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Hier liegt das erste zusammenfassende Buch zu den Auswirkungen von Luftverschmutzung und Klimaänderung auf die Biosphäre vor. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der Erläuterung der biochemischen Vorgänge in Pflanze, Tier und Mensch, die durch die jeweiligen Luftschadstoffe ausgelöst werden. Daneben werden aber auch globale Aspekte der Luftverschmutzung wie Treibhauseffekt, saurer Regen, Ozonloch und Waldsterben ausführlich erörtert. Somit erhält der Leser einen umfassenden Einblick in diese fachübergreifende Problematik.

 

 

/ AUS DEM INHALT: / / / 1. Einleitung 1 1.1 Definitionen und Begriffe 1 1.2 Stäube und Aerosole 3 1.3 Maßeinheiten für die Messung von Gasen 5 1.4 Zusammensetzung der Atmosphäre und Klima 6 1.5 Depositionsraten 10 1.6 Konzentrationen und Grenzwerte 11 1.7 Critical Loads 14 1.7.1 Feststellung von SchadstofTbelastungen 15 1.8 Bioindikatoren 17 1.9 Schwellenwerte und Schäden 22 1.10 Genetische Adaptation 24 1.10.1 Industriemelanismus 24 1.10.2 Sensibilität und Toleranz 27 Weiterführende Literatur 28 2. Schwefeldioxid 31 2.1 Schwefelquellen und Schwefelkreislauf 31 2.1.1 Anthropogene Einwirkungen 31 2.1.2 Natürliche Einwirkungen 34 2.1.3 Mikrobielle Tätigkeit 36 4 2.1.4 Reaktionen von Schwefeldioxid in Wasser und Gewebsflüssigkeiten 40 2.1.5 Reaktionen von Sulfit mit Biomolekülen 41 2.2 Auswirkungen auf die Pflanzenwelt 43 2.2.1 Eintritt über die Stomata 43 2.2.2 Transferwiderstände im Blattinneren und Pufferkapazität 46 2.2.3 Schwefelstoffwechsel 49 2.2.4 Schäden an Chloroplasten 51 2.2.5 Langfristige Schäden 53 2.3 Auswirkungen auf die Gesundheit 55 2.3.1 Reizerscheinungen 55 2.3.2 Gefahren am Arbeitsplatz und in den Städten 58 2.3.3 Toxizität von Schwefeldioxid und Sulfit in Geweben 59 Weiterführende Literatur 61 3. Stickoxide 63 3.1 Bildung und Quellen 63 3.1.1 Der Stickstoffkreislauf 63 3.1.2 Distickstoffoxid 64 3.1.3 Verbrennungsvorgänge 67 3.1.4 Oxidationsprozesse in der Atmosphäre 70 3.1.5 Trockene Deposition 73 3.2 Auswirkungen auf die Pflanzenwelt 74 3.2.1 Eintritt ins Blatt 74 3.2.2 Aufnahme über die Wurzeln 75 3.2.3 Positive oder negative Auswirkungen? 77 3.2.4 Gewächshauspflanzen 79 3.2.5 Aussichten 80 3.3 Auswirkungen auf die Gesundheit 81 3.3.1 Störfälle in der Industrie 81 3.3.2 Private Haushalte 82 3.3.3 Lungenschäden 85 3.3.4 Stoffwechsel-Reaktionen 87 3.3.5 Bedeutung für die Ernährung 89 Weiterführende Literatur 90 4. Ammoniak und Sulfide 93 4.1 Reduzierte Stickstoff- und Schwefelformen in der Atmosphäre 93 4.2 Ammoniak 93 4.2.1 Gasförmige Freisetzung 93 4.2.2 Deposition von atmosphärischem Ammoniak 97 4.2.3 Auswirkungen von Ammoniak auf Pflanzen 98 4.2.4 Auswirkungen von Ammoniak auf die Gesundheit 99 4.3 Schwefelwasserstoff 99 4.3.1 Übelriechende Emissionen 99 4.3.2 Austausch von Schwefelwasserstoff aufgrund