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Die Entstehung von Feinstaub und die Gefahren für Mensch und Umwelt

Seminararbeit 2010 23 Seiten

Umweltwissenschaften

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung

2 Feinstaub
2.1 Begriffserklärung
2.2 Entstehung von Feinstaub
2.2.1 Natürliche Entstehung
2.2.2 Anthropogene Entstehung
2.3 Auswirkungen von Feinstaub
2.3.1 Wirkung auf die Atmosphäre
2.3.2 Wirkung auf die menschliche Gesundheit

3 Gesetzgebung zum Thema Feinstaub

4 Aktueller Stand
4.1 Aktuelles Aufkommen
4.2 Gegenmaßnahmen

5 Messtechnik
5.1 Aerosolspektrometer
5.2 Kaskadenimpaktor
5.3 Filtertechnik

Quellenverzeichnis
Literatur
Internetseiten
Gesetze

Abbildungs- und Tabellenverzeichnis

Abbildungen:

2.1: Stäube nach Partikelgröße

2.2: Verteilung der Feinstaubentstehung

2.3: Gesundheitsrisiken abhängig von verschiedenen Partikeldurchmessern

4.1: Anzahl der Grenzwertüberschreitungen bei gravimetrischer Messung:

4.2: Tagesmittelwerte der Feinstaubbelastung in Deutschland Oktober 2009

4.3: Tagesmittelwerte der Feinstaubbelastung in Deutschland März 2007

4.4: Symbol für Umweltzonen in Deutschland

5.1: Funktionsprinzip von optischen Partikelzählern

5.2: Impaktorprinzip

5.3: Kaskadenimpaktor

Tabellen:

Tabelle 4.1: Anzahl der Grenzwertüberschreitungen bei gravimetrischer Messung

Tabelle 5.1: Filtermaterialien zur Feinstaubmessung

Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1 Einleitung

Das Thema Feinstaub und die davon ausgehende Luftverschmutzung ist aktuell in aller Munde. Zahlreiche Herzkreislauf-Erkrankungen und auch Lungenkrebs stehen im Verdacht, durch Feinstaub ausgelöst zu werden. Zur Eindämmung des Problems wurden daher in zahlreichen deutschen Städten im letzten Jahr Umweltzonen eingerichtet, die nur mit einer sogenannten Feinstaubplakette zu passieren sind. Dies ist ein Indikator dafür, dass die Gefahren, die von Feinstaub ausgehen, bereits in der Politik und somit in der breiten Öffentlichkeit angekommen sind.

Um die Gefahren, die von Feinstaub ausgehen, dazustellen und einen Überblick zu verschaffen, was Feinstaub überhaupt ist, wurde diese Arbeit verfasst. Hierbei soll zunächst der Begriff Feinstaub definiert werden. Anschließend wird aufgezeigt, auf welche Weisen Feinstaub durch die Natur oder den Menschen entstehen kann. Daraufhin wird erläutert, welche Gefahren durch Feinstaub für den Menschen und die Umwelt entstehen können. Abschließend wird darauf eingegangen, wie Feinstaub gemessen werden kann und welche gesetzlichen Vorschriften und Grenzwerte vorliegen. Zum Schluss soll darauf eingegangen werden, mit welcher Messtechnik deren Einhaltung nachgeprüft werden kann.

2 Feinstaub

In diesem Kapitel soll der Begriff Feinstaub näher erläutert werden. Hierzu wird zunächst Feinstaub definiert, anschließend wird erklärt, wie Feinstäube entstehen können und welche Gefahren von ihnen ausgehen. Dies soll die Grundlage für die folgenden Kapitel bilden, in denen die Messverfahren und Rechtsvorschriften zum Thema Feinstaub vorgestellt werden.

