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Die Deutsche Umwelthilfe hat eine Website erstellt, auf der sich Infomationen zum rechtlichen Rahmen der EU-Luftreinhaltepolitik aufrufen lassen
Hier können sich interessierte Verbandsvertreterinnen und -vertreter, regionale Behörden und Kommunen aller europäischen Mitgliedsstaaten sowie interessierte Bürgerinnen und Bürger umfassend informieren.

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Lexikon der Luftschadstoffe

Foto: Valeska Zepp

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Ammoniak

Ammoniak ist ein stark stechend riechendes, farbloses, wasserlösliches und giftiges Gas. In der Natur entsteht es bei der Zersetzung von abgestorbenen Pflanzen und tierischen Exkrementen. Daneben ist Ammoniak eine der meistproduzierten Chemikalien weltweit, deren größter Teil zu Düngemitteln weiterverarbeitet wird. Für die Produktion wird Stickstoff und Wasserstoff benötigt, dessen Herstellung große Mengen fossiler Energieträger benötigt.

Als Luftschadstoff trägt Ammoniak und sein Umwandlungsprodukt Ammonium erheblich zur Schädigung von Land- und Wasserökosystemen bei. Etwa die Hälfte des in die Luft emittierten reaktiven Stickstoffs wird als Ammoniak emittiert. Ammoniak und Ammonium sind außerdem wesentliche Vorläufersubstanzen für die Bildung von gesundheitsschädlichem Feinstaub.

Die wichtigste Quelle von Ammoniak ist die Landwirtschaft. Hier sind die Tierhaltung sowie die Lagerung und Ausbringung von Wirtschaftsdünger auf die Böden verantwortlich. Ammoniak kann auch direkt aus der Pflanze in die Luft gelangen, wenn die Konzentrationen in den Blättern – insbesondere bei frisch gedüngten Pflanzen – zu hoch sind.

Nur etwa fünf Prozent der Ammoniak-Emissionen entstammen anderen Quellen, etwa aus dem Kraftfahrzeugverkehr.

Benzol

Wer an der Tankstelle sein Auto mit Benzin betankt, hat mit dem Gas Benzol Kontakt, weil es beim Umfüllen entweichen kann. Benzol wird dem Benzin für Kraftfahrzeuge beigemischt, da es klopffrei verbrennt. Benzoldämpfe sind beim Einatmen giftig. Das Verdunsten der gefährlichen Substanz Benzol aus Tanks wurde in den letzten Jahren durch ein sogenanntes Gaspendelsystem reduziert, das flüchtige organische Verbindungen zurückhält.

Auch beim Rauchen von Zigaretten werden kleine Mengen Benzoldampf freigesetzt, ebenso bei Vulkanausbrüchen und Waldbränden. Als Benzinbegleitstoff ist Benzol EU-weit nur noch in einer Konzentration von einem Prozent zulässig. Die Benzolbelastung ging in den letzten 20 Jahren kontinuierlich zurück.

Dieselruß

Dieselrußpartikel entstehen bei der Verbrennung von Dieselkraftstoff in Motoren. Auch moderne Benzin-Direkteinspritzer produzieren feinste Rußpartikel. Sie bilden zusammen mit anderen Partikeln Feinstaub.

Dieselruß verstärkt den Treibhauseffekt der Erde. Rußpartikel absorbieren Sonnenlicht und tragen so zur direkten Erwärmung der unmittelbaren Umgebung bei. Besonders dramatisch sind die Klimafolgen in der Arktis. Hier abgelagerte schwarze Rußpartikel beschleunigen das Abschmelzen des Eises. Fast zwei Drittel des Rußes in der Arktis kommen mit dem Wind aus Europa. Ein Großteil dieses Rußes stammt aus dem Verkehr, insbesondere aus den Auspuffen von Autos, Lastwagen, Schiffen und Dieselloks.

