Schadstoffe

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Im täglichen Sprachgebrauch versteht man unter Schadstoffen in der Umwelt vorhandene Stoffe oder Stoffgemische, die schädlich für Menschen, Tiere, Pflanzen oder andere Organismen sowie ganze Ökosysteme sein können. Dabei kann die Schädigung durch Aufnahme durch Organismen oder Eintrag in ein Ökosystem oder seine Biomasse hervorgerufen werden. Als „schädlich“ wird ein Stoff in engerem Sinne wegen seiner Wirkung auf ein Ökosystem definiert (von den Mikroben bis hin zu Pflanze, Tier und Mensch).

Das deutsche Strafgesetzbuch (StGB) beschreibt im 29. Abschnitt in den Paragraphen 324 bis 330 die möglichen Straftaten gegen die Umwelt. Danach ist es strafbar, Stoffe in einem Umfang freizusetzen, der geeignet ist

1. die Gesundheit eines anderen, von Tieren, Pflanzen oder andere Sachen mit bedeutendem Wert zu schädigen oder
2. nachhaltig ein Gewässer, die Luft oder den Boden zu verunreinigen oder in einer sonstigen Weise nachteilig zu verändern.

Diese Festlegung zeigt jedoch auch die Schwierigkeit bei der Definition dieses Begriffes auf. Ein bestimmter, chemisch definierter Stoff (Substanz) ist also nicht unbedingt in jedem Falle der Kategorie Schadstoff (oder auch Giftstoff) eindeutig zuordenbar oder auszuschließen, sondern es kommt auch auf die Menge und die Umgebungssituation an. Die Wirkung eines Schadstoffes (wie auch eines Giftstoffes) auf ein Ökosystem muss daher unter Umständen durch Feldversuche, Langzeitexperimente und Schadstoff-Analysen in Form von qualitativen Nachweisreaktionen und quantitativ-instrumentelle Messungen untersucht und dokumentiert werden.

Natürliche und künstliche Schadstoffe

Unter den Schadstoffen unterscheidet man prinzipiell zwei Gruppen:

• natürliche Schadstoffe – wie beispielsweise Gesteins-Staub oder Mykotoxine (Pilz-Giftstoffe) – und
• künstliche Schadstoffe – meist anthropogenen Ursprungs, d. h. von Menschen verursacht und freigesetzt.

Beide Gruppen können chemisch verschiedenste Stoffe, organische oder anorganische, aber auch starke strukturelle Unterschiede aufweisen und sich aus Partikeln von verschiedener Größen zusammensetzen.

Daher werden Schadstoffe auch nach anderen Gesichtspunkten unterteilt:

1. Schadstoffe durch Landwirtschaft
2. Schadstoffe durch Umweltverschmutzung
3. Schadstoffe durch unsachgemäße Lagerung und Zubereitung
4. Schadstoffe natürlichen Ursprungs

Schadstoffe durch Landwirtschaft

Diese Schadstoffe werden vor allem durch Pestizide (Herbizide, Insektizide und Fungzide) herbeigeführt. Diese Stoffe werden von Landwirten zur Schädlingsbekämpfung gebraucht und können schädlich sein. Durch übermäßige Stickstoffdüngung, die wegen Steigerung der Erträge durchgeführt wird (beispielsweise mit Gülle), können auch Nitrate in das Grundwasser und über Umwege auch wieder in Lebensmittel gelangen. Diese Nitrate werden im Körper zu Nitriten umgewandelt und können den Sauerstofftransport beeinträchtigen (Methämoglobinämie), bei Säuglingen bis hin zur Zyanose. Außerdem können aus Nitrit und Eiweiß Nitrosamine entstehen, die krebserregend sind.

Verkehrsbedingte Schadstoffe

Auto, Lkw, Motorrad

Durch Autoverkehr, Lastwagenverkehr und motorisierten Kraftradverkehr werden Schadstoffe freigesetzt. Dabei ist zu unterscheiden zwischen den Abgasen und dem Feinstaub, der durch den Abrieb der Reifen, der Fahrbahn und der Bremsbelägen entsteht.

Die Schadstoffkonzentration in den Abgasen wird durch technische Verfahren reduziert. In der Europäischen Union wird sie durch die Abgasnorm reguliert. Seit 1. Januar 2005 gilt für neue Personenkraftfahrzeuge europaweit die Euro-4-Norm.

