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Ozon-Belastung

Ozon-Belastung Die Höhe der Ozon-Spitzenkonzentrationen und die Häufigkeit sehr hoher Ozonwerte haben seit Mitte der 1990er-Jahre deutlich abgenommen. Der Zielwert zum Schutz der menschlichen Gesundheit wird jedoch weiterhin überschritten. Im Unterschied zu der Entwicklung der Spitzenwerte nahmen die Ozon-Jahresmittelwerte in städtischen Wohngebieten im gleichen Zeitraum zu. Überschreitung von Schwellenwerten Um gesundheitliche Risiken für die Bevölkerung bei kurzfristiger ⁠ Exposition ⁠ gegenüber erhöhten Ozonkonzentrationen auszuschließen, legt die 39. BImSchV Informations- und Alarmschwellenwerte fest (siehe Tab. „Zielwerte, langfristige Ziele und Alarmschwellen für den Schadstoff Ozon“). Der Informationsschwellenwert von 180 Mikrogramm pro Kubikmeter (µg/m³), gemittelt über eine Stunde, dient dem Schutz der Gesundheit besonders empfindlicher Bevölkerungsgruppen. Bei der Überschreitung des Alarmschwellenwertes von 240 µg/m³, gemittelt über eine Stunde, besteht ein Gesundheitsrisiko für die Gesamtbevölkerung. Seit 1995 hat die Zahl der Stunden mit Ozonwerten über 180 beziehungsweise 240 µg/m³ deutlich abgenommen (siehe Abb. „Überschreitungsstunden der Informationsschwelle (180 µg/m³) für bodennahes Ozon, Mittelwert über ausgewählte Stationen“ und Abb. „Überschreitungsstunden der Alarmschwelle (240 µg/m³) für bodennahes Ozon, Mittelwert über ausgewählte Stationen)“). Diese Abnahme ist von zwischenjährlichen Schwankungen überlagert, die auf die jährlich schwankenden meteorologischen sommerlichen Witterungsbedingungen zurückzuführen sind. Besonders deutlich ist dies im Jahr 2003 erkennbar. Im Sommer 2003 wurde eine außergewöhnlich langanhaltende Wettersituation beobachtet, welche die Ozonbildung begünstigte. Der Ozonsommer 2003 ist daher hinsichtlich der Spitzenwerte ein Sonderfall. Verglichen mit dem Jahr 1990 sind die Emissionen der Ozonvorläuferstoffe (Stickstoffoxide und flüchtige organische Verbindungen ohne Methan) in Deutschland bis 2022 um 67 % beziehungsweise 74 % zurückgegangen (siehe „Stickstoffoxid-Emissionen“ und „Emission flüchtiger organischer Verbindungen ohne Methan“ ). Der geringere Ausstoß von Ozonvorläufersubstanzen führte bereits in den 1990er Jahren zu einer Abnahme der Ozonspitzenwerte. Tab: Zielwerte, langfristige Ziele und Alarmschwellen für den Schadstoff Ozon Quelle: BImSchG Tabelle als PDF Tabelle als Excel Überschreitungsstunden der Informationsschwelle (180 µg/m³) für bodennahes Ozon, Mittelwert ... Quelle: Umweltbundesamt Diagramm als PDF Diagramm als Excel mit Daten Überschreitungsstunden der Alarmschwelle (240 µg/m³) für bodennahes Ozon, Mittelwert ... Quelle: Umweltbundesamt Diagramm als PDF Diagramm als Excel mit Daten Zielwerte und langfristige Ziele für Ozon Seit 2010 gibt es zum Schutz der menschlichen Gesundheit für Ozon einen europaweit einheitlichen Zielwert: 120 Mikrogramm pro Kubikmeter (µg/m³) als 8-Stunden-Mittel sollen nicht öfter als 25-mal pro Kalenderjahr, gemittelt über drei Jahre, überschritten werden. Um die meteorologische Variabilität der einzelnen Jahre bei einer langfristigen Betrachtung zu berücksichtigen, wird über einen Zeitraum von drei Jahren gemittelt. Die meisten Überschreitungen werden an ländlichen Hintergrundstationen registriert, also entfernt von den Quellen der Vorläuferstoffe (siehe Abb. „Prozentualer Anteil der Messstationen mit Überschreitung des Zielwertes für Ozon“). Das liegt daran, dass Stickstoffmonoxid (NO), das in Autoabgasen enthalten ist, mit Ozon reagiert. Dabei wird Ozon abgebaut, so dass die Ozonbelastung in Innenstädten deutlich niedriger ist. Andererseits werden die Ozonvorläuferstoffe mit dem Wind aus den Städten heraus transportiert und tragen entfernt von deren eigentlichen Quellen zur Ozonbildung bei. Langfristig soll der 8-Stunden-Mittelwert von 120 µg/m³ während eines Kalenderjahres nicht mehr überschritten werden. Dieses Ziel wird in Deutschland allerdings an kaum einer Station eingehalten. Die höchste Zahl an Überschreitungstagen wird üblicherweise an ländlichen Hintergrundstationen registriert (siehe Abb. „Zahl der Tage mit Überschreitung des Ozon-Zielwertes (120 µg/m³) zum Schutz der menschlichen Gesundheit, Mittelwert über ausgewählte Stationen“. Zahl der Tage mit Überschreitung des Ozon-Langfristziels (120 µg/m³) zum Schutz der Gesundheit ... Quelle: Umweltbundesamt Diagramm als PDF Diagramm als Excel mit Daten Prozentualer Anteil der Messstationen mit Überschreitung