Schadstoffmessung in Ballungsräumen

Luftverschmutzung, vor allem in dicht besiedelten Städten, ist nachweislich Ursache für viele Erkrankungen und frühzeitige Todesfälle. Vor allem die Atemwege sind davon stark betroffen.

Die meisten Regierungen und Umweltbehörden der Welt haben die Gefahren der Luftverschmutzung erkannt und Richtlinien und Grenzwerte für gängige Schadstoffe wie Kohlenmonoxid (CO), Ozon (O₃), Stickoxide (NOx) und Feinstaub eingeführt. In der Regel werden die Echtzeit-Konzentrationswerte heute der Öffentlichkeit durch Anzeigen an öffentlichen Plätzen oder online zur Verfügung gestellt.

Kleine Partikel mit grossen Auswirkungen

Gase und feinste Staubpartikel gelangen mit jedem Atemzug in unsere Lunge. Je kleiner diese Partikel sind, desto tiefer können sie in das Lungengewebe eindringen.

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Neben langfristigen gesundheitlichen Schäden treten auch kurzfristige Beschwerden wie Husten, Atemnot und Kopfschmerzen auf. In Gegenden mit hoher Schadstoffbelastung, wie zum Beispiel stark befahrenen Strassen, ist die Bevölkerung dieser Situation dauerhaft ausgesetzt. Die langfristigen Folgen der Luftverschmutzung sind nicht nur für die Gesundheit des Einzelnen, sondern für die gesamte Gesellschaft verheerend. Neben hohen Gesundheitskosten leidet auch die Wirtschaft unter krankheitsbedingten Arbeitsausfällen.

Hohe Abgasbelastung in Städten

Vor allem in Städten trägt der motorisierte Individualverkehr zur Schadstoffbelastung bei. Die Schadstoffe entstehen durch unvollständige Verbrennung der Kohlenwasserstoffverbindungen im Treibstoff.

Am bekanntesten ist hier sicher der Feinstaub, der vor allem von Dieselmotoren verursacht wird. Diese Partikel bestehen aus zusammengelagerten Kohlenstoffteilchen mit einer grossen Oberfläche, an die sich wiederum andere Stoffe anlagern können. Je nach ihrer Grösse werden sie in unterschiedliche Klassen eingeteilt (PM 10, PM 2.5 und PM 0.1; PM bedeutet Particulate Matter). Zudem sind auch viele umwelt- und gesundheitsschädliche Gase enthalten. Etwa 20% der gesamten Abgase entfällt auf Kohlendioxid (CO₂), was bekanntlich negative Auswirkungen auf das Klima hat. Auch Stickoxide und Kohlenmonoxid haben einen nicht unerheblichen Anteil. Beide Gase wirken toxisch auf die Atmungsorgane und können schon in kleinsten Mengen zu Reizungen und Entzündungen führen.

Klärwerke können zu gefährlichen Arbeitsplätzen werden

Ein wesentlicher Anteil an der Luftverschmutzung entfällt auch auf die Nachbehandlung von Abwässern. Dabei werden Schadstoffe aus dem Wasser entfernt, die aus häuslichen, gewerblichen und institutionellen Quellen stammen.

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Während dieser Prozesse können hohe Konzentrationen an Ammoniak (NH3) entstehen, die vor allem von Exkrementen stammen. Ammoniak ist im Harnstoff gebunden und spaltet sich während der Abwasserbehandlung ab. Dies kann mindestens zu einer Geruchsbelästigung, im schlimmsten Fall jedoch zu gesundheitlichen Schäden bei den Mitarbeiten dieser Anlagen führen. In geringen Konzentrationen wirkt dieses Gas reizend auf die Atemwege und Schleimhäute. Bei höheren Konzentration kann es zu Verbrennungen in den Atmungsorganen kommen und dadurch lebensbedrohlich werden. Gelangt das Ammoniak in die Blutbahn ist es zudem ein schweres Zellgift für den menschlichen Organismus. Der Schutz der Mitarbeitenden an solch exponierten Arbeitsplätzen steht daher im Vordergrund. Dies kann mit verlässlicher und wartungsarmer Messtechnik einfach realisiert werden.

Es lässt sich nur verbessern, was sich auch messen lässt

Um Schadstoffe in der Luft zu vermeiden oder zu reduzieren, muss zuerst bekannt sein, wie viele davon vorhanden sind. Daher spielt die Messtechnik in der Reduzierung von Emissionen eine bedeutende Rolle.

Alle relevanten Luftschadstoffe weisen Absorptionsbänder im nahen und mittleren Infrarotspektrum (IR) auf und können deshalb mittels IR-Spektroskopie quantitativ gemessen werden. Vor allem die Möglichkeit der Echtzeitmessung stellt einen grossen Vorteil dieser Messtechnik dar. So können zum Beispiel zu Stosszeiten mit erhöhtem Verkehrsaufkommen zeitnah regulierende Massnahmen zum Schutz der Bevölkerung ergriffen werden. Weil die Lösungen für die optische Spektroskopie von Axetris nur sehr wenig Platz benötigen, gibt es schier unbegrenzte Möglichkeiten für ihre Integration.