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Emissionen und Immissionen

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Definition: der Ausstoß z. B. von Schadstoffen bzw. die an einem Ort entstehenden Schadstoffbelastungen

Englisch: emissions and immissions

Kategorien: Grundbegriffe, Umwelt und Ökologie

Autor: Dr. Rüdiger Paschotta

Wie man zitiert; zusätzliche Literatur vorschlagen

Ursprüngliche Erstellung: 18.10.2015; letzte Änderung: 19.10.2015

Unter Emissionen versteht man den Ausstoß bestimmter Stoffe (häufig Schadstoffe) und manchmal auch von nicht materiellen Störfaktoren wie Schall. In der Energietechnik und der sonstigen industriellen Technik geht es hierbei häufig um die Emission gasförmiger Schadstoffe und/oder Feinstaub als Bestandteile von Abgasen, die die Atmosphäre gelangen; besonders bei der Verbrennung von fossilen Energieträgern und von Biomasse können solche Schadstoffe entstehen. Beispiele für solche Schadstoffe sind giftige und/oder umweltschädliche Gase wie Kohlenmonoxid, Schwefeldioxid, Stickoxide, diverse unverbrannte Kohlenwasserstoffe (etwa Benzol) sowie das in begrenzten Konzentrationen nicht giftige, aber klimaschädliche Kohlendioxid (CO2).

Manche Emissionen erfolgen auch in flüssiger Form und werden beispielsweise in Flüsse eingetragen. Ein Beispiel hierfür sind Quecksilberemissionen über Abwässer aus den Rauchgaswaschanlagen von Kohlekraftwerken. Auch radioaktive Substanzen können von Kernkraftwerken und vor allem von Kohlekraftwerken in Luft oder das Wasser emittiert werden und entsprechende Immissionen verursachen. Manche Schadstoffemissionen entstehen auch durch die Verdunstung beispielsweise von Kraftstoffen (Verdunstungsemissionen).

Je nach Art der Emissionen spricht mein spezifischer z. B. von Abgasemissionen, Stickoxidemissionen, Partikelemissionen, CO2-Emissionen oder radioaktiven Emissionen. Unter Rohemissionen versteht man die Schadstoffgehalte beispielsweise im Abgas eines Verbrennungsmotors oder eines Kraftwerks vor dem Durchlaufen eines Abgasreinigungssystems. Eine Anlage oder Einrichtung, die irgendwelche Emissionen verursacht, wird als Emittent bezeichnet.

Nicht jede Abgabe von Schadstoffen wird als Emission erfasst!

Wenn Schadstoffe in einer separierten Form abgegeben werden, sodass sie in weiteren Schritten zerstört (etwa verbrannt) oder auch sicher endgelagert werden können, spricht man nicht von Emissionen. Auch Schadstoffe, die in erzeugten Produkten oder Nebenprodukten enthalten sind, werden häufig nicht als Emissionen erfasst. Ein Beispiel hierfür ist der Schwermetallgehalt von Gips, der als Nebenprodukt der Rauchgasreinigungsanlagen von Kohlekraftwerken anfällt und als Baustoff genutzt wird.

Immissionen sind das, was an einem bestimmten Ort ankommt.

Für die gesundheitliche Wirkung auf Personen, die sich an einem bestimmten Ort aufhalten, sind die dort auftretenden Schadstoffkonzentrationen (oder auch z. B. Lärmpegel) von Interesse; man bezeichnet die Störfaktoren (Einwirkungen), die an einem bestimmten Ort auftreten, als Immissionen. Der Schutz der Gesundheit von Menschen, Tieren und Pflanzen erfordert also die Begrenzung gewisser Immissionen, die freilich von bestimmten Emissionen verursacht werden.

Der Zusammenhang zwischen Emissionen und Immissionen ist häufig nicht trivial und wird weiter unten behandelt.

Manche Emissionen und Immissionen sind nicht durch menschliche Tätigkeiten verursacht, sondern natürlichen Ursprungs. Beispielsweise entstehen große Mengen von Feinstaub bei windigem Wetter durch Aufwirbelung natürlicher Substanzen auf der Erde, und Stickoxide werden auch durch Blitze erzeugt. Manche giftigen Belastungen von Gewässern entstehen durch die Auswaschung natürlicher Stoffe aus Gesteinen und Erdreich. Radon-Immissionen in Gebäuden entstehen durch das Ausgasen aus dem Erdreich oder von gewissen natürlichen Baustoffen, vor allem bei unzureichender Belüftung von Gebäuden.

Die Schadstoffbelastung von Böden beispielsweise mit Schwermetallen wird in der Regel nicht als Immission bezeichnet; sie kann aber eine Folge von gasförmigen Immissionen sein. Beispielsweise reichern sich Böden mehr und mehr mit Quecksilber an, wenn die Luft darüber mit quecksilberhaltigen Abgasen belastet ist. Eigentliche Immissionen betreffen in der Regel nur die Belastung von Luft und Gewässern.

