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Smog zusammengesetzt aus sm oke (=Rauch) und f og (= Nebel)

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Smog zusammengesetzt aus sm oke (=Rauch) und f og (= Nebel). Tokyo Bay. http://www.sediment.uni-goettingen.de/staff/ruppert/skript/ug05.ppt. http://jpatokal.iki.fi/photo/travel/Japan/Kanto/Yokosuka/TokyoBay_Smog.JPG. Substanzklassen , welche die Luft verunreinigen können, sind z.B.:

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Presentation Transcript
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Smog

zusammengesetzt aus smoke (=Rauch) und fog (= Nebel)

Tokyo Bay

http://www.sediment.uni-goettingen.de/staff/ruppert/skript/ug05.ppt

http://jpatokal.iki.fi/photo/travel/Japan/Kanto/Yokosuka/TokyoBay_Smog.JPG

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Substanzklassen, welche die Luft verunreinigen können, sind z.B.:

- Gase: vor allem Schwefeldioxid (SO2), Kohlendioxid (CO2), Kohlenmonoxid (CO) und Stickoxide (NOx)

  • Staub: bestehend aus festen Partikeln mit einem Durchmesser von bis zu 100 µm
  • Aerosole: bestehend aus feinen Tröpfchen oder sehr kleinen festen Partikeln (oder beidem), die in der Luft schweben; Durchmesser von bis zu 1 µm.

Primäre und sekundäre Verunreinigungen

- Primäre Verunreinigungen bestehen aus schädigenden Substanzen, die direkt in die Atmosphäre durch Emissionen eingebracht werden.

- Sekundäre Verunreinigungen bestehen aus Substanzen, die ihre schädigende Wirkung erst nach dem Einbringen in die Luft oder durch chemische Bildung aus Vorläufern in der Luft entfalten.

http://www.atmosphere.mpg.de/enid/1do.html (2006)

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Luftverschmutzung

liegt dann vor, wenn schädigende Substanzen (feste Partikel, Gase oder Flüssigkeits-tröpfchen) in solcher Menge in der Luft enthalten sind, dass sie die Zusammensetzung der Luft maßgeblich verändern. Diese Veränderungen können einen negativen Einfluss auf die menschliche Gesundheit, Lebewesen, das Klima, Boden oder Wasser haben.

Emission = Eintrag einer Verschmutzung in die Luft aus einer oder vielen Quellen.

Anthropogene Emissionen

Natürliche Emissionen

http://www.atmosphere.mpg.de/enid/1do.html (2006)

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Global distribution of dust sources.

Engelbrecht & Derbyshire (2010): Airborne Mineral Dust. Elements 6, 241–246. (after Prospero et al. 2002)

The Absorbing Aerosol Index (AAI) indicates the presence of elevated absorbing aerosols in the Earth's atmosphere (mostly desert dust and biomass burning aerosols). The number of days exceeding the AAI is shown in shades of yellow and brown. Arrows indicate the general direction of dust storms, and major impacted areas over the ocean are shown in paler shades of blue.

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Historie von Luftbelastungen an einigen Beispielen

In den Frühzeiten der menschlichen Zivilisation war lediglich der Rauch von Feuerplätzen eine Quelle menschlicher Luftverunreinigung. Die Emissionen pro Kopf waren sehr gering, die Weltbevölkerung ebenfalls.

  • Bei den Griechen wurden stärkere Emissionsquellen aus den Städten verbannt.
  • Horaz beschrieb die Wirkung der Holzfeuer auf die Hauswände des Alten Roms.
  • Aus dem Alten Rom wird von schweren Himmel berichtet, wenn bei einer Inversionswetterlage (Stagnation) die Luftverschmutzung zu stark wurde.
  • 1306 verbot König Edward I die Nutzung von Kohle in London.
  • 1661 schrieb John Evelyn (Bild) sein „Fumifugium – The Incon-vinience of the Air and the Smoake of London Dissipated“. Er griff darin die „Brewers, Diers, Limeburners, Salt and Soup boylers“ an. „Smoke was responsible for the fouling of churches, palaces, clothes, furnishings, paintings, rain, dew, water and plants“.
  • Insbesondere die schnelle Entwicklung der Industrie im 19. und 20. Jahrhundert wurde zum Ursprung zahlreicher Verschmutzungsquellen. Eine ihrer wichtigsten Antriebsquellen war der aus Kohleverbrennung gedeckte wachsende Energie-bedarf. In der Folge intensivierte sich die Verschmutzung durch den Ausbau von Heizsystemen in den Haushalten, die Entwicklung von Kraftwerken.
  • Seit 1950 avancierte der Kfz-Verkehr zu einem bedeutenden Umweltproblem.

http://www.atmosphere.mpg.de/enid/1do.html (2006) etc.