Die Feinstaubbelastung durch Abrieb lässt sich nur bedingt durch technische Maßnahmen verringern.

Flugverkehr

Die Flugzeuge bzw. die Luftfahrt (Zivilflugzeuge und militärische Flugzeuge) verbreiten ihre Abgas-Schadstoffe in der oberen Atmosphäre.

Schadstoffe durch Umweltverschmutzung

Abgase von Autos vergiften die Atmosphäre, hierbei vor allem die toxischen Schwermetalle, wie Blei, Quecksilber und Cadmium oder Pestizide wie DDT, Polychlorierte Biphenyle (PCB), Hexachlorbenzol (HCB) usw. wobei manche in Deutschland verboten sind. Das Grundwasser wird dadurch vergiftet und es gelangen zum Beispiel durch Fische oder andere Wasserbewohner die vergifteten Tiere in die Nahrungskette.

Schadstoffe durch unsachgemäße Lagerung und Zubereitung

Schadstoffe können durch falsche Lagerung Schimmelpilze wie Aflatoxin (ist krebserregend und in Nüssen, Mais, Soya und Weizen enthalten) oder Patulin (ist giftig und in faulem Obst und verschimmelten Brot) oder Mutterkornalkaloide (sind auch giftig und in ungereinigtem Roggen- und Weizengetreide) freigesetzt werden. Außerdem gibt es noch Benzpyrene, die auch krebserregend sind und in Grillwaren und in Nahrungsmittel die industrienah angebaut sind, gefunden werden können.

Schadstoffe im Tabakrauch

Generell gilt es zwischen den Schadstoffen im inhalierten Rauch (Hauptstromrauch) und den Schadstoffen des Rauchs an der Spitze der Zigarette (Nebenstromrauch) zu unterscheiden. Die Schadstoffe im Nebenstromrauch sind um ein Vielfaches stärker als im inhalierten und wieder ausgeatmeten Hauptstromrauch, da beim inhalierten Rauch die Verbrennungstemperatur höher ist, der inhalierte Rauch normalerweise gefiltert wird und zusätzlich ein Teil der Schadstoffe in der Lunge der rauchenden Person hängen bleibt.

Je nach Menge der gerauchten Zigaretten ergeben sich in geschlossenen Räumen Schadstoffkonzentrationen, die auch für Nichtraucher schwere Folgen haben können. Der kleinste geschlossene Raum ist meist das Auto oder das Raucherabteil im Zugverkehr.

Die Schadstoffe im Raucherqualm / Passivrauch (Nebenstromrauch)

Da die Temperatur einer glimmenden Zigarette nach jedem Zug schnell sinkt, verbrennen die Inhaltsstoffe ungleichmäßig gut. Zusätzlich gelangt der von der Spitze ausgehende Rauch ungefiltert in die Umgebung. Dieser sogenannte Nebenstromrauch oder auch Passivrauch verschmutzt die Umgebungsluft mit einer Fülle von Schadstoffen, die Raucher und Nichtraucher gleichermaßen betreffen und vergleichsweise schwer vergiften.

Schadstoffe im Raucherqualm / Passivrauch (Nebenstromrauch):

• Kohlendioxid: 8–11 mal mehr
• Kohlenmonoxid: 3–5 mal mehr
• Nikotin: 3 mal mehr
• Phenol (krebserregend): 2–3 mal mehr
• Formaldehyd (krebserregend): bis 50 mal mehr
• Benzol (krebserregend): 5–10 mal mehr
• Feinstaub / Staubpartikel (krebserregend, mit PAK): 2 mal mehr

Zusatzstoffe in den Zigaretten

Die Zigarettenindustrie und allgemein die Tabakindustrie hat seit 1977 in Deutschland das Recht, Raucherwaren Zusatzstoffen beizufügen. Es handelt sich dabei um Lebensmittel-Zusatzstoffe. Diese Zusatzstoffe können bei der Verbrennung krebserregende Substanzen bilden.

Die Menge und die Aufbereitung der Aromagemische, Früchte, Säfte, Öle, Pflanzenextrakte, Harze, Mehle, Schleime, Metalloxidstäube und viele andere Zusatzstoffe sind nicht gesetzlich definiert.

