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Feinstaubbelastung durch Luftverkehr ?


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Wie die Frankfurter Rundschau berichtet, steigt laut Messung von Anwohnern die Feinstaubbelastung rapide, wenn über ihr Wohngebiet gelandet wird.

Wie viel Feinstaub (Ruß) verursacht denn ein Flugzeug mit im Standgas laufenden Triebwerken? Irgendwie kann ich mir nicht ansatzweise vorstellen, das Größenordnungen vom Straßenverkehr erreicht werden, die ja auch noch Reifenabrieb und Bremsbelagabrieb sowie aufgewirbelten Staub vom Boden (Streusalz, Asphaltabrieb...) beeinhalten, und bei denen die Motoren mit deutlich mehr Leistung laufen. Bei startenden Jets der ersten Generation (mit Wassereinspritzung und gewaltigen Rußfahnen) glaube ich das ja gerne, aber bei landenden modernen Maschinen ?

Oder durchmischen die Flugzeuge einfach die Atmosphäre durch ihre Randwirbel und ihren Downwash, und "wirbeln Staub auf" ?

 

Gruß

Ralf

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Wie die Frankfurter Rundschau berichtet, steigt laut Messung von Anwohnern die Feinstaubbelastung rapide, wenn über ihr Wohngebiet gelandet wird.

Wie viel Feinstaub (Ruß) verursacht denn ein Flugzeug mit im Standgas laufenden Triebwerken? Irgendwie kann ich mir nicht ansatzweise vorstellen, das Größenordnungen vom Straßenverkehr erreicht werden, die ja auch noch Reifenabrieb und Bremsbelagabrieb sowie aufgewirbelten Staub vom Boden (Streusalz, Asphaltabrieb...) beeinhalten, und bei denen die Motoren mit deutlich mehr Leistung laufen. Bei startenden Jets der ersten Generation (mit Wassereinspritzung und gewaltigen Rußfahnen) glaube ich das ja gerne, aber bei landenden modernen Maschinen ?

Oder durchmischen die Flugzeuge einfach die Atmosphäre durch ihre Randwirbel und ihren Downwash, und "wirbeln Staub auf" ?

 

Gruß

Ralf

 

Hallo Ralf.

 

Den Begriff "Standgas" gibt es grundsätzlich nicht... In der Fachsprache wird vom "Idle" gesprochen, wobei zwischen Ground Idle, Flight Idle etc. unterschieden wird.

 

Freundliche Grüsse

 

Werner

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Den Begriff "Standgas" gibt es grundsätzlich nicht
Nun, "grundsätzliche" Wörterbücher übersetzen Idle mit Standgas, aber wenn du an Anglizismen glaubst. Am Ende des Tages macht es Sinn...
Stimmt wohl schon. Hier eine schöne Studie:
Nun, die Studie sagt, das die Belastung direkt unter der Abflugroute von LAX Werte von 10 g/m²/tag erreicht, wie immer man das in in mg/m³ umrechet. Hier ist allerdings die Rede von Start, und da wird mit Vollgas (äh nein, natürlich mit Takeoff-thust) geflogen. Das Flugzeugruß lungengängig kleine Partikel hat, wundert mich eher weniger, wenn das Zeugs mit Schallgeschwindigkeit über -zig Turbinenschaufeln gejagt wird... Aber wir stören uns ja auch nicht daran, das moderne Diesel mit Hochdruckeinspritzung sehr viel kleinere Partikel produzieren, als alte Vorkammerdiesel. Im Gegenteil, wir belohnen diesen viel gefährlicheren Ruß sogar noch mit einer Steuerbefreiung und einer grünen Plakette.

Wenn ich mal grob überschlagen die Dichte von Kohlenstoff mit 2.5 ansetze, dann wären 10g/m² eine Schichtdicke von 0.4 µm, also 0.15 mm Feinstaubschicht im Jahr. Verglichen mit dem was ich in meiner Bude so von Schrankoberseiten wischen kann ganz schön heftig. Wenn ich mir dagegen angucke, was sich jetzt zur Pollenflugsaison so an gelbem Feinstaub binnen eines Tages auf meinem Auto absetzt, dann relativiert sich das schon wieder gewaltig.