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Liste von lokalen Katastrophen mit schweren Umweltbelastungen:

- 1930 - Smog im Mosa Tal (Belgien), hohe Luftverschmutzung vor allem durch Schwefeldioxid führt zum Tod einigen hundert Menschen

- 1948 - Donora (USA), ein Smog-Ereignis tötet 20 Personen

- 1950 - Pozza Rica (Mexico), unkontrollierte Emissionen von Schwefelwasserstoff während einer Kraftwerksstörung; Vergiftung von 300 Personen, 22 sterben.

  • 1952 - Smog in London - etwa 4000 Menschen sterben
  • 1976 - Im italienischen Seveso kommt es nach einem Druckanstieg in einem Reaktor zur Herstellung von chlororganischen Chemikalien zur Freisetzung mit Dioxin belasteter Aerosole. Über 700 Menschen wurden evakuiert, die Langzeitauswirkungen sind nicht genau abschätzbar.

- 1984 - Chemiekatastrophe in Bhopal (Indien) - 3400 Tote, ca. 600.000 Vergiftungs-fälle bei der Explosion eines defekten Tankbehälters mit Methylisocyanat.

- 1986 - Im Kernreaktor von Tschernobyl (Ukraine, früher UdSSR) kam es nach einer Überhitzung der Brennelemente zur Explosion des Reaktors und zur Kernschmelze. Radioaktive Spaltprodukte wurden freigesetzt und zogen in einer Wolke über Europa. 31 Personen starben in der ersten Woche nach der Explosion, über 100.000 wurden nach dem Unfall bzw. bei der Verschalung des Unfallreaktors sehr hohen Strahlendosen ausgesetzt. Erhöhte Krebsraten bei einigen Millionen Menschen.

- 1991-92 Großbrände an Ölquellen während des ersten Irak-Krieges etc.

http://www.atmosphere.mpg.de/enid/7ad5a59f86a7b2e0647c34bc14bfe179,55a304092d09/1dp.html (2006)

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Die Partikelkonzentration ist sehr niedrig: die Sichtweite beträgt etwa 250 km. Quelle: Glacier National Park (Canada)

Hier beträgt die Sichtweite unter 70 km, da die Luft verschmutzt ist.

Partikel und Sichtweite

Unter der Sichtweite verstehen wir die größte Distanz, über die ein Beobachter ein großes schwarzes Objekt am Horizont noch gegen den Himmel sehen kann.

Gasmoleküle und kleine atmosphärische Partikel sind kleiner als die Wellenlänge des sichtbaren Lichtes. Wenn das Licht auf ein Gasmolekül oder Feinstpartikel trifft, wird das Licht gestreut oder in verschiedene Richtungen reemittiert (Lichtstreuung).

→ Mit zunehmender Verschmutzung vermindert sich die Sichtweite durch Lichtstreuung (bei sonst gleichen Faktoren).

http://www.atmosphere.mpg.de/enid/7ad5a59f86a7b2e0647c34bc14bfe179,55a304092d09/3bm.html (2006)

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Höhenprofil der Lichtschwächung (Extinktion bei 535 nm) in der arktischen Luft. Sie ist Folge von Absorption und Streuung durch Aerosole. Verschmutzte Luft aus Osteuropa wurde im Mai 2006 in die sonst sehr saubere Arktis transportiert. Sonst werden im Frühjahr nur leichte Erhöhungen der Aerosolgehalte registriert. Die dichte Aerosolwolke beginnt praktisch in Bodennähe und reicht bis in 2000 Meter Höhe (rot). Zum Vergleich sind die Höhen-schnitte für saubere Luft (blau) und für ein Haze-Ereignis im Jahr 2000 eingezeichnet (orange).