des Zielwertes für Ozon Quelle: Umweltbundesamt Diagramm als PDF Diagramm als Excel mit Daten Entwicklung der Jahresmittelwerte Jahresmittelwerte der Ozonkonzentrationen spielen bei der Bewertung der Belastung eine nachgeordnete Rolle. Dennoch können sie zur Beurteilung der Immissionssituation verwendet werden. Die Jahresmittelwerte haben eine größere Bedeutung für die langfristige Entwicklung der Ozonbelastung, sofern historische Werte herangezogen werden. Die Jahresmittelwerte der Ozonkonzentration von 1995 bis 2023 zeigen an städtischen Stationen insgesamt einen schwach zunehmenden Trend. Einerseits nahmen die Ozonspitzenwerte durch die Minderungsmaßnahmen für die NO x - und ⁠ NMVOC ⁠-Emissionen in Deutschland deutlich ab, andererseits führte dies wegen der Verringerung des Titrationseffekts (Ozonabbau durch Stickstoffmonoxid) zu einem Anstieg der mittelhohen Ozonkonzentrationen, was schließlich bei den Jahresmittelwerten sichtbar wird (siehe Abb. „Trend der Ozon-Jahresmittelwerte“). Zudem wird von einer zunehmenden Bedeutung des interkontinentalen (hemisphärischen) Transports für die Ozonbelastung in Deutschland und Europa aufgrund der industriellen Emissionen in Asien und Nordamerika ausgegangen. Bodennahes Ozon Ozon (O 3 ) wird nicht direkt freigesetzt, sondern bildet sich in den unteren Luftschichten der ⁠ Atmosphäre ⁠ bis in etwa zehn Kilometer Höhe bei intensiver Sonneneinstrahlung durch komplexe photochemische Reaktionen von Sauerstoff und Luftverunreinigungen. Vor allem flüchtige organische Verbindungen (⁠ VOC ⁠ = volatile organic compounds) einschließlich Methan sowie Stickstoffoxide (NO x ) sind an diesen Reaktionen beteiligt. Herkunft Die Emissionen von flüchtigen organischen Verbindungen und Stickstoffoxiden, den sogenannten Ozon-Vorläuferstoffen, werden überwiegend durch den Menschen verursacht. Hinzu kommt eine natürliche sogenannte Ozon-Hintergrundbelastung, die von hemisphärischem Transport und natürlichen Bildungsprozessen herrührt. Eine wichtige Quelle für die ⁠ Emission ⁠ der Ozon-Vorläuferstoffe stellt der Kraftfahrzeugverkehr dar. Darüber hinaus werden besonders aus dem Kraftwerksbereich Stickstoffoxide und aus der Anwendung von Lacken und Lösungsmitteln flüchtige organische Verbindungen emittiert (siehe „Stickstoffoxid-Emissionen“ und „Emission flüchtiger organischer Verbindungen ohne Methan“ ). Die Emissionen sind teilweise auch natürlichen Ursprungs, zum Beispiel Ausdünstungen flüchtiger organischer Stoffe aus Laub- und Nadelbäumen. Gesundheitliche Wirkungen Viele Menschen leiden an Tagen hoher Ozonkonzentration an Reizungen der Augen (Tränenreiz) und Schleimhäute (Husten) sowie − verursacht durch Begleitstoffe des Ozons − an Kopfschmerzen. Diese Reizungen sind von der körperlichen Aktivität weitgehend unabhängig. Ihr Ausmaß wird primär durch die Aufenthaltsdauer in der ozonbelasteten Luft bestimmt. Die Empfindlichkeit der Menschen gegenüber Ozon ist sehr unterschiedlich ausgeprägt. Eine Risikogruppe lässt sich nicht genau eingrenzen. Man geht davon aus, dass etwa 10 bis 15 Prozent der Bevölkerung (quer durch alle Bevölkerungsgruppen) besonders empfindlich auf Ozon reagieren. Vor allem die Atemwege sind von der Ozonwirkung betroffen. Neben Reizungen der Schleimhäute in den oberen Atemwegen kann Ozon bei tiefer oder häufiger Einatmung (etwa bei körperlicher Aktivität) verstärkt bis in die tiefen Lungenabschnitte gelangen und dort durch seine hohe Reaktionsbereitschaft Gewebe schädigen und entzündliche Prozesse auslösen. Vor allem nach reger körperlicher Aktivität im Freien wurde bei Schulkindern und Erwachsenen eine verminderte Lungenfunktion nachgewiesen. Diese funktionellen Veränderungen und Beeinträchtigungen normalisierten sich im Allgemeinen spätestens 48 Stunden nach Expositionsende. Im Gegensatz zur Veränderung der Lungenfunktionswerte bildeten sich entzündliche Reaktionen des Lungengewebes nur teilweise zurück. Die Reizwirkungen sind im Sinne einer Vorschädigung des Lungengewebes zu verstehen, durch die sowohl eine Sensibilisierung durch chemische oder biologische Allergene ermöglicht als auch die Auslösung von allergischen Symptomen begünstigt werden kann. Messdaten Die Ozonkonzentration wird an rund 260 Messstationen in Deutschland überwacht. An den Messstellen, die das Umweltbundesamt im ländlichen Hintergrund betreibt, wurde im Zeitraum 1980 bis zum Ende der 1990er-Jahre ein Anstieg der Jahresmittelwerte der Ozonkonzentration registriert, der sich in den folgenden Jahren nicht fortsetzte.