Es wäre interessant mal eine Studie an moderneren Triebwerken und unter realen Bedingungen einschließlich flight idle zu sehen.

 

Gruß

Ralf

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Der Anwohner, der seine (wie er selber sagt unwissenschaftlichen) Resultate veröffentlicht, weiss ja nicht, ob die Feinstaubbelastung von den startenden oder den landenden Triebwerken herrührt. Es wäre ja möglich, dass der Gegenwind ihm die Feinstäube vom startenden Verkehr hinblässt und nicht diejenigen vom landenden auf ihn hinunterrieseln.

 

Ich glaube auch, dass die Feinstäube in der Luftfahrt wie bei jedem Verbrennungsmotor linear mit der Triebwerksleistung zu oder abnehmen. Alles andere wäre eine wissenschaftliche Sensation.

 

In einer sehr interessanten Untersuchung rund um Zürich-Kloten wird übrigens noch hingewiesen, dass die Feinstäube nicht unbedingt von den Flugzeugen selber kommen müssen, sondern auch vom bodenführenden Verkehr rings um den Flughafen.

 

Dani

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Nun, "grundsätzliche" Wörterbücher übersetzen Idle mit Standgas, aber wenn du an Anglizismen glaubst. Am Ende des Tages macht es Sinn...

Nun, die Studie sagt, das die Belastung direkt unter der Abflugroute von LAX Werte von 10 g/m²/tag erreicht, wie immer man das in in mg/m³ umrechet. Hier ist allerdings die Rede von Start, und da wird mit Vollgas (äh nein, natürlich mit Takeoff-thust) geflogen. Das Flugzeugruß lungengängig kleine Partikel hat, wundert mich eher weniger, wenn das Zeugs mit Schallgeschwindigkeit über -zig Turbinenschaufeln gejagt wird... Aber wir stören uns ja auch nicht daran, das moderne Diesel mit Hochdruckeinspritzung sehr viel kleinere Partikel produzieren, als alte Vorkammerdiesel. Im Gegenteil, wir belohnen diesen viel gefährlicheren Ruß sogar noch mit einer Steuerbefreiung und einer grünen Plakette.

Wenn ich mal grob überschlagen die Dichte von Kohlenstoff mit 2.5 ansetze, dann wären 10g/m² eine Schichtdicke von 0.4 µm, also 0.15 mm Feinstaubschicht im Jahr. Verglichen mit dem was ich in meiner Bude so von Schrankoberseiten wischen kann ganz schön heftig. Wenn ich mir dagegen angucke, was sich jetzt zur Pollenflugsaison so an gelbem Feinstaub binnen eines Tages auf meinem Auto absetzt, dann relativiert sich das schon wieder gewaltig.

Es wäre interessant mal eine Studie an moderneren Triebwerken und unter realen Bedingungen einschließlich flight idle zu sehen.

 

Gruß

Ralf

 

Im british und amerikanisch Englisch, wird Idle ausschliesslich mit Leerlauf und nie mit Standgas übersetzt. Nun, nicht alle sind der englischen Sprache mächtig und sagen dem Idle / Leerlauf, einfach Standgas...

 

MFG Werner

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Die Feinstaubdiskussion wird doch auch nur von denen ausgegraben, die sich damit ein Killerargument für ihre Ansinnen erhoffen. Wer in L.A. von den Hollywood-Hügeln aus die graue Dunstglocke schon mal live erlebt hat ahnt, dass der Luftverkehr da eher eine untergeordnete Rolle spiele dürfte... auch wenn LAX kein Leichtgewicht ist.

 

Ich behaupte schlicht, es ist ungesünder, sich ständig Sorgen zu machen und in der Stadt das Zwerchfell chronisch zu verspannen ("hilfe, ich darf nicht richtig einatmen, ist ja alles giftig"), als sorgenfrei und locker einzuatmen und das Flanieren zu geniessen.