Dieselruß ist stark gesundheitsschädlich. In einer langjährigen wissenschaftlichen Studie hat die Weltgesundheitsorganisation Dieselruß als definitiv krebserregend eingestuft. Die Rußpartikel, die moderne Dieselmotoren emittieren, werden zum Feinstaub gezählt. Sie sind sehr fein und kleiner als zehn Mikrometer oder sogar kleiner als ein Zehntel Mikrometer im Durchmesser und können deswegen tief in die Lunge eindringen und in die Blutbahn eindringen, womit sie im ganzen Körper verteilt werden.

Feinstaub

Als Feinstaub bezeichnet man Teilchen in der Luft, die nicht sofort zu Boden sinken, sondern eine gewisse Zeit in der Atmosphäre verweilen. Die winzigen Partikel sind mit bloßem Auge nicht zu erkennen. Lediglich während bestimmter Wetterlagen wird Feinstaub in Form einer Dunstglocke sichtbar.

Feinstaub wird vor allem durch menschliches Handeln erzeugt: Er entsteht durch Emissionen von Motorfahrzeugen, aus Öfen und Heizungen, aus Energieversorgungs-, Industrie- und Müllverbrennungsanlagen, bei der Metall- und Stahlerzeugung und auch beim Umschlagen von Schüttgütern. Feinstaub kann auch natürlichen Ursprungs sein, beispielsweise als Folge von Bodenerosion oder durch feinen Sahara-Staub, den der Wind nach Europa transportiert. In Ballungsgebieten ist der Straßenverkehr die dominierende Feinstaubquelle. Vorrangig emittieren Dieselmotoren Feinstaub, aber auch der Abrieb von Bremsen und Reifen sowie die Aufwirbelung des Staubes auf der Straßenoberfläche sind mitverantwortlich für eine hohe Feinstaubbelastung in der Luft. An Flüssen und in Hafenstädten sind die Verbrennungsrückstände aus Schiffsmotoren eine große Feinstaubquelle.

Feinstäube in der Atemluft sind diejenigen Luftverunreinigungen, die die größte Auswirkung auf unsere Gesundheit haben. Untersuchungen der Weltgesundheitsorganisation haben das verstärkte Auftreten von Atemwegs- und Herzkreislauferkrankungen bei hoher Feinstaubkonzentration nachgewiesen. Personen mit bereits bestehenden Erkrankungen sind besonders anfällig. Das Umweltbundesamt spricht davon, dass mit Feinstaub belastete Luft die durchschnittliche Lebenserwartung in Deutschland um etwa zehn Monate verkürzt.

Man unterscheidet je nach Durchmesser der Rußpartikel zwischen den Feinstaub-Fraktionen PM 10, PM 2,5 und PM 0,1.

Feinstaub PM 10

Als PM 10-Fraktion bezeichnet man die etwas gröberen Stäube mit einem Durchmesser von bis zu 10 Mikrometern.

Feinstaub PM 2,5

Eine Teilmenge der PM 10-Feinstaubfraktion sind die feineren Teilchen, deren Durchmesser weniger als 2,5 Mikrometer beträgt. Diese bezeichnet man als „Feinfraktion“ oder PM 2,5. Die kleinsten von ihnen, mit einem Durchmesser von weniger als 0,1 Mikrometern – das sind 100 Milliardstel Meter –, sind die ultrafeinen Partikel.

Besonders von der PM 2,5-Fraktion und den ultrafeinen Partikeln geht eine Gefahr für die Gesundheit aus. Die Klein- und Kleinstpartikel können tief ins Lungengewebe eindringen und sogar die Blut-Hirn-Schranke überwinden.

Feinstaub PM 0,1

Die kleinsten Feinstaubpartikel mit einem Durchmesser von weniger als 0,1 Mikrometern – das sind 100 Milliardstel Meter – sind die ultrafeinen Partikel. Besonders von diesen ultrafeinen Partikeln und von der PM 2,5-Fraktion geht eine Gefahr für die Gesundheit aus. Die Klein- und Kleinstpartikel können tief ins Lungengewebe eindringen und sogar die Blut-Hirn-Schranke überwinden.