mikrobieller Tätigkeit 100 4.3.3 Emission von Schwefelwasserstoff durch Pflanzen 101 4.3.4 Unfälle 102 4.4 Organische Sulfide 104 4.4.1 Biogene und anthropogene Emissionen 104 4.4.2 Organische Sulfide und Vegetation 106 4.4.3 Toxikologische Auswirkungen von Carbondisulfid 107 Weiterführende Literatur 108 5. Saurer Regen 109 5.1 Bildung und Deposition von sauren Niederschlägen 109 5.1.1 Definitionen 109 5.1.2 Säuregehalt des Wolkenwassers 110 5.1.3 Bildung von Schwefelsäure 112 5.1.4 Bildung von Salpetersäure 114 5.1.5 Weitere Quellen von Acidität und Alkalinität 114 5.1.6 Dispersion und Transport 115 5.1.7 Deposition 116 5.2 Auswirkungen auf Lebensräume 117 5.2.1 Pflanzennährstoffe und Bodenversauerung 117 5.2.2 Verdunstung und Sublimation 122 5.2.3 Versauerung von Flüssen und Seen 124 5.3 Auswirkungen auf Pflanzen 126 5.3.1 Blattschäden und Veränderungen der Cuticula 126 5.3.2 Physiologische und biochemische Veränderungen 126 5.3.3 Direkte Nährstoffverluste und Auswirkungen auf die Reproduktion 127 5.4 Auswirkungen auf Tiere 128 5.4.1 Seen und Fischereigewässer 128 5.4.2 Vergiftungserscheinungen bei Fischen 130 5.4.3 Auswirkungen auf Wirbellose und Vögel 133 5.4.4 Indirekte Auswirkungen auf den Menschen 134 Weiterführende Literatur 135 6. Ozon, PAN und photochemischer Smog 137 6.1 Bildung und Quellen 137 6.1.1 Bildung von Ozon in der Troposphäre 137 6.1.2 Unverbrannte Kohlenwasserstoffe 137) 6.1.3 Bildung von photochemischem Smog 138 6.2 Schadensmechanismen 141 6.2.1 Materialschäden 141 4 6.2.2 Ozonolyse oder Peroxidation? 142 6.2.3 Größere Empfindlichkeit der Proteine im Vergleich zu Lipiden 144 6.2.4 Reaktionen unter Beteiligung von PAN 145 6.2.5 Natürliche Antioxidanzien 145 6.3 Auswirkungen auf die Pflanzen 150 6.3.1 Eintritt in die Pflanze 150 6.3.2 Zellveränderungen und -schaden 150 6.3.3 Sichtbare Schäden 152 6.3.4 Schäden infolge von Peroxyacylnitraten 152 6.4 Auswirkungen auf die Gesundheit 153 6.4.1 Gefahren in Innenräumen und am Arbeitsplatz 153 6.4.2 Gefahren im Freien 154 6.4.3 Kurze und lange Expositionszeiten 154 6.4.4 Biochemische und physiologische Veränderungen 156 6.4.5 Zellmodelle 157 6.4.6 Entstehung von Mutationen 158 Weiterführende Literatur 159 7. Stratosphärischer Ozonabbau und verstärkte UV-B-Strahlung 161 7.1 Ultraviolette Strahlung 161 7.2 Atomarer Sauerstoff, Ozon und Hydroxylradikale 163 7.3 Sprays, Kältemittel, Isolierstoffe und Lösemittel 166 7.4 Polare Wirbel 168 7.5 Ersatzstoffe 168 7.6 Biologische Wirkungsspektren 172 7.7 UV-B-Flüsse und experimentelle Strahlenapplikation 174 7.8 Höhere Pflanzen 175 7.9 Auswirkungen auf Mikroorganismen 179 7.10 Meereswelt 180 7.11 Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit 182 7.11.1 Hautkrebs 182 7.11.2 Augenschäden 183 7.11.3 Infektionen und Immunreaktionen 185 7.12 Auswirkungen auf die Tierwelt 185 Weiterführende Literatur 186 