Für alle Phobiker, die sich diesbezüglich einer Rosskur durch Exponierung unterziehen wollen, empfehle ich einen Urlaub in Mexico City, Sao Paolo bzw. jeder anderen lateinamerikanischen Hauptstadt. Indien, Vietnam und Co sind wohl noch besser - hat mehr Zweitaktgemisch in der Luft :005:

 

Ansonsten siedelt man in Zukunft nur starke Raucher unter die Einflugschneisen. Da ist dann eh schon alles wurscht... :D

 

Gruss

Johannes

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Hier wirds politisch:

Ich frage mich immer, wer ein Interesse hat an derartigen Veröffentlichungen oder "wissenschaftlichen" Untersuchungen. Ich glaube schon lange nicht mehr daran, dass ein wirkliches Interesse vorliegt, Menschen zu schützen. Nur zwei Beispiele:

1. Der doch sehr fragwürdige Emissionshandel wurde durch Al Gore angeheizt, der sich eine goldenen Nase an Anteilen etc. verdient. Alles unter dem Deckmantel des Umweltschutzes.

2. Ein ehemaliger US Vizepräsident, dessen Airport Security Firma höchst erfolgreich wurde nach 9/11. Alles unter dem Deckmantel der Sicherheit.

 

Meine Meinung ist: es wird an jeder Ecke gelogen um Interessen von Einzelnen durchzusetzen. Ich jedenfalls bin kritisch.

 

Gruss

Thomas

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Es wäre ja möglich, dass der Gegenwind ihm die Feinstäube vom startenden Verkehr hinblässt und nicht diejenigen vom landenden auf ihn hinunterrieseln.
Im Artikel geht es explizit um Flörsheim, und es heisst
„Wir haben eine deutlich höhere Belastung, wenn über Flörsheim gelandet wird“, berichtet Geschäftsführer Thomas Scheffler.
. Man könnte das also auch übersetzen mit "wenn der Wind von Osten weht", und dann könnte in der Tat auch der Feinstaub von den startenden Flugzeugen (und überhaupt der Staub vom ganzen Flughafen) herübergeweht werden.
Ich glaube auch, dass die Feinstäube in der Luftfahrt wie bei jedem Verbrennungsmotor linear mit der Triebwerksleistung zu oder abnehmen. Alles andere wäre eine wissenschaftliche Sensation.

Ich fände es eher verwunderlich, wenn die Feinstaubmenge nicht von der Menge verbrannten Sprits abhängig wäre. Aber linear wird es sicher nicht sein.

 

Ich jedenfalls bin kritisch.
Deshalb habe ich ja das Thema gestartet. Ich bin auch extrem kritisch was die Behauptung angeht, landende Flugzeuge verursachten viel Feinstaub. Ich vermute eher eine Fehlinterpretation der sicher existierenden Messwerte.

Und derzeit ist die Luftfahrt leider in Punkto Umwelt der Prügelknabe Nummer eins. Der ADAC bedient diese Klischees auch unterschwellig mit, und behauptet für ein Jahr Auto fahren könnte man gerade 1,5 mal nach New York fliegen... Ich würde wirklich mal gerne eine ungeschönte Ökobilanz sehen, die alle Faktoren sauber berücksichtigt, inclusive der tatsächlichen Primärenergiequelle für den Strom bei Elektroautos und Bahn, dem Energieeinsatz und der Schadstoffmenge bei der Produktion (man muß bedenken, das viele Flugzeuge in ihrem Leben mehr km rollen, als Autos! und ein extrem viel mehrfaches an km fliegen, bei nochmals einem mehrfachen an Sitzplätzen), dem Bauaufwand und Energiebedarf für die Infrastruktur etc. Aber wenn man den Jahresgewinn der Luftfahrt- mit dem der Autoindustrie vergleicht, dann wundert einen nichts mehr.

 

Gruß

Ralf

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Im british und amerikanisch Englisch, wird Idle ausschliesslich mit Leerlauf und nie mit Standgas übersetzt. Nun, nicht alle sind der englischen Sprache mächtig und sagen dem Idle / Leerlauf, einfach Standgas...

1939 C. H. Fisher Carburation & Carburettors iv. 96

If the throttle is closes completely the adjustment of the idlich mixture is renderes too sensitive, hence it is usual to give a very small opening of the throttle when adjusting the idle.