Schadstoffe natürlichen Ursprungs

Es gibt auch Schadstoffe die in Natur entstehen. Die Bandbreite erstreckt sich dabei von Giften aus verschiedenen Pflanzen über große Umweltverschmutzer wie beispielsweise Vulkane, die unter anderem Schwefeldioxid und große Staubmengen emittieren. Bei natürlichen Waldbränden entstehen ebenfalls unter anderem Schadstoffe wie Kohlenstoffmonoxid, teerartige Stoffe und Phenole.

Weitere Beispiele:

• Blausäure in Mandeln, Obstkernen und Nüssen
• Solanin (Solanum Steroidalkaloidglycoside) in grünen gekeimten Kartoffeln
• Phasin in rohen Bohnen, „verklebt“ rote Blutkörperchen (Erythrocyten-agglutinierend)
• Oxalsäure in Spinat, Rhabarber und Roter Bete, sie kann zur Nierensteinbildung beitragen
• Methan als Sumpfgas mit klimaschädlicher Wirkung

Chemisch-strukturelle Gliederung der Schadstoffe

Gliederung nach dem Chemismus

• Anorganische Schadstoffe: Elemente, molekulare und salzartige Verbindungen (aus chemischen Stoffklassen wie Schwermetalle, Salze, Säuren, Laugen u.ähnl., zusätzlich wieder vom Ursprung her unterteilbar in:
  • Natürlichen Ursprungs – z. B. vulkanische Stoffe, Gesteins-Staub usw.
  • Anthropogenen Ursprungs – wie z. B. viele Anteile am Feinstaub, am Kunstdünger oder diverse Stickoxide und Schwermetalle.

Letztere können allerdings auch natürlichen Ursprungs sein, indem sie z. B. aus belastetem Boden oder beispielsweise aus vulkanischer Aktivität stammen und so in die Nahrungskette oder in die Luft gelangen.

• Organische Schadstoffe: Kohlenwasserstoffe (gesättigt und ungesättigt, Aliphaten und Aromaten), substituierte Kohlenwasserstoffe wie z. B. FCKWs, Carbonsäuren, Stickstoff-Basen und Giftstoffe (Toxine) und ähnliche – die ihrerseits wiederum alle oft in die o.g. Kategorien natürlich und künstlich klassifiziert werden:
  • Natürlich-organische Schadstoffe – z. B. Giftstoffe von Pilzen und anderen biologischen Quellen
  • Anthropogen-organische Gifte wie PCB und DDT.

Zu ersteren könnte man auch Flugpartikel wie Pollen oder Katzenhaare zählen, wenn sie bei manchen Personen Allergien auslösen.

Strukturelle Gliederung der Schadstoffe

Schadstoffe existieren in festem, flüssigem und gasförmigem Aggregatzustand, in der Regel in Form von Stoffgemischen.

Bei festen Schadstoffen ist in erster Linie der Durchmesser der Partikel wichtig, weil er für die Verbreitung, Verwirbelung und die eventuelle Expektoration aus der Lunge entscheidend ist. Für manche Fragen des Umweltschutzes sind jedoch auch der Zusammenhalt der Teilchen und andere strukturelle Eigenschaften von Bedeutung.

Man kann von Aggregatzustand und Struktur her unterscheiden:

• längliche Strukturen (Haare, Härchen, Asbestfasern usw.)
• Staub (Feststoff-Partikel von 0,01 mm bis etwa 0,5 Millimeter, abhängig auch von strukturellen und chemischen Eigenschaften)
• Feinstaub (Partikel unter 10 µm (Mikrometer, in Luft verwirbelt auch als Rauch oder Aerosol)
• Flüssigkeitströpfchen in Form von Dampf oder Nebel (vgl. Aerosol) aus Molekülen verschiedenster Größe, unter Umständen auch als Belag auf Staubpartikeln (wie z. B. in Teer-Dämpfen und Tabakrauch) oder in wässriger Lösung oder Emulsion.
• Gase (wie z. B. die Luftschadstoffe Stickstoffdioxid, Kohlenmonoxid, Schwefeldioxid, FCKWs usw.)

Weblinks

• http://www.bund-naturschutz.de/oekotipps/schadstoffe/wohngifte.html
• Listen der Zusatzstoffe im Raucherwaren-Tabak (Bundesministeriums für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz, 2005)
• GLOBAL 2000 – Gift im Wasser – Pestizide, Nitrat, Blei
• Informationen zu biologischen und chemischen Schadstoffen
• Schadstoffanalytik im Labor, Informationen zu der Analytik in der Mykologie, Bakteriologie und Entomologie