Schadstoffe in der Luft und deren Entstehung

Schadstoffe in der Luft und deren Entstehung

In unserem täglichen Leben atmen wir eine sehr große Zahl an unterschiedlichen Stoffen ein. Viele davon, wie beispielsweise Sauerstoff, sind notwendig für die Funktion unseres Körpers. Andere Stoffe zeigen überhaupt keine Wirkung, wieder andere können sogar Schäden an verschiedenen Organen anrichten oder sich langfristig ablagern. Die wenigsten Menschen sind sich der Schadstoffe aber bewusst.

Woher kommen Schadstoffe in der Luft?

Normalerweise besteht die Luft aus etwa 78 % Stickstoff, 21 % Sauerstoff und 0,9 % Argon. Gemeinsam machen diese drei Gase also 99,96 % der Atemluft aus. Die Anreicherung mit Kohlendioxid durch das Atmen stellt zwar normalerweise kein Problem dar, weil die Pflanzenwelt dies ausgleicht, aber die globalen Werte an CO2 nehmen seit Beginn der Industrialisierung zu. Das CO2 kann zwar nicht direkt als Luftschadstoff angesehen werden, weil es für viele natürliche Prozesse unverzichtbar ist, aber die steigende Konzentration hat gravierende Auswirkungen auf das Klima der Erde.

Durch natürliche Vorgänge und Einflüsse des Menschen auf die Umwelt kommen andere Stoffe hinzu.

Beispiele sind der Ausbruch eines Vulkans als natürlicher Prozess oder die Verbrennung von fossilen Brennstoffen als anthropogener (vom Menschen verursachter) Prozess. Die dabei entstehenden Luftschadstoffe werden zusammen mit der Atemluft eingesogen und einige von ihnen können sich bei dauerhafter Inhalation sogar langfristig im Körper ablagern. Viele Berufskrankheiten hängen mit dem täglichen Kontakt mit verschiedenen Schadstoffen über Jahre oder sogar Jahrzehnte zusammen.

Luftverschmutzung

Als Oberbegriff für Luft, welche mit Schadstoffen angereichert ist, wird gern das Wort „Luftverschmutzung“ genutzt. Diese verschmutzte Luft kann nicht nur uns schaden, sondern auch Vorgänge in der Umwelt beeinträchtigen. Das wohl bekannteste Beispiel für eine derartige Veränderung sind die Schäden der Ozonschicht der Erde durch eine Überkonzentration an Fluorchlorkohlenwasserstoffen.

Ozonschicht Erde
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Diesem FCKW-Problem wird zwar heute dank moderner Technologie wirkungsvoll entgegengewirkt, dafür sind allerdings neue Schadstoffe hinzugekommen, deren Handhabung deutlich schwieriger ist. Schädliche Stoffe in der Atemluft werden grob in die Kategorien Gase und Stäube eingeteilt.

Entstehung und Quellen natürlicher Luftschadstoffe

Natürliche Schadstoffe, die also nichts mit dem Wirken der Zivilisation zu tun haben, sind häufig schon in geringer Konzentration in der Umwelt vorhanden und richten für gewöhnlich keine Schäden an. Die Blütenpollen sind zwar für Allergiker belastend, werden aber für die Erhaltung der Pflanzenvielfalt dringend benötigt. Gleiches gilt für Pilzsporen. Kurzzeitige Überkonzentrationen entstehen in Teilen der Umwelt bei verbrennenden Prozessen.

Vulkanausbruch
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Ein Vulkanausbruch beispielsweise belastet die Umgebung mit dem Ausstoß von Schwefeldioxid, Kohlendioxid, Schwefelwasserstoff, Kohlenmonoxid und einer staubartigen Asche. Blitze hingegen sind stark an der natürlichen Entstehung von Stickoxiden beteiligt und können deren Konzentration, besonders im Sommer, stark erhöhen. Der prozentuale Anteil der gefährlichen Luftschadstoffe aus umweltbedingten Vorgängen ist dabei allerdings verschwindend gering im Gegensatz zu dem, was der Mensch produziert. Außerdem ist die Umwelt darauf ausgelegt, die selbst verursachten „Verschmutzungen“ auch mit eigener Kraft wieder zu kurieren.

Blitze
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So hat ein Vulkanausbruch meist für ein oder zwei Jahre eine geringfügig abgesenkte Umgebungstemperatur zur Folge, welche sich allerdings automatisch wieder reguliert. Dies ist auf Stoffe zurückzuführen, welche in die Stratosphäre gelangen und dort einen Teil der Sonnenstrahlung auffangen.

Entstehung und Quellen anthropogener Schadstoffe in der Luft

Die anthropogenen Schadstoffe haben eine wesentlich größere Auswirkung auf die Umwelt und die Lebewesen selbst. Menschliche Schadstoffquellen produzieren deutlich zu große Mengen bestimmter Schadstoffe, deren Überkonzentrationen eine Vielzahl an Auswirkungen hat.

