Arbeitsheft zur Vorlesung Umweltchemie -...

Arbeitsheft zur Vorlesung

Umweltchemie

Aufgaben und Antwortenzusammengestellt vonAnsgar Stening

Fragen und Antworten - Umweltchemie

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Kapitel 1. 1.1. Definieren Sie den Begriff Umwelt Umwelt ist die Gesamtheit aller direkten und indirekten Einwirkungen auf ein Lebewesen und dessen Beziehung zur übrigen Welt. Die Summe aller Umweltfaktoren bildet die Natur. 1.2. Welche Art von Umweltfaktoren kennen Sie? Nennen Sie fünf verschiedene Beispiele!

- Einwirkungen durch abiotische (unbelebte) und durch biotische (belebte) Faktoren - Klimatische, chemische oder mechanische Einwirkungen, - Natürliche und anthropogene, vom Menschen verursachte Einwirkungen und andere

mehr. 1.3. Was ist eine Biosphäre Biosphäre ist die Gesamtheit der lebenden Organismen – Menschen, Tiere, Pflanzen und Mikroorganismen – besiedelten Schichten der erde, also die Atmosphäre (bis 25 km Höhe), die Ozeane (bis 20 km Tiefe) und die Erdkruste (bis 3 km Tiefe) 1.4.Was verstehen Sie unter Ökologie? Unter Ökologie wird die Wissenschaft von Wechselbeziehungen der Lebewesen mit ihrer Umwelt verstanden, die Lehre vom Haushalt der Natur. 1.5.Was ist ein Ökosystem? Ein mehr oder weniger deutlich abgegrenztes biologisches und chemisch-physikalisches Teilsystem innerhalb der Gesamtheit der Organismen und ihres Lebensraumes z.B. ein Wald, ein Tümpel. 1.6.Wie lassen sich die Begriffe „Umweltbelastung“ und „Umweltverschmutzung“

voneinander abgrenzen? Umweltbelastung: Gesamtheit aller störenden Umweltfaktoren, wenn die natürliche Umwelt durch physikalische, chemische, biologische und technische Eingriffe beeinflusst wird. Umweltverschmutzung: Verunreinigung der Natur durch das Eindringen von Stoffen. 1.7.Wie unterscheiden sich die Stoffkreisläufe von Natur-, Kultur- und Industrielandschaft? Naturlandschaft: Die Naturlandschaft ist von den Auswirkungen des menschlichen Handelns unberührt und existiert im Gleichgewicht mit dem in ihr existierenden Lebewesen. Kulturlandschaft: Die Kulturlandschaft ist durch die Nutzbarmachung durch den Menschen geprägt, der in ihr und von ihr lebt. Industrielandschaft: Der Mensch platziert sich in der Natur ohne primär auf die Natur zu achten. Er stellt seine Bedürfnisse in den Vordergrund und stellt die primäre Abhängigkeit von der Natur in Frage. 1.8.Geben Sie eine Definition von Umweltchemie! Mit welchen Themen befasst sich die

Umweltchemie?


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Unter Umweltchemie soll derjenige Teilbereich der Chemie verstanden werden, der sich mit den chemischen Aspekten der Prozesse beschäftigt, die in der Umwelt ablaufen. Sie befasst sich mit Quellen und Senken, dem Transport und der Verteilung sowie Reaktionen und Wirkungen von Stoffen in Wasser, Boden und Luft und deren Einwirkungen auf Lebewesen. 1.9.Geben Sie je ein Beispiel für lokale und globale Betrachtungsweisen der Chemie an! Lokale Betrachtungsweise: die Chemie des Lebens um uns herum. (Großstadt-Smog) Globale Betrachtungsweise: Chemie der negativen Auswirkungen (Treibhauseffekt) 1.10. Mit was beschäftigt sich die ökologische Chemie? Sie ist ein interdisziplinäres Forschungsgebiet, das sich mit dem Schicksal von Chemikalien in der Biosphäre beschäftigt. 1.11. Was verstehen Sie unter Ökotoxikologie? Die Wissenschaft von der Verteilung chemischer Substanzen und von ihren Wirkungen auf Organismen, soweit daraus direkte oder indirekte Schäden entstehen können. 1.12. Geben Sie je ein Beispiel für bedeutende Wasser- und Luftverunreinigungen in der

Geschichte an. Luftverunreinigung: Kohleabbau und Verbrennung im 15. Jahrhundert Wasserverunreinigung: Städte entsorgten noch bis ins 19. Jhd. Ihre Abwässer direkt oder indirekt in Seen oder Flüssen. 1.13. Welche Abfallstoffe entstehen beim Le Blanc - und beim Solvay-Prozess? Le –Blanc: HCL-Gas, CaS Solvay : CaCl2 1.14. Was versteht man unter linearem Denken? Jede Wirkung wird nur auf eine einzige eindeutige Ursache zurückgeführt. 1.15.Geben Sie jeweils ein Beispiel für Verknüpfungen und Rückkopplungen im System „Umwelt“ an! Der Mensch ist mit der unbelebten und der belebten Natur verknüpft. Beide unbelebte und belebte Natur sind rückgekoppelt. 1.16Was verstehen Sie unter statischer und unter dynamischer Lebensdauer einer

Rohstoffreserve? Statische Lebensdauer einer Rohstoffreserve: Es gibt eine endliche Menge, die aufgrund des Abbauverhaltens zeitlich begrenzt ist, ohne, das weitere Reserven entstehen. Dynamische Lebensdauer einer Rohstoffreserve: Es gibt eine dynamisch verfügbare Menge an Rohstoffen, die zwar zeitlich begrenzt verfügbar sind, die allerdings zeitlich betrachtet irgendwann wieder zur Verfügung stehen. 1.17. Worin unterscheiden sich Reserven und Ressourcen eines Rohstoffes?


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Reserven:: Rohstoffvorkommen, wenn Sie geologisch und geographisch eindeutig identifiziert und mit der gegenwärtigen Technologie wirtschaftlich erschließbar sind. Darüber hinaus ist die nachgewiesene Menge des Rohstoffes in abbauwürdiger Menge vorhanden. 1.18. Geben Sie ein Beispiel für eine rein anthropogene Luftverschmutzung an! Straßenverkehr in der Neuzeit 1.19. Welche Bedeutung ordnen Sie der Entwicklung der Weltbevölkerung in Bezug auf die Veränderung der Umwelt zu? Der Energieverbrauch hat sich parallel zur Bevölkerungsentwicklung verdreifacht, entsprechend der Nutzung fossiler Energieträger der CO2-Gehalt in der Atmosphäre vergrößert. 1.20. Wie viel Prozent der vom Menschen industriell genutzten Energie stammt aus natürlichen Brennstoffen? 85,7 % 1.21. Was verstehen Sie unter fossilen Energieträgern? Erdöl, Kohle und Erdgas 1.22. In welchem Zeitraum verdoppelt sich zur Zeit die Weltbevölkerung? Wie unterscheiden sich Entwicklungsländer und Industrienationen in ihrer Bevölkerungsentwicklung? Die Erdbevölkerung verdoppelt sich zur Zeit alle 40 Jahre, in den Entwicklungsländern ist dieses Verhalten exponentieller Natur. In den Industrieländern ändert sich die Bevölkerungsentwicklung nahezu linear.


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Kapitel 2. 2.1 Erklären Sie den hohen Stickstoff (N2)-Gehalt in der heutigen Atmosphäre. N2 ist sehr stabil und reagiert deshalb nur sehr langsam mit anderen Stoffen. 2.2 Welche Bedeutung hat die Lufthülle der erde für das Leben auf diesem Planeten? Ohne Lufthülle würden alle Stoffe in den Weltraum abdampfen, es gäbe kein höher entwickeltes Leben mehr, den für deren Existenz und Stoffwechsel ist Sauerstoff essentiell. Das leben wäre allerdings in Form von Prokaryonten vorstellbar, die keinen Sauerstoff für den Stoffwechsel benötigen. Allerdings sind diese wiederum der ungeschützten Strahlung ausgeliefert, die sie massiv beeinflussen würde. 2.3 Aus welchen Gründen sind die CO2- und die O2-Konzetration auf der Venus so deutlich verschieden von denen auf der Erde? Auf der Venus hat keine Photosynthese von Biomasse stattgefunden, die CO2 verbraucht und O2 hergestellt hätte. 2.4 Aus welchen Gründen unterscheidet sich die mittlere Zusammensetzung des Sonnensystems von dem der Erde? Auf der Erde haben andere chemische Prozesse stattgefunden, die die Zusammensetzung verändert hat. Dieses trat in dieser Tragweite auf den anderen Planeten nicht auf. Auf den anderen Planeten herrschen Temperaturen, die zu der der Erde stark differieren. 2.5 Worin unterscheidet sich die Erdkruste und Erdmantel? Erdkruste: die ersten 10 bis 40 Kilometer unter der Erde Erdmantel: ab 50 bis 150 Kilometer unter der Erde 2.6 Wie stellt man sich die Zusammensetzung des Erdkerns vor? Der äußere Kern ist flüssig, der innere Kern ist fest. Beide Bereiche bestehen im wesentlichen aus Eisen (Fe) als Hauptbestandteil, sowie Nickel (Ni) und Silizium (Si) als Anteile. 2.7 Nennen Sie Beispiele für atmophile, chalcophile, siderophile und lithophile Elemente. Atmophile Elemente: Sind Elemente, z.B. Sauerstoff und Edelgase, aber auch Metalle, die vorwiegend über die Atmosphäre transportiert werden. Sie sind entweder selbst flüchtig oder kommen in solchen Verbindungen vor. Lithophile Elemente: Sind Elemente, die die Neigung dazu haben, sich in der Lithosphäre in Form von Oxiden, Silikaten oder anderen Verbindungen anzureichern. Chalocophile Elemente: ? Siderophile Elemente: ? 2.8 Welche Phasen unterscheidet man bei der Entwicklung der Erdatmosphäre? 1.Phase: (-5 bis –4,6 Milliarden Jahre) Bildung der Erde aus dem Urnebel.