Kohlendioxid

Kohlenstoffdioxid oder kurz Kohlendioxid (CO2) wird nicht direkt zu den Luftschadstoffen gezählt, weil es nicht direkt Menschen, Tiere, Pflanzen, Gewässer, Böden, Bauwerke oder Materialien angreift. Es ist ein natürlicher Bestandteil der Luft und ein wichtiges Spurengas der Erdatmosphäre.

CO2 entsteht bei der Verbrennung von kohlenstoffhaltigen Substanzen und auch im Organismus von Lebewesen bei der Zellatmung. Überwiegend durch die Verbrennung fossilier Rohstoffe erhöht sich der CO2-Anteil der Luft und verursacht den sogenannten Treibhauseffekt.

CO2 ist der größte Klimatreiber unserer Zeit und trägt wesentlich zum Klimawandel und der globalen Erderwärmung bei. Knapp ein Fünftel der CO2-Emissionen in Deutschland stammen aus dem Straßenverkehr. Gleichzeitig ist der motorisierte Verkehr der Bereich, in dem der Ausstoß von Klimagasen zunimmt und deshalb den Einsparungen in anderen Sektoren entgegenwirkt.

Kohlenmonoxid

Kohlenmonoxid (CO) ist ein farb-, geruch- und geschmackloses Gas, das bei der unvollständigen Verbrennung von Brenn- und Treibstoffen entsteht. Hauptquelle für die CO-Belastung der Luft ist der Kraftfahrzeugverkehr. Kohlenmonoxid beeinträchtigt als Luftschadstoff die Sauerstoffaufnahme von Menschen und Tieren. Kohlenmonoxid ist ein gefährliches Atemgift. Gelangt es über die Lunge in den Blutkreislauf, verbindet es sich mit dem zentralen Eisenatom des Hämoglobins und behindert so den Sauerstofftransport im Blut, was bis zum Tod durch Erstickung führen kann. Symptome einer leichten Vergiftung sind Kopfschmerzen, Schwindel oder grippeähnliche Symptome. Kohlenmonoxid ist auch an der photochemischen Bildung bodennahen Ozons beteiligt.

Lachgas

Lachgas bzw. Distickstoffoxid (N2O) gehört mit zu den wichtigsten langlebigen Spurengase in der Luft. Als Treibhausgas beinflusst es den Strahlungshaushalt der Atmosphäre. Die durch menschliche Aktivitäten ausgelöste und über die natürlichen Emissionen von Spurenstoffen hinausgehende Freisetzung von Lachgas verstärkt den anthropogenen Treibhauseffekt.

Die N2O-Konzentration ist seit dem Jahr 1750 um etwa 20 Prozent gestiegen und nimmt weiter zu. Etwa 40 Prozent der gegenwärtigen N2O-Emissionen sind menschengemacht. Sie stammen aus der Landwirtschaft, der chemischen Industrie oder entstehen bei der Verbrennung von Biomasse.

Die hohe Treibhauswirkung von N2O liegt an der langen atmopshärischen Verweilzeit und daran, dass das Lachgas-Molekül eine etwa 200mal größere Strahlungseffizienz hat als ein Kohlendioxid-Molekül (CO2).

Neben seiner Wirksamkeit als Treibhausgas ist Lachgas auch am Ozonabbau in der Stratosphäre beteiligt, da es sich zu Stickstoffmonoxid (NO) und Stickstoffdioxid (NO2) umwandelt. Beide Stoffe sind ozonzerstörend.
 

Methan

Methan (chemische Summenformel: CH4) ist eine chemische Verbindung aus Kohlenstoff und Wasserstoff. Diese Verbindungen nennt man auch Kohlenwasserstoffe. Methan ist ein farb- und geruchloses, brennbares Gas. Es ist der Hauptbestandteil von natürlich vorkommendem Erdgas. Außerdem entsteht Methan beim Stoffwechsel von Lebewesen.