2.1 Begriffserklärung

Unter Feinstaub versteht man die Fraktion des Schwebstaubs bzw. des atmosphärischen Aerosols, dessen Teilchen einen Durchmesser von 10µm oder kleiner haben.[1] Stäube unterhalb dieses Grenzdurchmessers werden auch als PM10 bezeichnet und gelten als besonders gesundheitsgefährdend, da sie inhaliert werden können und je nach Partikelgröße, bis in die Lunge oder Bronchien vordringen können. Besonders kleine Partikel können über Inhalation sogar in den Blutkreislauf gelangen, wodurch Herzinfarkt- und Hirnschlagrisiken entstehen. In Anlehnung an seine charakteristische Partikelgröße, werden für Feinstaub meist folgende Bezeichnungen verwendet:

- PM10
- PM2,5
- PM1

Die Zahl im Index steht für die maximale Partikelgröße in Mikrometer. PM heißt Particular Matter.[2][3]

In der „22. Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes“ (22. BImSchV) werden PM10 und PM2,5 wie folgt definiert:

- PM10: „Partikel, die einen größenselektierenden Lufteinlass passieren, der für einen aerodynamischen Durchmesser von 10 Mikrometer einen Abscheidegrad von 50 Prozent aufweist.“[4]
- PM2,5: „Partikel, die einen größenselektierenden Lufteinlass passieren, der für einen aerodynamischen Durchmesser von 2,5 Mikrometer einen Abscheidegrad von 50 Prozent aufweist.“[5]

Wie zu erkennen ist, wird bei dieser Definition durch den Abscheidegrad noch zusätzlich die Konzentration des Luftstaubs mitberücksichtigt. Es reicht somit eine Konzentration von 50% aus, um von Feinstaub zu reden. Folgende Abbildung zeigt die Größenintervalle ausgewählter Stäube. Wie sich erkennen lässt, sind beispielsweise Farbpulver, Dunst, diverse metallurgische Stäube und Ruß sowie teilweise Asbest kleiner gleich 10 Mikrometer und somit lungengängiger Feinstaub.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

2.1: Stäube nach Partikelgröße

2.2 Entstehung von Feinstaub

Feinstaub kann auf verschiedene Weisen entstehen, auf einige soll im Folgenden eingegangen werden. Es wird hierbei unterschieden zwischen natürlichen Entstehungsformen und solchen, die auf den Menschen bzw. auf Auswirkungen des menschlichen Handelns zurückzuführen sind.[6]

2.2.1 Natürliche Entstehung

Feinstaub gibt es in der Atmosphäre der Erde schon seit Millionen von Jahren, da er durch diverse Phänomene der Natur entstehen kann. Hierbei gilt natürlich entstandener Feinstaub im Allgemeinen als weniger gesundheitsgefährdend.

Durch folgende Ursachen kann Feinstaub auf natürliche Weise entstehen:[7][8]

- Bodenerosion
- Vulkanismus
- Meersalz
- Sandstürme
- Pollen
- Brände
- Wald- und Buschfeuer
- Diverse biologische Aerosole (Viren, Sporen, Bakterien, Pilze)

2.2.2 Anthropogene Entstehung

Feinstaub aus anthropogener[9], also menschlicher, Entstehung gilt als verstärkt gesundheitsgefährdend. Auf die genaueren Wirkungen auf den menschlichen Organismus wird im nächsten Unterkapitel eingegangen. Anthropogen entstandener Feinstaub stammt zumeist aus folgenden Quellen:[10]

- Verkehr
- Kraft- und Fernheizwerke
- Abfallverbrennungsanlagen
- Öfen und Heizungen in Wohnhäusern
- Industrie
- Schüttgutumschlag
- Tierhaltung

Folgende Abbildung des „Vereins Deutscher Ingenieure“ zeigt die prozentuale Verteilung der Feinstaub-Verursacher:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

2.2: Verteilung der Feinstaubentstehung[11]

Wie sich erkennen lässt, ist der Verkehr (Straßenverkehr und sonstiger Verkehr) der am stärksten emittierende Sektor, gefolgt vom produzierenden Gewerbe. Im Verkehr entsteht Feinstaub nicht allein aus den Abgasen der Verbrennungsmotoren, sondern auch durch Reifenabrieb, Bremsstaub, Abrieb von Kupplungsbelägen und aufgewirbeltem Straßenstaub.[12]

Weiter untergliedern lässt sich Feinstaub in primären und sekundären Feinstaub. Bei primärem Feinstaub entstammen die Partikel direkt aus der emittierenden Quelle, etwa aus Verbrennungsprozessen. Von sekundärem Feinstaub spricht man, wenn sich die Partikel erst durch chemische Reaktionen in der Atmosphäre aus Vorläufersubstanzen wie Schwefel- und Stickstoffoxiden, Ammoniak oder Kohlenwasserstoffen gebildet haben. Zahlreiche dieser reagierenden Stoffe stammen aus Abgasen des Straßenverkehrs.[13][14]

2.3 Auswirkungen von Feinstaub

2.3.1 Wirkung auf die Atmosphäre

Feinstaub verursacht Auswirkungen auf eine Vielzahl natürlicher Ereignisse. Beispielsweise beeinflusst Feinstaub die atmosphärische Wolkenbildung, da Feinstaubpartikel den Wassertropfen der Wolken als Kondensationskerne dienen.

