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Umweltschutztechnik
Definition von Luft:
Luft ist ein Gasgemisch in der Erdatmosphäre, das sich wie folgt zusammensetzt:
78,08% Stickstoff, 20,95% Sauerstoff, 0,93% Argon, 0,034% Kohlendioxid und 0,002% Neon
Was ist eine Luftverunreinigung?
Luftverunreinigung ist eine Veränderung der natürlichen Zusammensetzung der Luft
(insbesondere durch Rauch, Ruß, Staub, Gase, Aerosole, Dämpfe oder Geruchsstoffe)
Wie sind die Grenzwerte der Luftverunreinigung?
MAK (max. Arbeitsplatzkonzentration) = Konzentration, die bei wiederholter, täglich 8‐
Stündiger Tätigkeit (40 Std. Woche) die Gesundheit des Beschäftigten nicht beeinträchtigt
TRK (techn. Richtkonzentration) (für Krebserregende Arbeitsstoffe, müssen unter dem
Grenzwert mit dem „Stand der Technik“ gehalten werden, kein MAK‐Wert) selbst bei
Einhaltung der Grenzen ist kein Risiko auszuschließen!
BAT (biologische Arbeitsplatz‐Toleranzwert) = höchstzulässige Quantität eines Stoffes die die
Gesundheit des Beschäftigten auch bei regelmäßigem Kontakt nicht beeinträchtigt.
MIK (max. Immissionskonzentration) (gelten für Gesamtbevölkerung) =
Schadstoffkonzentration in Bodennähe, die als unbedenklich gilt (bei bestimmter Dauer &
Häufigkeit)
Kohlenmonoxid
CO, entsteht durch unvollständige Verbrennung C‐haltiger Stoffe, ist selbst brennbar, sehr
giftig, gesundheitsschädlich, verbrennt zu CO 2
Kohlendioxid
CO 2 , begünstigt den Treibhauseffekt, zerstört Ozon in der Stratosphäre, entsteht durch
Verfeuerung fossiler Brennstoffe & Entwaldung (da Pflanzen CO 2 durch Photosynthese
abbauen), mittl. Verweilzeit: 100 Jahre
FCKW
Fluorchlorkohlenwasserstoffe sind Kohlenwasserstoffe, bei denen Wasserstoffatome durch
die Halogene Chlor beziehungsweise Fluor ersetzt wurden. FCKW wird/wurde als Kältemittel
(in Kühlschränken) als Treibgas oder als Lösungsmittel eingesetzt. FCKW ist einfach
herzustellen, billig und gerät nicht in Brand. Cl (Chlor) gilt als „Radikal“ und zerstört Ozon.

Stickstoff
Emittiert werden Stickoxide (NO X ) wie Stickstoffmonoxid (NO) und Stickstoffdioxid (NO 2 ),
farblos, aus NO wird NO 2 (gelb‐bräunlich). Distickstoffmonoxid (N 2 O): wird technisch
hergestellt, Emission durch Bakterien + Gülle auf Äckern, N 2 O hat längste Lebensdauer (170
Jahre) in der Atmosphäre, Verbrennt sehr heiß, Treibgas, geruchs‐ & geschmachslos, reagiert
nicht, häufig auch Lachgas oder Nitro genannt. – Ammoniak (NH 3 ), Kältetauscher, wird
techn. hergestellt, ätzend, für Düngemittel und Sprengstoff, Ozonbildung, Smogbildung
Schwefel
Schwefeldioxid (SO 2 ), (in biolog. Stoffen wie Braunkohle usw), Schwefeltrioxid (SO 3 ),
Schwefelige Säure (H 2 SO 3 , aus H 2 O + SO 2 ) wird mit O zu Schwefelsäure (H 2 SO 4 ) = saurer
Regen, schädlich für Personen, Gebäude und Pflanzen. Schwefelsäure führt mit Kalk (CaCO 3 )
und Wasser zu Gips (CaSO 4 ) = Gesteinskorrosion
Ozon
O 3 , Bildet sich durch Sonnenstrahlung (O 2 2∙O O+O 2 = O 3 ), oder durch UV‐Strahlung in
Erdnähe (mit NO 2 und O 2 ) – in hoher Konzentration schädlich für Lebewesen (Reizungen,
Kopfschmerzen bis hin zu Lungenfunktionsstörungen), bildet die „Ozonschicht“ (befindet
sich in der Stratosphäre (ca. 20‐40 km Höhe))
Das Ozon absorbiert gefährliche UV‐Strahlung in dem es wieder in Sauerstoff zerfällt.