Die Methan-Konzentration in unserer Atmosphäre hat sich in den letzten 250 Jahren ungefähr verdoppelt, was hauptsächlich durch die Landwirtschaft verursacht wurde: Es werden immer mehr Tiere - besonders Rinder - gehalten, die bei der Verdauung sehr viel Methan produzieren. Auch beim Reisanbau entsteht Methan, das in die Atmosphäre entweicht. Dort wirkt das Gas als sehr starkes Treibhausgas und trägt zu etwa 20 Prozent zum Treibhauseffekt bei.

Ozon

Ausgerechnet an sonnigen, heißen Sommertagen warnen die Medien vor Ozon in der Luft. Autofahrer werden aufgefordert, ihre Fahrten auf das Notwendigste zu reduzieren. Empfindliche Personen und Kinder sollten starke körperliche Belastungen im Freien vermeiden.

Das Spurengas Ozon (O3) spielt in der Erdatmosphäre eine Doppelrolle: Etwa 90 Prozent des Ozons befinden sich in der Stratosphäre oberhalb von 10 Kilometer. Dort schützt die Ozonschicht die Erde vor schädlichen Ultraviolettstrahlen der Sonne. In Bodennähe kommt Ozon ebenfalls natürlich vor. Zusätzlich entsteht Ozon dort als sekundärer Schadstoff aus Sauerstoff und Luftverunreinigungen, die überwiegend aus menschlicher Tätigkeit stammen.

Bodennahes Ozon bildet sich bei intensiver Sonneneinstrahlung durch komplexe photochemische Prozesse. Es entsteht überwiegend aus den Schadstoffen Stickstoffoxid und flüchtigen organischen Verbindungen. Für etwa die Hälfte der Stickstoffoxide ist der Straßenverkehr verantwortlich, der restliche Anteil stammt überwiegend aus Feuerungsanlagen. Flüchtige organische Stoffe werden zu etwa der Hälfte bei der Verwendung von Lösemitteln freigesetzt. Lösemittel finden sich in vielen Produkten, in Farben und Lacken, Klebstoffen oder Reinigungsmitteln. Zusätzlich entstehen flüchtige organische Verbindungen bei der Verbrennung von Kraftstoff.

Ozon ist ein farbloses, giftiges und chemisch sehr reaktives Gas. Es greift viele Stoffe an und kann Menschen, Pflanzen und Materialien schädigen. Erhöhte Ozonkonzentrationen können beim Menschen Reizung der Atemwege, Husten, Kopfschmerzen und Atembeschwerden bis hin zu Einschränkungen der Lungenfunktion und Lungenkrankheiten hervorrufen.

 

Schwefeldioxid

Schwefeldioxid (SO2) ist ein farbloses, stechend riechendes, wasserlösliches Gas. Es entsteht vor allem bei der Verbrennung schwefelhaltiger fossilen Energieträger wie Kohle und Erdöl. Mensch und Umwelt werden durch hohe SO2-Konzentrationen beeinträchtigt. Oxidationsprozesse führen zu saurem Regen, Ökosysteme werden nachhaltig geschädigt.

Noch vor wenigen Jahrzehnten litten das westdeutsche Ruhrgebiet und die ostdeutsche Region um Leipzig unter einer ständigen Schwefeldioxid-Belastung. Eine große Zahl von Kohlekraftwerken auf engstem Raum hatte eine bis dahin ungeahnte Luftverschmutzung zur Folge. Unzählige Schornsteine stießen fortwährend Ruß und Rauch aus. Der dort niedergehende saure Regen schädigte Gebäude und Materialien und hatte ein großflächiges Waldsterben zur Folge. In der Atmosphäre aus Schwefeldioxid entstehende Sulfatpartikel trugen außerdem zur Belastung mit Feinstaub bei.

Die noch vor einigen Jahrzehnten starke Verschmutzung der Luft in Deutschland durch Schwefeldioxid ist sehr stark zurückgegangen. Die Einführung von Rauchgasentschwefelungsanlagen und der Einsatz schwefelarmer Treibstoffe haben entscheidend zur Verbesserung der Luftqualität beigetragen.

