LUFTVERSCHMUTZUNG: URSACHEN, FOLGEN, SCHADSTOFFE - UMGEBUNG - 2025

Die Luftverschmutzung ist das Einbringen von Fremdluftkomponenten oder die Veränderung der normalen Zusammensetzung, die für Lebewesen schädlich ist. Per Definition ist jedes in der Atmosphäre vorhandene Element, das die menschliche Gesundheit beeinträchtigt, ein Schadstoff.

Das Gleichgewicht der Zusammensetzung der Atmosphäre kann durch natürliche und anthropische Ursachen (menschliches Handeln) beeinflusst werden. Natürliche Ursachen sind die Emission von Gasen aus vulkanischen Aktivitäten, Waldbränden und das Auftauen der Tundra.

Luftverschmutzung durch die Papierindustrie. Quelle: Estormiz 08:22, 24. September 2006 (UTC)

Die anthropischen Ursachen der Luftverschmutzung sind vielfältig und können Schadgasemissionen verursachen. Dazu gehören industrielle Aktivitäten, Autoverkehr, Verbrennung fossiler Brennstoffe und Brände künstlichen Ursprungs.

Luftverschmutzung führt zu einer Abnahme der Luftqualität, die die Atmung lebender Organismen beeinträchtigt. Es produziert auch Atemwegserkrankungen bei Menschen und anderen Tieren, und einige Schadstoffe sind Vorläufer von saurem Regen.

Andererseits sind Treibhausgase für den Anstieg der Durchschnittstemperatur der Erde verantwortlich. Das Phänomen der globalen Erwärmung führt zu großen Ungleichgewichten in der Funktionsweise des Planeten.

Länder haben unterschiedliche Luftverschmutzungsgrade aus verschiedenen Gründen. In Lateinamerika gelten Mexiko und Peru als die Länder mit der schlechtesten Luftqualität und Mexiko-Stadt als die Stadt mit den größten Problemen.

Um die Luftverschmutzung zu kontrollieren, müssen Maßnahmen ergriffen werden, um die Emission umweltschädlicher Gase zu verringern. In diesem Sinne müssen rechtliche Maßnahmen getroffen werden, die zur Reduzierung der Gasemissionen in die Atmosphäre führen.

Ebenso muss die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen verringert und der Einsatz sauberer Energie (Wasserkraft, Sonne, Wind, Geothermie) erhöht werden. Ebenso ist es notwendig, die Entwaldung zu stoppen und Wiederaufforstungsprogramme in den betroffenen Gebieten durchzuführen.

Ursachen

Luftverschmutzung durch fossile Brennstoffe. Quelle: Alfred T. Palmer

Die Verschmutzung der Atmosphäre kann durch das Vorhandensein von Schadgasen oder Schadstoffpartikeln verursacht werden. Diese können auf natürliche Weise oder durch menschliche Aktivitäten erzeugt werden.

Die natürlichen Ursachen sind hauptsächlich spontane Waldbrände und das Auftauen der Tundra, die CO2 freisetzt. Diese Faktoren haben jedoch keinen wesentlichen Einfluss auf die Luftqualität.

Menschliche Aktivitäten, die insbesondere mit der industriellen Entwicklung verbunden sind, verursachen die höchsten Gasemissionen in die Atmosphäre. Unter diesen haben wir:

Industriegasemissionen

Industrielle Prozesse geben verschiedene Gase wie Dioxine, die in der Papierindustrie erzeugt werden, an die Atmosphäre ab. Die petrochemische Industrie produziert unter anderem CO2, Stickoxide und Schwefeloxide.

Die Energiewirtschaft trägt aufgrund der Verwendung von Kohle und Gas als Brennstoff am meisten zu den CO2-, SO2- und Quecksilberemissionen bei.

Autoverkehr

Der Autoverkehr ist für den größten Teil des der Atmosphäre zugesetzten CO2 verantwortlich. Andererseits gibt die Verbrennung in Dieselfahrzeugen Hunderte von gasförmigen und festen Substanzen an die Atmosphäre ab.

Unter den erzeugten Gasen befinden sich Kohlenmonoxid und -dioxid, Schwefeldioxid, Stickoxide, Kohlenwasserstoffe und deren Derivate. Darüber hinaus stammen 90% des NO2 in der Atmosphäre aus der Verbrennung von Diesel.