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2.Phase: (-4,6 bis –2 Milliarden Jahre) Entwicklung der ersten Lebenwesen in sauerstoffarmer Atmosphäre. Lebewesen ohne Zellkern (Prokaryonten), die durch ihren Stoffwechsel Sauerstoff produzierten, der mit anderen Elementen, wie Schwefel, Eisen und Aluminium abreagierte. 3. Phase (-2 bis –0,6 Milliarden Jahre) Umschlag einer sauerstoffarmen in eine sauerstoffreiche Atmosphäre. Es entwickeln sich Lebewesen, deren Stoffwechsel auf der Anwesenheit von Sauerstoff angewiesen ist. Diese Organismen weisen einen echten Zellkern auf. (Eukaryonten) 4.Phase (-0,6 Milliarden Jahre bis heute) Atmosphärische Bedingungen wie heute. 2.9 Was versteht man unter aeroben und anaeroben Stoffwechsel? Aerober Stoffwechsel: Stoffwechsel mit Anwesenheit von Sauerstoff. Anaerober Stoffwechsel: Stoffwechsel ohne Anwesenheit von Sauerstoff. 2.10 Beschreiben Sie die Entwicklung des CO2- und des O2-Gehaltes der Atmosphäre im Verlauf der Entwicklung der Erde. In den letzten fünf Millionen Jahren hat sich die Sauerstoffkonzentration langsam von 0,01 % des relativen Anteils an der Atmosphäre (vor 4,5 Milliarden Jahren) auf den heutigen Stand von 21 % Anteil an der Atmosphäre entwickelt. Meilensteine für die Entwicklung der Sauerstoffkonzentration sind der Beginn der Photosynthese vor 3 Milliarden Jahren bis zur Schwelle ab der atmende Organismen existieren können ( 1 % des relativen Anteils an der Atmosphäre) vor 2 Milliarden Jahren. Dieser Punkt charakterisiert auch den Startpunkt der Existenz von sauerstofftoleranten Blaualgen. Verantwortlich für die Produktion von Sauerstoff ist der Prozess der Photosynthese. Entsprechend entgegengesetzt ist die Entwicklung der Konzentration des Kohlendioxids. Durch die zu Beginn stattfindenden Gährungsprozesse als Stoffwechselprinzip der ersten Lebewesen (vor ca. 4,6 bis 3 Milliarden Jahren vor unserer Zeit) mit der übermäßigen Produktion von CO2 stieg der Gesamtgehalt in der Atmosphäre stark an. Mit dem Erscheinen von Photosynthesebasierten Organismen, die CO2 und Wasser zu Kohlenhydraten und Sauerstoff verbrennen schwand dann der Gehalt an CO2 in der Atmosphäre. Mit dem Eintritt von höher entwickelten Lebewesen stieg die Kohlendioxidkonzentration in der Atmosphäre wieder an. In den letzten Jahrzehnte sogar exponential. 2.11 Nennen Sie Gründe, warum sich auf der Venus kein Leben wie auf der Erde hat bilden können? Auf der Venus herrscht eine sehr niedrige Sauerstoffkonzentration vor, außerdem ist das Temperaturfenster im Bereich der sehr hohen und sehr niedrigen Temperaturen angesiedelt (>100°C), so daß Wasser verdampft und nicht in flüssiger Form existiert, bzw. bei Temperaturabfall direkt gefriert. 2.12 Was verstehen Sie unter Photosynthese? Unter Photosynthese versteht man die Bildung von Kohlenhydraten aus Kohlendioxid und Wasser unter Beteiligung von einer Energieträgers (Licht) und eines Katalysators (Chlorophyll) 2.13 Welche photochemischen Prozesse sind im Verlauf der erdentwicklung für die Bildung von O2 verantwortlich?


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- 2 H2O + CO2 → {CH2O] + H2O + O2 - Wichtigste Reaktion: 6 H2O + 6 CO2 → C6H12O6 + 6 O2

2.14 Beschreiben Sie die aerobe und anaerobe Energiegewinnung beim Stoffwechsel. Aerob: (Atmung) Stoffwechselprozess der O2 aus der Luft als H-Akzeptor einsetzt und einen weitgehend vollständigen Abbauprozess zu CO2 und H2O führt. Anaerob: (Atmung) Stoffwechselprozess der Anionen, wie NO3

- oder SO4- als

Wasserstoffakzeptor einsetzt. Auch hier ist ein weitgehend vollständiger Abbauprozess zu beobachten, der ebenfalls zu CO2 und H2O führt. Unvollständiger Abbau (Gärung) über den Stoffwechsel ohne Sauerstoff aus der Luft benötigt organisches Substrat als Wasserstoffakzeptor. Dieser Abbauprozess führt zu Endprodukten wie Ethanol, Methan oder Milchsäure. 2.15 Welche Zusammensetzung nimmt man für die „Uratmosphäre“ an? Die Uratmosphäre bestand höchstwahrscheinlich aus Wasserdampf (80%), CO2(10%) sowie Spurenbestandtteile: SO2, HCl, HF, H2, Ar, CH4, NH3 Es war kein Sauerstoff anwesend! 2.16 Skizzieren Sie die Versuchsanordnung der Millerschen Versuche! Welche Ausgangstoffe benutzte Miller? Welche Produkte bildeten sich?

Edukte: Wasserdampf, Wasserstoff, Methan, Ammoniak. Produkte: Glycin, Alanin (wichtige Aminosäuren), Ameisensäüre, Essigsäure

2.17 Nennen Sie einige interstellare Moleküle. H2, N2, O2

2.18 Was verstehen Sie unter Hydrosphäre? Die Hydrosphäre wird durch die verschiedenen Formen von Wasser auf der Erde gebildet. (Ozeane, Seen, Flüsse, Eis, Schnee sowie Wasser in der Erdkruste) 2.19 Worin unterscheiden sich Lithosphäre und Pedosphäre?


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Lithosphäre: Bezeichnung für die äußere Gesteinshülle der Erde, dazu gehören die Erdkruste und der obere Bereich des Erdmantels. Pedosphäre: Bereich der erde, der durch Verwitterung von Gestein entsteht in der das Bodenleben stattfindet. 2.20 Nennen Sie die drei Elemente, die in der Erdkruste am häufigsten vorkommen. Sauerstoff, Silizium, Aluminium, Eisen, 2.21 Nennen Sie die Hauptbestandteile der Luft. 78,084% Stickstoff, 20,946 % Sauerstoff, 0,934 % Argon. Der Anteil aller anderen Bestandteile ist nur Spurenweise. 2.22 Der CO2-Gehalt hat sich in den letzten 30 Jahren von 318 ppm auf 352 ppm (also um 34 ppm) gesteigert. Welche Menge a.) CO2 und b.) C entspricht dieser Wert. (Für C in Gt, für CO2 in ppm)

610*MasseMasse

ppmobePr

Analyt=

a.) ? b.) 744 Gt C 2.23 In welcher Menge muss ein Stoff in die Troposphäre gelangt sein, damit er in einer Konzentration von 1 ng/m3 überall auf der Welt gefunden werden kann? Das Volumen der Troposphäre wird auf 5620 * 106 km3 geschätzt. (5,620 * 109 km3). 1 ng/m3 sind 1 *10-9g/m3 . Daraus folgt, das 5,620 * km3 Stoff in die Troposphäre gelangen müssen, damit die Verteilung von 1 ng/m3

gewährleistet sein kann.


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Kapitel 3. 3.1 Nennen Sie Beispiele für stoffabhängige und medienabhängige Größen. Die die Verteilung von Chemikalien in Luft, Wasser und Boden beeinflussen. Stoffabhängige Größen: Wasserlöslichkeit, Dampfdruck Medienabhängige Größen: Temperatur in der Luft und im Wasser oder das Gefüge des Bodens 3.2 Wann nennt man einen Stoff umweltgefährlich? Wenn er selbst oder seine Umwandlungsprodukte geeignet sind, die Beschaffenheit des Naturhaushalts, von Wasser, Boden, Klima, Tieren oder Pflanzen derart zu verändern, dass sofort oder später Gefahren für die Umwelt herbeigeführt werden. 3.3 Worin besteht der Unterschied zwischen einem gefährlichen Stoff und einem Gefahrstoff? Gefahrstoffe bilden einer Untergruppe der gefährlichen Stoffe. Gefahrstoffe sind durch Gefährlichkeitsmerkmale definiert (Richtlinie 67/548/EG). 3.4 Was sind „Xenobiotika“? Xenobiotika sind Stoffe, die durch den Menschen mit oder ohne Absicht in die Umwelt gelangen oder als in Folge menschlicher Tätigkeit in der Umwelt entstehen oder in deutlich höherer Konzentration auftreten, als dieses natürlicherweise der Fall sei. 3.5 Was ist eine Umweltchemikalie? Eine Umweltchemikalie ist eine Stoff, der durch menschliches Zutun in die Umwelt gebracht wird und in der Menge oder Konzentration auftreten kann, die geeignet ist, Lebewesen – insbesondere den Menschen – zu gefährden 3.6 Nennen Sie Beispiele für natürliche und anthropogene Stoffeinträge in die Umwelt. Natürliche Stoffeinträge: Atmung, Vulkanausbrüche Anthropogener Stoffeintrag: Stoffeintrag, der durch menschliche Aktivität verursacht oder erzeugt wurde und in die Umwelt eingebracht wurde (FCKW). 3.7 Welche Informationen über Chemikalien können deren Umweltverhalten charakterisieren? Eigenschaften der Chemikalien, wie Dichte, Schmelzpunkt, Dampfdruck usw. 3.8 Welche physikalischen Eigenschaften beeinflussen die Mobilität von Chemikalien? Die Mobilität wird beeinflusst durch Dampfdruck und Löslichkeit. 3.9 In welchem Zusammenhang spielen die Wasserlöslichkeit und die Fettlöslichkeit von Chemikalien eine Rolle?


