Einfluss des Menschen auf die Umwelt

Luft, Wasser und Boden sind unsere Lebensgrundlage und unser Lebensraum. Sie dienen uns auch als Rohstoffquellen. Schadstoffe, die in die Umwelt eingetragen werden, können schwerwiegende Auswirkungen haben.

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Luft

Unsere Erde ist von einer schützenden, gasförmigen Hülle, der Erdatmosphäre, umgeben.

Aufbau der Erdatmosphäre
Aufbau der Erdatmosphäre

Die Atmosphäre besteht aus Luft, einem Gasgemisch, das vor allem aus Stickstoff (N2) und Sauerstoff (O2) besteht.

Bestandteile der Luft näher betrachtet
Zusammensetzung der trockenen Luft
Info für Lehrer*innen

Luftverschmutzung

Durch Kraftwerke, die Industrie, die Landwirtschaft und den Verkehr werden luftfremde Stoffe emittiert. Das führt zu Veränderungen der natürlichen Zusammensetzung der Luft. Die freigesetzten Substanzen können erhebliche Auswirkungen auf die Umwelt, das Klima und unsere Gesundheit haben.

Luftschadstoffe wie Stickoxide und Schwefeldioxid reagieren mit Wasser und Sauerstoff in der Luft. Dabei entstehen Säuren (Salpetersäure, Schwefelsäure), die den sauren Regen verursachen. Dieser schadet den Lebewesen und dem Boden.
Smog in Kuala Lumpur
Treten Luftschadstoffe in Städten in hohen Konzentrationen auf, entsteht Smog.
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Dieses Gas entsteht bei der unvollständigen Verbrennung von Brennstoffen (wie Holz) und Treibstoffen (wie Benzin und Diesel). Es ist ein brennbares, farbloses und geruchloses Gas. Es ist ein Atemgift, das bereits in einer geringen Konzentration tödlich sein kann.

Bravo, geschafft!

Ozonschicht

Ozon in bodennahen Bereichen ist gesundheitsschädlich und giftig. Als Ozonschicht schützt es uns vor gefährlicher UV-Strahlung. Ozon entsteht in einer Höhe von 15 bis 30 km durch energiereiche Strahlung aus Sauerstoff-Molekülen.

Die Erde im Weltall umgeben von der Ozonschicht und drei UV Stahlungsarten die ganz, wenig und nicht absorbiert werden.
Die Ozonschicht schützt vor schädlicher UV-Strahlung (UV-B und UV-C).
Bildung der Ozonschicht: Durch energiereiche Strahlung (UV-C) werden O2-Moleküle gespalten. Die O-Atome verbinden sich mit anderen O2-Molekülen.

Durch den Einsatz von Fluorchlorkohlenwasserstoffen (FCKW) als Treibgase in Spraydosen, als Kältemittel und als Lösungsmittel wurden diese in die Atmosphäre freigesetzt. Das hat dazu geführt, dass die Ozonschicht abgebaut wurde und ein Ozonloch entstand. 1987 verpflichteten sich sehr viele Staaten dazu, die Ozonschicht zu schützen.

Treibgase aus Sprühdose lassen schädigende Strahlung der Sonne durch die Ozonschicht und lassen einen Mann auf einer Sonnenliege einen Sonnenbrand haben
Der Einsatz von FCKW führte zur Entstehung des Ozonlochs.
Das Ozonloch über der Südhalbkugel (1979-2008)
Das Ozonloch über der Südhalbkugel (1979 und 2008).

Treibhausgase

Die Gase, die die Atmosphäre bilden, lassen das sichtbare Licht ungehindert auf die Erde durch. Manche Spurengase, sogenannte Treibhausgase, absorbieren die langwellige Strahlung und emittieren die aufgenommene Energie. Aufgrund des natürlichen Treibhauseffekts hat es auf der Erde eine globale Durchschnittstemperatur von 15 °C.

Der Treibhauseffekt

Es gibt auch einen anthropogenen Treibhauseffekt. Aufgrund menschlicher Einflüsse werden vermehrt Treibhausgase (wie Kohlenstoffdioxid/CO2, Methan/CH4, Lachgas/N2O) in die Atmosphäre entlassen. Durch die zusätzliche Erwärmung kommt es unter anderem zu einer Zunahme an Extremwetterereignissen und zum Steigen des Meeresspiegels.

Diskutiert, mit welchen Maßnahmen wir den anthropogenen Einfluss auf das Klima reduzieren können!