Ozonloch
Durch FCKW usw. wird das Ozon in der Ozonschicht abgebaut. Radikal X (Katalysator) trennt
O 3 in O 2 und XO, löst sich dann aber vom O wenn es auf ein weiteres O trifft und das X fliegt
alleine weiter um das nächste O 3 zu spalten. Die Ozonkonzentration ändert sich tageszeitenund
wetterabhängig. Es ist in diesem Sinne kein „permanentes Loch“ sondern nur eine sich
ädernde Abnahme der Konzentration von O 3 in der Stratosphäre.
Wintersmog
Auch: London‐Smog, tritt im Winter auf (Nov‐Feb), abends‐morgens, bei ‐5 bis +5°C und
Φ rel >80%, beinhaltet SO 2 , Ruß, NO 2 und CO, schädigt Atemorgane, gibt es fast nicht mehr
Sommersmog
Auch: LA‐Smog, Photo‐Smog, tritt im Sommer, aber auch ganzjährig auf, ab mittags‐abends,
bei ca. 25°C und Φrel

Treibhauseffekt
Gase in der Atmosphäre reflektieren die Wärmestrahlung der Sonne von der Erdoberfläche
zurück zur Erde. Diese Gase sind hauptsächlich H 2 O (+21 K), CO 2 (+7 K), O 3 (+2,5 K), N 2 O (+1,5
K), CH 4 (+1 K) und weitere, so dass sich dadurch die durchschnittliche Temperatur um +33 K
auf 15°C steigert. Ohne Treibhauseffekt wären es demnach ca. ‐18°C im Mittel auf der Erde.
Asbest
Technisches Produkt, wird gefördert, resistent gegen Hitze, Feuer bis 1500°C, resistent gegen
Säuren und Laugen, 3 Formen: weich Asbest: zB für Handschuhe, ohne Bindemittel, Dichte <
1; Hartasbest: großer Bindemittelanteil, Dichte >1; Spritzasbest: große Menge,
Ummantelung für Stahlträger als Hitzeschutz
Gefährlich, wenn es in die Atemwege gelangt, da Faserartig (Lungenkrebs)
Symptome an Pflanzen
Nadel und Blattverluste: Todäste, Trockenreiser, Entnadelung, Lamettasydrom
Wuchsanomalien: Angsttriebe, Storchennestkrone, Klebäste, Krallenförmiger Wuchs
Verteilung der Emissionen in der Luft
Durch Schornsteine. Luftaustausch zwischen den Inversionsschichten nicht möglich, da
unterschiedliche Dichten wegen unterschiedlichen Temperaturen. Daher sind Schornsteine
so hoch, dass die Abgase oberhalb der stabile Schicht emittiert werden und dort besser
aufsteigen und verweht werden
Asbestsanierung
Sehr aufwendig, nur nach Genehmigung. Im „Schwarzbereich“ wird das Asbest abgesaugt,
getrennt durch Schleuse vom Weißbereich (Naßzelle, Graubereich). Der Schwarzbereich ist
außerdem Luftdicht zur Umgebung abgeschottet und unter Unterdruck. Nach Entfernung
mehrere Tage Ruhe, damit sich die Fasern in der Luft setzen können, dann Bodenreinigung
und eine erneute Messung.
Alternative: Abdeckung des Asbest mit Wänden etc.
Entschwefelung
Kalkwäsche: durch Zugabe von Kalk entsteht Gips – Problem: Wohin mit dem ganzen Gips?
Wirbelschichtofen?