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Der Zusammenhang von Wasser- und Fettlöslichkeit ist ein Maß für die Tendenz eines Stoffes, sich in Fettgewebe von Organismen anzulagern. (POW-Wert) Je größer der POW-Wert desto besser löst sich die Substanz in Fett und umso schlechter in Wasser. Ein hoher POW-Wert ist symptomatisch für eine hohe Tendenz zur Bio- und Geoakkumulation. 3.10 Was besagt das Henrysche Gesetz? Welche Stoffe genügen diesem Gesetz nicht? Das Henrysche Gesetz sagt aus, das die Konzentration proportional zum Dampfdruck ist. Wasserstoff genügt dem Gesetz nicht, des weiteren alle Gase, die sich bei Expansion erwärmen. 3.11 Wie bestimmt man den „n-Oktanol/Wasser-Verteilungskoeffizienten“ einer Chemikalie? Experimentell kann der POW-Wert folgendermaßen bestimmt werden: Eine Stammlösung vom Stoff X in n-Oktanol wird zu einer definierten Menge von n-Oktanol und Wasser gegeben und geschüttelt, die Phasentrennung erfolgt bei 20 – 25 °C. Anschließend wird in beiden Phasen der Gehalt c(X) betrachtet. 3.12 Was sind „brennbare Flüssigkeiten“ im Sinne der VbF? Brennbare Flüssigkeiten im Sinne der VbF waren Flüssigkeiten, die einen Flammpunkt bis 100 °C hatten und entweder nicht mischbar mit Wasser sind (A) oder bei 15 °C in jedem Verhältnis mit Wasser mischbar sind (B). Die VbF-Einteilung wurde allerdings durch die neue Betriebssicherheitsverordnung abgelöst. Die Einteilung gilt so nicht mehr. 3.13 Worin unterscheiden sich die die Gefahrstoffklassen A und B der VbF? Die Gefahrstoffklasse A ist nicht mischbar mit Wasser. Die Gefahrstoffklasse B ist bei 15 °C in jedem Verhältnis mit Wasser mischbar (siehe auch 3.12) 3.14 Nennen Sie je ein Beispiel für einen Stoff mit den folgenden Eigenschaften : hohe Flüchtigkeit, geringe Wasserlöslichkeit; geringes Adsorbtionsvermögen, hohe Flüchtigkeit; hohe Wasserlöslichkeit, hohes Adsorbtionsvermögen; geringe Flüchtigkeit, hohe Wasserlöslichkeit und hohes Adsorbtionsvermögen. hohe Flüchtigkeit, geringe Wasserlöslichkeit: Ether geringes Adsorbtionsvermögen, hohe Flüchtigkeit: ? hohe Wasserlöslichkeit, hohes Adsorbtionsvermögen: ? hohe Wasserlöslichkeit, hohes Adsorbtionsvermögen: ? 3.15 Nennen Sie Gründe aus denen man zur Beurteilung von Chemikalien deren Produktionshöhe kennen sollte. Die Produktionshöhe von Chemikalien kann als Beurteilungswert für die Stärke einer Volkswirtschaft herangezogen werden. Beispielsweise kann die jährliche Chlorproduktion ein Maß für die Potenz einer Volkswirtschaft sein. Andererseits können aus den Produktionshöhen die Anreicherung in der Umwelt abgeleitet werden. 3.16 Was versteht man unter Produktionshöhe?


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Die Produktionshöhe ist die Menge einer bestimmten Chemikalie, die in einem einheitlichen Wirtschaftsraum produziert wird. 3.17 Nennen Sie drei Chemikalien, die mit mehr als 106 t/a produziert werden. Ethylen, Methanol, Vinylchlorid, 1,2-Dichlorethan, Ethylenoxid 3.18 Wie verhalten sich die die Menge der produzierten Chemikalien in der Welt zu den Mengen der in der USA, der EU und in Japan produzierten? Weltproduktion: 400*106 t/a (USA: ⅓ bis ¼ davon) 3.19 In einem Jahr werden zur Zeit weltweit ca. 400*106 t Chemikalien produziert. Welche Konzentrationen ergeben sich, wenn diese Stoffe (unter Annahme, das sie nicht abgebaut werden jeweils

a.) auf der Landfläche der Erde (140*106 km2)

b.) in den Ozeanen (Volumen 1,3*109 km3)

c.) in der Atmosphäre (Masse 5,1*1015 t)

a.) 2,86 t/km2 b.) 0,308 t/km3 c.) 7,84*10-8 tchemikalien/tAtmosphäre

3.20 Nennen Sie ein Beispiel für eine Umweltchemikalie, die im wesentlichen als Verunreinigung von anderen Stoffen in die Umwelt gelangt. 2,3,7,8-Tetrachlordibenzodioxin (Seveso-Gift) 3.21 Worin unterscheiden sich offenen und geschlossene Anwendung einer Chemikalie? Nennen Sie Beispiele. Offene Anwendung: Hat der Stoff Gelegenheit, sich unkontrolliert räumlich auszubreiten spricht man von offener Anwendung – Anstreichen, versprühen Geschlossene Anwendung: von geschlossener Anwendung spricht man, wenn eine vollständige Wiederverwertung des Stoffes oder seine gezielte Vernichtung möglich ist. Auch geschlossen chemische Prozesse fallen darunter (Phosgen als Zwischenprodukt) 3.22 Was versteht man unter Dispersion von Chemikalien? Unter Dispersion versteht man die Tendenz von Chemikalien sich von dem Ort zu entfernen, wo sie das erste Mal angewendet wurden. (Mobilität) 3.23 Nennen Sie vier Ursachen für die Mobilität von Chemikalien.

- atmosphärischer Transport - Wasserkreislauf - Ortsverändernde Organismen - Transportaktivität der Menschen

3.24 Was verstehen Sie unter der Persistenz einer Chemikalie?


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Persistenz ist die Eigenschaft von Stoffen, über längere Zeiträume in der Umwelt bleiben zu können, ohne durch chemische oder physikalische Prozesse verändert zu werden. 3.25 Erläutern Sie den Begriff „beabsichtigte“ und „unerwünschte Persistenz“ Beabsichtigte Persistenz: ist der Zeitraum in der die Stabilität des Stoffes gewünscht ist. Danach soll sie möglichst schnell ihre Wirkung verlieren und abgebaut werden. Unerwünschte Persistenz: Man spricht von unerwünschter Persistenz, wenn die Stabilität einer Substanz denjenigen Zeitraum überdauert, während dessen man von ihr eine bestimmte Eigenschaft oder Wirkung erwartet. 3.26 Welche Forderung im Bezug auf Persistenz würden Sie an eine optimale Chemikalie stellen? Ideal wäre eine Stabilität der Chemikalie, die bis zum Ende der gewünschten Wirkdauer bemessen ist und sich danach vollständig in umweltunkritische Produkte abbaut. 3.27 Nennen Sie einige Zusammenhänge zwischen der Persistenz einer chemischen Verbindung und deren Strukturmerkmalen wie gesättigt, ungesättigt; Alkane, Aromaten; Zahl der Substituenten; Substitution durch Halogene.

- Ungesättigte Verbindungen sind weniger persistent als gesättigte Verbindungen

- Alkane sind weniger persistent als Aromaten - Die Persistenz von Molekülen steigt mit der Zahl der Substituenten - Halogene als Substituenten erhöhen die Persistenz von Stoffen mehr als

Alkylreste. 3.28 In welcher Beziehung stehen die Begriffe „Persistenz“ und „Abbaubarkeit“? Sie sind gegensätzliche Stoffeigenschaften. 3.29 Was verstehen Sie unter Akkumulation? Die Anreicherung von Stoffen in einem bestimmten Ökosystem. Diese treten in einem Kompartiment in höheren Konzentrationen auf, als in anderen Bereichen. 3.30 Nennen Sie einige Möglichkeiten, die Persistenz von Stoffen quantitativ zu charakterisieren. Diese ist über die biologische Halbwertszeit möglich. Das ist die Geschwindigkeit in der eine bestimmte Menge des Stoffes mit einem in der Natur vorkommenden reaktiven Teilchen abreagiert z.B. OH-, BSB-Wert, etc. 3.31 Nennen Sie ein Beispiel für Bioakkumulation und Geoakkumulation. Bioakkumulation: Schwermetalle in der Leber Geoakkumulation: PCB im Sediment 3.32 Nennen Sie ein Beispiel für Akkumulation von Chemikalien in der Atmosphäre.


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CO2, FCKW 3.33 Was ist eine Nahrungskette? Nennen Sie ein Beispiel! Algen → Flohkrebse → Kleinfische → Raubfische (→ Mensch) 3.34 Was ist der BCF? Der BCF ist der Bioakkumulationsfaktor. Dieser setzt den Konzentrationsgrad eines Stoffes in einem Lebewesen mit dem Konzentrationsgrad desselben Stoffes im angegebenen Medium z.B. im Wasser oder in der Nahrung ins Verhältnis. 3.35 Worin unterscheiden sich BCF(fl) und BCF(stat)? (fl) und (stat) stehen für das Bezugskompartiment. Z.B. Frischmasse und Trockenmasse oder ist bei lipophilen Schadstoffen auf die Fettmasse bezogen. 3.36 Unter welchen grundsätzlichen Bedingungen werden Umweltchemikalien in einem Organismus akkumuliert? Wenn Chemikalien in einem Organismus nicht abgebaut werden – beispielsweise aufgrund des geringen Stoffwechsels – dann werden sie infolgedessen angereichert. 3.37 Welche physikalischen Eigenschaften können sie zur Abschätzung von BCF-Werten, die nicht experimentell bestimmt werden heranziehen? Über die Eigenschaft der fett- und wasserlöslichkeit. (POW-Wert) 3.38 Welche Aussagen lassen sich lassen sich für eine Substanz aus deren n-Oktanol / Wasserverteilungskoeffizienten ableiten? Es lässt sich eine Aussage zur Abschätzung der Anreicherung eines Stoffes in einem Organismus machen. 3.39 In welcher Weise beeinflusst der Grad der Chlorsubstitution den POW-Wert von Chemikalien? Je mehr Chlorsubstituenten an einem Molekül angelagert sind, desto besser ist die Fettlöslichkeit und desto größer ist der POW-Wert. 3.40 Mit welcher physikalischen Größe lassen sich POW-Werte abschätzen? Mit der Verteilung eines Stoffe zwischen Nichtbiotischem (Wasser) und biotischem. 3.41 Was verstehen Sie unter biotischem und unter abiotischem Abbau von Chemikalien? Biotischer Abbau: Biologische Abwasserreinigung (Die Veränderung einer Substanz durch natürlich vorkommende Enzyme bedingt durch den Stoffwechsel von Organismen (Bakterien) Abiotischer Abbau: photochemische Reaktion (Abbau ohne den Einfluss von Lebenwesen) 3.42 Was verstehen Sie unter Metabolismus?


