Luftverschmutzung

Luftverschmutzung Übung

• Nenne die Ursachen für Luftverschmutzung.

  Tipps

  Die Industrie verarbeitet viele Rohstoffe. Aus welchen entstehen dabei Schadstoffe?

  Wie produzieren Kühe umweltschädliche Stoffe?

  Lösung

  Entstehung der Schadstoffe

  $CO_2$: Beim Verbrennen von Kohle oder Benzin entsteht bei ausreichender Sauerstoffzufuhr immer $CO_2$.

  $FCKW$: Früher wurde $FCKW$ als Treibgas in Deo oder Haarspray sowie als Kühlmittel von Kühlschränken verwendet. Landeten die Kühlschränke dann auf dem Sperrmüll konnte, aus einem defekten oder verrosteten Kühlschrank, FCKW in die Umwelt gelangen.

  $CH_4$: Bei der Verdauung von Kühen entsteht $CH_4$. Es ist als Treibhausgas 25mal so wirksam wie $CO_2$.

  $SO_2$: In Kohle ist sehr oft neben Kohlenstoff auch Schwefel enthalten. Bei der Verbrennung wird dadurch auch $SO_2$ als Nebenprodukt frei.

• Nenne die Auswirkungen, die Schadstoffe auf die Luft haben.

  Tipps

  Welchen Effekt haben $CO_2$ und $CH_4$ in der Atmosphäre?

  Warum ist $O_3$ (Ozon) in der Atmosphäre nützlich und in Erdbodennähe schädlich?

  Lösung

  • Was ist der Treibhauseffekt?

  Sonnenstrahlen werden von der Erde reflektiert. In der Atmosphäre werden sie dann zum Teil noch einmal zurückgeworfen. Die Treibhausgase $CO_2$ und $SO_2$ verstärken diesen Effekt, durch eine erhöhte Reflexion aus der Atmosphäre zurück auf die Erde.

  • Was ist saurer Regen?

  Saurer Regen entsteht dadurch, dass $SO_2$ in der Luft mit Wasser reagiert. In mehreren Schritten wird dann Schwefelsäure gebildet. Fällt diese zusammen mit Regen zu Boden, kann es zur Übersäuerung des Bodens kommen. Dies stört die Stoffwechselvorgänge der Pflanzen.

  • Das Ozonloch

  In der oberen Atmosphäre befindet sich die Ozonschicht. Ozon ($O_3$) zerfällt unter der Energie der UV-Strahlen der Sonne und absorbiert diese dadurch. Gleichzeitig findet der Aufbau von Ozon statt. Es besteht ein Gleichgewicht, in dem so viel Ozon aufgebaut wie abgebaut wird. Kommt es durch Schadstoffe wie $FCKW$ zu einer Störung dieses Gleichgewichts, wird zu viel Ozon abgebaut. Ein Ozonloch entsteht.

  • Wie gelangt Ozon an den Boden?

  Bei starker Sonneneinstrahlung reagieren die sich im Abgas befindenden Stickoxide $NO_x$ mit dem Sauerstoff in der Luft zu $O_3$. In Bodennähe ist dies aber für uns Menschen sehr gefährlich, da es sehr reaktiv ist. Beim Einatmen kommt es zu Schädigungen der Atemwege und der Lunge.

• Charakterisiere den Treibhauseffekt und das Phänomen des Ozonlochs.

  Tipps

  Welche Funktion hat die Ozonschicht?

  Was verursacht den Treibhauseffekt?

  Wodurch erhöht sich das Hautkrebsrisiko?

  Lösung

  Das Ozonloch wird mitunter durch $FCKW$ verursacht. Sie wirken störend auf das Gleichgewicht zwischen Zerfall und Aufbau des Ozons. Dadurch entstehen Löcher in der Ozonschicht, die UV-Strahlen ungehindert auf die Erde lassen und so das Hautkrebsrisiko erhöhen.