Entstickung
SCR‐Verfahren (Selektive katalytische Reduktion): Rauchgas wird in eine Reaktionskammer
geführt, in der über Einspritzdüsen ein Katalysatornebel zugesetzt wird. Stickoxide +
Ammoniak (+ Sauerstoff) => N + H 2 O
Verschiedene Technologien der Abluftreinigung
Staub & Aerosol: Zyklon (abscheidung durch Fliehkräfte), Waschturm, Rotationszerstäuber,
Venturi, Tuchfilter (Teilchengröße), Elektrofilter (elektrostatische Anziehung)
Gas: Absorption (Lösung in flüssiger Phase), Biowäsche, Adsorption (Anlagerung an
Festkörper – Aktivkohle 1g = 1500m² Adsorptionsfläche), thermische Verbrennung
(oxidation in einer Flamme), katalytische Verbrennung
Kathalysator
Chem. Umsetzung von KWs, CO und NO X zu CO 2 , H 2 O und N 2 durch Oxidation und Reduktion
Drei‐Wege‐Katalysator: Oxidation (CO) und Reduktion (NO x ) parallel. Voraussetzung λ=1, nur
bei Ottomotor.
Dieselmotoren verbrennen ein mageres Gemisch (λ > 1), das heißt, im Abgas sind hohe
Sauerstoffkonzentrationen vorhanden. Daher ist die Reduktion der NOx nicht möglich. Die
NOx‐Minimierung kann zunächst nur durch innermotorische Maßnahmen, also die gezielte
Beeinflussung der Verbrennung zum Beispiel durch teilweise Abgasrückführung, erfolgen.
Dies ist jedoch nur in engen Grenzen möglich, da sonst die Ruß‐Emission ansteigt und die
Motorleistung sinkt. Aufgrund der deutlich niedrigeren Abgastemperaturen im Vergleich
zum Ottomotor sind Diesel‐Oxidationskatalysatoren oft nahe am Abgaskrümmer verbaut,
der Washcoat enthält nur Platin und/oder Palladium.
NOx‐Speicherkatalysator und SCR (Selektive Katalytische Reduktion)
Moderne Magermixmotoren arbeiten in einem Sauerstoffüberschuss zur Erhöhung des
Motorwirkungsgrades. Herkömmliche Katalysatoren können daher nicht eingesetzt werden.
Die Oxidation von CO und H m C n ist im Sauerstoffüberschuss (λ > 1) analog zum
herkömmlichen Dreiwegekatalysator weiterhin möglich, jedoch müssen Stickoxide (NO x )
zwischengespeichert werden. Deren katalytische Reduktion gelingt nur in einem
stöchiometrischen bis fetten Abgasgemisch. Diese neuen Motoren benötigen daher eine
weiterentwickelte Art von Katalysatoren mit zusätzlichen chemischen Elementen, die eine
Speicherung von Stickoxiden ermöglichen. Um die zukünftigen Abgasnormen einzuhalten,
werden Diesel‐PKW in Zukunft mit NOx‐Speicherkatalysatoren ausgerüstet.

Ist die Aufnahmekapazität des Katalysators erschöpft, so wird seitens der Motorelektronik
kurzzeitig ein fettes, reduzierendes Abgasgemisch eingestellt (circa zwei Sekunden). In
diesem kurzen, fetten Zyklus werden die im Katalysator zwischengespeicherten Stickoxide zu
Stickstoff reduziert und damit der Katalysator für den nächsten Speicherzyklus vorbereitet.
Durch dieses Vorgehen ist es auch möglich, die Schadstoffemissionen sparsamer
Magermixmotoren zu minimieren und gültige Grenzwerte der Euro‐Normen einzuhalten. Die
Aufnahmekapazität (circa 60 bis 90 Sekunden) wird durch einen NOx‐Sensor überwacht.
