Luftverunreinigungen: Entstehung und Wirkungen
Luftverunreinigungen im Sinne des BImSchG sind Veränderungen der
natürlichen Zusammensetzung der Luft, insbesondere durch Rauch, Ruß, Staub, Gase, Aerosole, Dämpfe oder Geruchsstoffe.
Da in unserer Umgebungsluft heutzutage leicht einige hundert oder auch tausend luftverunreinigende Komponenten vorhanden sind und viele davon nicht oder nur mit kaum vertretbarem technischen Aufwand meßbar sind, ist man im Bereich der Luftreinhaltung übereingekommen nur sogenannte Leitkomponenten zu erfassen, die dann in aller Regel stellvertretend für eine ganze Gruppe von Schadstoffen stehen.
Die LeitkomponentenStickstoffoxide (NOx)
Im Sinne der Luftreinhaltung von übergeordneter Bedeutung sind die beiden Stickstoffoxide: Stickstoffmonoxid (NO) und Stickstoffdioxid (NO2). Diese entstehen vor allem durch Verbrennungsprozesse bei der Energieerzeugung und im motorisierten Straßenverkehr. In Stuttgart werden heute Stickoxide größtenteils durch den Straßenverkehr emittiert. Bei Verbrennungsprozessen entsteht durch die Oxidation des in Brennstoffen oder in der Luft enthaltenen Stickstoffs überwiegend Stickstoffmonoxid. Das emittierte Stickstoffmonoxid wird durch weitere Oxidation in der Atmosphäre zu Stickstoffdioxid.
Ozon (O3)
Ozon ist ein sogenannter Sekundärluftschadstoff, d.h. Ozon wird nicht, wie andere Luftschadstoffe, direkt emittiert, sondern wird in der Atmosphäre aus Vorläufersubstanzen unter Einwirkung der Sonneneinstrahlung erzeugt (photochemische Reaktion). Zu den Vorläufersubstanzen gehören Stickstoffoxide (NOx) und leichtflüchtige Kohlenwasserstoffe (VOC), z. B. Lösungsmittel. Da speziell die Abgase des Kfz-Verkehrs sowohl Stickstoffoxide als auch leichtflüchtige Kohlenwasserstoffe enthalten, haben diese in Stuttgart einen großen Einfluss auf die Ozonbildung.
Schwefeldioxid (SO2)
Schwefeldioxid entsteht vorwiegend bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe in Industrie, Haushalten und Kfz-Verkehr sowie bei der Eisen- und Stahlerzeugung, Zellstoffherstellung, Schwefelsäure- und Düngemittelproduktion. In Stuttgart entsteht Schwefeldioxid heute hauptsächlich in privaten Feuerungsanlagen in denen schwefelhaltige Brennstoffe wie Kohle, Heizöl etc. verbrannt werden.
Kohlemnmonoxid oder auch Kohlenstoffmonoxid (CO)
Kohlenmonoxid entsteht bei allen unvollständigen (unsauberen) Verbrennungsprozessen. In Stuttgart sind die größten Quellen für das Kohlenmonoxid der Straßenverkehr und private Feuerungsanlagen. Kohlenmonoxid gilt auch als Leitsubstanz für un- oder nur teilweise verbrannte Kohlenwasserstoffe.