Wasser

Die Erde wird auch als blauer Planet bezeichnet, da über 70 % der Erdoberfläche mit Wasser bedeckt sind. Davon sind 3 % Süßwasser, wovon nur ein kleiner Teil für den Menschen zugänglich ist. Häufig wird Grundwasser als Trinkwasser genutzt.

Der blaue Planet
Vorkommen des Wassers auf der Erde

Durchschnittlich verbraucht jede Person in Österreich 130 L pro Tag. Davon wird nur ein geringer Teil getrunken oder für die Zubereitung von Speisen verwendet. Der Großteil wird für die Toilettenspülung, die Körperpflege und Arbeiten im Haushalt gebraucht.

Wofür wird wie viel Wasser pro Tag und Kopf verbraucht? Ordne zu!

Daten-Quelle

Sammelt gemeinsam Tipps, um den Wasserverbrauch im Haushalt zu reduzieren!

Info für Lehrer*innen

Im Bereich der Produktion wird noch mehr Wasser benötigt. In der Landwirtschaft müssen Pflanzen bewässert und Tiere getränkt werden. In der Industrie benötigt man Wasser in vielen Bereichen, beispielsweise als Kühlmittel, für Reinigungsprozesse und in der Entsorgung. Für Überlegungen zum Wasserverbrauch muss man daher auch berücksichtigen, wie viel Wasser in der Produktion von Gütern benötigt oder beeinflusst (z. B. verschmutzt) wird.

Wie viel Wasser verbrauchen diese Waren in der Produktion? Ordne zu!

Produkt Wasserverbrauch
15 455 L
11 000 L
4 800 L
3 900 L
2 400 L
1 300 L
1 120 L
1 000 L
255 L
240 L

Überlegt gemeinsam,

  1. welche Faktoren bei der Ermittlung des Wasserverbrauchs berücksichtigt werden sollten!
  2. Info für Lehrer*innen
  3. wie man seinen Wasserfußabdruck reduzieren kann!
  4. Info für Lehrer*innen

Kläranlagen

Abwasser darf nicht ungeklärt in die Umwelt entlassen werden. Es würde die Gewässer, den Boden und das Grundwasser verunreinigen. Daher wird das Abwasser über Kanalsysteme zu Kläranlagen geleitet.

Kläranlage
Kläranlage in Emden (Deutschland)
Faulturm
Faulturm der Kläranlage Langewiese in Ravensburg (Deutschland)

Die meisten Kläranlagen haben heute 3 Stufen. Zuerst erfolgt die Reinigung mit Hilfe physikalischer Trennverfahren (mechanische Reinigung). Hier können nicht gelöste Abfallstoffe durch Rechen zurückgehalten und durch das Absetzen am Boden vom Rest abgetrennt werden. Bei der biologischen Reinigung werden Verunreinigungen durch Mikroorganismen abgebaut. Durch chemische Reaktionen (Fällungsreaktionen) werden bei der chemischen Reinigung Substanzen wie Phosphorverbindungen entfernt. Manche Kläranlagen haben eine 4. Stufe, bei der Mikroverunreinigungen wie Arzneimittelrückstände oder Pestizide mit Hilfe von Ozon oder Aktivkohle entfernt werden.

Popup: Die Kläranlage

Die Kläranlage

Klicke dich durch die Kläranlage durch, um mehr über die einzelnen Schritte zu lernen!

Kläranlagen haben einen hohen Energieverbrauch und setzen Treibhausgase (Kohlenstoffdioxid, Methan, Lachgas) bei den Klärprozessen frei. Daher ist es wichtig, Maßnahmen für einen effizienten Betrieb der Anlagen zu setzen. Beispiele dafür sind die Stromerzeugung aus dem Faulgas und die Nutzung von Abwärme und Sonnenenergie.

Wasserverschmutzung

Aufgrund der in Österreich festgelegten Schutzmaßnahmen haben die Gewässer und das Grundwasser an den meisten Standorten sehr gute Qualität. An manchen Orten kommt es aber durch Industrieabwasser und intensive Landwirtschaft zu Belastungen.

Der Millstätter See in Kärnten
Die meisten Badeseen Österreichs haben ausgezeichnete Wasserqualität.
Tunnelspritzgerät in einem Weingarten bei der Ausbringung eines Pflanzenschutzmittels (Pestizids).
Durch intensive Landwirtschaft kann das Grundwasser mit Pestiziden und Düngemittel belastet werden.