Schwefeloxide

Als Schwefeloxide (allgemeine Formel SxOy) bezeichnet man die chemische Verbindung von Schwefel und Sauerstoff.

Schwefeloxide entstehen bei der Verbrennung von Schwefel und schwefelhaltigen Brennstoffen, beispielsweise Kohle, Benzin, Diesel oder Heizöl, aber auch aufgrund von natürlichen Vorgängen, unter anderem bei Vulkanausbrüchen.

Schwefel bildet bei Verbrennungsvorgängen vor allem zwei Oxide: Schwefeldioxid (SO2) und in geringeren Mengen Schwefeltrioxid (SO3) – siehe auch Schwefeldioxid. Die Gase 

Aus Schwefeldioxid entsteht die unbeständige schweflige Säure, aus Schwefeltrioxid ensteht Schwefelsäure. Beide Säuren spielen unter anderem bei der Versauerung von Seen durch sauren Regen und beim Waldsterben eine Rolle. Auch in gasförmigen Zustand sind die Schwefeloxide giftig.

Staub

Staub oder Schwebstaub ist das, was wir mit bloßem Auge in Form von einer feinen Schicht auf Oberflächen oder als Wollmäuse unter dem Sofa sehen können. Je nach Partikelgröße oder nach der Staubart wird er unterteilt. Staubteilchen können aus organischem Material wie Blütenpollen, Bakterien oder Pilzsporen bestehen oder aus anorganischen Materialien wie Gesteinsstaub, Wüstensand oder Abrieb bestehen. Unser Hausstaub besteht aus einer Mischung aus beidem.

Gesundheitlich können Bestandteile des Staubs Allergien auslösen (Hausstaubmilben, Pollen). Gelangen grobe Schwebstaubpartikel in unser Atemsystem, können sie durch Mechanismen wie Niesen oder Husten wieder nach Draußen befördert werden.

Feinstaub hingegen, dessen Partikel kleiner als 10 Mikrometer sind, können die Gesundheit massiv beeinträchtigen.

Stickstoff

Etwa 50 Prozent des Stickstoffvorrats der Erde befinden sich als gasförmige Stickstoffverbindungen in der Atmosphäre. Mehr als 99 Prozent davon nimmt der reaktionsträge elementare Stickstoff ein.

Im Unterschied dazu geht reaktiver Stickstoff vielfältige Bindungen mit organischen und anorganischen Stoffen ein und ist in der Lage, sich von einer Form in eine andere umzuwandeln. Besonders umweltrelevante Formen des reaktiven Stickstoffs sind die Gase Ammoniak (NH3), Stickstoffmonoxid (NO), Stickstoffdioxid (NO2), Lachgas (N2O) sowie Ammonium (NH4+) und Nitrat (NO3-), die gelöst und in Feinstäuben auftreten.

Die wichtigsten Quellen des reaktiven Stickstoffs sind die Verbrennung fossiler Energieträger und die damit verbundene Emission von Stickstoffoxiden, die Synthese von Ammoniak aus der Düngemittelproduktion und -verwendung in der Landwirtschaft.

Gelangt reaktiver Stickstoff in zu großen Mengen in die Umwelt, wird er zu einem Schadstoffe für den Menschen und stört die Ökosysteme empfindlich: Böden versauern, erhöhte Nitratwerte gefährden das Trinkwasser, Lachgas verschärft den Klimawandel. Gasförmige Stickstoffverbindungen schädigen die Atemwege und sind Vorläuferstoffe von bodennahem Ozon und Feinstäuben, weitere Risiken für die menschliche Gesundheit.

Stickstoffdioxid

Stickstoffdioxid (NO2) gehört zu den Stickstoffoxiden, also Verbindungen von Stickstoff und Sauerstoff, die vor allem bei der Verbrennung von Benzin und Diesel im Straßenverkehr entstehen (siehe auch Stickoxide). NO2 gilt als das gesundheitsgefährdendste Stickoxid. 

