Photochemischer Smog
Darstellung eines Umweltproblems und statistische Analyse von Ozonmessungen in Hamburg
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Diplomarbeit aus dem Jahr 1994 im Fachbereich Geowissenschaften / Geographie - Meteorologie, Aeronomie, Klimatologie, Note: 1,0, Universität Hamburg (Geowissenschaften), Sprache: Deutsch, Abstract: Inhaltsangabe:Einleitung:Das Gas Ozon ist je nach Ort seines Auftretens für völlig unterschiedliche Effekte verantwortlich. Die Ozonschicht in der Stratosphäre schützt durch Strahlungsabsorption den Menschen vor energiereicher ultravioletter Strahlung (Sonnenstrahlung mit Wellenlängen zwischen 240 und 320 nm). In den bodennahen Luftschichten der Troposphäre hingegen, also dem Lebensraum des M...
Diplomarbeit aus dem Jahr 1994 im Fachbereich Geowissenschaften / Geographie - Meteorologie, Aeronomie, Klimatologie, Note: 1,0, Universität Hamburg (Geowissenschaften), Sprache: Deutsch, Abstract: Inhaltsangabe:Einleitung:
Das Gas Ozon ist je nach Ort seines Auftretens für völlig unterschiedliche Effekte verantwortlich. Die Ozonschicht in der Stratosphäre schützt durch Strahlungsabsorption den Menschen vor energiereicher ultravioletter Strahlung (Sonnenstrahlung mit Wellenlängen zwischen 240 und 320 nm). In den bodennahen Luftschichten der Troposphäre hingegen, also dem Lebensraum des Menschen, ist das Ozon wegen seiner starken Reizwirkung und Giftigkeit unerwünscht. Durch stetig steigende Stickoxid- und Kohlenwasserstoffemissionen und der daraus resultierenden Bildung von photochemischen Oxidantien, deren wichtigste Leitkomponente eben jenes Ozon ist, kommt es in Deutschland vor allem in den Sommermonaten zu dem sogenannten Sommersmog . Die Diplomarbeit zeigt, dass Sommersmog keineswegs ein neuartiges Phänomen ist, wie es oft den Medien zu entnehmen ist. Bereits seit den 1940er Jahren ist photochemischer Smog aus Los Angeles bekannt, und in den 1970er Jahren wurden die ersten anthropogen erhöhten Ozonkonzentrationen in Mitteleuropa gemessen. Daß das Thema erst in den letzten Jahren verstärkt in der Öffentlichkeit und in der Politik diskutiert wird, liegt an einem veränderten gesellschaftlichen Umweltbewusstsein.
Im Mittelpunkt der Darstellung des photochemischen Smogs steht das Ozon. Es ist hinsichtlich seines chemischen Verhaltens, seiner Immissionskonzentration und seiner Wirkung repräsentativ für eine ganze Reihe von Stoffen, die zu den Oxidantien des photochemischen Smogs gezählt werden. Nach einer Einführung in die Zusammensetzung und Gliederung der Erdatmosphäre werden zunächst die wichtigsten Luftverunreinigungen, unter besonderer Berücksichtigung des Straßenverkehrs, als Emission und Immission vorgestellt. Hierbei wird der besondere Status des Ozons deutlich, das als Sekundärschadstoff nicht direkt emittiert, sondern aus Primärschadstoffen gebildet wird. Um die Smogchemie zu verstehen, werden die Auf- und Abbauprozesse des Ozons in der Stratosphäre sowie die Senken und indirekten Quellen in der Troposphäre geschildert. Dies ist die Basis für die nachfolgende Betrachtung der photochemischen Smogreaktionen. Berücksichtigt werden dabei auch Aldehyde und Peroxyacylnitrate, die ebenfalls als toxische Bestandteile von Smogatmosphären angesehen werden.
Der typische tageszeitliche Konzentrationsverlauf und der Transport von Smogkomponenten wird am Beispiel von Los Angeles aufgezeigt, um die Zusammenhänge mit bestimmten Emissionsereignissen des Straßenverkehrs zu veranschaulichen. Schließlich werden die signifikanten Unterschiede der Ozonbelastung zwischen Ballungs- und Reinluftgebieten und der zugrunde liegende chemische Reaktionsmechanismus dargestellt. Dadurch wird die überregionale Dimension dieses Umweltproblems ersichtlich. Dies zeigt sich auch in Deutschland, wo ein ausgeprägtes Süd-Nord-Gefälle der Ozonbelastung zu erkennen ist. Die sommerlichen Spitzenwerte zwischen 300 und 400 µg/m3 werden überwiegend in den dichtbesiedelten Tal- und Beckenlagen im Oberrheingraben, im Rhein-Main-Gebiet und in der Kölner Bucht erreicht. In der norddeutschen Tiefebene sind die Ozonkonzentrationen deutlich niedriger. Dies resultiert aus besseren atmosphärischen Austauschverhältnissen, da die Windgeschwindigkeiten mit zunehmender Küstennähe höhere Werte annehmen und die Zufuhr frischer Luftmassen von den weitaus schwächeren Reliefenergien kaum gestört wird.