Um diese Zwischenspeicherung der Stickstoffoxide zu erreichen, werden auf geeigneten
Trägern ein Edelmetallkatalysator wie Platin und eine NOx‐Speicherkomponente, die
meistens ein Erdalkalimetall wie Barium ist, aufgebracht. In der mageren, das heißt
sauerstoffreichen, Atmosphäre werden die Stickstoffoxide unter der katalytischen Wirkung
des Edelmetallkatalysators aufoxidiert, unter Ausbildung von Nitraten wie beispielsweise
Bariumnitrat im Katalysator absorbiert und somit aus dem Abgasstrom entfernt. Durch das
regelmäßige kurzzeitige „Anfetten“ laufen diese Reaktionen in der entgegengesetzten
Richtung ab, wodurch die NOxe wieder in den Abgasstrom abgegeben und durch die in der
fetten Atmosphäre vorhandenen, reduzierenden Komponenten wie HmCn – unvollständig
verbrannte Kohlenwasserstoffe – oder CO weiter reduziert werden. Der Speicherkat kann
NOx nur in einem Temperaturbereich von 250 bis 500 Grad Celsius speichern. Das
Temperaturfenster wird durch dreiflutige Abgasrohre oder Auspuffbypässe erreicht.
Schwefelproblematik: Da es in Deutschland keinen schwefelfreien Kraftstoff gibt, müssen
diese Fahrzeuge mit Super‐Plus‐Kraftstoff (Schwefelgehalt 8 ppm) betrieben werden. Im
Speicherkat kommt es zu einer ungewollten Einlagerung des Schwefels und dadurch zu einer
Vergiftung des Speichermaterials durch Sulfatbildung. Um den Schwefel herauszulösen und
wieder zu Schwefeldioxid umzuwandeln (SO 2 ), muss die Abgastemperatur auf 650 Grad
erhöht werden. Das wird erreicht durch Zündverstellung in Richtung „spät“. Ein weiteres,
angestrebtes und mittlerweile marktreifes Verfahren zur Reduktion der Stickoxide ist die
Selektive katalytische Reduktion. Hierbei wird kontinuierlich eine wässrige Harnstofflösung,
zum Beispiel mittels Dosierpumpe, in den Abgasstrom eingespritzt, aus welcher durch
Hydrolyse Wasser und Ammoniak entstehen. Das somit entstandene Ammoniak ist in der
Lage, die Stickoxide im Abgas zu Stickstoff zu reduzieren.
Globaler Wasserkreislauf
Meerwasser, Verdunstung, Wasser‐Eiskristalle, Wolken, Niederschlag (Land/Meer),
Oberflächenabfluss, Verdunstung aus Oberflächen, Pflanzenverdunstung, Bodenwasser,
Grundwasserstrom, Grundwasseraustritt, Infiltration, Wasserspeicherung
Humid: Niederschlag > Verdunstung, Arid: Verdunstung > Niederschlag
Gewässergüte (stehende)
Limnologie (Kunde von Binnengewässern als Ökosystem)
Oligotroph (Nährstoffarm) Mesotroph (mittl. Nährstoffgehalt) Eutroph (Nährstoffreich)

durch den Menschen 2 weitere Stufen: Polytroph (sehr Nährstoffreich) Hypertroph
(umgekippt)
Mensch hat die Eutrophierung stark verkürzt
Analyse: O 2 und CO 2 ‐Sättigung über die Wassertiefe und eutrophierende Stoffe: Phosphor
Phosphateliminierung
(Phosphat brauchen alle Lebewesen)
Phosphat (PO 4 3‐ ) + Eisen‐3 (Fe 3+ ) = FePO 4 unlöslich, kann entfernt werden
Das Eisen‐3 wird durch FeCl 3 eingeführt Cl 3 =Harmlos
Umkippen eines Sees
Viel O 2 ‐Verbrauch durch viele Lebewesen führt zu O 2 ‐Knappheit Bakterien entstehen
(Methan, entweicht in die Luft; Schwefelwasserstoff, giftig, Wasserlöslich)
Kennzeichen eines Sees: kein O 2 , viel S‐Wasserstoff, kein Leben außer Bakterien, Blaualgen
Seesanierung
Mechanisch (sinnvoll), chemisch (gefährlich) oder biologisch (funktioniert nicht)
Mechanisch: Entfernung von Sediment (Schlammschicht am Boden mit Bakterien) mit
Bagger – Tiefenwasserableitung in Bach durch Rohr – Frischwasserzuleitung (Problem:
Mineralische Zusammensetzung könnte Verändert werden) – Zwangszirkulation (während
Sommerstagnation Luft in die Tiefe pumpen Verwirbelung, Problem: Lebewesen
vertragen das nicht nur im lebenslosen See durchzuführen) – Tiefenwasserbelüftung
(Tiefenwasser wind langsam nach oben gesaugt, mit O 2 versetzt und frei gelassen; großes,