LUBW Karte des Monats: Ozonmessung in Baden-Württemberg

Ozon ist ein natürlicher Bestandteil der Atmosphäre. Rund 90% des Ozons befinden sich in einer Schicht oberhalb von etwa 20 Kilometern Höhe. Hier wird Ozon durch die energiereiche Ultraviolettstrahlung direkt aus Sauerstoff gebildet. Die sogenannte Ozonschicht schützt die Erdoberfläche vor der schädlichen ultravioletten Strahlung der Sonne. Auch in Bodennähe findet sich natürlicherweise Ozon, der zu einem geringeren Teil aus dem vertikalen Transport von Ozon aus den höheren Schichten stammt. Hauptsächlich wird bodennahes Ozon bei hohen Lufttemperaturen und intensiver Sonneneinstrahlung durch photochemische Reaktionen der Ozonvorläufersubstanzen - überwiegend Stickstoffdioxid (NO2) und flüchtige organische Verbindungen - gebildet. Diese kommen zu einem geringen Anteil aus natürlichen Quellen, wie Wäldern. Hauptsächlich stammen die Vorläufersubstanzen aber aus Quellen, die vom Menschen verursacht werden, wie dem Straßenverkehr und fossil befeuerten Kraftwerken. Im Gegensatz zu anderen Luftschadstoffen, wie dem Stickstoffdioxid, hat Ozon somit keinen direkten künstlichen Ursprung. In hoher Konzentration wirkt Ozon als Reizgas auf die Atemwege und kann die Lunge schädigen. Die Empfindlichkeit ist dabei sehr individuell. Ab einem Immissionswert von 180 µg/m3 werden Warnungen herausgegeben. In Baden-Württemberg kam es diesen Sommer im Vergleich zu den Vorjahren bisher nur zu einer einzigen Überschreitung dieser Informationsschwelle in Baden-Baden. Dieser Umstand ist auf das Fehlen stabiler Hochdruckwetterlagen und den im Vergleich zu den Sommern der letzten Jahre eher verhaltenen täglichen Maximaltemperaturen zurückzuführen. So konnten sich keine hohe Ozonkonzentration aufbauen, die zu einer erhöhten Belastung geführt hätten. An 27 Standorten in Baden-Württemberg misst die LUBW Ozon. Die Ergebnisse werden stündlich aktuell auf den Internetseiten der LUBW veröffentlicht. Karte zeigt: die aktuellen Ozonwerte farbig an 27 Standorten in ganz Baden-Württemberg, Kartennachweis: LUBW, Kartendaten: © 2021 GeoBasis-DE/BKG (©2009), Google Mehr zum Thema:

Änderungsgenehmigung gem. § 16 BImSchG: Änderung der Abluftbehandlungsanlage einer Biogasanlage in Seebronn

Die Firma NATURA GmbH & Co. KG, Seebronn 10, 91567 Herrieden, betreibt eine Biogasanlage zur Vergärung von Abfällen. Beantragt wird die Installation einer Anlage zur Behandlung der Abluftströme durch Fotooxidation anstelle des vorhandenen Biofilters. Die Abluftbehandlungsanlage wird in einer bestehenden Halle installiert.

Quellen und photochemische Senken von Metamitron im Oberflächengewässer der Fuhse ..... Ausgabe 10/2017

Abschlussbericht zum Projekt Quellen und photochemische Senken von Metamitron im Oberflächengewässer der Fuhse Wolf-Ulrich Palm, Anne-Kathrin Siemers, Klaus Kümmerer Projektförderung durch den NLWKN (Hildesheim) (Dr. Dieter Steffen) korrigierte Version (29. Oktober 2017) Leuphana Universität Lüneburg, Fakultät Nachhaltigkeitswissenschaften Institut für Nachhaltige Chemie und Umweltchemie Scharnhorststr. 1, 21335 Lüneburg __________________________________________________________________________ Leuphana – Abschlussbericht Metamitron in der Fuhse – August 2017 Seite 1 Inhalt Zusammenfassung ...................................................................................................................... 4 Summary .................................................................................................................................... 4 1. Einleitung .......................................................................................................................... 5 1.1 Einträge von Pflanzenschutzmitteln in die Fuhse .............................................................. 5 1.2 Bekannte Konzentrationsverläufe des Metamitrons in der Fuhse ...................................... 7 1.3 Photochemische Reaktion des Metamitrons .................................................................... 11 1.4 Verhalten von Metamitron in der Umwelt ....................................................................... 12 1.5 Ziele des Projektes ........................................................................................................... 13 2. Experimentelles .............................................................................................................. 15 2.1 Untersuchte Verbindungen – Auswahl und Eigenschaften .............................................. 15 2.2 Übersicht der Messstellen und Kampagnen an der Fuhse................................................ 19 2.3 Verwendete Materialien, Geräte und Substanzen ............................................................ 23 2.4 Probenahme der Realproben und Durchführung der Analysen ....................................... 26 2.4.1 Probenahme .................................................................................................................. 26 2.4.2 DOC/DIC und Anionen ................................................................................................ 26 2.4.3 Schwebstoffgehalt ........................................................................................................ 26 2.4.4 Anreicherung ................................................................................................................ 26 2.4.5 Analytik über LC-MSMS ............................................................................................. 27 2.5 Aufbauten zum photochemischen Abbau von Metamitron.............................................. 32 3. Ergebnisse und Diskussion ............................................................................................ 34 3.1 Konzentrationen ............................................................................................................... 34 3.1.1 Spezielle Messung 1: Metamitron in der Kläranlage Peine ......................................... 38 3.1.2 Spezielle Messung 2: Konzentrationen im Sievershäuser Bach .................................. 39 3.1.3 Spezielle Messungen 3: Konzentrationen in der Erse .................................................. 40 3.2 Frachten ............................................................................................................................ 42 __________________________________________________________________________ Leuphana – Abschlussbericht Metamitron in der Fuhse – August 2017 Seite 2 3.3 Quellen und Senken von Metamitron im Oberflächengewässer ...................................... 44 3.3.1 Photochemischer Abbau von Metamitron .................................................................... 44 3.3.2 Modell zur Deutung der Konzentrationen in der Fuhse ............................................... 46 3.3.3 Vergleich modellierter und gemessener Konzentrationen ........................................... 48 3.3.3.1Carbamazepin als Marker für den Einfluss von Kläranlagen .................................. 49 3.3.3.2Modellergebnis für MET und DES in der Kampagne am 23.5.2016 ....................... 52 3.3.3.3Erkannte Quellen und Senken .................................................................................. 55 Danksagungen......................................................................................................................... 57 Supplement und zusätzliches Material ................................................................................. 57 4.Literatur .......................................................................................................................... 58 5.Anhang ............................................................................................................................ 63 5.1 Konzentrationen der organischen Komponenten ............................................................. 63 5.2 Vorort-Parameter, Schwebstoffkonzentrationen und Konzentrationen der anorganischen Komponenten ........................................................................................................................... 66 5.3 Volumenströme an den Pegeln in der Fuhse .................................................................... 68 5.4 Volumenströme der Kläranlagen ..................................................................................... 69 __________________________________________________________________________ Leuphana – Abschlussbericht Metamitron in der Fuhse – August 2017 Seite 3