Quantifizierung von Emissionen

Die Emissionen beispielsweise eines Kraftwerks oder eines Verbrennungsmotors können über ihre Masse (angegeben z. B. in Kilogramm) quantifiziert werden. Häufig wird diese aber dann auf eine andere Größe bezogen:

Was genau sind spezifische Emissionen? Was bedeuten Werte in g/kWh?

Quantifizierung von Immissionen

Immissionen von Schadstoffen werden in der Regel als die jeweiligen Konzentrationen quantifiziert, z. B. als die Schadstoffmenge pro Kubikmeter Luft oder pro Liter Wasser. Beispielsweise werden Ozonkonzentrationen in der Atemluft in der Regel in μg/m3 (Mikrogramm pro Kubikmeter) angegeben. Wenn Werte von rund 200 μg/m3 überschritten werden, treten merkliche gesundheitliche Symptome wie Hustenreiz und Kopfschmerzen auf.

Was genau bedeuten Angaben in ppm und ppb?

Gebräuchlich sind auch Angaben in ppm (parts per million) und ppb (parts per billion). Diese beziehen sich bei Gasen auf den vom jeweiligen Schadstoff erzeugten Partialdruck dividiert durch den gesamten Luftdruck. 1 ppm bedeutet, dass ein Millionstel des Luftdrucks vom jeweiligen Schadstoff erzeugt wird; dies ist dann der Fall, wenn ein Millionstel der Gasteilchen aus diesem Stoff bestehen. 1 ppb ist 1000 mal weniger; man beachte hierbei, dass im Englischen die billion nicht etwa eine Billion = 1000 Milliarden bedeutet, sondern eine Milliarde. Für die Umrechnung zwischen ppm-Angaben und Angaben in μg/m3 muss die Molekülmasse des Schadstoffs bekannt sein.

Immissionsgrenzwerte geben beispielsweise an, welche Schadstoffkonzentrationen in der Atemluft erlaubt sind.

Für viele Schadstoffe gibt es heutzutage gesetzlich festgelegte Immissionsgrenzwerte; dies bedeutet, dass die jeweilige Schadstoffkonzentration nicht überschritten werden darf. In manchen Fällen bezieht sich ein Grenzwert nicht auf den Momentanwert einer Konzentration, sondern auf einen Stunden- oder Tagesmittelwert. Damit wird dem Umstand Rechnung getragen, dass eine kurzfristige Belastung mit einem Schadstoff eher tolerierbar ist als eine längerfristige. In Deutschland sind solche Dinge im Grundsatz im Bundes-Immissionsschutzgesetz und im Detail in der Bundesimmissionsschutzverordnung festgelegt. Dort werden auch viele technische Standards gefordert, die zur Minimierung von Emissionen führen sollen.

Immissionsgrenzwerte stellen zunächst einmal Ziele für die Reinhaltung z. B. von Atemluft und Gewässern dar, also eine Quantifizierung des angestrebten Immissionsschutzes. Für den Fall ihrer gelegentlichen oder häufigen Überschreitung können Maßnahmen festgelegt werden, die in der Regel bei den jeweiligen Emissionen ansetzen. Beispielsweise können in Smog-Situationen Einschränkungen für den Straßenverkehr (oft nur für besonders schadstoffträchtige Fahrzeuge) erlassen werden.

Welches Niveau von Emissionen soll als akzeptabel angesehen werden?

Die Zusammenhänge zwischen bestimmten Immissionen und Schadwirkungen (beispielsweise gesundheitliche Schädigungen) werden wissenschaftlich erforscht, und die daraus resultierenden Erkenntnisse sollten die wesentlichste Grundlage für entsprechende Immissionsgrenzwerte bilden. Hierbei sollten die Grenzwerte so festgesetzt werden, das entsprechende Werte auch für besonders empfindliche Personen (beispielsweise für Kinder oder für Asthmatiker) tolerierbar sind. Gewisse Sicherheitsabstände sollten insbesondere dann, wenn Unsicherheiten bezüglich der gesundheitlichen Gefahren bestehen, eingeplant werden. Allerdings ist die Höhe von Immissionsgrenzwerten häufig auch von anderen Faktoren beeinflusst – insbesondere davon, wie aufwendig es ist, entsprechende Grenzwerte einzuhalten. Tendenziell sind strengere Immissionsgrenzwerte politisch leichter durchsetzbar, wenn deren Einhaltung keine allzu großen Anstrengungen erfordert.

Zusammenhang zwischen Emissionen und Immissionen

Schadstoffimmissionen werden in der Regel von entsprechenden Emissionen hervorgerufen. Jedoch ist der Zusammenhang zwischen bestimmten Emissionen und den davon verursachten Immissionen häufig relativ kompliziert:

Hohe Schornsteine ermöglichen niedrigere Immissionswerte trotz hoher Emissionen – aber nicht unbedingt einen Umweltvorteil.