8. Globale Erwärmung 187 8.1 Der Treibhauseffekt 187 8.1.1 Ein natürlicher Vorgang 187 8.1.2 Treibhausgase 187 8.1.3 Methan 188 8.1.4 Wasserdarnpf 191 8.1.5 Temperatur, Kohlendioxid- und Methankonzentration in der Vergangenheit 191 8.1.6 Künftige Trends: Temperaturen, Meeresspiegel und Regenfälle 195 8.1.7 Albedo, Neigungswinkel der Erde und vulkanische Tätigkeit 199 8.1.8 Der Einfluß der Meere 200 8.2 Auswirkungen auf Pflanzen 202 8.2.1 Photosynthese 202 8.2.2 Temperatur 205 8.2.3 Wasser 207 8.3 Auswirkungen auf den Menschen 209 Weiterführende Literatur 211 9. Andere globale und lokale Luftverunreinigungen 213 9.1 Luftschadstoffe 213 X 9.2 Das Zusammenspiel von Sauerstoff und Kohlendioxid 213 9.2.1 Co-Evolution der Atmosphäre und der Biosphäre 213 9.2.2 Photorespiration der Pflanzen 215 9.2.3 Hyperoxämie 217 9.2.4 Erstickung 217 9.3 Kohlenmonoxid 218 9.3.1 Quellen und Senken 218 9.3.2 Aufnahme durch die Pflanzen 220 9.3.3 Das älteste Industriegift 221 9.3.4 Biochemie des Bluts und Luftverschmutzung 222 9.4 Formaldehyd 224 X" 9.4.1 Quellen und Verwendung 224 9.4.2 Gefahren für die Gesundheit 225 9.5 Fluorwasserstoff und Fluoridionen 226 9.5.1 Allgegenwärtiges Nebenprodukt 226 9.5.2 Fluoridanreicherung in Pflanzen 227 9.5.3 Fluorose bei Tieren 229 9.5.4 Fluorose beim Menschen, Fluoridierung und Zahngesundheit 231 9.6 Organische Bleiverbindungen 232 9.6.1 Atmosphärische Quellen 232 9.6.2 Aufnahme durch den Menschen 233 9.6.3 Toxizität im Körper 233 9.7 Radon 234 9.7.1 Physikalische Eigenschaften 234 9.7.2 Aufnahme durch den Menschen und gesundheitliche Gefahren 235 9.7.3 Quellen und Schutzmaßnahmen 237 Weiterführende Literatur 238 10. Neuartige Waldschäden 239 10.1 Auftreten und Klassifizierung 239 10.2 Mögliche Ursachen 243 10.2.1 Unangemessene Forstpraxis 245 10.2.2 Saurer Regen und Bodenauswaschung 245 10.2.3 Ozon und photochemische Prozesse 246 10.2.4 Zusammenwirken verschiedener Faktoren und erhöhte Anfälligkeit für Streß und Infektionen 247 10.2.5 Ammoniumionen und übermäßiger Stickstoffeintrag 248 10.2.6 Chlorethen und Photoaktivierung 249 10.2.7 Alternative Hypothesen 250 10.2.8 Interaktion von Streß und Ethen 251 Weiterführende Literatur 252 11. Wechselwirkungen und Integration 253 11.1 Wechselwirkungen 253 11.1.1 Ein Zusammenspiel mehrerer Streßfaktoren 253 11.1.2 Synergistisch oder überadditiv? 253 11.1.3 Auswirkungen von Schadstofflcombinationen auf Pflanzen 256 11.1.4 Mechanismen der Schadstoffwechselwirkungen 257 11.1.5 Beeinträchtigen "Cocktails" auch den Menschen? 259 11.2 Integration 260 11.2.1 Modelle 260 11.2.2 Auswirkungen auf die Pflanzenwelt 260 11.2.3 Auswirkungen auf die Tierwelt 263 11.2.4 Menschen, Fische und andere Tiere 265 11.2.5 Bedeutung für die Zukunft 267 Weiterführende Literatur 268 A. Freie Radikale 269 B. Säuren, pH, p/i'a und Mikroäquivalente 271 C. Glossar und Einheiten 275 Index 279