teures Gerät, meist werden mehrere benötigt) – mechanische Entkrautung
(Unterwasserrasenmäher) – Sedimentabdeckung (Kunststofffolie über Sediment absenken;
Folie steigt durch Bakteriengas auf; Teflon sehr teuer)
Chemisch: Phosphatfällung (s.o.) – Herbizide (Unkrautvernichtungsmittel, tötet alles,
Biomasse lockt neue Bakterien an)
Biologisch: Fische aussetzen, die Schädlinge fressen (Problem: weitere Folgen sind nicht
abzusehen, Lebewesen verhalten sich anders)
Fließgewässer
Werden stärker zur Einleitung benutzt. Direkteinleiter (z.B. Industrie) Indirekteinleiter (über
Kläranlage) – im Fließgewässer wird nichts produziert, sondern nur eingeleitet
Biologische Selbstreinigung
Eingeleitete organische Substanz nimmt mit der Zeit/Fließstrecke ab. Grund: Verdünnung &
Bakterien nehmen zu (fressen organisches Material) Pantoffeltierchen nehmen zu

(fressen Bakterien) Rädertiere nehmen zu (fressen Pantoffeltierchen) usw.
Maximal 60 EW/km² ‐ Problem: in Deutschland sind es ca. 600 EW/km²
Einwohnerwert (EW)
Maß für die Abwasserverschmutzung, die ein Mensch an einem Tag einleitet = 1 EW
zuzüglich der Einwohnergleichwerte (EGW) die durch industrielle Betriebe produziert
werden. Dient als Maß für Kläranlagen
Gewässergüte (fließende)
Durch den Saprobienindex
4 Stufen von unbelastet/gering belastet bis übermäßig verschmutzt:
Oligosaprob β‐mesosaprob α‐mesosaprob Polysaprob
Indikator sind Lebewesen im Gewässer (Bioindikatoren), die auf die eingeleiteten Stoffe
unterschiedlich reagieren – Gute Indikatoren kommen nur bei einer bestimmten
Gewässergüte in hoher Anzahl vor. Saprobienindex bestimmen durch Summenformel:
∑
∑
n ist die gezählte Anzahl der Tiere, s der Index des einzelnen Tiers und g das Gewicht
(Gewichtigkeit)
BSB 5 ‐Wert
Biochemischer Sauerstoffbedarf in 5 Tagen = Grundbedingung für den EW
Sauerstoff, der vom Wasser in 5 Tagen aufgebraucht wird pro Liter
Aktuell werden 60 gO 2 /Liter benötigt, bzw. fehlen im Abwasser
CSB = Chemischer Sauerstoffbedarf
Kläranlage
3 Reinigungsstufen: 1) mechanisch 2) biologisch 3) chemisch
Abwasser vom Indirekteinleiter Kanal Einlaufbauwerk Schneckenpumpwerk
(Potentielle Energie zuführen) 1) Rechen (Entfernung der groben Partikel) [Grobrechen,
Feinrechen] 1) Sand‐ und Fettfang (Sande sinken auf den Boden eines Beckens, Fette
schwimmen oben auf – leichte Entfernung) 2) biologische Selbstreinigung:
Turmtropfkörper, Tauchtropfkörper, Belebungsverfahren (Bakterien fressen organisches
Material) 3) [Vorfällung, Simultanfällung oder Nachfällung von Phosphor (bez. auf
2.Stufe)] 3) Denitrifikation (Stickstoff entfernen – durch Bakterien, NH 4 + NO 3 ‐ )
Chemische Reinigung von EU Vorgeschrieben für empfindliche Gebiete (= in der Nähe von
Flüssen oder Küsten)
4. Stufe: Nachklärbecken
Wasser beruhigt sich, was oben aufschwimmt und unten absackt wird entfernt, klares

Wasser (mit Bakterien) wird abgeleitet Vorfluter (Fluss)
Der Klärschlamm wird in einen Faulturm geleitet
Faulturm
Klärschlamm wird unter sauerstofffreien Bedingungen durch Bakterienstämme zu
Faulschlamm und brennbarem Faulgas (wird häufig in gereinigter Form zur Deckung des
Eigenbedarf der Kläranlage an Strom genutzt) Faulschlamm Nacheindicker eingedickt
(Volumen, Wassergehalt verringern) Trübwasser wird gezielt abgezogen
Schlamm kann, in der Landwirtschaft als organische Düngung verwendet werden
Andernfalls wird er in Müllverbrennungsanlagen verbrannt oder auf Mülldeponien entsorgt
Dezentrale Abwasserentsorgung
Wurzelraumentsorgung: Zulauf unterirdisch (wegen Geruch) Pflanzen/Wurzeln filtern 50
Liter Abwasser auf 1 m³ mit einem BSB5 = 30g auf 45 Liter gereinigtes Abwasser mit BSB5 =
600 mg (O 2 ‐Zehrung) – 1 Person produziert 150 L Abwasser/Tag = 3 m²
Wurzelraumentsorgungsfläche

Alte Umweltschutzklausur, beantwortet:
Was ist Luft?