Partikelförmige Luftverunreinigungen (Feinstaub PM10, Feinststaub PM2.5 und Rußpartikel)
Partikelförmige Luftverunreinigungen entstehen durch eine Vielzahl von natürlichen und anthropogenen (vom Menschen verursacht) Prozessen. Die wichtigsten anthropogenen Quellen sind Verbrennungsprozesse, industrielle Fertigungsprozesse und der Verkehr (Reifen- und Bremsabrieb, Aufwirbelung von am Straßenbelag haftenden Partikeln und Motoremissionen). Im Sinne der Luftreinhaltung werden partikelförmige Luftverunreinigungen in verschiedene Korngrößenfraktionen unterteilt. Partikelförmige Luftverunreinigungen mit Partikeldurchmessern von maximal 10 µm werden als Feinstaub (PM10) und mit Partikeldurchmessern von maximal 2,5 µm werden als Feinststaub (PM2.5) bezeichnet. PM steht für den englischen Begriff „Particulate Matter“ für partikelförmige Substanz. Partikelförmige Luftverunreinigungen mit Durchmessern größer als 10 µm werden als Grobstaub bezeichnet. Aufgrund ihrer hohen Toxizität werden die, zu den sehr feinen Partikeln (PM0.1) zählenden, Rußpartikel in der Luftreinhaltung oftmals gesondert betrachtet. Der Anteil der anthropogenen Partikel an der atmosphärischen Gesamtpartikelmasse ist je nach betrachtetem Standort sehr variabel und liegt in urbanen Gebieten bei etwa 50 %. In Stuttgart liegt der Anteil anthropogener Partikel in etwa zwischen 40 und 60 % der atmosphärischen Gesamtpartikelmasse. Bei der standortspezifischen Beurteilung partikelförmiger Luftverunreinigungen muss auch der atmosphärische Transport von Partikeln von weiter entfernten Quellen, berücksichtigt werden. Die wichtigsten Quellen für anthropogene Partikel in Stuttgart sind der Straßenverkehr und Feuerungsanlagen.
Benzol (C6H6)
Benzol ist eine organische, chemische Verbindung die in Kraftstoffen (Benzin) enthalten ist. In Stuttgart wird Benzol heute hauptsächlich mit den Abgasen des Straßenverkehrs emittiert, kann aber auch aus Kraftstofftanks verdunsten. Benzol ist die Leitsubstanz für die chemische Gruppe der Aromaten.
Der LuftbelastungsindexUm die Luftqualität unterschiedlicher Gebiete vergleichend beurteilen zu können wird der sogenannte Luftbelastungsindex für die mittlere jährliche Schadstoffbelastung errechnet. Der Index ist dabei definiert als normierte Summe der Verhältniszahlen aus Jahresmittelwert und Vorsorgewerte für Stickstoffdioxid, Schwefeldioxid und Schwebstaub. Je höher der Index, desto stärker ist die Luft belastet. Im Raum Stuttgart schwankt der
Luftbelastungsindex zwischen Werten von 0,3 (schwache Luftbelastung) und 0,65 (mäßige Luftbelastung). Höhere Werte werden insbesondere im Innenstadtkessel, im Neckartal und in den nördlichen Industrievororten erreicht.
Hauptquellengruppen für Luftschadstoffe
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Autoverkehr
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Kleinfeuerungsanlagen
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Industrie
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Kraftwerke
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Die EmissionenMit denen vom Land erhobenen
Emissionskatastern für den Großraum Stuttgart liegen seit 1997 beziehungsweise 1998 nun auch aktualisierte Daten flächenhaft für das gesamte Stadtgebiet vor (Fortschreibung der Erhebungen von 2012).
Verkehrsbedingte Emissionen werden bodennah, das heißt in unmittelbarer Nähe zu den Passanten freigesetzt. Bei den Stickoxiden, beim Kohlenmonoxid und bei den organischen Verbindungen liefert der Verkehr in Stuttgart inzwischen den größten Anteil an den Emissionen. Er liegt beim Kohlenmonoxid bei 88 Prozent, bei den Stickoxiden bei 68 Prozent und bei den organischen Verbindungen bei 69 Prozent. Bei den Feinstaubpartikeln variiert der Anteil verkehrsbedingter Emissionen an den Gesamtemissionen sehr stark je nach Standort. An stark verkehrsbeeinflussten Standorten kann der Anteil der Verkehrsemissionen an den Gesamtfeinstaubemissionen bei bis zu 50 % liegen.
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| © Landeshauptstadt Stuttgart, Amt für Umweltschutz, Abt. Stadtklimatologie |
