Grundlagen
Zusammensetzung der Luft
Reine, trockene Luft hat in bodennahen Schichten der Atmosphäre etwa folgende Zusammensetzung (in Volumen-%): 78% Stickstoff, 20,94% Sauerstoff, 0,93% Argon, 0,04% Kohlenstoffdioxid. Weitere Edelgase und Bestandteile nehmen zusammen deutlich weniger als 1% ein (Global Monitoring Laboratory) .
Das Verhältnis von Stickstoff zu Sauerstoff in der trockenen atmosphärischen Luft ändert sich nur in sehr geringem Maße, jedoch wird infolge der Verfeuerung fossiler Energieträger ein starker Anstieg der CO2-Konzentration beobachtet. Kohlenstoffdioxid und weitere Treibhausgase wie beispielsweise Methan treiben den vom Menschen verursachten Klimawandel mit zunehmender Geschwindigkeit an. Mehr Informationen zum Klimawandel in Hessen finden Sie auf den Internetseiten des Fachzentrums Klimwandel und Anpassung.
Luftschadstoffe, also luftfremde Gase und Partikel, die eine schädliche Wirkung auf die menschliche Gesundheit oder die Umwelt insgesamt haben, sind Gegenstand der Bemühungen rund um Luftreinhaltung und den Immissionsschutz. Sie treten erst im Bereich von 10-4 Vol. % bis 10-7 Vol. % auf. Ihre Konzentration wird meist in Masse pro Volumen (beispielsweise Millionstel Gramm pro Kubikmeter [µg/m3] für Stickstoffdioxid oder Feinstaub) angegeben.
Prozesse in der Atmosphäre mit Auswirkung auf die Luftqualität
Unter Emission versteht man die Freisetzung von Luftverunreinigungen und ihrer Vorläuferstoffe in die Atmosphäre. Zu den Emissionen gehören sowohl Gase als auch Partikel. Sie entstehen aus natürlichen und anthropogenen Quellen. Zu den natürlichen Emissionsquellen gehören zum Beispiel Pflanzen, Vulkane und Wüsten. Verkehr, Industrie, Landwirtschaft und Energieerzeugung bezeichnet man als anthropogene Emissionsquellen, ihre Emissionen sind vom Menschen verursacht.
Die in die Atmosphäre gelangten luftverunreinigenden Stoffe unterliegen der Transmission. Sie ändern ihre räumliche Lage, da sie horizontal und vertikal transportiert werden. Unter Einfluss von Lufttemperatur, Luftfeuchte und Strahlung können die Stoffe auch umgewandelt werden.
Als Immission bezeichnet man die auf Menschen, Tiere, Pflanzen und Materialien einwirkenden Luftverunreinigungen. Die Messung der Konzentration von Luftschadstoffen und Partikeln in der Luft ermöglicht eine Beurteilung der Belastung, die durch diese Immissionen hervorgerufen wird.
Unter Deposition versteht man das Entfernen von Luftverunreinigungen aus der Atmosphäre und ihre Ablagerung auf belebten und unbelebten Oberflächen.
Als „nasse Deposition“ bezeichnet man die Auswaschung z. B. durch Niederschlag.
Bei der „trockenen Deposition“ unterscheidet man mehrere Mechanismen, die zur Ablagerung führen:
Die Abscheidung durch Diffusion betrifft Gase und sehr kleine Partikel. Durch ihre hochfrequente Eigenbewegung gelangen sie zu den Oberflächen, an denen sie dann abgelagert werden.
Große Partikel werden dagegen auf Grund ihrer Schwerkraft abgelagert, der Vorgang wird auch als Sedimentation bezeichnet.
Zu den Abscheidemechanismen gehört auch die Impaktion. Sie beschreibt die Unfähigkeit von Partikeln einer bestimmten Größe, auf Grund ihrer Trägheit möglichen Änderungen eines Luftstroms zu folgen. Sie prallen letztendlich auf eine Oberfläche und werden dort abgeschieden (Trägheitsabscheidung).