Relevante Luftschadstoffe

Als Luftverunreinigungen werden gemäß dem Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG) alle Veränderungen der natürlichen Zusammensetzung der Luft bezeichnet, insbesondere durch Rauch, Ruß, Staub, Gase, Aerosole, Dämpfe und Geruchsstoffe. Laut der 39. BImSchV ist ein Schadstoff "jeder in der Luft vorhandene Stoff, der schädliche Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit oder die Umwelt insgesamt haben kann". Im Rahmen des Umweltschutzes zählen zu den relevanten Luftschadstoffen die Stoffe, für die aufgrund gesetzlicher Vorgaben eine Messverpflichtung besteht und für die es Beurteilungswerte gibt. An den Messstationen des Landes Baden-Württemberg werden je nach Lage und lokaler Immissionssituation unterschiedliche Luftschadstoffe gemessen, zu denen hier kurz einige Informationen gegeben sind. Weiterführende Informationen zu den Luftschadstoffen finden Sie im Internetangebot des Umweltbundesamtes . Stickstoffmonoxid (NO) und Stickstoffdioxid (NO 2 ) werden unter der Bezeichnung Stickstoffoxide (NO x ) zusammengefasst. Stickstoffoxide entstehen bei allen Verbrennungsprozessen unter hohen Temperaturen. Bedeutende Emissionsquellen sind der Kraftfahrzeugverkehr und die Verbrennung fossiler Brennstoffe. Zu den natürlichen Quellen zählen Blitze in Gewitterwolken. In der Atmosphäre wird das überwiegend freigesetzte Stickstoffmonoxid vergleichsweise schnell in Stickstoffdioxid umgewandelt. Die Umwandlungszeit ist von der Tages- und Jahreszeit sowie von der Ozonkonzentration abhängig. Tagsüber und im Sommer erfolgt die Umwandlung rasch, nachts und im Winter wesentlich langsamer. Stickstoffoxide wirken reizend auf die Schleimhäute sowie die Atemwege des Menschen und können Pflanzen schädigen. Auch eine Zunahme von Herz-Kreislauferkrankungen kann beobachtet werden. Stickstoffdioxid ist zusammen mit den flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) eine der Vorläufersubstanzen für die Bildung von bodennahem Ozon. Stickstoffoxide tragen durch die langfristige Umwandlung in Nitrat und nachfolgender Deposition zur Überdüngung der Böden in empfindlichen Ökosystemen und Gewässern bei. Über die Umwandlung zu Salpetersäure leisten sie einen Beitrag zur Versauerung. Gemäß der 39. BImSchV gelten folgende Immissionswerte für Stickstoffdioxid und Stickstoffoxide: a ) gemessen an drei aufeinanderfolgenden Stunden Partikel (Particulate Matter, PM) sind luftgetragene feste oder flüssige Teilchen, die nicht unmittelbar zu Boden sinken, sondern eine gewisse Zeit (in der Größenordnung mehrerer Tage) in der Atmosphäre verweilen und über große Distanzen transportiert werden können. Die Größe der Partikel und ihre Zusammensetzung bestimmen neben den chemischen und physikalischen Eigenschaften auch ihre Wirkung auf Mensch und Umwelt. Es werden vier Fraktionen hinsichtlich des Durchmessers der Staubpartikel unterschieden, wobei die gröberen Fraktionen immer auch die kleineren Partikel beinhalten. Die Partikel der Fraktionen kleiner als 10 µm werden auch als Feinstaub bezeichnet. Es werden primäre und sekundäre Partikel unterschieden. Primäre Partikel werden direkt in die Umwelt emittiert und können natürlichen Ursprungs sein (z. B. als Folge von Bodenerosion) oder durch menschliches Handeln freigesetzt werden (beispielsweise durch Verkehr und Feuerungsanlagen). Sekundäre Partikel entstehen erst in der Atmosphäre durch eine chemische Reaktion aus gasförmigen Vorläufersubstanzen wie Schwefeldioxid, Stickstoffoxiden oder Ammoniak. Vor allem die Partikel der Fraktionen PM 0,1 und PM 2,5 sind für Beeinträchtigungen der menschlichen Gesundheit bedeutsam. Aufgrund ihrer guten Lungengängigkeit können sie weit in den Organismus vordringen und Beschwerden des Atemtraktes und des Herz-Kreislaufsystems verursachen. Gemäß der 39. BImSchV gelten folgende Immissionswerte für Partikel der Fraktionen PM 10 und PM 2,5 : Ozon (O 3 ) ist ein chemisch sehr reaktives Gas. In der Stratosphäre oberhalb von etwa 20 km schützt es als natürliche Ozonschicht vor der schädlichen Ultraviolettstrahlung der Sonne. Ozon kommt natürlicherweise auch in den bodennahen Luftschichten vor. Die natürliche Hintergrundkonzentration beträgt hier im Mittel etwa 50 µg/m³. Bodennahes Ozon stammt zu einem geringeren Teil aus dem vertikalen Transport von Ozon aus der Stratosphäre bzw. Ozonschicht. Hauptsächlich wird es aber bei intensiver Sonneneinstrahlung durch photochemische Reaktionen der Vorläufersubstanzen, insbesondere Stickstoffdioxid und flüchtige organische Verbindungen (VOC), gebildet. Ozon wird somit nicht direkt aus Quellen emittiert, sondern bildet sich erst in der Atmosphäre. Ozon wirkt in erhöhten Konzentrationen als Reizgas auf die Atemwege und kann nach tiefer Inhalation (z. B. bei sportlicher Betätigung) die Entstehung entzündlicher Prozesse im Lungengewebe