Smog auf Spitzbergen

http://www.awi.de/de/aktuelles_und_presse/pressemitteilungen/detail/item/record_air_pollution_above_the_arctic/?tx_list_pi1%5Bmode%5D=6&cHash=fadbf87a389adfdafcb94098d9d9ea6a (13.12.2012)

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Die Größe, Konzentration und chemischen Eigenschaften der Partikel beeinflussen die Sichtweite. Je feiner die Partikel sind (insbesondere solche zwischen 0,1 und 1 µm, meist aus Hochtemperaturprozessen), desto effektiver reduzieren sie die Fernsicht. Diese kleinen Partikel haben ihre Quellen zumeist in menschlicher Aktivität. In Los Angeles herrschen zu Zeiten starker Verschmutzung Sichtweiten um 8 km an Stelle von 90 km, die an klaren Tagen möglich sind.

Die Luftfeuchte kann den Effekt der Verschmutzung deutlich verstärken. Denn wasserlösliche Substanzen im trockenen Aerosol können durch Anlagerung von Wasser die Partikel auf das siebenfache ihres Trockenradius anwachsen lassen. Hierdurch kann die Effizienz in der Streuung und damit die Beeinträchtigung der Sichtweite gewaltig ansteigen.

http://www.atmosphere.mpg.de/enid/7ad5a59f86a7b2e0647c34bc14bfe179,55a304092d09/3bm.html (2006)

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Smog

Das Wort 'Smog' setzt sich zusammen aus den englischen Worten für Rauch (smoke) und Nebel (fog)(Harold Des Voeux, 1911).

Die folgenden Substanzen sind vor allem der Luft von Ballungsgebieten angereichert:

  • Schwefeloxide SOx und Stickoxide NOx
  • chemisch aktive Kohlenwasserstoffe (vor allem aus Raffinerien und Verkehr)
  • Kohlendioxid und Kohlenmonoxid
  • Schwermetalle aus Verkehr und Industrie
  • organische Substanzen aus der chemischen Industrie (Lösemittel)
  • Staub und Ruß

Die Anteile dieser Substanzen an der Gesamtbelastung variiert. So spielt Schwefel in entwickelten Ländern kaum noch eine Rolle.

Es gibt zwei Arten von Smog:

  • London Smog = Wintersmog
  • Photochemischer Smog = Los Angeles Smog = Sommersmog

In Städten überschreiten die Konzentrationen vor allem von Ozon des öfteren Grenzwerte. In solchen Fällen wird 'Smog-Alarm' ausgerufen.

http://www.atmosphere.mpg.de/enid/1do.html

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London Smog:

London Smog war primär geprägt durch die aus der Kohleverbrennung stammende Mischung aus Schwefeldioxid (SO2) und Staub. Durch eine Vermengung mit Nebel (fog) bilden sich in der Luft schwebende Tröpfchen von Schwefelsäure (H2SO4). 1952 wurde in London bei einer extremen Smogperiode eine SO2-Konzentration von 3600 µg/m3 Luft erreicht. Die Folge war eine massive Häufung von Todesfällen. London-Smog ist heute selten. Im Jahr 2001 betrugen die jährlichen SO2-Mittelwerte in Städten in µg/m3 (maximale Stundenwerte dahinter):

TA-Luft Normen für SO2

Jahresmittel des 30-Minuten-werts:  140 µg/m3 54 ppb

98%-Wert der 30-Minuten-werte:  400 µg/m3  153 ppb

Barcelona 3 (70) München 4 (17)

London 7 (106) Warschau 13 (211)

Beijing 1995: 140, 2006: 45

Claude Monet (1904): Das Parlament in London (im Smog) (Musée d´Orsay, Paris)

Tod durch Smog in London: Zahl der Toten im Dez. 1952 als Folge extrem hoher SO2-Gehalte

http://www.atmosphere.mpg.de/enid/1do.html

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(kein Smog)

Wintersmog

Im Winter kann unvollständige Verbrennung zur Anreicherung von Partikeln (particulate matter, PM), flüchtigen organischen Stof-fen ohne Methan (Non-Methane Volatile Organic Compounds, NMVOC), Kohlenmonoxid (CO) und Stickoxiden (NOx) und SO2 in der Atmosphäre führen.

http://www.ec.gc.ca/cleanair-airpur/Winter_Smog-WSAFF4D58F-1_En.htm

Wenn eine sog. Inversionswetter-lage eintritt (bei geringer Luftbe-wegung; häufig bei speziellen morphologischen Situationen wie Tal- oder Beckenlagen), können sich diese Stoffe in der kühleren stabilen Schicht anreichern.

