Was sind Luftschadstoffe?

Der Verbrauch fossiler Energien bedeutet eine starke Belastung für die Umwelt. Bei der Verbrennung von Kohle, Heizöl oder Kraftstoffen wie Benzin und Diesel entweicht mit den Abgasen eine Fülle von Luftschadstoffen, die sich unterschiedlich auf die Umwelt und die Menschen auswirken. Die Abgase – pro Liter verbrauchtem Kraftstoff rund 10 m3 – enthalten Schadstoffe, wie z. B. Kohlenmonoxid, Stickoxide, Kohlenwasserstoffe, Partikel und Schwermetalle.

Da sie umwelt- und gesundheitsschädlich sind, wurden bestimmte Abgasgrenzwerte eingeführt. Zu den technischen Möglichkeiten, den Ausstoß von Schadstoffen zu verringern, zählen u. a. der geregelte Drei-Wege-Katalysator, der Rußfilter, moderne DeNOx-Katalysatoren, die Änderung der Motorkonstruktion und die Änderung der Kraftstoffzusammensetzung.

Man unterscheidet:

Emissionen

  • Schadstoffe, die aus dem Auspuff in die Umwelt austreten.
  • Emissionen werden am Entstehungsort gemessen.

Folgen

  • Waldsterben
  • Treibhauseffekt
  • „Sommersmog“
  • Krankheiten

Immissionen

  • Schadstoffe, die auf die Umwelt einwirken, sich in der Luft, im Menschen, bei Pflanzen und Tieren ansammeln.
  • Immissionen werden immer am Wirkort bestimmt.

Auswirkungen

  • Wirkung auf Wälder
  • Wirkung auf die Luft
  • Wirkung auf Lebewesen

Wichtige Luftschadstoffe und ihre Wirkungen

SchadstoffFormelAuswirkungen
KohlenmonoxidCO– verursacht Kopfschmerzen, Übelkeit, bei hoher Konzentration Atemlähmung
– kann tödlich wirken
SchwefeldioxidSO2– verursacht Reizungen von Haut und Atemwegen
– Hauptverursacher des „sauren Regens“: schädigt Pflanzen und Gebäude
Stickoxide

Stickstoffmonoxid
Stickstoffdioxid


NO
NO2
– verursacht Reizungen von Haut und Atemwegen
– Mitverursacher von „saurem Regen“
– an bodennaher Ozon-Bildung beteiligt
KohlenwasserstoffeCHx– krebsfördernd
– verursachen Pflanzenschäden
– an bodennaher Ozon-Bildung beteiligt
Feinstaub

Dieselruß
PM 10 *– verursacht Erkrankungen der Atemwege
– kann krebsfördernd wirken
– verursachen Pflanzenschäden
Benzol– wirkt blutschädigend
OzonO3– reizt Schleimhäute in den Augen und Atemwegen („Sommersmog“)

* Partikel kleiner als 10 Mikrometer

Luftschadstoffe in Hamburg

Luftschadstoffe werden u. a. durch die Industrie verursacht (SO2, CO2, NOx) sowie durch den Verkehr (NOx, CO, CO2) und durch Heizungen (SO2, Schwebstaub PM10). Diese Emissionen durchlaufen eine Transmission (Transport und Umwandlung). Hierbei entsteht z. B. Ozon in der Luft. Am Ende erreichen diese Schadstoffe den Einwirkungsort, also Natur und Bevölkerung (Immission).

Zur Emission von Schadstoffen in Hamburg tragen vor allem bei:

  • die Industrie und die Kraftwerke
  • der Verkehr auf den Straßen, in der Luft und auf dem Wasser
  • der sog. Hausbrand, d. h. die Heizungen in den Privat- und Bürohäusern

Die hier verursachten Schadstoffe werden durch die Luft bis zu mehreren tausend Kilometern transportiert. Während dieser Zeit werden die Schadstoffe chemisch umgewandelt oder sie lagern sich an Staubkörnern oder Regentropfen an. Schließlich kommen sie in abgewandelter Form beim Menschen oder den Pflanzen, auf Gebäuden und Gewässern an.

Von der Höhe der Schadstoffkonzentration in der ankommenden Luft ist das Ausmaß der Schäden bestimmt. Häufig sind die Konzentrationen so gering, dass sie zwar beim Menschen keine schädlichen Einwirkungen haben, jedoch an Gebäuden und Pflanzen, je nach Länge der Einwirkdauer, Spuren hinterlassen (z. B. Waldschäden).

Das Hamburger Luftmessnetz

Das Hamburger Luftmessnetz überprüft seit 1984 ständig die Luftqualität. Es betreibt 17 Messstationen und einen Messwagen. Die Hintergrund-Messstationen dienen der allgemeinen Luftüberwachung. Sie erfassen die Schadstoffkomponenten Schwefeldioxid (SO2), Stickstoffmonoxid (NO), Stickstoffdioxid (NO2) und Staub (Schwebstaub; PM10: Partikel kleiner als 10 Mikrometer). Einige Stationen messen außerdem Kohlenmonoxid (CO). Die Ozon-Messstationen ermitteln neben Ozon (O3) auch die NO2– und NO-Belastungen. An den Verkehrs-Messstationen werden die für den Autoverkehr typischen Schadstoffe Benzol, NO, NO2, CO und Dieselruß gemessen.