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Unter Metabolismus (Stoffwechsel) werden alle chemischen Umsetzungen im Organismus zusammengefasst. 3.43 Was ist Mineralisation? Nennen Sie einige Endstoffe. Man spricht von Mineralisation, wenn der Abbau einer organischen Substanz vollständig zu anorganischen Grundstoffen wie CO2, H2O, NO3

- etc. führt. 3.44 Was ist Biomasse? Biomasse sind organische Substanzen in den oberen Schichten der Ozeane und an der Erdoberfläche aus grünen Pflanzen und Mikroorganismen. Diese werden in arteigene Zellmasse (Biomasse) umgesetzt. Stoffwechsel. 3.45 Nenne Sie wenigstens drei Arten von chemischen Reaktionen, die abiotischen Abbau hervorrufen können!

- photochemische Reaktion - Hydrolyse (als Reaktion mit Wasser) - Oxidation mit verschiedenen Oxidationsmitteln

3.46 Nennen Sie Beispiele für direkte und indirekte Schadwirkung. Direkte Schadwirkung: Gift- und Ätzwirkung Indirekte Schadwirkung: Stoffe mit brandfördernden oder entzündlichen Eigenschaften 3.47 Was verstehen Sie unter dermaler, oraler oder inhalativer Applikation? Schadstoffaufnahme, die:

a.) über die Haut (dermal) b.) durch Schlucken (oral) c.) durch einatmen (inhalativ) erfolgt

3.48 Welche Schadwirkung können oberflächenaktive Substanzen hervorrufen? Verbrennung oder Verätzung an der Oberfläche. 3.49 Inwiefern können komplexbildende, selbst nicht toxische Stoffe indirekte Schadwirkung auslösen? Komplexbildner können sich beispielsweise mit dem im Blut vorhandenen Hämoglobin verbinden (Blutkomplexbildner zur Bindung von Sauerstoff und Kohlendioxid) und können en Sauerstofftransport im Blut verringern. 3.50 Was verstehen Sie unter mutagen, karzinogen und teratogen? mutagen: erbgutverändernd (irreversible Änderung der Erbeigenschaften) teratogen: fruchtschädigend (fortpflanzungsschädigend, ruft bei Embryonen Missbildungen hervor) karzinogen: krebserregend (Krebsgeschwüre und Tumore entstehen)


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3.51 Worin unterscheiden sich chronische, subchronische und akute Toxizität? Akute Toxizität: Die Schadwirkung tritt kurze Zeit nach einmaliger Aufnahme des Stoffes auf. Chronische Toxizität: Die Schadwirkung tritt erst nach wiederholter Aufnahme kleinerer Mengen nach längerer Zeit (mehr als 6 Monate) auf. Subchronische Toxizität: Die Schadwirkung tritt erst nach einem begrenzten Zeitraum (bis zu 90 Tage) nach Aufnahme des Stoffes auf. 3.52 Was verstehen Sie unter Synergismus? Von Synergismus spricht man, wenn sich Wirkungen einzelner Schadstoffe ddieren oder potenzieren. 3.53 Was wissen Sie über Wirkungen bei Zusammenwirken verschiedener Schadstoffe? Die Wirkung der einzelnen Stoffe können sich addieren, potenzieren oder sich möglicherweise aufheben (Antagonismus) 3.54 Nennen Sie zwei verschiedene Arten der Dosis-Wirkungs-Beziehung und stellen Sie beide graphisch dar! Geben Sie je ein Beispiel.

Lineare Dosis-Wirkung-Beziehung: mutagene Substanzen Schwellenwertbeziehung: Alkohol

3.55 Was ist die Dosis einer Chemikalie? Unter Dosis versteht man die, über den Mund, die Haut oder über die Lunge verabreichte Menge eines Stoffes, oft mit Beziehung auf die Körpermasse. 3.56 Wozu verwendet man Indiktororganismen? Worin unterscheiden sich Akkumulations- und Wirkungsindikatoren? Hiermit können beispielsweise Schwermetallkonzentrationen im Regen (also der Atmosphäre) bestimmt werden. Moose und Flechten sind aufgrund der fehlenden Wurzeln sehr anfällig für bestimmte Schadstoffe. Wirkungsindikatoren reagieren besonders anfällig auf die Anwesenheit von Schadstoffen. Akkumulationsindikatoren reichern Schadstoffe besonders gut an.


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Kapitel 4. 4.1 Geben Sie eine Definition von „Umweltschutz“! Unter Umweltschutz versteht man alle Maßnahmen im privaten sowie im industriellen und gewerblichen Bereich, die zum Schutz der Umwelt ergriffen werden müssen und ergriffen werden. 4.2 Nennen Sie Umweltschutzmaßnahmen, die an verschiedenen Stellen von Herstellungsprozessen möglich sind. Abwasserreinigung, Abgasreinigung, Ausbeuteerhöhung bei Prozessen wodurch weniger Abfall anfällt (Doppelkontaktverfahren) 4.3 Worin unterscheiden sich „Reststoffe“ von „Abfällen“? Welche Arten der Verwertung unterscheidet man? Reststoffe können als Wertstoffe im gleichen Prozess wieder eingesetzt werden. Abfälle können nicht wieder eingesetzt werden. Reststoffe können als brennbare Gase oder als Wärme genutzt werden. 4.4 Worin unterscheiden sich primäre und sekundäre Umweltschutzmaßnahmen? Primärer Umweltschutz: Bereits bei der Herstellung eines Produktes sollen alle Maßnahmen getroffen werden um umweltschonend zu produzieren. Sekundärer Umweltschutz: Wertstoffe werden in anderen Betriebsstellen oder Prozessen wieder eingesetzt. 4.5 Nennen Sie einige Maßnahmen des produktionsintegrierten Umweltschutzes. Rückstandsarmes Produzieren, Rohstoffvorbehandlung (Reinigung), Prozessoptimierung und Prozessveränderung (weniger Abgase, weniger Kühlmittel) (→ ein neuer Syntheseweg kann die Ausbeute erhöhen und Abfallstoffe verringern bzw. vermeiden) 4.6 Was verstehen Sie unter „additivem Umweltschutz“? Unter additivem Umweltschutz fasst man diejenigen Anlagenteile und Maßnahmen zusammen, die existierenden Anlagen nachgeschaltet werden. (Sekundäre Maßnahmen, „End of Pipe“ z.B. Filter für Abgase) 4.7 In welchen Bereichen werden vorwiegend sekundäre Umweltschutzmaßnahmen eingesetzt? Sekundäre Umweltschutzmaßnahmen werden vorwiegend in schon bestehenden Verfahren integriert. (Filter in Kläranlagen etc.) 4.8 Was ist „End of Pipe- Umweltschutz”? Einsetzen von Anlagenteilen, die dem Reinigen von Abgasen und Abwässern und dem Behandeln von Abfällen dienen. (Sekundärer, additiver Umweltschutz)


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4.9 Nennen Sie Verfahren, bei denen eine Rohstoffvorbehandlung zu Emissionsminderungen führt! Bei der Herstellung von Polypropylen (Masseverfahren), in der Hüttenindustrie Metallgewinnung). 4.10 Nennen Sie ein Beispiel für rückstandsarme Technologien! Das Methanolyse-Verfahren zur Herstellung von Silikonen. 4.11 Was ist die DIHT-Abfallbörse? Es handelt sich um eine „Rohstoffbörse“, die Produktionsrückstände aller Art zur Aufbereitung und Verwertung anderen interessierten Betrieben unterschiedlicher Branchen und entfernter Regionen vermittelt mit dem Ziel, Rohstoffe sparen zu helfen, das überbetriebliche Wiederverwerten von Produktionsrückständen anzuregen und so die menge der Abfälle zu vermindern. Sekundärrohstoffe werden wieder in den Wirtschaftskreislauf zurückgeführt. (DIHT = Deutscher Industrie- und Handelstag) 4.12 Nennen Sie Gründe (für einen Unternehmer), bei einem Produktionsverfahren Energie und Rohstoffe einzusparen! Energieeinsparung: niedrigere Energiekosten, umweltfreundlicher (Werbewirksam) Rohstoffeinsparung: niedrigere Rohstoffkosten, umweltfreundlicher (Werbewirksam) Geringere Deponie- und Entsorgungskosten, Verringerung der Stoff- und Materialströme, schonen der Ressourcen. 4.13 Beschreiben Sie die Titandioxidherstellung nach dem Sulfat- und nach dem Chloridverfahren. Sulfatverfahren: Beim Sulfatverfahren wurde das Titanerz Illmenit mittels konzentrierter Schwefelsäure aufgeschlossen. Die anfallende Dünnsäure (20%ige Schwefelsäure) wurde in der Nordsee verklappt. Chloridverfahren: Im Brennofen werden Titanerze mittels Chlor in Titanterachlorid überführt. Danach lässt man mittels Kroll-Verfahren das TiCl4 mit Magnesium abreagieren. 4.14 Was sind Ökobilanzen und zu welchem Zweck werden sie geführt? Ökobilanzen werden dazu herangezogen, Handelsprodukte und Herstellungsverfahren im Bezug auf die Umwelt so zu bewerten, das sie miteinander verglichen werden können. Dieses umfasst letztendlich eine Zusammenstellung und Beurteilung der Input- und Outputflüsse und der potenziellen Umweltwirkungen eines Produktsystems im Verlauf eines Lebensweges.