Aufgrund der Zunahme an Feinstaub in der Atmosphäre entstehen mehr Tröpfchen in den Wolken, wodurch die Reflexion des Sonnenlichts durch die Wolken verstärkt wird. Dies hat letztendlich auch Auswirkungen auf die Strahlungsbilanz der Erde. Das Gleichgewicht zwischen Einstrahlung und Abstrahlung kann durch Feinstaub empfindlich gestört werden.[15]

2.3.2 Wirkung auf die menschliche Gesundheit

Die größte Gesundheitsbelastung geht von Feinstaub aus, wenn er inhaliert wird. Ab einem Partikeldurchmesser von 10µm können die Teilchen in die Lunge gelangen. Während extrem kleine Teilchen (kleiner als 0,5 µm) in manchen Fällen einfach wieder ausgeatmet werden, lagern sich Teilchen von 0,5 bis 10 µm in den Lungenbläschen ab und können so selbst in den Blutkreislauf gelangen.

Zahlreiche Herz-Kreislauferkrankungen werden Feinstaub angelastet, so etwa Asthma, Bronchitis, Lungenkrebs, Atemnot, Husten, Auswurf, messbare Einbußen der Lungenfunktion, Atemwegsentzündungen, Alzheimer, Allergien und Herzinfarkte. Ebenso gelten Mittelohrentzündungen als durch Feinstaub verursacht.[16][17]

[...]


[1] Feinstaub und Stickstoffdioxid: Wirkung - Quellen – Luftreinhaltepläne, S. 3.

[2] Particular Matter: wörtlich aus dem Englischen: ~ „besondere Materie“, bezeichnet im Englischen den Begriff Feinstaub.

[3] Mechanische Verfahrenstechnik - Partikeltechnologie 1 von Matthias Stiess, S. 197.

[4] 16. BImSchV § 1 Punkt 9.

[5] 16. BImSchV § 1 Punkt 10.

[6] Mechanische Verfahrenstechnik - Partikeltechnologie 1 von Matthias Stiess, S. 198.

[7] Feinstaub Gesundheit: http://feinstaub-gesundheit.de/feinstaub/entstehung.html [Abgerufen am 21.10.2009 um 20:46 h].

[8] Umweltbundesamt: http://www.umweltbundesamt.de/luft/schadstoffe/feinstaub.htm [Abgerufen am 21.10.2009 um 20:46 h].

[9] Vom griechischen ánthropos = Mensch und vom Verb gennán = erzeugen, erschaffen.

[10] Umweltbundesamt: http://www.umweltbundesamt.de/luft/schadstoffe/feinstaub.htm [Abgerufen am 21.10.2009 um 20:46 h].

[11] VDI: http://www.vdi-nachrichten.de/vdi_nachrichten/aktuelle_ausgabe/akt_ausg_detail.asp?id=21730 [Abgerufen am 21.10.2009 um 21:02 h].

[12] Kachelofenverband: http://www.kachelofenverband.at/2009/03/20/feinstaube-eine-familie-von-groseren-mittleren-und-ganz-kleinen/ [Abgerufen am 21.10.2009 um 21:13 h].

[13] Umweltbundesamt: http://www.umweltbundesamt.de/luft/schadstoffe/feinstaub.htm [Abgerufen am 21.10.2009 um 21:32 h].

[14] Feinstaub und Stickstoffdioxid: Wirkung - Quellen - Luftreinhaltepläne von „Deutsches Institut für Normung“, S. 86.

[15] Schweizerischer Nationalfonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung: http://www.snf.ch/SiteCollectionDocuments/horizonte/Horizonte_gesamt/Horizonte_71_D.pdf [Abgerufen am 21.10.2009 um 21:54 h].

[16] Deutsche Umwelthilfe e.V.: http://www.duh.de/1463.html [Abgerufen am 21.10.2009 um 22:06 h].

[17] Greenpeace: http://www.greenpeace.at/uploads/media/Factsheet_Gesundheit_04.pdf [Abgerufen am 23.11.2009 um 16:06 h].

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