Besonders in Innenräumen nehmen diese Konzentrationen schnell kritische Werte an und werden dabei von vielen Menschen wegen mangelndem Wissen ignoriert.

Meistverbreitete anthropogene Luftschadstoffe

Schwefeldioxid und Schwefeltrioxid

Schwefeldioxid entsteht bei einer Vielzahl von Verbrennungsprozessen, wenn Kohle oder Erdöl beteiligt ist. Der darin enthaltene Schwefel verbindet sich mit Sauerstoff zu Schwefeldioxid. Hierbei handelt es sich um ein farbloses, giftiges, stechend riechendes und sauer schmeckendes Gas.

Kohlekraftwerk
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Es reizt die Schleimhäute, also speziell Nasenraum, Augen und Mundhöhle. Das ebenfalls durch Oxidation entstehende Schwefeltrioxid verbindet sich mit Wasser zu Schwefelsäure, dem Endprodukt, welches wir als „sauren Regen“ kennen.

Feinstaub

Bei den im Volksmund als „Feinstaub“ bekannten Emissionen handelt es sich meist um Stoffe, deren Molekülgröße so gering ist, dass sie vom Menschen inhaliert und teilweise nicht wieder ausgehustet werden können, sondern im Körper verbleiben.

Feinstaub
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Das wohl bekannteste Beispiel für Feinstaub sind Rußpartikel bei einem Dieselmotor, gegen welche heute spezielle Filter eingesetzt werden. Weitere Quellen von Feinstaub sind Schleifarbeiten an Holz oder Metall, Abrieb von Reifen und Bremsen, Sylvester-Feuerwerk oder Zigarettenrauch. Ein Teil des Feinstaubs kann dabei sogar über Haut oder Lunge in das Blut gelangen und sich in den Organen ablagern.

Stickoxide

Stickoxide oder Stickstoffoxide entstehen ebenfalls bei der Verbrennung von fossilen Brennstoffen. Zwar hat der technische Fortschritt in den letzten 25 Jahren hier eine radikale Senkung der Ausstoßwerte erreicht, aber in einigen Großstädten werden immer noch 75 % der Stickoxide durch den Straßenverkehr verursacht.

Stickoxide
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Kohlendioxid und Kohlenmonoxid

Das Kohlendioxid, auch Kohlenstoffdioxid, entsteht bei allen Verbrennungsvorgängen von kohlenstoffhaltigen Substanzen, wenn ausreichend Sauerstoff vorhanden ist. Es wird auch bei der Atmung von Lebewesen erzeugt, steigt allerdings durch menschliche Einflüsse in seiner Konzentration in der Luft.

Obwohl das Gas farb- und geruchlos ist, sind große Konzentrationen giftig und führen zu Schwäche und Unwohlsein, in Extremfällen sogar zum Atemstillstand.

Kohlenmonoxid ist ein farb- und geruchloses Gas, welches bei der unvollständigen Verbrennung von kohlenstoffhaltigen Substanzen entsteht. Das Einatmen ist für den Menschen hochgiftig, weil sich das Kohlenmonoxid anstelle des Sauerstoffs mit den roten Blutkörperchen verbindet. Dies bewirkt erst eine Ermüdung und führt schließlich zum Ausfall von Körperfunktionen bis hin zu einem komatösen Zustand.

Wie hilft ein Luftreiniger gegen Schadstoffe in der Luft?

Luftreiniger sind mit einem Filtersystem ausgestattet, welches viele der Schadstoffe entfernt. Zusätzlich verfügen sie über einen Lüfter, der die Raumluft permanent umwälzt. Damit ist eine gleichmäßig niedrige Konzentration im ganzen Raum gewährleistet. Eine sehr effektive Filterung wird bei fast allen Schadstoffen mit einem HEPA-Filter erreicht, da dieser Partikel bis zu einer Größe von 0,0003 Mikrometer filtert. Ein HEPA-Filter beseitigt zuverlässig die schädlichen Inhaltsstoffe des Zigarettenrauchs, fast alle Arten von Feinstaub und nahezu alle Pollen und Sporen von Pflanzen.

Daikin Luftreiniger MC70L gegen Schadstoffe in der Luft

Weitere Luftschadstoffe, neben den oben Beschriebenen, sind Formaldehyd, Wasserstoffperoxid oder Ammoniak. Die meisten der genannten unerwünschten Gase sind Moleküle und können mit einem Luftreiniger aus der Umgebungsluft entfernt werden. Hierfür gibt es Modelle zur Filterung chemischer Gase. Die natürliche Zusammensetzung der Atemluft wird dabei nicht beeinflusst, weil die Sauerstoff- und Stickstoffatome deutlich kleiner sind als die zu filternden Moleküle.

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