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Kapitel 5. 5.1 Aus welchen gründen benötigen Ingenieure Rechtskenntnisse? Naturwissenschaftler und Ingenieure benötigen heute mehr denn je Rechtskenntnisse, sie müssen ständig mit gefährlichen Stoffen und Zubereitungen umgehen und sind deshalb besonders der Umwelt und ihren Mitmenschen gegenüber verantwortlich. 5.2 Welche Ziele hat Umweltpolitik?

- Sicherung der Umwelt für einen lebenswerte Zukunft für den Menschen, - Schutz von Boden, Luft, Wasser, Pflanzen- und Tierwelt vor nachteiliger

menschlicher Einwirkung. - Beseitigung von menshlich verursachten Schäden und Nachteilen

5.3 Inwiefern ist das Grundrecht auf eine gesunde Umwelt im Grundgesetz verankert? Im Artikel 20 a GG wird der Umweltschutz als Staatsziel festgeschrieben. Ein Grundrecht auf eine gesunde Umwelt besteht allerdings nicht. 5.4 Was sind bestimmte, was unbestimmte Rechtsbegriffe? Geben Sie ein Beispiel dafür. Der unbestimmte Rechtsbegriff gibt lediglich einen Rahmen vor. In einem bestimmten Rechtsbegriff schreibt der Gesetzgeber bis in allen Einzelheiten vor, wie in einer bestimmten Situation zu verfahren ist. 5.5 Wie werden unbestimmte Rechtsbegriffe ausgefüllt? Unbestimmte Rechtsbegriffe werden in Verordnungen und Verwaltungsvorschriften konkretisiert. (Aber auch Allgemein anerkannte Regeln der Technik und Stand der Sicherheitstechnik) 5.6 Worin unterscheiden sich Gesetz, Verwaltungsverordnung, Vorschrift und Rechtsverordnung? Sie unterscheiden sich durch die zunehmende Detailgenauigkeit und durch die leichtere Abänderbarkeit vom Gesetz ausgehend zu Verordnung. Des weiteren gibt es auch in der Anzahl Differenzen, es gibt bedeutend weniger Gesetze wie Rechtsverordnungen. 5.7 Nennen sie fünf Verordnungen die auf Grund des Chemikaliengesetzes erlassen wurden. Gefahrstoffverordnung, Chemikalienverbotsverordnung, EG-Altstoffverordnung, Prüfnachweisverordnung, FCKW-Halon-Verbotsverordnung. 5.8 Welche Begriffe werden mit „aaRdT“ und „StdT“ abgekürzt? Worin unterscheiden sich beide? AaRdT: Allgemein anerkannte Regeln der Technik StdT: Stand der Sicherheitstechnik Bei den allgemein anerkannte Regeln der Technik handelt es sich Regeln, die praxiserprobt sind und dessen Anforderungsniveau relativ gering ist. Bei diesen Regeln steht die


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Wirtschaftlichkeit im Vordergrund. Bei dem Stand der Sicherheitstechnik steht nicht die Wirtschaftlichkeit sondern der beste zur Zeit realisierbare Schutz der Umwelt vor Schädigungen. Die Anforderungen des StdT ist viel höher als der der aaRdT. 5.9 Welche Straftaten gegen die Umwelt werden im StGB genannt?

- Umweltgefährdende Abfallbeseitigung (§ 326) - Schwere Gefährdung durch Freisetzung von Giften (§ 330a)

5.10 Nenne Sie die Hauptprinzipen des Umweltschutzes. Welche Funktionen haben diese Prinzipien?

- Vorsorgeprinzip - Verursacherprinzip - Kooperationsprinzip

5.11 Nennen Sie zwei Formulierungen in Paragraphen der Umweltgesetzgebung, die den Grundsatz des Vorsorgeprinzips widerspiegeln. „Zweck dieses Gesetzes ist es, Menschen, Tiere und Pflanzen, den Boden, das Wasser, die Atmosphäre sowie Kultur- und Sachgüter vor schädlichen Umwelteinwirkungen [...] zu schützen und dem Entstehen schädlicher Umwelteinwirkungen vorzubeugen.“ So enthalten in § 1 BimSchG, § 1 ChemG, § 1 GefStoffV etc. 5.12 Was verstehen Sie unter Verursacher- und Gemeinlastenprinzip? Nennen Sie jeweils zwei Beispiele Das Verursacherprinzip legt fest, wer entstandene Umweltbeeinträchtigungen verursacht und wer sie mindern muss, also letztlich bezahlen muss. Das Gemeinlastenprinzip geht davon aus, das die Kosten, die für die Minderung von Umweltbeeinträchtigungen aufgebracht werden, von der Allgemeinheit getragen werden. Gemeinlastenprinzip: Ein Autofahrer muss für die Umweltverschmutzung seine s Wagens nicht direkt aufkommen. Die Firma, die Umwelt belastend produziert wird allerdings sehr wohl zur Kasse gebeten. 5.13Was besagt das Kooperationsprinzip? Das Kooperationsprinzip sieht vor, das anfallende Umweltprobleme von Staat und Gesellschaft zusammen gelöst werden. Gesellschaft ist in diesem Zusammenhang der Unternehmer oder die Industrie als Verursacher. 5.14 Nennen Sie einige „Instrumente“ des Umweltrechts.

- Planungsinstrumente - Ordnungsrechtliche Instrumente - Abgabenrechtliche Instrumente - Informelle Instrumente - Umweltverträglichkeitsprüfung


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5.15 Welche Maßnahmen gehören zu den ordnungsrechtlichen Instrumenten des Umweltrechts?

- Anmeldepflicht, - Anzeigepflicht, - Auskunftspflicht, - Sicherungspflicht

5.16 Was ist die UVP, und zu welchen Zweck wurde sie eingeführt? Die Umweltverträglichkeitsprüfung soll sicherstellen, dass bei öffentlichen oder privaten Vorhaben zur wirksamen Umweltvorsorge nach einheitlichen Grundsätzen

- die Auswirkungen auf die Umwelt frühzeitig und umfassend ermittelt, beschrieben und bewertet werden

- das Ergebnis der Umweltverträglichkeitsprüfung so früh wie möglich bei allen behördlichen Entscheidungen über die Zulässigkeit berücksichtigt wird.


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Kapitel 6. 6.1 Was sind gefährliche Stoffe, was Gefahrstoffe? „...§ 3a Gefährliche Stoffe und gefährliche Zubereitungen (1) Gefährliche Stoffe oder gefährliche Zubereitungen sind Stoffe oder Zubereitungen, die 1. explosionsgefährlich, 2. brandfördernd, 3. hochentzündlich, 4. leichtentzündlich, 5. entzündlich, 6. sehr giftig, 7. giftig, 8. gesundheitsschädlich, 9. ätzend, 10. reizend, 11. sensibilisierend, 12. krebserzeugend, 13. fortpflanzungsgefährdend, 14. erbgutverändernd oder 15. umweltgefährlich sind; ausgenommen sind gefährliche Eigenschaften ionisierender Strahlen. (2) Umweltgefährlich sind Stoffe oder Zubereitungen, die selbst oder deren Umwandlungsprodukte geeignet sind, die Beschaffenheit des Naturhaushaltes, von Wasser, Boden oder Luft, Klima, Tieren, Pflanzen oder Mikroorganismen derart zu verändern, daß dadurch sofort oder später Gefahren für die Umwelt herbeigeführt werden können....“ (ChemG § 3a (1)f.) 6.2 Was verstehen Sie unter MAK-Wert? Die maximale Arbeitsplatzkonzentration ist... „...die höchstzulässige Konzentration eines Arbeitsstoffes als Gas, Dampf oder Schwebstoff in der Luft am Arbeitsplatz, die nach dem gegenwärtigen Stand der Kenntnis auch bei wiederholter und langfristiger, in der Regel täglich 8stündiger Exposition, jedoch bei Einhaltung einer durchschnittlichen Wochenarbeitszeit von 40 Stunden im Allgemeinen die Gesundheit der Beschäftigten nicht beeinträchtigt und diese nicht unangemessen belästigt (z. B. durch ekelerregenden Geruch)...." Der MAK-Wert - angegeben in mL/m3 (ppm) oder mg/m3 -gilt in der Regel für reine Stoffe. Er kann nicht ohne weiteres auf Bestandteile von Gemischen angewandt werden, da die Exposition gegenüber verschiedenen Stoffen die gesundheitsschädigende Wirkung erheblich verstärken kann. in Einzelfällen auch vermindern. Eine Errechnung von MAK-Werten für Gemische ist in der Regel nicht möglich, die Wirkungen einzelner Stoffe lassen sich nicht einfach „addieren" Die MAK-Werte sollen dem Schutz der Gesundheit von Arbeitnehmern am Arbeitsplatz dienen: Dieser Wert bildet die Grundlage, um die Bedenklichkeit oder Unbedenklichkeit