  Die Verstärkung des Treibhauseffekts entsteht durch Gase, wie $SO_2$, $CH_4$ und $CO_2$. Diese Gase reflektieren mehr Wärmeenergie aus der Atmosphäre und beschleunigen damit die Erderwärmung. Dies begünstigt den derzeitigen Klimawandel.

  • Tipp: Vergleiche lassen sich gut als Tabelle darstellen. Bei dieser Methode erhält man eine klare Struktur, die eine Gegenüberstellung von Vergleichspunkten ermöglicht.

• Entscheide, wie die verschiedenen Maßnahmen zum Schutz der Umwelt umgesetzt werden können.

  Tipps

  Welche Auswirkungen hat eine flächendeckende Nutzung von erneuerbaren (alternativen) Energien?

  Wie kann die Industrie dazu gebracht werden, umweltfreundlicher zu arbeiten?

  Lösung

  Umweltschutz ist nur dann wirksam, wenn so viele Menschen wie nur möglich mithelfen. Industrieländer, wie Deutschland, können und müssen hier als positives Vorbild dienen. In vielen Entwicklungsländern dagegen sind die Menschen gezwungen auf fossile Brennstoffe zurückzugreifen, da diese billiger zu nutzen sind, als die sich noch entwickelnden alternativen Energien, wie Wind- und Sonnenenergie. Oft gibt in diesen Ländern wenige Strukturen zur Kontrolle, was eine Reglementierung des Schadstoffausstoßes erschwert. Aber auch die Industriestaaten halten sich nur selten an die beschlossenen Umweltabkommen, weil sie wirtschaftliche Verluste befürchten.

  Atomkraftwerke sind leider keine umweltfreundliche Alternative zu fossilen Brennstoffen, da bis heute keine richtige Entsorgungsmöglichkeit für den Atommüll gefunden ist. Dieser wird in sogenannten Endlagern für, so wird gehofft, alle Zeit aufbewahrt.

• Triff Aussagen über das Ökosystem.

  Tipps

  Welche Auswirkung hat das „Erkranken“ der Luft auf das Ökosystem?

  Lösung

  Das Ökosystem unseres Planeten ist sehr empfindlich. Veränderung in einem Bereich wirken sich auch auf alle anderen Bereiche aus. Der Mensch hat großen Einfluss auf das Ökosystem. Verändert er die Luft, so zieht dies auch Auswirkungen auf die Pflanzen, Tiere, das Wasser und den Boden nach sich. So leiden zum Beispiel Pflanzen und Erde unter dem sauren Regen. Die Erderwärmung verändert und zerstört die Lebensräume von Tieren.

• Ermittle die Reaktionsgleichungen für die Bildung von Ozon.

  Tipps

  Bedenke, dass auf beiden Seiten des Reaktionspfeils immer die gleiche Anzahl an Teilchen vorhanden sein muss.

  Die Vorsilbe di- sagt dir, dass das Element 2 mal in der Verbindung enthalten ist.

  Lösung

  Stickstoffdioxid wird durch die energiereichen UV-Strahlen zur Abspaltung eines Sauerstoffradikals angeregt. Radikale sind Atome mit mindestens einem ungepaarten freien Elektron, dadurch sind sie sehr reaktionsfreudig. Radikale werden mit einem Punkt neben dem Elementensymbol gekennzeichnet. Durch den Zerfall entsteht Stickstoffmonoxid und ein Sauerstoffradikal $O∙$. Das Sauerstoffradikal reagiert dann mit dem Sauerstoff der Luft zu Ozon $O_3$.

  • Reaktionsgleichungen aufstellen:

  1. Wortgleichung:

  • Stickstoffdioxid $\underrightarrow{UV-Strahlen}$ Stickstoffmonoxid + Sauerstoffradikal

  • Sauerstoffradikal + Sauerstoff $\longrightarrow$ Ozon

  2. Reaktionsgleichung

  • $NO_2$ $\underrightarrow{UV-Strahlen}$ $NO$ + $O∙$

  • $O∙$+ $O_2$ $\longrightarrow$ $O_3$