Boden

Pflanzen benötigen Kohlenstoffdioxid, Wasser und Licht für die Fotosynthese. Für das ungestörte Wachstum und ihren Stoffwechsel müssen sie weitere Nährstoffe aufnehmen. Dazu zählen unter anderem Stickstoff, Phosphor, Kalium, Calcium, Magnesium und Schwefel. Die Nährstoffe gelangen durch abgestorbenes Material von Lebewesen in den Boden, das von Bodenorganismen zerkleinert und mineralisiert wird. Dadurch entstehen aus organischen Substanzen anorganische Verbindungen (z. B. Nitrat/NO3-, Phosphat/PO43-, Ammonium/NH4+), die von den Pflanzen über die Wurzeln aufgenommen werden.

Popup: Mineralstoffkreislauf

Mineralstoffkreislauf

Der Mineralstoffkreislauf spielt eine entscheidende Rolle für das ökologische Gleichgewicht. Klicke dich durch die einzelnen Schritte und erfahre mehr!

In der Landwirtschaft wird in den natürlichen Mineralstoffkreislauf eingegriffen, da die Pflanzen abgeerntet werden. Dadurch gehen Nährstoffe für den Boden verloren. Um den Ernteertrag zu erhöhen, führt man dem Boden durch Düngung Mineralstoffe zu. Seit dem 20. Jahrhundert setzt man dafür Kunstdünger ein. Für das Ausbringen des Düngers muss man über den Nährstoffbedarf von Nutzpflanzen Bescheid wissen, damit alle notwendigen Nährstoffe ausreichend vorliegen.

Gesetz des Minimums
Das Wachstum von Pflanzen wird von dem Nährstoff bestimmt, der am wenigsten im Boden vorhanden ist. Der Mangel eines Nährstoffs kann nicht durch ein Überangebot eines anderen Nährstoffs ausgeglichen werden.
Veranschaulichung des Gesetz des Minimums
Gesetz des Minimums (nach Justus von Liebig, 1803-1873): Zur Veranschaulichung dient ein Fass, das nur so weit gefüllt werden kann, wie die kürzeste Daube hoch ist.

Folgen von Überdüngung

Wird zu viel oder zur falschen Zeit gedüngt, kommt es zur Überdüngung. Das hat negative Folgen für den Boden, das Grundwasser, die Gewässer und die Pflanzen – und damit auch für den Ernteertrag.

Düngung
Überdüngung kann erhebliche Auswirkungen auf die Umwelt haben.

Ein zu hoher Eintrag an Ammonium-Ionen (NH4+) führt dazu, dass ein Teil der Ionen durch Mikroorganismen oxidiert werden. Die entstehenden Protonen führen zur Versauerung des Bodens.

Ammonium-Ion Sauerstoff Nitrat-Ion Wasserstoff-Ionen Wasser
NH4+ + 2 O2 NO3- + 2 H+ + H2O

Der Überschuss an Dünger wird durch das Regenwasser ausgewaschen. Er gelangt in das Grundwasser und belastet damit das Trinkwasser mit Nitrat (NO3-). Dies ist für Säuglinge problematisch. Nitrat wird in ihrem Körper durch Bakterien im Magen-Darm-Trakt zu Nitrit (NO2-) umgewandelt. Nitrit verändert den roten Blutfarbstoff (Hämoglobin), wodurch die roten Blutkörperchen keinen Sauerstoff mehr transportieren können.

Durch Überdüngung können Stickstoffverbindungen auch in die Atmosphäre gelangen. Stickstoffdioxid (NO2) reizt die Atemwege und fördert die Bildung von Feinstaub. Stickoxide fördern die Entstehung von saurem Regen. Lachgas (N2O) ist ein Treibhausgas, das einen maßgeblichen Anteil am anthropogenen Einfluss auf das Klima hat.

Ein übermäßiger Eintrag von Nährstoffen in Gewässer (Eutrophierung), beispielsweise von Phosphaten, kann zu einer Algenblüte und in weiterer Folge zum „Kippen des Gewässers“ führen.

Algenblüte
Eutrophierung kann zu einer Algenblüte führen (hier: ein Fluss nahe Chengdu, China).
Eutrophierung Eutrophierung

Gefährdung des Bodens

Der Boden ist unsere Lebensgrundlage. Durch menschliche Einflüsse wird er beeinträchtigt und geschädigt. Beispiele dafür sind die Versiegelung der Böden, die Verdichtung durch Landmaschinen, der Verlust an Biodiversität der Bodenlebewesen, die Kontamination mit Schadstoffen und der Verlust durch Erosion.

Anthropogene Einflüsse auf den Boden

Sammelt gemeinsam Maßnahmen, um unsere Böden zu schützen!

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