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solcher Konzentrationen von Schadstoffen am Arbeitsplatz zu beurteilen, die reversible Wirkungen auslösen, also weder krebserzeugend noch erbgutverändernd sind. Im Vordergrund steht dabei die Einwirkung über die Atemwege. MAK-Werte sind Grenzwerte, die aufgrund der wissenschaftlichen Empfehlungen zu den toxikologischen Eigenschaften der Stoffe von der „Senatskommission der Deutschen Forschungsgemeinschaft zur Prüfung gesundheitsschädlicher Arbeitsstoffe" festgelegt wurden. Diese rechtlich verbindlichen Werte werden in der jährlich erscheinenden MAK- und BAT-Werte-Liste (herausgegeben von der Deutschen Forschungsgemeinschaft, DFG) veröffentlicht und sind in den Technischen Regeln für Gefahrstoffe 900 (TRGS 900) festgehalten. Für Arbeitsstoffe, die als krebserzeugend nachgewiesen sind, und Stoffe mit begründetem Verdacht auf krebserzeugendes Potenzial werden in den meisten Fällen keine MAK-Werte angegeben; solche Stoffe sowie erbgutverändernde und fortpflanzungsgefährdende (reproduktionstoxische) Arbeitsstoffe sind in der TRGS 905, dem Verzeichnis krebserzeugender, erbgutverändernder oder fortpflanzungsgefährdender Stoffe, zusammengestellt. 6.3 Was verstehen Sie unter TRK? Die Technische Richtkonzentration (TRK-Wert) ist ist ein weiterer Luftgrenzwert der Gefahrstoffverordnung. Unter dem TRK-Wert eines gefährlichen Stoffes versteht man diejenige Konzentration als Gas, Dampf oder Schwebstoff in der Luft am Arbeitsplatz, die nach dem Stand der Technik erreicht werden kann. Die TRK-Werte sind ebenfalls in den Technischen Regeln für Gefahrstoffe 900, „Grenzwerte in der Luft am Arbeitsplatz", aufgelistet, und zwar nur für eine Reihe krebserzeugender und erbgutverändernder gefährlicher Stoffe, für die zur Zeit keine toxikologisch arbeitsmedizinisch begründeten MAK-Werte aufgestellt werden können. Diese im Rahmen der Gefahrstoffverordnung rechtlich verbindlichen Werte werden vom „Ausschuss für Gefahrstoffe (AGS)" aufgestellt, einer vom Bundesminister für Arbeit und Sozialordnung aufgestellten Arbeitsgruppe. Ziel ist bei diesen Grenzwerten - wie auch bei den MAK-Werten -, einen Anhalt für zu treffende Schutzmaßnahmen am Arbeitsplatz zu geben, um das Risiko einer Beeinträchtigung der Gesundheit des Arbeitnehmers zu vermindern; ein Restrisiko bleibt aber. 6.4 Was verstehen Sie unter BAT? Ein weiterer Grenzwert mit Bedeutung im Arbeitsschutz ist der BAT-Werl (BAT: Biologischer Arbeitsplatzfoleranzwert, auch Arbeitsstoffroleranzwert). Der BAT-Wert „ist die Konzentration eines Stoffes oder seines Umwandlungsproduktes im Körper oder die dadurch ausgelöste Abweichung eines biologischen Indikators von seiner Norm, bei der im Allgemeinen die Gesundheit der Arbeitnehmer nicht beeinträchtigt wird" 1 BAT-Werte sind in der TRGS 903 aufgeführt. Diese Werte können nur für solche Arbeitsstoffe angegeben werden, die über die Lunge und/oder andere Körperoberflächen in nennenswertem Ausmaß in den Organismus gelangen, z. B. für Kohlenmonoxid in Form des Carboxyhämoglobingehalts. Auch beim BAT-Wert wird, wie beim MAK-Wert, in der Regel eine Belastung durch den Gefahrstoff von maximal 8 Stunden täglich und 40 Stunden

1 § 3 (6) GefStoffV; TRGS 903, Nr. l (1)


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wöchentlich zugrunde gelegt. BAT-Werte sind Höchstwerte für gesunde Einzelpersonen. Sie sind in der Regel für eine Belastung mit reinen Stoffen definiert und nicht ohne weiteres auf einen Umgang mit Zubereitungen anwendbar, die aus zwei oder mehr toxisch wirkenden Arbeitsstoffen bestehen. Die BAT-Wert ist die Grundlage für die Beurteilung der Bedenklichkeit oder Unbedenklichkeit von Arbeitsstoffmengen, die vom Organismus aufgenommen werden. Er spielt besonders im Rahmen gesetzlich vorgeschriebener ärztlicher Untersuchungen für Arbeitnehmer eine Rolle. In der Regel werden die BAT-Werte für Blut und/oder Harn definiert. Sie können angegeben sein als Konzentrationen, Bildungsraten oder Ausscheidungsraten. 6.6 Nennen Sie Unterschiede zwischen MAK und TRK! Die TRK-Werte sind ebenfalls in den Technischen Regeln für Gefahrstoffe 900, „Grenzwerte in der Luft am Arbeitsplatz", aufgelistet, und zwar nur für eine Reihe krebserzeugender und erbgutverändernder gefährlicher Stoffe, für die zur Zeit keine toxikologisch arbeitsmedizinisch begründeten MAK-Werte aufgestellt werden können. 6.7 Was ist der MIK-Wert? Immissionen sind (im Sinne des Bundes-Immissionsschutzgesetzes) „auf Menschen, Tiere und Pflanzen, den Boden, das Wasser, die Atmosphäre sowie Kultur- und sonstige Sachgüter einwirkende Luftverunreinigungen, Geräusche, Erschütterungen, Licht, Wärme, Strahlen und ähnliche Umwelteinwirkungen" 2 Immissionen sind also aus chemischer Sicht im Rahmen der Luftreinhaltung das, was die Atmosphäre aufnimmt und was sich dort bis auf eine bestimmte Konzentration verteilt. „Immission" bezieht sich auf den Übertritt luftverunreinigender Stoffe aus der offenen Atmosphäre auf einen Akzeptor. (In diesem Zusammenhang wurde auch schon von „Schluckwert" - im Gegensatz zum „Spuckwert" der Emissionen - gesprochen.) Bei den Luftverunreinigungen handelt es sich im Besonderen um Gase, Dämpfe, Rauch, Ruß und Gerüche. Von Bedeutung für die Diskussion schädlicher Umwelteinwirkungen ist der MIK-Wert (MIK: Maximale Immissionskonzentration). Diese MIK-Werte sind Richtwerte. Sie basieren auf einem mehr oder weniger großen Wissens- und Erfahrungsstand, z. B. für Schadstoffe in Nahrungsmitteln oder für den tolerierten Gehalt an Schwermetallen im Boden. MIK-Werte - sie haben weder mit dem Chemikaliengesetz noch mit der Gefahrstoffverordnung etwas zu tun - sind an zwei Stellen beschrieben. Zum einen werden sie von der VDI-Kommission „Reinhaltung der Luft" erarbeitet und sind in VDI-Richtlinien zu finden; zum anderen sind Immissionsgrenzwerte „zum Schutz vor Gesundheitsgefahren" in der TA Luft („Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft") festgelegt. Beispielsweise beschäftigen sich die VDI-Richtlinien 2310 Blatt 2 und Blatt 11 mit Schwefeldioxid: Dort werden „Maximale Immissions-Werte zum Schütze der Vegetation" bzw. „Maximale Immissions-Werte zum Schütze des Menschen" festgelegt. In der Regel sind die Konzentrationswerte, die zum Schutz der Vegetation eingehalten werden müssen, niedriger als diejenigen, bei denen der Schutz des Menschen gewährleistet ist. Bei der Ein-haltung dieser Werte ist der Schutz des Menschen und seiner Umwelt nach derzeitigem Wissensstand gewährleistet. In der VDI-Richtlinie 2310 Blatt l wird gefordert, dass „nachteilige Wirkungen von Luftverunreinigungen auf den Mensch und seine Umwelt" zu verhindern oder zumindest zu

2 § 3 (2) BImSchG


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begrenzen sind. Unter nachteiliger Wirkung wird verstanden, dass ein begründeter Zusammenhang zwischen einer Krankheit oder einer Leistungseinbuße und physiologischen, biochemischen Veränderungen oder Änderungen in der normalen chemischen Zusammen-setzung von Organen und Körperflüssigkeit angenommen werden kann. Schon eine erhebliche Störung des menschlichen Wohlbefindens reicht also aus. Entsprechendes gilt für Boden, Pflanzen oder Tiere: Der Zusammenhang zwischen einem Effekt und einer Wertminderung oder Beeinträchtigung einer Funktion muss nachgewiesen sein. Der Schutzumfang des MIK-Wertes bezieht sich auch auf Risikogruppen (z. B. Kinder, alte Menschen, Schwangere) oder besonders empfindliche Pflanzen oder Nutztiere. Aber ein Individualschutz wird durch diese Werte ausdrücklich ausgeschlossen. Für eine Reihe von Einzelschadstoffen werden Mittelwerte über eine halbe Stunde, 24 Stunden und l Jahr angegeben. Die Lang-und Kurzzeitwerte, die die VDI-Kommission festgelegt hat, unter-scheiden sich zum Teil von den Immissionswerten der TA-Luft. Für bestimmte Luftschadstoffe hat auch die Weltgesundheitsorganisation (WHO) Richtwerte vorgeschlagen. Und speziell für Schadstoffe in Innenräumen gibt es von verschiedenen Institutionen erarbeitete Richtwerte.


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Kapitel 7. 7.1 Worin liegt die besondere Bedeutung der Atmosphäre im Vergleich mit der Hydrosphäre und Lithosphäre? Die Atmosphäre ist die gasförmige Hülle der Erde. Sie ist das wichtigste „Lebensmittel“ für Mensch und Tier, sie ist ebenfalls das wichtigste Kompartiment für den Transport von Schadstoffen (Gase, Flüssigkeiten und Feststoffe). Die Masse der Atmosphäre ist geringer als die des Bodens oder die von Gewässern, daher ist sie empfindlicher in Bezug auf Veränderungen. Die Zeiträume, in denen sich die Zusammensetzung bei der Belastung durch Schadstoffe nachhaltig verändert ist in der Atmosphäre besonders kurz. 7.2 Nennen Sie Beispiel für das Selbstreinigungsvermögen der Atmosphäre. Die Atmosphäre ist ein dynamisches System, gasförmige Komponenten stehen miteinander in Wechselwirkung, Stoffe werden gebildet und abgebaut und mit Ozeanen und der Biosphäre ausgetauscht. So erscheint eine nahezu unveränderliche Zusammensetzung. 7.3 Nennen Sie die Hauptbestandteile der Luft. Stickstoff (78 %), Sauerstoff (21 %), 7.4 Welche Nebenbestandteile enthält die Luft? Argon (0,9 %), Spuren 7.5 Nennen Sie einige Bestandteile der Atmosphäre, die nur in Spuren vorkommen. Kohlendioxid (CO2), Schwefeldioxid (SO2), Stickoxide (NOX), Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffe 7.6 Die Zusammensetzung der Atmosphäre hängt von der Höhe über dem Erdboden, von der geographischen Breite, von der Tageszeit und von der Region ab. Nennen Sie Beispiele. Höhe über dem Erdboden: vertikale Verteilung der FCKW Geographische Breite: horizontale Verteilung des CO2 Tageszeit: Veränderung der Ozonkonzentration über den Tag verteilt Region: Meer/Festland – Stadt/Land 7.7 Was ist die Stratosphäre? Die Schicht der Atmosphäre in der eine starke Ozon (O3) Anreicherung besteht. Sie befindet sich in 20 – 50 km Höhe. 7.8 In welchem Bereich der Atmosphäre spielt sich vorwiegend das Wettergeschehen ab? In der Troposphäre. 7.9 Erläutern Sie die Begriffe „Quellgas“, Senkengas“ und „Reservoirgas“ (Beispiele)