fördern. Die Empfindlichkeit gegenüber Ozon ist dabei sehr individuell ausgeprägt. Zudem können erhöhte Ozonkonzentrationen in Bodennähe das Pflanzenwachstum beeinträchtigen. Gemäß der 39. BImSchV gelten folgende Immissionswerte für Ozon: a) höchster gleitender 8-Stundenmittelwert eines Tages b) gemittelt über drei Jahre, gültige Daten für ein Jahr c) AOT40 ( accmulated exposure over a threshold of 40 ppb), die summierte Differenz zwischen 1-Stundenmittelwerten über 80 µg/m³ (= 40 ppb) und 80 µg/m³ (= 40 ppb) im Zeitraum 1. Mai bis 31. Juli zwischen 8:00 Uhr und 20:00 Uhr mitteleuropäischer Zeit; gemittelt über fünf Jahre, gültige Daten für 3 Jahre Schwefeldioxid (SO 2 ) ist ein farbloses, stechend riechendes und wasserlösliches Gas. Schwefeldioxid entsteht bei der Verbrennung fossiler schwefelhaltiger Brennstoffe, insbesondere von Kohle und Heizöl. Schwefeldioxid reizt die Schleimhäute und die Atemwege. Die Kombination von Schwefeldioxid und Stäuben verstärkt die negative Wirkung auf die Gesundheit erheblich. Des Weiteren schädigt Schwefeldioxid die Pflanzen; insbesondere Nadelhölzer, Moose und Flechten reagieren empfindlich auf erhöhte Schwefeldioxidkonzentrationen in der Luft. Der Abbau von Schwefeldioxid in der Atmosphäre erfolgt durch Oxidation zu Sulfat und Schwefelsäure, die als Niederschlag ausgetragen wird. Schwefeldioxid trägt damit zur Versauerung von Böden und Gewässern sowie zu säurebedingten Korrosions- und Verwitterungsschäden an Metallen und Gestein (z. B. an Gebäuden) bei. Gemäß der 39. BImSchV gelten folgende Immissionswerte für Schwefeldioxid: a) gemessen an drei aufeinanderfolgenden Stunden Kohlenmonoxid (CO) ist ein geruchloses, brennbares und wasserlösliches Gas. Kohlenmonoxid entsteht bei der unvollständigen Verbrennung kohlenstoffhaltiger Brennstoffe wie Benzin, Öl, Holz und Kohle. Einer der Hauptemittenten ist der Verkehr. Kohlenmonoxid wirkt in höheren Konzentrationen giftig, indem es den Sauerstofftransport im Blut blockiert. Vergiftungen sind um so eher möglich, je höher die Konzentration ist und je länger die Einwirkung dauert. Akute Vergiftungserscheinungen treten vor allem in geschlossenen Räumen mit laufenden Verbrennungsmotoren (z. B. Garagen) auf. In der Außenluft lassen sich üblicherweise nur relativ geringe Konzentrationen nachweisen, welche sich jedoch bei längerer Exposition ebenfalls belastend auf den Menschen, insbesondere empfindliche Bevölkerungsgruppen wie ältere Menschen, Schwangere, Kinder oder Menschen mit Vorerkrankungen des Herz-Kreislaufsystems, auswirken können. Gemäß der 39. BImSchV gilt folgender Immissionswert für Kohlenmonoxid: a) höchster gleitender 8-Stundenmittelwert eines Tages Benzol (C 6 ,H 6 ) ist der einfachste aromatische Kohlenwasserstoff. Die Flüssigkeit hat einen charakteristischen Geruch und tritt leicht in die Gasphase über. Die Hauptemissionsquellen von Benzol sind die Verbrennung von Benzin in Kraftfahrzeugen, Verdunstungsverluste beim Betanken und bei Heiß-/Warmabstellvorgängen aus den Motoren sowie Freisetzungen bei der industriellen Produktion. Eine weitere Quelle sind Holzfeuerungsanlagen. Die Aufnahme von Benzol in den menschlichen Körper erfolgt über die Atemwege. Benzol ist toxisch, jedoch spielen toxische Effekte in den in der Außenluft auftretenden Konzentrationsbereichen nur eine untergeordnete Rolle. Relevant ist die kanzerogene und erbgutschädigende Wirkung von Benzol bei längerer Exposition. Gemäß der 39. BImSchV gilt folgender Immissionswert für Benzol: Ammoniak (NH 3 ) ist ein wasserlösliches, stechend riechendes Gas. In der Natur entsteht Ammoniak bei der mikrobiellen Zersetzung stickstoffhaltiger organischer Materie (z. B. abgestorbene Pflanzenreste, tierische Exkremente), bei der sogenannten Huminifizierung. Anthropogene Ammoniakemissionen stammen überwiegend aus der Landwirtschaft; mit rund 90 Prozent aus der Intensivtierhaltung (insbesondere Rinderhaltung). Von Bedeutung sind hier vor allem die Emissionen von Tierställen sowie die Lagerung und Ausbringung von Gülle und Festmist. Eine weitere, nicht landwirtschaftliche Quelle ist der Verkehr. Durch den Einbau des Dreiwege-Katalysators bei benzinbetriebenen Kraftfahrzeugen hat im Bereich des Verkehrs die Ammoniakemission an Bedeutung zugenommen. Ammoniak wirkt reizend auf Augen, Schleimhäute und den Atemtrakt. Aufgrund der schnellen Umsetzung in der Atmosphäre, lagert sich das freigesetzte Ammoniak daher überwiegend in unmittelbarer Emittentennähe als trockene Deposition ab. Als einzige basische Komponente reagiert der Hauptteil des Ammoniaks mit den in der Atmosphäre vorhandenen Säuren wie Schwefel- oder Salpetersäure. Dabei wird Ammoniak zu Ammonium (NH 4 + ) bzw. seinen Salzen Ammoniumsulfat ((NH 4 ) 2 SO 4 ) und Ammoniumnitrat (NH 4 NO 3 ) umgewandelt, die über weite Strecken in emittentenferne Regionen transportiert