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Photochemischer Smog = Sommersmog = Los Angeles Smog - Generelles

Bildung:

Beim photochemischen Smog handelt es sich um ein Schadstoff-gemisch, das in der unteren Atmosphäre aus einer Vielzahl von Vorläufersubstanzen an sonnigen Tagen entsteht: Bei intensiver Sonneneinstrahlung werden durch komplexe photochemische Reaktionen vor allem aus den VorläufersubstanzenStickstoff-oxide (NOx) und flüchtigen organischen Verbindungen ohne Methan (NMVOC), aber auch CO und CH4 so genannte photo-chemische Oxidantien (Photooxidantien) wie Ozon, aber auch Stickstoffdioxid (NO2), organische Nitrate wie Peroxyacetyl-nitrat (PAN= CH3COONO3), Wasserstoffperoxid (H2O2), Aldehyde und organische Säuren gebildet. O3 entsteht also indirekt. Es ist dennoch die Leitsubstanz des Sommersmogs, da es von der Konzentration und den Wirkungen her dominiert. Ozon ist in Bodennähe unerwünscht und tritt für gewöhnlich in Gehalten um 0,04 ppm auf (in der Stratosphäre bis 12 ppm).

Auswirkungen:

Die Gase im Sommersmog reizen die Augen und schädigen die Atemwege. Sie haben negative Auswirkungen auf Pflanzen.

Verbreitung:

Sommersmog ist heute im Sommer ein verbreitetes Phänomen. O3-Spitzenwerte wurden im extrem heißen August des Jahres 2003 beobachtet, z.B. 320 µg/m3 Luft in Mannheim. Typische Werte liegen unter 100 µg/m3, Warnschwellen und EU Grenzwerte liegen bei 180 und 240, zukünftig bei 120 µg/m3. Umweltbundesamt (2004)

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Normale vertikale Temperatur-Verteilung (warm am Boden, oben kühler)

Temperatur-Inversion (am Boden kühl, darüber warme Luft-schicht, die nach oben kühler wird). Emissionen bleiben in der kalten Grund-schicht

Chiras (1988)

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= Peroxacetylnitrat

= CH3COONO3

R.P. Turco (1997): Earth under Siege. S. 143

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Bildung von Ozon im Laufe des Tages

R.P. Turco (1997): Earth under Siege. S. 157

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Reaktionen bei der Bildung des photochemischen Smogs (stark vereinfacht):

zunächst Hochtemperaturprozesse (Autoabgase, sonstige Verbrennung):

Hitze

N2 + O2 2 NO

In Anwesenheit von NO, reaktiven Kohlenwasserstoffen, OH-Radikalen (als Initiator) und Sonnenlicht können vereinfacht folgende Reaktionen ablaufen:

OH + RH  R• + H2O RH = „reactive hydrocarbon“ variabler Zusammensetzung, gehören zu den „volatile organic carbons“ (VOC)

R• + O2 + M  RO2• + M RO2• = Peroxyradikal

RO2• + NO  RO• + NO2 M = inertes Molekül, das überschüssige NO2 + hν NO + O Energien aufnimmt (Katalysator)

O + O2 + M  O3 + M

stark vereinfacht:

hν + O2

RH + OH + NO  O3 + NO2 + HC

Die Ausgangs-Ingredienzien des Smog (NOx und RH) können beide aus Autoabgasen stammen. Die NO2-Photolyse ist der „Motor“ der Ozonbildung, und flüchtige organische Verbindungen sind der „Treibstoff“, der dafür sorgt, dass NO immer wieder schnell zu NO2 umgewandelt wird.