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Quellgas: gasförmige Substanzen natürlicher und anthropogener Provinienz, die in die Umwelt emittierend einströmen. Senkengase: gasförmige Substanzen, die durch natürliche Prozesse aus der Atmosphäre entfernt werden. Reservoirgas: Gase, die bei bspw. Sonneneinstrahlung in den Wolken gebildet werden und obere atmosphärische Schichten zerstören. (Ozonloch – HOCl, Cl2, HCl) 7.10 Nennen Sie die Senken für Gase. Senken werden durch Adsorption ( von Gasen oder Flüssigkeiten an Staub), durch Absorption (CO2 in Flüssen, in Seen oder im Meer), durch Ablagerungen (Sedimente eines Flusses), biologischer Abbau (Aufnahme von H2S oder CO2 von Pflanzen), durch chemische Reaktionen (Umwandlung von FCKW in CO2, HCl und HF) verursacht oder die Gase sind einfach nur wasserlöslich. Gasförmige Verbindungen nennt man Senkgase, wenn sie aus der Atmosphäre durch natürliche Prozesse entfernt werden können. 7.11 Nennen Sie die Unterschiede in der Zusammensetzung der Atmosphäre in Ballungsgebieten und in unbelasteten Gebieten. Ballungsgebiete sind Gebiete der Hauptquellen von Luftverunreinigungen (Industrie-, Großstädte) Unbelastete Gebiete sind meist ländlicher Natur. Diese sind gekennzeichnet durch einen indirekten Eintrag von Schadstoffen durch Regen, Wind und Staub. Die Zusammensetzung der Atmosphäre variiert stark in Erdnähe. Das Mehr an Verunreinigungen in Ballungsgebieten – dort ist die Windgeschwindigkeit niedrig, was den Luftaustausch verhindert – stammt hauptsächlich aus Verkehr, Energiegewinnung und Industrie. 7.12 Was bedeutet ITCZ? Innertropische Konvergenzzone 7.13 Wie unterscheiden sich hemiphärische und interhemispärische Durchmischungszeit? Die hemisphärische Durchmischungszeit beschreibt den Zeitraum, den eine Substanz benötigt um entweder auf der Nord- oder Südhalbkugel vollständig vermischt zu werden. Interhemisphärische bedeutet, das dieser Zusammenhang auf beide Hemisphären bezogen wird. 7.14 Was verstehen Sie unter der mittleren Lebensdauer eines Stoffes in der Atmosphäre? Das ist die Zeitdauer, nach der die Konzentration des reagierenden Stoffes in der Atmosphäre einer bestimmten Konzentration auf 1/3 des ursprünglichen Wertes gefallen ist. 7.15 Welche Methode verwendet man, um die mittlere Lebensdauer einer Molekülsorte in der Atmosphäre abzuschätzen? Diese Stoffe werden auf die Reaktion mit OH - Radikalen ( den reaktivsten Teilchen in der Atmosphäre) bezogen. Die OH-Radikalkonzentration muss dafür bekannt sein. Stoffe mit hoher Lebensdauer reichern sich in der Atmosphäre an.


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7.16 Welchen Zusammenhang zwischen der mittleren Lebensdauer eines Stoffes in der Atmosphäre und dessen geographischer Verteilung kennen Sie? Je länger der Stoff Bestand hat, desto größer ist die Möglichkeit der geographischen Verteilung. Beträgt die mittlere Lebensdauer zwei Jahre und mehr, besteht die Möglichkeit einer Verteilung über die gesamte Erde, da diese Zeit ausreicht um die ITCZ zu überschreiten. 7.17 Erläutern Sie die Begriffe „Emission“, „Transmission“ und „Deposition“ Emission: Ausstoß einer Verunreinigung (Stäube, CO2, SO2, NOX, usw.) Transmission: Vorgänge, in deren verlauf sich räumliche Lage und Verteilung der luftverunreinigenden Stoffe in der offenen Atmosphäre unter dem Einfluss von Bewegungsphänomenen oder infolge weiterer physikalischer sowie chemischer Effekte ändern. Deposition: (ablegen, niederlegen) Schadstoffe oder die aus ihnen entstandenen Umwandlungsprodukte erreichen ein anderes Kompartiment der Umwelt. 7.18 Nennen Sie Beispiel für „natürliche“ und „anthropogene“ Emissionen. Natürliche Emissionen: Pflanzen, Vulkane Anthropogene Emissionen: Verbrennungsmotoren, Schornsteine 7.19 Was verstehen Sein unter „primären“ und „sekundären Schadstoffen“? primäre Schadstoffe werden direkt emitiert. (CO2, SO2, NOX) sekundäre Schadstoffe entstehen durch Abbau und Umwandlung in der Atmosphäre 7.20 Nennen Sie Beispiele für Stoffe, bei denen sich Emission und Deposition unterscheiden. Emission: H2S Deposition: H2SO4 Emission: NO2 Deposition: HNO3 7.21 Nennen Sie sechs wichtige Arten von natürlicher Emission. Vulkane: Eintrag von Staub und Gas (Asche, Bimsstein, H2S, HCl, HF, Hg, SO2) Wetter: Blitze lassen Stickoxide entstehen Reisfelder: Emission von CH4, CO2 Gashydratvorkommen: Emission von CH4 Pflanzen: Emission von CO2 bei Abbau Tiere: Emission von CO2 und CH4 aus Atmung und Gärung Waldbrände: Emission von CO2 bei Abbrand 7.22 Nennen Sie die wichtigsten anthropogenen Emissionsquellen. Verbrennung von fossilen Energieträgern (Öl, Gas, Kohle), Verbrennung von nachwachsenden Energieträgern (Holz etc.) durch Raffinerien, Hochöfen, Kraftwerke etc. 7.23 Nennen Sie mehrere Verunreinigungen, bei den der anthropogen verursachte Anteil höher ist als der natürlich verursachte Anteil. CO2, SO2, NOX


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7.24 Unter welchen Bedingungen nennt man Luftverunreinigungen loklen, regionalen oder globalen Ursprungs? Lokal: flächenmäßig klein, rund um den Entstehungsort. Regional: größere Fläche, die sich über ein definiertes Gebiet erstreckt. Global: wenn man sie überall auf der Erde findet. 7.25 Wann nennt man einen Stoff ubiquitiär (allgegenwärtig)? Ein Stoff ist ubiquitär, wenn der Stoff in geringen Konzentrationen überall auf der Erde verteilt vorkommt. Dieser Stoff muss eine hohe Persistenz, eine hohe Flüchtigkeit und eine niedrige Wasserlöslichkeit haben. 7.26 Nennen Sie andere Begriffe mit Allgegenwartskonzentration. Ubiquitiär 7.27 Welche Vorraussetzungen müssen erfüllt sein, damit ein anthropogener Stoff ubiquitär ist? Dieser anthropogene Stoff muss eine hohe Persistenz, eine hohe Flüchtigkeit und eine niedrige Wasserlöslichkeit haben. 7.28 Was sind „Xenobiotika“? Xenobiotika sind Stoffe, die durch den Menschen mit oder ohne Absicht in die Umwelt gelangen oder als in Folge menschlicher Tätigkeit in der Umwelt entstehen oder in deutlich höherer Konzentration auftreten, als dieses natürlicherweise der Fall sei. 7.29 Wer – Verkehr, Industrie, Energie oder Kleinverbraucher – sind die Hauptverursacher für SO2, NOX und Staub? SO2

1. Verkehr 2. Energie 3. Industrie 4. Kleinverbraucher

NOX

1. Energie 2. Industrie 3. Verkehr 4. Kleinverbraucher

Staub

1. Industrie 2. Verkehr 3. Energie 4. Kleinverbraucher

7.30 Zählen Sie einige Folgen / Wirkungen von Luftverunreinigungen auf.


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Folgen von Luftverunreinigungen sind die Beeinträchtigungen der Gesundheit von Mensch und Tier, Schädigung an Vegetation und Böden, Materialverschmutzung, Schädigung von Materialien, Sichtbeeinträchtigung und die Sonneneinstrahlung wird verringert. Eine Wirkung davon ist die Beeinflussung des Klimas. 7.31 Nennen Sie einige wichtige Beispiele für Materialschädigungen durch Luftverunreinigungen. Verwitterung von Baudenkmälern (Sandstein, Glas) , Beschleunigung von Alterung und Korrosion von Metall, Textilien werden entfärbt, eine geringere Zugfestigkeit ist ebenfalls die Folge. 7.32 Nennen Sie die fünf Stoffe, die mehr als 90 % der Luftschadstoffe ausmachen! CO2, SO2, NOX, CO, KW 7.33 Was ist Photochemie? Photochemie ist das Teilgebiet der Chemie, das sich mit der Wirkung elektromagnetischer Strahlung der Wellenlänge 100 bis 1000 nm auf chemische System beschäftigt. 7.34 In welchem Wellenlängenbereich liegt das ultraviolette und das sichtbare Licht? Wellenlänge des UV-Lichts: 10-400 nm Wellenlänge des sichtbaren Lichts: 400-760 nm 7.35 Was bedeutet A (+ h * v) → A* Das bedeutet, das das Molekül A durch Photonen als Zufuhr von Lichtenergie von außen in ein angeregtes Molekül A* überführt wird. 7.36 Wie nennt man die folgende photochemische Reaktion A (+ h * v) → A* + D → A+D- oder A-D+ Photoionisation 7.37 Wie nennt man eine Reaktion vom Typ A* + B → A + B* Energieübertragung 7.38 Was ist Photolyse? Photolyse ist die Absorbtion von Photonen durch molekularen Sauerstoff mit anschließender Dissoziation. 7.39 Die Dissoziationsenergie für molekularen Sauerstoff, O2 (Stickstoff, N2) beträgt 495 kJ/mol (950 KJ/mol) . Photonen welcher Wellenlänge sind in der Lage O2 (N2) gemäß O2 → 2 O (N2 → 2 N) zu spalten? (h= 6,625 * 10-34 Js; c=3,00 * 108 m/s) Dissoziation ist eine Maß für die Stärke der Bindung.


