ozonschicht oder die Klimaerwärmung.
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> Siehe die entsprechenden INFOBLÄTTER (in Band 4)
Die Verdünnung der Ozonschicht
Die photochemische Verschmutzung
Die Feinteilchen
Die Mikroverunreinigung
Die Innenluftverschmutzung
Die Versäuerung (saurer Regen)
Die Treibhausgase
Man unterscheidet heute zwischen 5 großen Phänomenen der Luftverschmutzung:
- Die Verdünnung der Ozonschicht (stratosphärisches Ozon)
- Die photochemische Verschmutzung (troposphärisches Ozon)
- Die Versäuerung (saurer Regen)
- Der Klimawandel
- Die Feinteilchen (Mikroverunreinigungen und Verschmutzung der Innenraumluft)
Aber auch andere Verschmutzungsfaktoren werden über die Luft befördert:
Diese Faktoren sind generell das Ergebnis der menschlichen Aktivität. Sie verursachen Verunreinigungen, die langfristig die Lebensqualität beeinträchtigen oder der Gesundheit des Menschen und auch der anderen Lebewesen schaden können. Es handelt sich um folgende Faktoren:
- Lärm
- Gerüche
- Vibrationen
- Lichtverschmutzung