Andererseits werden Partikel wie elementarer Kohlenstoff, organische Stoffe und Schwefelsulfate emittiert.

Verbrennung fossiler Brennstoffe

Petroleum

Die Verarbeitung von Öl zur Erzeugung von Benzin, Diesel, Schmiermitteln, Kunststoffen und anderen Nebenprodukten erzeugt eine große Menge umweltschädlicher Gase und Partikel. Unter den freigesetzten Gasen befinden sich Kohlenmonoxid, Schwefeldioxid und 30% des CO2, das die Atmosphäre verschmutzt.

Kohle

In vielen Ländern ist Kohle nach wie vor der am häufigsten verwendete Heizbrennstoff. Während seiner Verbrennung entstehen große Mengen an SO2 und Quecksilber wird in die Atmosphäre freigesetzt.

Hausverbrennung

Es wird geschätzt, dass die Verbrennung in Haushalten für 12% der weltweiten Verschmutzung durch feine Umweltpartikel (PM2,5) verantwortlich ist.

Waldbrände

Waldbrände setzen jährlich Millionen Tonnen Treibhausgase und sauren Regen in die Atmosphäre frei. Dazu gehören Kohlendioxid und Monoxid, Methan und Stickoxide.

Andererseits bringen sie Partikel mit unterschiedlichen Durchmessern in die Umwelt ein, die die Luft verschmutzen und die Gesundheit beeinträchtigen.

Landwirtschaft und Viehzucht

Reis

Das Reisanbausystem produziert eine große Menge Methan, das in die Atmosphäre gelangt. Dies liegt daran, dass diese Pflanze in Sümpfen wächst, in denen Bakterien unter anaeroben Bedingungen organische Stoffe zersetzen und Methan erzeugen.

Es wird geschätzt, dass der Reisanbau weltweit bis zu 20% des in die Atmosphäre eingebauten Methans beitragen kann.

Zuckerrohr

Die Bewirtschaftung dieser Kultur beinhaltet eine kontrollierte Verbrennung vor der Ernte, die zu einer Quelle von CO2 und feinen Partikeln in die Atmosphäre wird.

Wiederkäuer Vieh

Wiederkäuer können dank Fermentationsprozessen, die Bakterien in ihrem Verdauungssystem durchführen, faseriges Gras konsumieren. Es wird geschätzt, dass Wiederkäuer für etwa 18% des in die Atmosphäre erzeugten Methans verantwortlich sind.

Folgen

Luftverschmutzung durch den Autoverkehr. Quelle: Zakysant

Erderwärmung

Sonnenstrahlung dringt durch die Atmosphäre in die Erde ein und ein Teil der ultravioletten Strahlung wird durch die Ozonschicht in der Stratosphäre gefiltert. Wenn die Ozonschicht beschädigt ist, tritt mehr ultraviolette Strahlung ein und die Erde erwärmt sich stärker.

Wenn in der Atmosphäre Bedingungen erzeugt werden, die die Freisetzung von Wärme verhindern, tritt ebenfalls ein globaler Anstieg der Erdtemperatur auf.

Die sogenannten Treibhausgase (CO2, Methan, NO2, SO2 und CFC-11) können die Ozonschicht schädigen oder den Austritt von Wärmestrahlung aus der Erde verhindern. Beispielsweise ist CO2 für 82% des Anstiegs des Treibhauseffekts in den letzten zehn Jahren verantwortlich.

Die globale Erwärmung führt zu schwerwiegenden Umweltungleichgewichten wie dem Verlust von Gletschern und Polareis, die zu einem Anstieg des Meeresspiegels führen. Daher treten in Küstengebieten Überschwemmungen auf und das Temperaturregime und die Meeresströmungen werden geändert.

Andererseits kann durch die Schädigung der Ozonschicht mehr ultraviolette Strahlung in die Erde eindringen. Diese Art von Strahlung verursacht Mutationen und beeinträchtigt die Gesundheit von Lebewesen.

Erkrankungen der Atemwege

Laut der Weltgesundheitsorganisation (WHO) lebten bis 2016 mehr als 90% der Weltbevölkerung an Orten mit geringer Luftqualität. Die WHO gibt an, dass die Luftverschmutzung weltweit jährlich 7 Millionen Todesfälle verursacht.