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E = J*,*,

J 1923 10228

100236496 −=

v = 11510241 −= s*,hE

λ = m*,vc 710422 −= ~ 242 nm (O2)

Photonen mit einer Wellenlänge l < 242 nm sind in der Lage O2 zu spalten (Kleine Wellenlänge = hohe Energie). Je stärker eine Bindung, desto höher ist die Dissoziationsenergie und um so niedriger ist die Wellenlänge um die Bindung photolytisch zu spalten. 7.40 Nennen Sie einige wichtige Photoionisationsvorgänge, die in der oberen Atmosphäre ( ≥ 90 km Höhe) stattfinden. Worin liegt ihre Bedeutung NO → NO+ + e- λ = 134 nm (892 kJ/mol) NO2 → NO2

+ + e- λ = 127 nm (945 kJ/mol) Kurzwellige Protonen werden bereits in der äußeren Atmosphäre aus dem Sonnenspektrum vollständig weggefiltert und erreichen die Erde nicht. 7.41 Was verstehen Sie unter der „Quantenausbeute“? Ist die Bezeichnung für den experimentell z.B. durch Aktinometrie zu ermittelnden Quotienten aus der Zahl der umgesetzten Mole ( siehe auch Photochemie), der erzeugten Photoelektronen ( siehe auch Photoeffekte) oder der emittierenden Lumineszenzquanten (vergleiche auch Lumineszenz) zur Zahl der absorbierten Lichquanten. (Symbol F, früher j) 7.42 Welche Bedeutung haben die Hydroxyl -Radikale in der Troposphäre? Sie stellen Schlüsselreagentien dar. Ihre Funktion ist die eines Waschmittels. Durch die hohe Reaktivität dienen sie zur Entfernung von Spurenstoffen aus der Atmosphäre. Wichtiger Indikator für die Selbstreinigungskraft der Atmosphäre. 7.43 Welches ist die wichtigste Reaktion zur Bildung von OH-Radikalen? Welche anderen Reaktionen führen zur Bildung von OH? O* + H2O → 2 OH* O3 + HO2 → OH + 2 O2 NO + H2O → OH + NO2 O* + H2 → OH + H+ O* + CH4 → OH + CH3 H2O2 + h*v → 2 OH 7.44 Die Troposphäre wird of als „photochemischer Reaktor“ bezeichnet. Inwiefern ist das berechtigt? Die Troposphäre darf als solcher bezeichnet werden, da die Sonne als Lichtquelle für die Photolyse dient, obwohl in der Troposphäre keine UV-Strahlung vorhanden ist.


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7.45 Welche Bedeutung haben die Hydroxyl - Radikale für die mittlere Lebensdauer von Stoffen in der Atmosphäre? Die mittlere Lebensdauer ist sehr kurz, weil die OH – Radikale sehr schnell mit ihnen reagieren. 7.46 Sind die Troposphäre und die Stratosphäre photochemisch aktiv oder träge? Aktiv 7.47 Welche vier Stoffe sind hauptverantwortlich für den Abbau organischer Spurenstoffe? Hauptverantwortliche Stoffe für den Abbau organischer Spurenstoffe sind HOO*, NO3, O3, OH*. 7.48 Ordnen Sie die folgenden Verbindungsklassen nach ihrer photochemischen Reaktivität: Alkane, Alkene, Aldehyde. Am Schnellsten reagieren Alkene ab, danach folgen Aldehyde und dann schließen die Alkane ab. Dieser Aufzählung liegt die folgende Feststellung zu Grunde, das je größer und komplizierter ein organisches Molekül ist, desto wahrscheinlicher ist, dass es eine Atomgruppierung aufweist, an der der Abbau beginnt. 7.49 Nennen Sie eine Möglichkeit zur näherungsweisen Abschätzung der Lebensdauer einer organischen Verbindung in der Troposphäre. Identifizierung des OH-Gehaltes. 7.50 Nennen Sie einige Reaktionen, die zur Bildung von HO2 führen! O* (aus O3) + H2O2 → *OH + HO2 7.51 Erläutern Sie die Bedeutung, die das OH – Radikal für die Selbstreinigung der Atmosphäre hat. Die OH-Radikale oxidieren die Schadstoffe, die dadurch wasserlöslich werden und somit über den Regen aus der Atmosphäre entfernt werden können. 7.52 Nennen Sie bei der Selbstreinigung der Atmosphäre entstehende Senkenstoffe. H2O2; H2O, H2SO4, HCl, HNO3


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Kapitel 8. 8.1 Was ist das Boudouard - Gleichgewicht? CO2 * C ↔ 2 CO (bei hoher Temperatur liegt das Gleichgewicht auf der rechten Seite) 8.2 Was wissen Sie über die Toxizität von Kohlendioxid? CO2 übt starke Reizwirkung auf das Atemzentrum aus, die Atmung wird beschleunigt und tiefer. (MAK 9 g/m³) Ein Volumenanteil von über 20 % ist tödlich für den Menschen; bei 15 % erscheinen Lähmungen, 10 % Volumenanteil wirkt sich in Krämpfen aus und Bewusstlosigkeit aus. 8-10 % verursachen Schwindelgefühl und Kopfschmerzen. Bei einer Exposition von 2,5 % Volumenanteile auf längere Sicht gesehen folgern keine schädigenden Wirkungen. 8.3 Welche sind die Hauptquellen für CO2? Verbrennung fossiler Brennstoffe, Atmung (Termiten), biologische Abbauprozesse im Meer. 8.4 Nennen Sie die wichtigsten fossilen Brennstoffe! Braun- und Steinkohle, Erdöl, Erdgas, Torf 8.5 Begründen Sie die Schwankungen des CO2-Gehalts über dem Erdboden! Der CO2 – Gehalt über dem Erdboden schwankt, weil CO2 schwerer ist als Luft und sich somit an tiefer liegenden Stellen sammelt 8.6 In welcher Form kommt Kohlenstoff in den Sedimenten vor? Kohlenstoff kommt in den Sedimenten als Carbonat oder als organischer Kohlenstoff vor. 8.7 In welchen Verhältnissen kommt Kohlenstoff in der Atmosphäre, in den Ozeanen und in den Sedimenten vor? Atmosphäre: 0,06 (0,062*1018 mol) Ozeane: 3,2 (3,1787*1018 mol) Sediment: 2100 (2102*1018 mol) 8.8 In welcher Form liegt Kohlenstoff hauptsächlich in den Ozeanen vor? Als Carbonate 8.9 Welche Bedeutung spielt die Photosynthese für den Kohlenstoffhaushalt? (Reaktions-gleichung) n CO2 + n H2O → h*v → Cn(H2O)n + n O2 (mit n = 6 Glucose) 8.10 In wiefern unterscheiden sich die Verweilzeiten von Kohlenstoff in der Atmosphäre, in den Ozeanen und in den Sedimenten?


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Der biosphärische Kohlenstoffkreislauf benötigt für einen Austausch ca. 5 Jahre. Der geochemische Kohlenstoffkreislauf benötigt im Mittel 120 Jahre. 8.11 Wie groß war die CO2-Konzentration vor Beginn der Industriealisierung, wie groß ist die Konzentration heute? Ca. 1860: 286...288 ppm 1998: 367 ppm 8.12 Welche Methode wurde verwendet, um die CO2-Konzentrationen und die Temperaturen im Verlauf der 160 000 Jahren auf der Erde zu bestimmen? Bohrkernmethode: Dabei wird im „ewigen Eis“ ein Bohrkern der verschiedenen Eisschichten herangezogen. Die Analyse der Spurenstoffe und des Wassers aus dem Eis lassen Rückschlüsse auf das Klima zu. Aus dem Isotopenverhältnis 18O/16O und 2H/1H in den Wassermolekühlen kann auf die Temperatur in den Wolken zurück geschlossen werden.Die Temperatur wiederum steht mit dem CO2- und dem CH4- Gehalt im Verhältnis. 8.l 3 Welche Art von Informationen hat man mit Hilfe von Eisbohrkernen gewinnen können? Mittels Eisbohrkernen können Informationen über das Klima und den CO2-Gehalt gemacht werden 8.14 Was sind Clathrate? Welche Rolle spielen Sie bei unseren Kenntnissen über die Zusammensetzung der Atmosphäre? Clathrate sind Einschlussverbindungen, in denen ein käfigartiges Kristallgitter aus Wassermolekülen als „Wirt“ die Gasmoleküle Jahrtausende eingeschlossen hat. 8.l 5 Welche Elemente werden herangezogen um in Eisbohrkernen die zu einem bestimmten Zeitpunkt herrschenden Niederschlag-Temperaturen zu messen? Zur Bestimmung der Niederschlagstemperaturen zu bestimmten Zeiten wird das Isotopenverhältnis von O und H herangezogen. 8.16 Was verstehen Sie unter dem Treibhauseffekt? Sonneneinstrahlung wird von der Atmosphäre und vom Boden in Form von Wärme gespeichert und in der Nacht als IR-Strahlung in den Weltraum abgegeben. Die Abstrahlung wird allerdings durch die Absorption von Spurengasen gehindert. Durch den Menschen gelangen immer mehr Spurengase in die Atmosphäre, wodurch dieser Effekt verstärkt wird und langfristig mit einer globalen Erwärmung in den erdnahen Luftschichten zu rechnen ist. 8.17 Erläutern Sie den Begriff „zusätzlicher Treibhauseffekt"! Gase wie CO2 und CH4 steigen durch den Menschen verursacht in der Atmosphäre an und verstärken den „natürlichen“ Treibhauseffekt. 8.18 Nennen Sie die wichtigsten natürlichen Treibhausgase!

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