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Dipl. Ökol . Nina Harsch Institut für Didaktik der Chemie Westfälische Wilhelms-Universität Münster. DIE ATMOSPHÄRE. Gliederung: Definition Aufbau Entwicklung Heutige Zusammensetzung Luftschadstoffe. Seminar „Luft, Wasser und Umweltbelastung“, SS 2012.
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Dipl. Ökol. Nina Harsch Institut fürDidaktikderChemie WestfälischeWilhelms-UniversitätMünster DIE ATMOSPHÄRE • Gliederung: • Definition • Aufbau • Entwicklung • Heutige Zusammensetzung • Luftschadstoffe Seminar „Luft, Wasser und Umweltbelastung“, SS 2012
Wie ist die Atmosphäre definiert? Sphären der Erde Erde Atmosphäre Biosphäre Lithosphäre Hydrosphäre Lithosphäre: Land Hydrosphäre: Wasser Biosphäre: Pflanzen, Tiere • Atmosphäre: • griechisch: atmós - sphaira • deutsch: Dunst - Kugel • => Die Erde umgebende Lufthülle. • Durch die Gravitationskraft an die Erde gebunden. • Direkt an der Erdoberfläche am dichtesten. • Gemisch aus zahlreichen Gasen.
Wie ist die Atmosphäre aufgebaut? Druck und Dichte der Luft nehmen mit der Höhe ab. Nach: Allgemeine Meteorologie Nr. 1, Selbstverlag des Deutschen Wetterdienstes, Offenbach, 1987 (verändert) • Ozonschicht: • Maximale Dichte in ca. 20 km Höhe Nach: Center for Science Education, University of California at Berkeley (verändert) Nach: Global Change Program, University of Michigan (verändert)
Wie hat sich die Atmosphäre entwickelt? 4,5 Mrd. 4,3 Mrd. 2 Mrd. Keine Atmosphäre. Meteoriteneinschläge, Vulkanausbrüche. Starke Erhitzung der Erde => Entgasung. • 90 % Wasserdampf und Kohlenstoffdioxid. • Zunächst extremes Treibhausklima. • Entweichen leichter Gase (z.B. H2) in den Weltraum. • Langsame Abkühlung. Wasserdampf: Kondensation. • Kohlenstoffdioxid: Lösung im Urozean. => Kalk. Zeitraum [Jahre vor heute] • 2 % Sauerstoff.Photosynthese und Atmung. Nach: Glaubrecht et al., Begleitbuch Evolutionsausstellung Berliner Museum für Naturkunde, Prestel 2007 (verändert)
Wie ist die Luft heute zusammengesetzt? Nach: Schultz, Max Planck Institut für Meteorologie, Hamburg (verändert) Wasser- dampf: 0,4 - 4 % (variabel) 1 Vol % = 10 000 ppm 1 ppm = 1.000 ppb 1 ppb = 1.000 ppt
Einschub: „ppm / ppb / ppt“ • Luft besteht aus 78 % Stickstoff, 21 % Sauerstoff, 0,9 % Argon und 0,1 % Spurengasen. • Diese 0,1 % beinhalten eine Vielzahl verschiedener Gase, die nur in verhältnismäßig sehr geringen Mengen in der Luft enthalten sind. Würde man diese in Prozent ausdrücken, müsste man mit sehr kleinen Zahlen arbeiten. Deshalb verwendet man für die Spurengase die Einheiten „parts per million (ppm)“, „parts per billion (ppb)“ und „parts per trillion (ppt)“. Das heißt: „Anzahl der Moleküle des entsprechenden Spurengases unter 1 Million bzw. 1 Milliarde bzw. 1 Billion „Luft“-Moleküle“: • ppm = parts per million (Million ist das englische Wort für Million) 1 ppb = 1 Molekül unter 1.000.000 Molekülen • ppb = parts per billion (Billion ist das englische Wort für Milliarde) 1 ppb = 1 Molekül unter 1.000.000.000 Molekülen • ppt = parts per trillion (Trillion ist das englische Wort für Billion) 1 ppt = 1 Molekül unter 1.000.000.000.000 Molekülen • Die Umrechnung erfolgt folgendermaßen: 1 Vol % = 10 000 ppm 1 ppm = 1.000 ppb 1 ppb = 1.000 ppt • Diese Konzentrationsverhältnisse sind so gering, dass sie kaum vorstellbar sind, aber die moderne Wissenschaft kann sie nachweisen. • Trotz dieser verhältnismäßig geringen Konzentration haben die Spurengase enorme Auswirkungen. Beispiele sind der Treibhauseffekt, Saurer Regen, Ozonsmog oder auch das Ozonloch.
Was sind Luftschadstoffe? Jedes Gas kann ein Luftschadstoff sein, wenn (a) oder (b) zutrifft: (a) Natürliche Luftkomponente in erhöhter Konzentration (z.B. CO2). (b) Unnatürliche Luftkomponente(z.B. FCKW). Woher kommen Luftschadstoffe? Kohlendioxid (CO2) Verkehr Stickstoffdioxid (NO2) Industrie Agrarsektor Kohlendioxid (CO2) Methan (CH4) Lachgas (N2O) Schwefeldioxid (SO2)