werden können. Dort können sie als nasse Deposition über die Niederschläge ausgewaschen werden und in den Boden gelangen. Diese sekundär gebildeten Partikel tragen somit zur Feinstaubbelastung und durch ihre versauernde und eutrophierende Wirkung auch zur Gefährdung empfindlicher Ökosysteme bei. Der Schutz empfindlicher Pflanzen und Ökosysteme bei Einwirkung von Ammoniak ist nach Nr. 4.8. der TA Luft 2021 zu gewährleisten. Dabei wird nach Anhang 1 der TA Luft (2021) davon ausgegangen, dass keine erheblichen Nachteile für die empfindlichen Ökosysteme bestehen, wenn innerhalb eines ermittelten Mindestabstands um die Emissionsquelle die Ammoniakkonzentration von 2 µg/m³ nicht überschritten wird. Die UNECE (2010) empfiehlt zum Schutz der naturnahen Vegetation eine maximale Ammoniakkonzentration ( Critical Level ) für niedere Pflanzen wie Flechten und Moose in Höhe von 1 µg/m³ und für höherer Pflanzen von 2- 4 µg/m³. Insgesamt werden die Höchstmengen an Ammoniakemissionen durch die 39. BImSchV vom 2. August 2010 festgeschrieben. Damit hat sich Deutschland verpflichtet, seine Ammoniakemissionen auf 550 Kilotonnen pro Jahr zu reduzieren. Dieses Ziel kann nur durch verstärkte Minderungsmaßnahmen bei der Ammoniakemission im Bereich der Intensivtierhaltung erreicht werden. Zu den relevanten Inhaltsstoffen, die in der Staubfraktion Partikel PM 10 ermittelt und beurteilt werden, zählen u. a.: Die Hauptquellen atmosphärischer Emissionen von Arsen , Kadmium und Nickel sind die Verbrennung von Öl und Kohle in Feuerungsanlagen. Blei wurde bis zum Verbot bleihaltiger Zusätze in Kraftstoffen hauptsächlich durch den Verkehr freigesetzt. Freisetzungen von Benzo[a]pyren in die Luft werden nicht nur durch den Verkehr verursacht, sondern überwiegend durch Verbrennungsprozesse in Feuerungsanlagen, so dass hohe Benzo[a]pyrenkonzentrationen vor allem im Umfeld von Holz- und Kohlefeuerungen auftreten. PAK reichern sich in der Umwelt an und werden kaum abgebaut. Sie lassen sich ubiquitär nachweisen. Ruß entsteht bei der unvollständigen Verbrennung bzw. der thermischen Spaltung von dampfförmigen kohlenstoffhaltigen Substanzen. Wichtige Quellen sind Fahrzeuge und Maschinen ohne Partikelfilter, Holzfeuerungen und offene Feuer mit Wald-, Feld- und Gartenabfällen. Während reines elementares Arsen nicht giftig ist, weisen die dreiwertigen, löslichen Arsenverbindungen ein hohes akut toxisches Potenzial auf. Bei den anderen Schwermetallen haben weniger akut toxische Effekte Bedeutung für gesundheitliche Beeinträchtigungen als vielmehr die Akkumulation im Körper aufgrund langjähriger Exposition und inhalativer oder oraler Aufnahme. Blei kann u. a. zu ierdenfunktionsstörungen, zu Schäden des blutbildenden Systems und der Muskulatur sowie des Nervensystems führen. Zudem kann es fruchtschädigend wirken und die Zeugungsfähigkeit beeinträchtigen. Kadmium kann u.a. den Eiweiß- und Kohlenhydrastoffwechsel stören sowie Knochenschäden und Erkrankungen des Immun- und Nervensystems verursachen. Bestimmte Kadmiumverbindungen sind kanzerogen und erbgutschädigend. Nickel ist ein häufiger Auslöser für Kontaktallergien und kann u. a. die Lunge und das Immunsystem schädigen. Es wirkt außerdem fruchtschädigend. Nickelstäube stehen ferner im Verdacht, kanzerogen zu sein. Die PAK einschließlich Benzo[a]pyren sind toxisch, einige PAK sind kanzerogen und stehen im Verdacht, frucht- und erbgutschädigend zu sein. Ruß gilt als kanzerogen. Dabei beruht die schädigende Wirkung des Rußes auch auf anhaftenden Substanzen, wie z. B. krebserregende PAK, welche ebenfalls bei Verbrennungsprozessen entstehen und zusammen mit dem Ruß in den Körper gelangen können. Gemäß der 39. BImSchV gelten folgende Immissionswerte für die Schwermetalle und Benzo[a]pyren als Gesamtgehalt in der Partikelfraktion PM 10 : Für Ruß besteht derzeit kein rechtlich verbindlicher Ziel- oder Grenzwert. Die 23. BImSchV (aufgehoben im Juli 2004) enthielt einen Maßnahmenwert von 8 µg/m³ für das Jahresmittel. Über den interaktiven Dienst UDO ( U mwelt- D aten und -Karten O nline) der LUBW können einzelne Daten bis hin zu mehrjährigen Zeitreihen der relevanten Luftschadstoffe abgerufen werden. Die gemäß der 39. BImSchV wichtigsten Kenngrößen der relevanten Luftschadstoffe wurden bis einschließlich der Jahresdaten 2016 in den jährlich erscheinenden LUBW-Berichten "Kenngrößen der Luftqualität" und "Ergebnisse der Spotmessungen in Baden-Württemberg" zusammengestellt. Seit dem Jahr 2017 erfolgt die gemeinsame Darstellung aller Jahresdaten im ebenfalls jährlich erscheinenden LUBW-Bericht "Luftqualität in Baden-Württemberg" . Die Jahresberichte zur Luftqualität ab dem Jahr 2021 werden nicht mehr in Berichtsform als pdf-Dateien angeboten – die jahresscharfen Auswertungen zur Luftqualität werden als Websites unter " Daten und Auswertungen " bereitgestellt.