Ein eigenes Kapitel der Diplomarbeit behandelt die möglichen Wirkungen von Ozon auf den Menschen und auf die Pflanzenwelt vor dem Hintergrund der Grenz- und Schwellenwerte. Nach dem Kenntnisstand der Forschung sind bei erhöhten Ozonkonzentrationen in Deutschland lediglich unter ungünstigen Ums...
Das Gas Ozon ist je nach Ort seines Auftretens für völlig unterschiedliche Effekte verantwortlich. Die Ozonschicht in der Stratosphäre schützt durch Strahlungsabsorption den Menschen vor energiereicher ultravioletter Strahlung (Sonnenstrahlung mit Wellenlängen zwischen 240 und 320 nm). In den bodennahen Luftschichten der Troposphäre hingegen, also dem Lebensraum des Menschen, ist das Ozon wegen seiner starken Reizwirkung und Giftigkeit unerwünscht. Durch stetig steigende Stickoxid- und Kohlenwasserstoffemissionen und der daraus resultierenden Bildung von photochemischen Oxidantien, deren wichtigste Leitkomponente eben jenes Ozon ist, kommt es in Deutschland vor allem in den Sommermonaten zu dem sogenannten Sommersmog . Die Diplomarbeit zeigt, dass Sommersmog keineswegs ein neuartiges Phänomen ist, wie es oft den Medien zu entnehmen ist. Bereits seit den 1940er Jahren ist photochemischer Smog aus Los Angeles bekannt, und in den 1970er Jahren wurden die ersten anthropogen erhöhten Ozonkonzentrationen in Mitteleuropa gemessen. Daß das Thema erst in den letzten Jahren verstärkt in der Öffentlichkeit und in der Politik diskutiert wird, liegt an einem veränderten gesellschaftlichen Umweltbewusstsein.
Im Mittelpunkt der Darstellung des photochemischen Smogs steht das Ozon. Es ist hinsichtlich seines chemischen Verhaltens, seiner Immissionskonzentration und seiner Wirkung repräsentativ für eine ganze Reihe von Stoffen, die zu den Oxidantien des photochemischen Smogs gezählt werden. Nach einer Einführung in die Zusammensetzung und Gliederung der Erdatmosphäre werden zunächst die wichtigsten Luftverunreinigungen, unter besonderer Berücksichtigung des Straßenverkehrs, als Emission und Immission vorgestellt. Hierbei wird der besondere Status des Ozons deutlich, das als Sekundärschadstoff nicht direkt emittiert, sondern aus Primärschadstoffen gebildet wird. Um die Smogchemie zu verstehen, werden die Auf- und Abbauprozesse des Ozons in der Stratosphäre sowie die Senken und indirekten Quellen in der Troposphäre geschildert. Dies ist die Basis für die nachfolgende Betrachtung der photochemischen Smogreaktionen. Berücksichtigt werden dabei auch Aldehyde und Peroxyacylnitrate, die ebenfalls als toxische Bestandteile von Smogatmosphären angesehen werden.
Der typische tageszeitliche Konzentrationsverlauf und der Transport von Smogkomponenten wird am Beispiel von Los Angeles aufgezeigt, um die Zusammenhänge mit bestimmten Emissionsereignissen des Straßenverkehrs zu veranschaulichen. Schließlich werden die signifikanten Unterschiede der Ozonbelastung zwischen Ballungs- und Reinluftgebieten und der zugrunde liegende chemische Reaktionsmechanismus dargestellt. Dadurch wird die überregionale Dimension dieses Umweltproblems ersichtlich. Dies zeigt sich auch in Deutschland, wo ein ausgeprägtes Süd-Nord-Gefälle der Ozonbelastung zu erkennen ist. Die sommerlichen Spitzenwerte zwischen 300 und 400 µg/m3 werden überwiegend in den dichtbesiedelten Tal- und Beckenlagen im Oberrheingraben, im Rhein-Main-Gebiet und in der Kölner Bucht erreicht. In der norddeutschen Tiefebene sind die Ozonkonzentrationen deutlich niedriger. Dies resultiert aus besseren atmosphärischen Austauschverhältnissen, da die Windgeschwindigkeiten mit zunehmender Küstennähe höhere Werte annehmen und die Zufuhr frischer Luftmassen von den weitaus schwächeren Reliefenergien kaum gestört wird.
Ein eigenes Kapitel der Diplomarbeit behandelt die möglichen Wirkungen von Ozon auf den Menschen und auf die Pflanzenwelt vor dem Hintergrund der Grenz- und Schwellenwerte. Nach dem Kenntnisstand der Forschung sind bei erhöhten Ozonkonzentrationen in Deutschland lediglich unter ungünstigen Ums...
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