Hamburger Luft

Hamburg hat, gemessen an anderen Großstädten in Deutschland, eine saubere Luft. Gründe sind die geographische Lage (Meeresnähe, Westwindzone) und die Maßnahmen zur Reinhaltung der Luft, z. B. Filteranlagen in Kraftwerken und in der Industrie.

Durch die hohe Kraftfahrzeug-Verkehrsdichte zählt Hamburg dennoch zu den Städten, die am meisten mit straßennahen Schadstoffen belastet sind. So treten an den Messstationen in der Nähe wichtiger Kfz-Verkehrsadern (z. B. Max-Brauer-Allee, Habichtstraße oder Stresemannstraße) Überschreitungen der Grenzwerte für verkehrsrelevante Schadstoffe auf. Insbesondere der zulässige Jahresmittelwert von 40μg/m³ NO2 wird an diesen Stationen bislang jedes Jahr überschritten. Aber auch die zulässige Zahl von kurzzeitigen Überschreitungen eines Wertes von 200 µg/m³ NO2 als 1-Stunden-Mittelwert konnte in den letzten 10 Jahren nicht eingehalten werden.

Zur Erfüllung der Schadstoffgrenzwerte wurde in Hamburg im Jahr 2004 ein Luftreinhalteplan entwickelt und in den Jahren 2012 und 2017 fortgeschrieben. Er schreibt Maßnahmen zur Verbesserung der Luftqualität fest. Wichtige Elemente sind der Ausbau des ÖPNV und es Radverkehrs, Förderung emissionsarmer Antriebe, Verminderung der Schiffsemissionen (z. B. durch Stromversorgung vom Land statt durch Dieselgeneratoren) und Verkehrs- bzw. Mobilitätsmanagement.

Langzeitverläufe von ausgewählten Schadstoffkomponenten

Schwefeldioxid-Belastung

Seit 1985 ist die Schwefeldioxid-Belastung (SO2) deutlich zurückgegangen. Gründe für den starken Rückgang der Schwefeldioxidbelastung sind u. a. die Sanierung von alten Kraftwerken, der Einbau von Filtern und die Umstellung auf schwefelarmes Heizöl oder auf Erdgas.

Stickstoffdioxid- und Schwebstaub-Belastungen

Stickstoffdioxid- (NO2) und Schwebstaub-Belastungen (PM 10, auch Feinstaub genannt) haben sich nicht so ausgeprägt verringert. Insbesondere im Verkehrsbereich ist die Stickoxidbelastung sogar angestiegen, weil effiziente, moderne Motoren tendenziell mehr Stickoxide emittieren und mehr Fahrzeuge unterwegs sind. An den verkehrsnahen Messstationen wird der Grenzwert für Stickoxide nach wie vor nicht eingehalten. Partikel werden mehr und mehr durch Filter in den Kraftfahrzeugen zurückgehalten.

Benzol in Hamburg

Benzol ist im Gegensatz zum Kohlenmonoxid eine für die Hamburger Luftqualität wichtige Schadstoffkomponente. Allerdings hat sie durch ihren starken Rückgang seit dem Jahr 2000 an Bedeutung verloren. Ab dem 1. Januar 2000 musste aufgrund einer EU-Richtlinie der Benzolgehalt im Benzin auf 1% reduziert werden. Dies führte auch in der Immission zu einer starken Verringerung der Belastung.

Ozon-Belastung

Für das Ozon ist seit 1985 ein stetiger Anstieg bei den Jahresmittelwerten zu bemerken, der nur in Jahren mit sonnenscheinarmen und kühlen, regnerischen Sommern unterbrochen wurde. Dieser Anstieg in den Mittelwerten wird durch einen Rückgang der Spitzenbelastungen in den Sommern begleitet.

Seit dem Jahr 2010 gilt als Zielwert für Ozon ein Wert von 120 µg/m³ als maximaler, stündlich gleitender 8-Stunden-Mittelwert eines Tages. Erlaubt sind bis zu 25 Überschreitungen des Zielwertes als Mittelwert über jeweils drei Kalenderjahre. Diese Zahl wird in Hamburg nicht überschritten.

So kann man Ozon messen:

Mit einem kleinen Gasspürgerät lässt sich die Luftbelastung untersuchen. Das Gasspürgerät ist eine Handpumpe, die über einen Gummibalg Luft in ein Messröhrchen saugt. Mit dem Messröhrchen „Ozon 0.05/b“ können schon leicht erhöhte Ozonwerte festgestellt werden. Nach etwa 4 Minuten Pumpen verfärbt sich die Chemikalienschicht im Röhrchen ab einer Konzentration von 100 g/m³. Die Farbveränderung von hellblau nach weiß kommt durch eine Reaktion zustande, bei der das aggressive Ozon den Farbstoff Indigo (Blau) durch Oxidation zerstört.