Zu den durch Luftverschmutzung verursachten Krankheiten gehören chronische Obstruktionen, Lungenkrebs, ischämische Herzerkrankungen und Schlaganfälle.

Saurer Regen

Die Emissionen von CO2, NO2 und SO2 aus industriellen Aktivitäten, der Nutzung von Heizung, Waldbränden und dem Autoverkehr fördern den sauren Regen. Diese Gase durchlaufen in der Atmosphäre Oxidationsprozesse und bilden Säuren, die sich mit dem Wasserdampf vermischen und ausfallen.

Saurer Regen beeinflusst die natürliche Flora und Fauna, die Ernte, die menschliche Gesundheit und sogar Gebäude.

Hauptschadstoffe

-Gasig

Kohlenmonoxid und Dioxid (CO und CO2

Diese Gase zerstören das stratosphärische Ozon und tragen zur Bildung von bodennahem Ozon bei, das Nebel bildet und den Treibhauseffekt fördert. Wenn sie andererseits mit Feuchtigkeit in Kontakt kommen, bilden sie Salpetersäure, die ausfällt und sauren Regen bildet.

Die Stickoxidemissionen in die Atmosphäre stammen zu etwa 60% aus natürlichen Quellen und zu 40% aus anthropischen Quellen. Diese Quellen umfassen die Ozeane, Böden, die Verbrennung von Biomasse, die Verwendung von Düngemitteln und verschiedene industrielle Prozesse.

Im Jahr 2017 betrug die atmosphärische Konzentration von N2-Oxiden 329,9 ppm, was 122% seines Niveaus im vorindustriellen Zeitalter entspricht.

Schwefeldioxid (SO2)

Dieses Gas ist eine Vorstufe des sauren Regens und erzeugt auch Partikel unterschiedlicher Größe, die in die Luft eingebaut werden. Diese Partikel können PM10 (suspendierte Partikel von 10 μm oder weniger) und PM2,5 (suspendierte Partikel von 2,5 μm oder weniger) sein.

Die Hauptquelle für Schwefeldioxid ist die Verbrennung fossiler Brennstoffe, insbesondere Kohle.

Bodennahes Ozon (O3) oder bodennahes Ozon

Ozon oxidiert stark und schädigt die menschliche Gesundheit, andere Tiere und die Vegetation (einschließlich Pflanzen) erheblich. Zusätzlich trägt es zum Treibhauseffekt bei, da es dichten Nebel bildet.

Die Anreicherung von Ozon in der Troposphäre ist auf photochemische Reaktionen zurückzuführen, die in Gegenwart von Schadgasen auftreten. Diese Gase werden hauptsächlich vom Autotransport und der Industrie erzeugt.

Methan

Methan (CH4) ist das zweitwichtigste langlebige Treibhausgas. Es wird geschätzt, dass sein Beitrag zur Erzeugung dieser Umweltbedingungen ungefähr 17% beträgt.

Es wird angenommen, dass ungefähr 40% des in der Atmosphäre vorhandenen Methans aus natürlichen Quellen stammen. Menschliche Aktivitäten (Reisanbau, Wiederkäuer, Müllhalden, fossile Brennstoffe) sind für die anderen 60% verantwortlich.

Das atmosphärische CH4 erreichte 2017 ein Maximum von 1.859 ppm und liegt derzeit bei 257% seines vorindustriellen Niveaus.

Flüchtige organische Verbindungen (VOCs)

Flüchtige organische Verbindungen sind chemische Substanzen, die Kohlenstoff enthalten und bei der Reaktion mit Stickoxiden O3 bilden. Einige Beispiele für VOCs sind unter anderem Benzol, Formaldehyd und Lösungsmittel wie Toluol und Xylol.

CFC-11

FCKW-11 (Trichlorfluormethan) ist ein starkes Treibhausgas, das stratosphärisches Ozon abbaut und unter das Montrealer Protokoll fällt. Seit der Unterzeichnung dieses Protokolls zum Schutz der Ozonschicht war es möglich, die FCKW-11-Emissionen zu reduzieren.

In den letzten Jahren haben jedoch einige Länder wie China die Produktion dieses Gases erhöht. Daher hat die Reduktionsrate von CFC-11 in der Atmosphäre abgenommen.