Teilprojekt 1

Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von HydroTec Gesellschaft für ökologische Verfahrenstechnik mbH durchgeführt. Um gereinigtes Abwasser, sog. Klarwasser, für die landwirtschaftliche Bewässerung oder Wasser in der intensiven Süßwasser-Aquakultur wiederzuverwenden, muss dieses desinfiziert werden. In diesem Projekt, UVPHON, soll die UV-LED-basierte Verfahrenstechnologie zur Abwasserdesinfektion innovativ und nachhaltig angepasst, optimiert und bis zu einem Demonstrator als Vorstufe eines markreifen Systems weiterentwickelt werden. Die UV-LED-Technologie findet bisher vorrangig in der Trinkwasseraufbereitung als point-of-use-Anwendung statt, da zu starke Trübung und die damit verbundene UV-Absorption an der Wassermatrix von gereinigtem Abwasser die Wirksamkeit mindern und den Einsatz deshalb unwirtschaftlich machen kann. Diese Einschränkung soll durch die Entwicklung eines optimierten Reaktordesigns, dem zusätzlichen Behandlungsschritt der Filtration, der Kombination von UV-LED-Desinfektion mit der Photooxidation, und einer intelligenten Prozesskontrolle und Steuerung mittels online Sensorik ausgeräumt werden. Mit der Weiterentwicklung der Steuerung sowie der Kombination von Behandlungsschritten werden die bisherigen Einschränkungen in der Anwendung beseitigt und die sichere und kosteneffiziente Wiederverwendung von Abwasser bspw. zur Bewässerung von Gemüseanbauflächen und in der rezirkulierenden Aquakultur ermöglicht. Zusätzlich bietet die UV-LED-Technologie Vorteile hinsichtlich periodischer Betriebsweise (keine Aufwärmzeit), höherer Robustheit, längerer Lebenszeit von LEDs mit höheren Wellenlängen gegenüber anderen UV-Strahlungsquellen. So hat die UV-LED-Technologie großes Potential, unter den zukünftigen Randbedingungen des Klimawandels und der Ressourcenschonung, auch in der Wiederverwendung komplexerer Wässer, wie gereinigtes Abwasser, weltweit an Bedeutung zu gewinnen. Voraussetzung ist jedoch die Lösung der technologischen Herausforderungen und die Steigerung der Kosteneffizienz für die Behandlung von trüben Wässern.

Teilprojekt 2

Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hof, Institut für nachhaltige Wassersysteme durchgeführt. Um gereinigtes Abwasser, sog. Klarwasser, für die landwirtschaftliche Bewässerung oder Wasser in der intensiven Süßwasser-Aquakultur wiederzuverwenden, muss dieses desinfiziert werden. In diesem Projekt, UVPHON, soll die UV-LED-basierte Verfahrenstechnologie zur Abwasserdesinfektion innovativ und nachhaltig angepasst, optimiert und bis zu einem Demonstrator als Vorstufe eines markreifen Systems weiterentwickelt werden. Die UV-LED-Technologie findet bisher vorrangig in der Trinkwasseraufbereitung als point-of-use-Anwendung statt, da zu starke Trübung und die damit verbundene UV-Absorption an der Wassermatrix von gereinigtem Abwasser die Wirksamkeit mindern und den Einsatz deshalb unwirtschaftlich machen kann. Diese Einschränkung soll durch die Entwicklung eines optimierten Reaktordesigns, dem zusätzlichen Behandlungsschritt der Filtration, der Kombination von UV-LED-Desinfektion mit der Photooxidation, und einer intelligenten Prozesskontrolle und Steuerung mittels online Sensorik ausgeräumt werden. Mit der Weiterentwicklung der Steuerung sowie der Kombination von Behandlungsschritten werden die bisherigen Einschränkungen in der Anwendung beseitigt und die sichere und kosteneffiziente Wiederverwendung von Abwasser bspw. zur Bewässerung von Gemüseanbauflächen und in der rezirkulierenden Aquakultur ermöglicht. Zusätzlich bietet die UV-LED-Technologie Vorteile hinsichtlich periodischer Betriebsweise (keine Aufwärmzeit), höherer Robustheit, längerer Lebenszeit von LEDs mit höheren Wellenlängen gegenüber anderen UV-Strahlungsquellen. So hat die UV-LED-Technologie großes Potential, unter den zukünftigen Randbedingungen des Klimawandels und der Ressourcenschonung, auch in der Wiederverwendung komplexerer Wässer, wie gereinigtes Abwasser, weltweit an Bedeutung zu gewinnen. Voraussetzung ist jedoch die Lösung der technologischen Herausforderungen und die Steigerung der Kosteneffizienz für die Behandlung von trüben Wässern.

Sauerstoffabnahme im Ozean: Implikationen für die N2O Produktion und die Atmosphäre