Definition siehe oben
Was ist Immission und Emission?
Immision ist die Aufnahme/Ablagerung von Schadstoffen in der Luft, Emission dagegen
der Ausstoß dieser Schadstoffe
Wie entsteht Schwefelsäure?
siehe oben (Sauerstoff + schwefelige Säure)
Sommer und Winter Smog?
siehe oben
Was ist saurer Regen?
Niederschlag mit Schwefelsäureanteil
Wie entsteht Methan?
Beim Faulen organischer Stoffe unter Luftabschluss in Sümpfen oder am Grund stark
verschmutzter Gewässer bildet sich Sumpfgas, ein Gemisch aus Methan und
Kohlenstoffdioxid; Bei Stoffwechselvorgängen der Methanbildner
Was ist Einwohnergleichwert?
siehe oben
Woraus bestehen Abwässer?
Wasser niedrigen O 2 ‐Gehalts + chemische und biologische Verschmutzungen
Was ist CSB‐Wert?
chemischer Sauerstoffbedarf. Bei einer CSB‐Messung wird ermittelt, wie viel Sauerstoff
die chemischen Faulungs‐/Reinigungsprozesse im Abwasser verbrauchen. Hohe Werte ‐
also ein hoher Verbrauch an Sauerstoff ‐ bedeuten, dass das Abwasser noch nicht sehr gut
geklärt wurde. CSB‐Wert ist immer deutlich größer als der BSB5.
Was ist Oxidation?
Allgemein: Elektronenabgabe an das Oxidationsmittel, welches dadurch reduziert
Wie funktioniert ein Katalysator?
Im KAT wird oxidiert und reduziert, siehe oben
Wie werden Abwässer gereinigt?
in 3 Stufen: mechanisch, biologisch, chemisch (s.o.)
Wie wird Klärschlamm weiter verarbeitet?
in Faultürme geleitet Dünger oder verbrannt oder auf Deponie

Was ist die Aufgabe eines Wasserwerkes?
Aufbereitung, Filterung, Verteilung, Kontrolle von Frischwasser
Welche Grenzwerte gibt es?
MIK, MAK, TRK, BAT (s.o.)
Beschreibe Oligotroph?
Bezeichnung für ein nährstoffarmes stehendes Gewässer, d.h. es gibt wenig Lebewesen
(normal) und einen hohen (normalen) Sauerstoffgehalt
Beschreibe einen Faulturm?
Großer Behälter in dem der Klärschlamm eingefüllt wird. Es lösen sich Gase, wie Methan,
Biogase, die oft zur Energiegewinnung für die Kläranlage genutzt werden
Beschreiben Sie die Asbestsanierung?
siehe oben
Nenne Vorteile und Nachteile von Asbest?
Vorteil: Feuerfestigkeit, Nachteil: Krebserregend (S.o.)
Was ist Ozeanologie?
Meereskunde, umfasst die Ozeanografie