Dioxine und Furane

Diese Verbindungen entstehen durch Verbrennungsprozesse mit Chlor, die sehr gefährliche Schadstoffe für die Gesundheit darstellen. Sie können sowohl durch natürliche Prozesse als auch durch menschliche Aktivitäten erzeugt werden (z. B. industrielle Aktivitäten und Verbrennung von Müll).

Eine der Hauptquellen für die Erzeugung dieser Schadstoffe ist die Verbrennung fester Abfälle. In diesem Sinne ist das massive Vorhandensein von Kunststoffen und synthetischen Fasern im modernen Müll besonders gravierend.

-Materialpartikel (PM)

Ursprung

Die Materialpartikel stammen aus verschiedenen Quellen wie Verbrennungsmotoren, festen Brennstoffen und Rauch aus der Verbrennung von Brennstoffen. Andere Quellen sind Bergbau, Gießereien, Textilindustrie und Müllverbrennung.

Ebenso können sie aus Naturereignissen wie Sandstürmen und Vulkanausbrüchen erzeugt werden.

Einstufung

Zur Klassifizierung der umweltschädlichen Partikel wird die Größe verwendet, darunter PM10, deren Durchmesser 10 μm (0,01 mm) oder weniger beträgt. PM2.5 sind "feine Partikel" (Durchmesser 2,5 um oder weniger) und "ultrafeine Partikel" oder PM0.1 haben einen Durchmesser von 0,1 um oder weniger.

Effekte bearbeiten

Die feinen und ultrafeinen Partikel dringen tief in die Lunge ein und verursachen schwerwiegende entzündliche Erkrankungen. PM0.1 kann in den Blutkreislauf gelangen und intravaskuläre Gerinnung, Anämie und sogar Leukämie verursachen.

Luftverschmutzungsdaten in Mexiko, Kolumbien, Venezuela, Peru, Argentinien

Luftverschmutzung in Mexiko-Stadt (Mexiko). Quelle: Lidia Lopez

Laut dem World Air Quality Report (2018) weist Lateinamerika in seinen städtischen Gebieten eine moderate Luftverschmutzung in einer Konzentration von PM2,5 (μg / m³) auf.

Das moderate Niveau impliziert, dass empfindliche Personen Aktivitäten im Freien vermeiden sollten, da bei ihnen Atemwegsbeschwerden auftreten können.

Mexiko

Mexiko ist eines der 10 Länder, die die meisten Treibhausgase in die Atmosphäre abgeben. Im Jahr 1992 galt Mexiko-Stadt als die Stadt mit der höchsten Luftverschmutzung der Welt.

Zu den Ursachen dieser hohen Umweltverschmutzung zählen die Physiographie und das Klima der Stadt in Kombination mit hohem Autoverkehr und industrieller Aktivität. In den Jahren 2002 und 2005 erklärte die WHO Mexiko-Stadt zur zweitgrößten Stickstoffdioxidkonzentration.

Das Land hat jedoch große Anstrengungen unternommen, um diese Verschmutzung zu verringern, und seine Indikatoren haben sich verbessert. Für das Jahr 2018 war es das dritte in Lateinamerika mit der schlechtesten Luftqualität (auf einem moderaten Niveau), das von Santiago de Chile und Lima übertroffen wurde.

Derzeit steht Mexiko auf Platz 33 der Liste des World Air Quality Report, die 73 Länder umfasst. Dieser Index basiert auf den Konzentrationen von PM2,5 (μg / m³), ​​die in der Luft in verschiedenen Regionen der Welt vorhanden sind.

Auf der anderen Seite liegt es an dritter Stelle unter den Ländern mit der am stärksten verschmutzten Luft in Lateinamerika. Darüber hinaus gehören fünf Städte in diesem Land zu den 15 Städten mit der höchsten Luftverschmutzung in der Region.

Kolumbien

Die Hauptursache für Luftverschmutzung in diesem Land ist die Verbrennung fossiler Brennstoffe. Kolumbien belegt im World Air Quality Report (2018) den 50. Platz und in Lateinamerika mit Konzentrationen von PM2,5 (μg / m³) den fünften Platz.

Im Allgemeinen bleiben die Gehalte an Stickoxiden und Schwefel innerhalb der zulässigen Bereiche. Das bodennahe Ozon übersteigt seinerseits die kritischen Werte in städtischen Gebieten.