(stark vereinfacht nach Turco, 1997)

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Mittlere monatliche Tagesgänge von Ozon für die Monate Januar bis Dezember von 1995 bis 2000(Umweltbundesamt, 2001)

Wenngleich OH das wichtigste Oxidationsmittel in der Atmosphäre ist, sind die Gehalte nachts nahezu null, da die Bildung Sonnenstrahlung erfordert. Nachts sinkt deswegen der O3-Gehalt, am Tag baut er sich nach Bildung der OH-Radikale wieder auf.

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Zahl der Tage mit Überschreitung des Ozon-Zielwertes (120 µg/m³) zum Schutz der menschlichen Gesundheit

http://www.umweltbundesamt-daten-zur-umwelt.de/umweltdaten/public/theme.do?nodeIdent=3591 (13.12.2012)

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Summary:

From the city to remote areas - The complete ozone oxidation cycle

Over rural areas, downwind of cities, the ozone formation cycle starts:

1) NO2 is broken down by the Sun to form oxygen atoms (O) and nitrogen monoxide (NO).

2) The O atoms react O2 to form O3.

3) The NO reacts with peroxy radicals RO2 (from reaction of organic molecules of plants with OH radical and O2) forming NO2 again.

4) Some O3 is removed by reaction with NO. The amount lost depends on the concentration of the competing RO2 radicals.

Citys: NO-rich air rises from cars and houses. This NO reacts with O3 already in the air to form NO2. So the first part of the reaction cycle actually causes a loss of O3. The plumes of NOx-rich air are then transported by the wind to the countryside.

http://espere.mpch-mainz.mpg.de/documents/pdf/urbanclimate.pdf (3/2010)

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Die Europäische Umweltagentur (EUA) kombiniert die Emissionen von NOx, NMVOC (non-methane volatile organic carbons), CO und CH4 mit Hilfe von Gewichtungsfaktoren zu einer Gesamtzahl, die als Indikator für das Ozonbildungsvermögen dienen kann. Das Ozon-bildungspotential von NMVOC und NOx ist also etwa zehnmal so groß wie das von CO und etwa 100-mal so groß wie das von Methan. Die Gewichtungsfaktoren betragen, normiert auf NMVOC:

NMVOC 1.00

NOx 1.22

CO 0.11

CH4 0.014

Emissions of ozone precursors, EU15

The targets for 2010 are the Gothenburg Protocol target (December 1999) and the more recent National Emission Ceilings Directive (NECD) Common Position targets (June 2000) for non-methane volatile organic compounds and nitrogen oxides.

http://www.eea.europa.eu/data-and-maps/figures/emissions-of-ozone-precursors-eu15-1 (13.12.2011)

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NOx: 11.960 kt

Contribution of different sectors (energy and non-energy) to total emissions of tropospheric ozone precur-sors (2008, EEA-32)

NMVOC: 9.848 kt

CO: 30.781 kt

CH4: 22.653 kt

http://www.eea.europa.eu/data-and-maps/figures/contribution-of-different-sectors-energy (3.12.2013)

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Emissions of ozone precursors (EEA member countries)

http://www.eea.europa.eu/data-and-maps/figures/emissions-of-ozone-precursors-eea-member-countries-1 (3.12.2013)

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Development of Emissions of NMVOC in Germany in 1000 tons

Goal 2010: 995

http://www.umweltbundesamt.de/daten/luftbelastung/luftschadstoff-emissionen-in-deutschland/emission-fluechtiger-organischer-verbindungen-ohne Umweltbundesamt (2011)

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Emissions von nitrogen oxides (calculated as NO2) in Germany in 1000 tons

Goal 2010: 1051

http://www.umweltbundesamt.de/daten/luftbelastung/luftschadstoff-emissionen-in-deutschland/stickstoffoxid-emissionen (10.12.2013)

(Umweltbundesamt, 2011)

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Emissions von nitrogen oxides (calculated as NO2) in Germany in 1000 tons or Gg

http://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/377/dokumente/luftqualitaet_in_deutschland_und_aktuelle_tendenzen_der_luftreinhaltung_-_marion_wichmann-fiebig_uba.pdf (10.12.2013)