Stickstoffoxide

Stickstoffoxide (NOx) sind eine Sammelbezeichnung für verschiedene gasförmige Verbindungen, die aus den Atomen Stickstoff (N) und Sauerstoff (O) aufgebaut sind. Vereinfacht werden nur die beiden wichtigsten Verbindungen Stickstoffmonoxid (NO) und Stickstoffdioxid (NO2) dazu gezählt. Stickstoffoxide entstehen vor allem bei der Verbrennung von Diesel und Benzin im Straßenverkehr. Zweite Hauptquelle des Schadstoffs sind Verbrennungsvorgänge in der Industrie und in Kraftwerken zur Energieerzeugung.

Stickstoffoxide gehören zu den Massenschadstoffen in der Luft: Mehr als eine Million Tonnen werden pro Jahr davon in Deutschland freigesetzt. Stickstoffoxide, die durch den Straßenverkehr in die Luft gelangen, können den Menschen krankmachen. Wie andere Luftschadstoffe auch wirken sie sich schädlich auf die Atemwege aus. Stickstoffdioxid ist eine Vorläufersubstanz für Ozon und Feinstaub.

In hohen Konzentrationen greifen Stickstoffdioxide die Schleimhäute an und verursachen Atemwegserkrankungen. Zusammen mit Kohlenwasserstoffen sind Stickstoffoxide für die sommerliche Ozonbildung verantwortlich. Außerdem tragen sie dazu bei, dass Böden, Seen und Flüsse versauern. Moderne Benzinmotoren produzieren dank Katalysator kaum noch Stickoxide, neue Dieselfahrzeuge haben in der Hinsicht dagegen noch Nachholbedarf.

VOC

VOC sind flüchtige organische Kohlenwasserstoffe, die meistens aus Lösemittel stammen. Sie können bei empfindlichen Menschen Symptome wie Kopfschmerzen, Müdigkeit und Unwohlsein auslösen.

Lösungsmittel sind flüssige organische Stoffe oder deren Mischungen. Wie der Name schon sagt, lösen sie andere Stoffe oder verdünnen sie, ohne sie chemisch zu verändern. Lösungsmittel haben einen Siedepunkt von unter 200°C und werden deshalb den flüchtigen organischen Verbindungen zugeordnet (internationale Abkürzung: VOC - Volatile Organic Compounds). Als Lösungsmittel können zum Beispiel folgende Stoffe eingesetzt werden: Alkane und Alkene, Alkohole, Ester, Ether, Ketone, Aromaten und chlororganische Verbindungen.

Lösemittelhaltige Produkte kommen unter anderen in Innenräumen zum Einsatz. Bei höherer Konzentration kann man das häufig deutlich riechen, zum Beispiel beim Einsatz von lösemittelhaltigem Lack oder beim Reinigen mit Brennspiritus oder Waschbenzin. Bei neuen Möbeln oder frisch verlegten Teppichen können flüchtige organische Verbindungen aus Kunststoffen, Klebern, Lacken und Farben freigesetzt werden.

VOC können in folgende Stoffgruppen unterteilt werden:

·     Aliphatische Kohlenwasserstoffe (zum Beispiel Hexan, Oktan, Dekan)

·     Aromatische Kohlenwasserstoffe (zum Beispiel Toluol, Benzol, Ethybenzol, Xylole, Styrol) 

·     Chlorierte Kohlenwasserstoffe (zum Beispiel Dichlorethan, 1,1,1-Trichlorethan, Trichlorethen, Perchlorethylen)

·     Aldehyde (zum Beispiel Benzaldehyd, Butyraldehyd)

·     Alkohole, Ketone, Ester, Terpene (zum Beispiel Methanol, Ethanol, Propanol, Aceton, Ethylacetat)

·     Terpene ( zum Beispiel alpha-Pinen, 3-Karen und Limonen)