Das Projekt "Sauerstoffabnahme im Ozean: Implikationen für die N2O Produktion und die Atmosphäre" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel (GEOMAR), Forschungsbereich 2: Marine Biogeochemie, Forschungseinheit Chemische Ozeanographie durchgeführt. N2O ist ein wichtiges Treibhausgas und seine atmosphärische Lebensdauer ist ausreichend lang, um in die Stratosphäre zu gelangen wo es an ozonabbauenden photochemische Reaktionen beteiligt ist (de Bie et al. 2002). Der Ozean ist eine bedeutende Quelle von N2O und macht etwa 35% der natürlichen Quellen aus. Die mikrobielle Produktion von N2O (NH4+-Oxidation, Nitrifizierer-Denitrifikation, Denitrifikation) wird weitgehend über die Konzentration von gelöstem Sauerstoff (DO) reguliert. Unterhalb einer bestimmten, aber ungenau definierten DO-Konzentration, findet deutlich erhöhte N2O Produktion statt. Die Hinweise auf sinkende DO-Konzentrationen im Ozean häufen sich und dies wird zu einer erhöhten ozeanischen N2O Produktion und somit zu einer erhöhten N2O-Emission in die Atmosphäre führen. Bevor dies geschieht ist entscheidend, dass wir 1) die aktuellen N2O Bedingungen im Ozean identifizieren (d.h. N2O-Verteilung, Produktion und Produktionswege) und 2) bestimmen, wie sich die N2O Bedingungen unter verschiedenen Szenarien zukünftiger DO-Konzentrationen ändern werden. Für Punkt 1 werden Arbeiten im nordöstlichen tropischen Atlantik durchgeführt, da dort DO-Konzentrationen herrschen, die für den größten Teil des Ozeans charakteristisch sind. Für Punkt 2 werden wir Arbeit in zwei extremen Sauerstoffminimumzonen (OMZ) durchzuführen (im südöstlichen tropischen Pazifik und in einem low oxygen eddy im nordöstlichen tropischen Atlantik), wo die DO-Konzentrationen wesentlich niedriger sind als im Großteil des Ozeans. In beiden Regionen werden wir: 1) N2O-Konzentrationen messen; 2) del15N, del18O und 15N Site Preference von N2O messen, um die relative Bedeutung, die die verschiedenen Produktionswege von N2O an der Gesamtkonzentration haben, zu bestimmen; 3) N2O-Produktionsraten für jeden der verschiedenen Produktionswege mittels der 15N-Tracer-Technik bestimmen. Zusätzliche Molekularanalysen werden helfen, die verschiedenen N2O-produzierenden Organismen zu charakterisieren und zu quantifizieren. Um die Auswirkungen zu studieren, die eine erhöhte N2O-Produktion im Ozean (als Folge der abnehmenden DO-Konzentration) für die Atmosphäre hat, ist es wichtig, dass wir die Faktoren die den Gasaustausch von N2O beeinflussen, besser verstehen. Mittels der Eddy-Kovarianz-Technik werden wir N2O Flüsse aus dem Meer direkt messen und mit physikalischen, chemischen und biologischen Parametern vergleichen.

Katalytisch aktive Baustoffe zum Abbau von Schadstoffen in städtischen Atmosphären

Das Projekt "Katalytisch aktive Baustoffe zum Abbau von Schadstoffen in städtischen Atmosphären" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Darmstadt, Institut für Wasserversorgung und Grundwasserschutz, Abwassertechnik, Abfalltechnik, Fachgebiet Industrielle Stoffkreisläufe, Umwelt- und Raumplanung durchgeführt. Mehr als 90 Prozent der anthropogen emittierten Stickstoffoxide entstehen als Nebenprodukte von Verbrennungsvorgängen. Verursacher sind Kfz-Motoren, Feuerungsanlagen der Kraftwerke, Industriebetriebe und Hausheizungen. Der Verkehr ist die Emittentengruppe mit den höchsten Anteilen an Stickstoffoxiden (NOX). Trotz der in den vergangenen Jahren verstärkten Anstrengungen, die NOX-Emissionen zu reduzieren (Kfz-Katalysatoren, Rauchgasentstickungsanlagen) führen hohe Verkehrsdichten in Ballungsräumen und oftmalige Inversionswetterlagen zu erheblichen NOX-Belastungen. So kommt es, dass in Innenstadtbereichen trotz der erwähnten Emissionsminderungsmaßnahmen, aufgrund des ständig steigenden Verkehrsaufkommens, Grenz- bzw. Richtwerte überschritten werden. Ein neues Verfahren zur Minimierung der Immissionen basiert darauf, vorhandene Gebäudeoberflächen (z. B. Dächer, Häuserfassaden, Verglasungen) zur Reduktion von Stickoxiden in städtischen Atmosphären zu nutzen. Hierzu sollen die katalytischen bzw. photokatalytischen Eigenschaften bestimmter Substanzen gezielt baulich eingesetzt werden. Der katalytische Abbau von NOX in Rauchgasentstickungsanlagen ist ein umfangreich erforschtes Gebiet der technischen Chemie. Erst oberhalb Temperaturen von 250 - 400 Grad C erreichen die Katalysatoren Umsatzgeschwindigkeiten, die für die technische Nutzung brauchbar sind. In Großstädten stehen ausgedehnte Gebäudeflächen zur Verfügung. Würde ein Teil dieser Flächen aus katalytisch aktiver Bausubstanz bestehen, so wären hier auch langsame, auf niedrigem Temperaturniveau (Sommeraußentemperatur) stattfindende katalytische Reaktionen interessant, da die großen Flächen den Nachteil geringer Umsätze kompensieren würden. Diese neue Gruppe von funktionellen Baustoffen für den passiven katalytischen Schadstoffabbau werden als p-Baustoffe (Protective Integrated Building Materials) bezeichnet. Erste Voruntersuchungen mit beschichteten Dachsteinen waren erfolgreich.

Untersuchungen zum photochemischen Abbau von gasfoermigen Pestiziden in der Troposphaere

Das Projekt "Untersuchungen zum photochemischen Abbau von gasfoermigen Pestiziden in der Troposphaere" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Frankfurt, Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, Arbeitsgruppe Prof. Kohlmaier durchgeführt. Die Anwendung gasfoermiger Pestizide bringt es mit sich, dass Reste der toxischen Gase in die Troposphaere gelangen. Um entscheiden zu koennen, ob dort eine Anreicherung der Gase erfolgt, sind die chemischen Abbaumechanismen zu erforschen und kinetisch-quantitativ zu bestimmen. Als wesentlichste Abbaureaktion kann die Umsetzung mit OH-Radikalen angesehen werden. Es werden daher primaer die Reaktionen von OH-Radikalen mit HCN, CH3Br, C2H4O sowie PH3 und deren Homologe zu vermessen sein.

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