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Trend in annual mean NOx concentration based on the average of stations in the “rural background“, “urban background“ and “urban traffic“

http://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/377/dokumente/luftqualitaet_in_deutschland_und_aktuelle_tendenzen_der_luftreinhaltung_-_marion_wichmann-fiebig_uba.pdf (10.12.2013)

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Ozone values >180 µg/m³ in Germany 1990-2008 (Umweltbundesamt, 2011)

Number of days with exceedings

http://www.umweltbundesamt-daten-zur-umwelt.de/umweltdaten/public/theme.do?nodeIdent=3591 (10.12.2013)

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Average ozone values during the years 1990- 2008 in Germany

(Umweltbundesamt, 2011)

http://www.umweltbundesamt-daten-zur-umwelt.de/umweltdaten/public/theme.do?nodeIdent=3591 (10.12.2013)

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Trend in ozone annual mean values based on the average of measuring stations in the “rural background“, “urban background“ and “urban traffic“ in Germany between 1995 and 2011

Mean annual ozone concentration (µg/m3)

rural background

urban background

urban traffic

Umweltbundesamt (2009)

http://www.umweltbundesamt.de/daten/luftbelastung/ozon-belastung (10.12.2013)

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Chronic plant damage by ozone.

These photographs show leaves from prunus serotina (the autumn cherry) 0%, 4.4%, 7.8%, 12.3% and 24.5% damage.

Danger to the respiratory system

O3 is a reactive and irritant gas and, in high concentrations, leads to respiratory problems. It causes inflammation in the lungs and bronchia. People with respiratory problems such as asthma are particularly at risk of health problems. In the worst case, high ozone levels can cause death.

http://espere.mpch-mainz.mpg.de/documents/pdf/loweratmosphere.pdf (3/2006)

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Lungenbläschen (Alveolen) werden durch Ozon angegriffen.

Die neben O3 beiden wichtigsten atmosphärischen Oxidantien OH und NO3 haben eine extrem kurze Lebenszeit und reagieren sofort, wenn sie gebildet werden. O3 jedoch schafft es hinunter bis in unsere Lungen. Jeden Tag strömen 20 m3 Luft in die die kleinen Lungenbläschen, die eine Oberfläche von 80 - 100 m2 haben. O3 kann hier eindringen und reagieren.

Ozon reagiert mit den Fettsäuren in den Lungen. Es lagert sich an die Doppelbindun-gen an, bricht sie und erzeugt hierdurch aggressive Radikale, die zu weiterer Oxida-tion führen. Die Konsequenz ist eine Entzündung der Lungen, die insbesondere für Menschen mit Asthma gefährlich, aber auch für Gesunde schädlich ist. Die Auf-nahmefähigkeit der Lunge sinkt, und die Atmung wird flach. Man sollte keinen Sport treiben und harte körperliche Arbeit vermeiden, wenn die Ozon-Werte hoch sind.

Ozon greift auch die Doppelbindungen von in der Natur freigesetzten Molekülen an, wie z.B. den Terpenen (Riechstoffe des Waldes) oder Bio-Molekülen an den Oberflächen von Pflanzen. Blätter erleiden durch Ozonanreicherungen Schäden.

http://www.atmosphere.mpg.de/enid/7ad5a59f86a7b2e0647c34bc14bfe179,55a304092d09/2s0.html

The reaction of ozone with double bonds (ozonolysis) breaks down (cracks) the C=C bond

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Höchster gemessener Wert

1988 in Los Angeles: 1160 µg/m3

Highland Park Optimist Club wearing smog-gas masks at banquet, Los Angeles, ca. 1954; http://en.wikipedia.org/wiki/Smog (13.12.2013)

Reichl (2000): Taschenatlas der Umweltmedizin. S93

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Ozone Concentration (ppm)

http://epa.gov/airquality/ozonepollution/pdfs/smog.pdf (3.12.2013)

Ozone: 1 ppb = 2 µg/m3

Ozone concentration (ppm) and health impact (8-hour average, unless noted)

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Maximale Ozonmesswerte, Schwellenwerte und Wirkungen auf den Menschen

Umweltbundesamt (1999)

Die Belastung ist abhängig von O3-Gehalt der Luft, Expositionsdauer und Atemvolumen.