Aus den genannten Gründen ist es oft schwierig, die Höhe der Emissionen zu berechnen, die für die Einhaltung bestimmter Immissionsgrenzwerte noch tolerierbar ist. Im Übrigen gibt es häufig sehr unterschiedliche Emittenten, und es kann dann eine politische Frage sein, welche Emittenten bevorzugt zu einer Reduktion ihrer Emissionen gezwungen werden. Hierbei spielt oft auch die technische Machbarkeit eine wesentliche Rolle. Beispielsweise gelten für die spezifischen Emissionen von Heizungsanlagen wesentlich strengere Grenzwerte als für Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren, weil bei letzteren der technische Aufwand für die Erzielung sehr niedriger Schadstoffkonzentrationen ungleich höher ist.

Bei Schadstoffen, die nicht gesundheitsrelevant sind, sondern nur umweltrelevant, sind die entstehenden Immissionswerte gewöhnlich nicht von Interesse. Beispielsweise gibt es im Zusammenhang mit Kohlendioxid (CO2) Grenzwerte nur für Emissionen, nicht aber für die resultierenden Immissionen.

Direkte und indirekte Emissionen

Indirekte Emissionen können sehr wesentlich sein – auch wenn sie in einem ganz anderen Ort erfolgen.

Der Betrieb beispielsweise von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor und von Wärmekraftwerken kann direkt gewisse Emissionen z. B. von CO2 verursachen. Jedoch gibt es auch Fälle, in denen Emissionen auf indirekte Weise entstehen. Ein Beispiel hierfür ist der Betrieb eines Elektroautos, dessen Batterien mithilfe elektrischer Energie aufgeladen werden, die zumindest teilweise von emissionsbehafteten Kraftwerken erzeugt wird. Je nach Qualität der dafür genutzten Stromerzeugungsanlagen können die resultierenden CO2-Emissionen ähnlich hoch oder sogar höher sein als bei Verwendung eines benzinbetriebenen Fahrzeugs.

Bei Kraftstoffen und Brennstoffen überwiegen meist die direkten Emissionen; in manchen Fällen kommen jedoch erhebliche indirekte Emissionen hinzu.

Auch bei der Verwendung von Kraftstoffen und Brennstoffen gibt es einerseits direkte Emissionen dort, wo diese verbrannt werden, und andererseits indirekte Emissionen bei der Herstellung bzw. Gewinnung und dem Transport dieser Stoffe. Im Falle von Erdölprodukten sind die indirekten Emissionen gewöhnlich viel geringer als die direkten, wenn das Erdöl aus einer konventionellen Lagerstätte gewonnen wird. Bei der Ausbeutung so genannter unkonventioneller Erdöllagerstätten (z. B. mit Teersanden) können jedoch massive indirekte Emissionen hinzukommen.

Der Transport von Brennstoffen und Kraftstoffen fällt in manchen Fällen besonders stark zu Buche, beispielsweise wenn er mit Flugzeugen erfolgen muss.

Ebenfalls gibt es sogenannte graue Emissionen, die nicht im Betrieb entstehen, sondern bei der Herstellung beispielsweise eines Fahrzeugs. Solche Emissionen sind häufig mit der bei der Herstellung aufzuwendenden grauen Energie verbunden.

Methoden für die Verminderung von Emissionen

Für die Verminderung schädlicher Emissionen gibt es eine Reihe ganz unterschiedlicher Ansätze:

Manche Schadstoffe können effektiv abgebaut werden – beispielsweise mit einem Abgaskatalysator.

Wie reduzierte man die Gesamtemissionen am kostengünstigsten?

Wenn die gesamten Emissionen eines Schadstoffs reduziert werden müssen, ist es wünschenswert, die dafür nötigen Emissionsminderungen bevorzugt dort durchzuführen, wo dies am kostengünstigsten möglich ist. Ein Mittel, um dies zu erreichen, kann ein Emissionshandelssystem sein; dies erklärt der Artikel über Emissionshandel.

Wenn eine Emissionsminderung an einer Stelle schwierig ist, kann man die nicht vermiedenen Emissionen durch eine Emissionsminderung an anderer Stelle kompensieren. Dieses Prinzip wird vor allem im Zusammenhang mit dem klimaschädlichen CO2 angewandt (→ CO2-Kompensation). Gerade dort kommt es nämlich nicht darauf an, wo genau die Emissionen stattfinden bzw. vermieden werden.

Siehe auch: Abgas, Klimagefahren, Klimaschutz, Stickoxide, unverbrannte Kohlenwasserstoffe, Radioaktivität, Verdunstungsemissionen, Rohemissionen, Emissionshandel
sowie andere Artikel in den Kategorien Grundbegriffe, Umwelt und Ökologie

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