Venezuela

Es wurde darauf hingewiesen, dass die Luftverschmutzung in den wichtigsten städtischen Zentren des Landes aufgrund des Autoverkehrs zugenommen hat. Andererseits funktionieren in der Öl- und Petrochemieindustrie vorbeugende Wartungspläne nicht, was zu ernsthaften Verschmutzungsproblemen führt.

In Bezug auf die Konzentration der gesamten Schwebeteilchen (PTS) im Jahr 2008 erreichten sie in städtischen Gebieten 35 µg / m3. Andererseits erreichte PM10 2009 37 µg / m3 und überschritt 2010 50 µg / m3.

Peru

Wie im World Air Quality Report (2018) angegeben, ist Peru das Land mit der höchsten Luftverschmutzung in Lateinamerika und das 14. der Welt.

In Lima liegen die Gehalte an Schwefeldioxid und Stickstoff sowie an Schwebeteilchen über den von der WHO zugelassenen Werten. Die Hauptursache für diese hohe Umweltverschmutzung ist der Autoverkehr in Verbindung mit den klimatischen Bedingungen des Gebiets.

Aufgrund dieser Bedingungen ist Lima die zweite Hauptstadt mit der schlechtesten Luftqualität in Lateinamerika (auf moderatem Niveau). Es wird derzeit nur von Santiago de Chile übertroffen.

Argentinien

In der Metropolregion Buenos Aires ist das Hauptproblem der Kraftfahrzeugverkehr, der kritische Werte für PM2,5 und Kohlenmonoxid (CO) erzeugt. In der Region Bahía Blanca sind in der Nähe des petrochemischen Pols hohe Gehalte an SO2, NOx und NH3 vorhanden.

In der Stadt Mendoza gibt es im Winter thermische Inversionsereignisse mit hohem Ozongehalt (O3) an der Oberfläche.

Lösungen

Bewusstsein

Ein Schlüsselelement ist die Sensibilisierung der Bürger für die Schwere des Problems der Luftverschmutzung, seine Ursachen und Folgen. Dies wird den notwendigen Druck ermöglichen, die Aufmerksamkeit der Bürger auf das Problem zu lenken.

In den meisten Fällen verbinden Menschen Gesundheitsprobleme nicht mit der Qualität der Luft, die sie atmen.

Legislative Maßnahmen

Stärkung internationaler Übereinkommen und Vereinbarungen zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen wie des Kyoto-Protokolls. Derzeit haben viele der Länder, die das Abkommen unterzeichnet haben, die vorgeschlagenen Ziele nicht erreicht.

Andererseits folgen mehrere Industrieländer mit einem hohen Ausstoß von Treibhausgasen (USA, Russland und Kanada) diesem internationalen Abkommen nicht. Daher ist ein größerer internationaler Druck erforderlich, um dieses ernste Problem anzugehen.

Technologische Anwendungen

Abfallwirtschaft

Das Abfallproblem muss auf der Grundlage der drei ökologischen Aspekte (Reduzierung, Wiederverwendung und Recycling) ausgerichtet werden. Andernfalls wird die Emission von Gasen und Partikeln in die Atmosphäre ein wachsendes Problem darstellen.

Effizienz industrieller Prozesse und Nutzung sauberer Energiequellen

Industrielle Prozesse müssen technologische Effizienz erreichen, die es ermöglichen, die Emission von Gasen und Partikeln in die Atmosphäre zu reduzieren.

Ebenso ist die Verbrennung fossiler Brennstoffe eine der Hauptquellen für Schadgase und Partikel. Daher sollte die Nutzung sauberer Energien wie Wasserkraft, Sonne und Geothermie gefördert werden.

Transport

Eine der Hauptursachen für Luftverschmutzung in großen städtischen Zentren ist der Autoverkehr. Daher sollte die Einführung umweltfreundlicher öffentlicher Verkehrsmittel gefördert werden, um das Problem zu verringern.

Wälder als Kohlenstoffsenke

Um eine Zunahme der Kohlenstoffsenken zu gewährleisten, müssen Wälder geschützt und neue Gebiete aufgeforstet werden. Andererseits trägt die Stimulierung der Entwicklung grüner Städte zur Reduzierung des CO2-Ausstoßes in der Umwelt bei.

In diesem Sinne sollte berücksichtigt werden, dass 1.000 kg Holz etwa 400 bis 500 kg festem Kohlenstoff entsprechen.

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