Der zulässige 8-Stunden-Mittelwert eines Tages zum Schutz der menschlichen Gesundheit liegt ab 2010 bei 120 µg/m3. Dieser Wert darf an max. 25 Tagen im Kalenderjahr überschritten wer-den, gemittelt über 3 Jahre. Ab 2020 zulässiger 8-Stunden-Mittelwert eines Tages: 120 µg/m3.

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Neue Ozonschwellenwerte (EU)

Am 21. Mai 2008 wurde die Richtlinie 2008/50/EG verabschiedet, die Zielwerte, Langfristziele, eine Informationsschwelle und eine Alarmschwelle für boden-nahes Ozon enthält. Die Mitgliedsstaaten der EU sind aufgefordert, durch geeignete Maßnahmen die Zielwerte einzuhalten. "Langfristziel" ist eine Ozon-Konzentration, unterhalb der direkte schädliche Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit und/oder die Umwelt nach den derzeitigen wissenschaftlichen Erkenntnissen unwahrscheinlich sind. Dieses Ziel ist langfristig (Zeithorizont: 2020) zu erreichen.

Für Ozon soll eine Informationsschwelle von 180 µg/m3 und eine Alarmschwelle von 240 µg/m3 gelten. Zum Schutz der menschlichen Gesundheit ist ein Zielwert festgelegt: Der maximale 8-Stunden-Wert eines Tages darf an höchstens 25 Tagen pro Kalenderjahr, gemittelt über 3 Jahre, den Wert von 120 µg/m3 überschreiten. Langfristig sollen die maximalen 8-Stundenmittel den Wert von 120 µg/m3 gar nicht mehr überschreiten.

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Zielwerte Richtlinie 2002/3/EG, in deutsches Recht Sept. 2003:

Langfristig: nur an 1 Tag/Jahr

Umweltbundesamt (2003)

Langfristig: 6000 µg/m3.h

AOT40-Wert (accumulated exposure over a threshold of 40 ppb) = summierte Überschreitung

aller Stundenmittelwertes über 40 ppb (Tageslicht, 8:00 Uhr bis 20:00 Uhr); Biomasseverlust: 5%

  • Ozon und Pflanzen:
  • Ground-level ozone interferes with the ability of plants to produce and store food, which makes them more susceptible to disease, insects, other pollutants, and harsh weather.
  • Ozone damages the leaves of trees and other plants, ruining the appearance of cities, national parks, and recreation areas.
  • Ozone reduces crop and forest yields and increases plant vulnerability to disease, pests, and harsh weather.
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Rural concentration map of the ozone indicator AOT40 for crops, 2006 and 2007, based on rural background station observation only

Target value for AOT40: 18000 (µg/m3)*hoursLong term objective value: 6000 (µg/m3)

AOT40 is the accumulated amount of ozone over the threshold value of 40 ppb measured between 8 and 20 o'clock from May 1st to July 31; Unit: ppb*h

http://www.eea.europa.eu/data-and-maps/figures/rural-concentration-map-of-the (10.12.2013)

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Yield losses of wheat (left) and tomato (right) due to ozone pollution in 2000, based on modeling ozone uptake

United Nations Economic Commission for Europe (2011)

http://www.unece.org/fileadmin/DAM/env/documents/2011/eb/wge/WEB_WGE-Broschure.pdf (12/2011)

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How a catalytic converter in a car works

A three-way catalytic converter has three simultaneous tasks:

(1) 2 NOx → x O2 + N2

(2) 2CO + O2 → 2 CO2

(3) CxH2x+2 + [(3x+1)/2] O2

→ x CO2 + (x+1) H2O

λ = stoichiometric air/fuel ratio

λ-window

Keramik-monolith , belegt mit porösem Al2O3, auf das Pt, Pd oder Rh aufge-tragen ist)

stoichiometric point:. This is between 14.6 and 14.8 parts air to 1 part fuel for gasoline

conversion rate (%)

http://www2.warwick.ac.uk/fac/sci/physics/research/condensedmatt/nmr/members/postgraduates/greg/cat.jpg

conversion rate (%)

rich

lean

ad