 

1972 Practical Motorist Oct 160/3

Start the engine and set the tick-over to 650rpm, using the air screw. Now turn the jet adjusting screw one way or the other until the smoothest idle is achieved.

 

Quelle: Oxford English Dictionary.

 

 

Idle kann je nach Situation sowohl Leerlauf als auch Standgas bedeuten. Im vorliegenden Fall sehe ich allerdings nicht, was das für einen Unterschied machen sollte, ausser den Klugscheissertrieb zu befriedigen. (Ja, ich weiss, dass Strahltriebwerke kein "Standgas" haben. Dennoch.)

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Um mal wieder zur eigentlichen Frage zurück zu kommen eine kurze Abschätzung:

 

Irgendwie habe ich im Kopf, dass ein Flieger der größe einer 737 im flight idle so um die 10kg Diesel pro Minute verbrennt, also so 12,5 l/min oder 750l/h

 

Ein Auto verbraucht (auch ganz grob gerechnet) im Stadtverkehr so 10 l/100km, bei Durchschnittsgeschwindigkeiten von 40 km/h also ca. 4l/h.

 

Ein Jet im Sinkflug verbrennt also knapp so viel Diesel wie 200 Autos.

 

Da es wenige Jettriebwerke mit Russpartikelfilter gibt (und auch noch auf Grund einiger anderer Überlegungen zum Verbrennungsprozess) gehe ich davon aus, dass bei gleicher Menge Verbrannten Diesels das Flugzeug mehr Feinstaub erzeugt, vielleicht so viel wie 400 Autos.

 

Wären die Flieger nun auf der Strasse unterwegs, dann würde das für die besonders betroffenen Gemeinden, über die alle 2 Minuten ein Flieger drüber geht, also schon so 400 am Tag eine Feinstaubbelastung bedeuten, die 160000 Autos entspricht - etwa genau so viele wie täglich über das Kamener Kreuz, Deutschlands meistbefahrenem Autobahnkreuz fahren.

 

Jetzt durchfligen die Jets ja die Gemeinden nicht auf Bodenhöhe, sondern mehrere 100 (wenn nicht 1000) Fuss über Grund, weswegen man sich noch viele Gedanken über das Flugverhalten von Feinstaub etc. machen muss. Aber dass die Feinstaubkonzentration durch den drüber fliegenden Verkehr erhöht wird ist mit dieser Überschlagsrechnung zumindest plausibel.

 

Gruss,

Florian

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Der ADAC bedient diese Klischees auch unterschwellig mit, und behauptet für ein Jahr Auto fahren könnte man gerade 1,5 mal nach New York fliegen... Ich würde wirklich mal gerne eine ungeschönte Ökobilanz sehen, die alle Faktoren sauber berücksichtigt, inclusive der tatsächlichen Primärenergiequelle für den Strom bei Elektroautos und Bahn, dem Energieeinsatz und der Schadstoffmenge bei der Produktion (man muß bedenken, das viele Flugzeuge in ihrem Leben mehr km rollen, als Autos! und ein extrem viel mehrfaches an km fliegen, bei nochmals einem mehrfachen an Sitzplätzen), dem Bauaufwand und Energiebedarf für die Infrastruktur etc. Aber wenn man den Jahresgewinn der Luftfahrt- mit dem der Autoindustrie vergleicht, dann wundert einen nichts mehr.

 

Auch hier kann man ja hochrechnen:

 

Laut WSJ (http://online.wsj.com/article/SB10001424052748704901104575423261677748380.html ) schafft eine durchschnittliche Fluglinie so 65 Sitzmeilen pro Gallone, ein durchschnittliches Auto hat gut 30 mpg.

 

Rechnet man für die Strecke Frankfurt-New York also 4000 Meilen, für 1,5 mal die Strecke also 6000 Meilen, dann entspricht das dem Spritverbrauch (als Proxy für CO2-Emmision) von grob gerechnet 3000 Auto-Meilen, also knapp 5000 km. Das wäre ein sehr wenig genutztes Auto selbst dann, wenn man die Produktions-Emmissionen nicht mitrechnet...

 

Florian

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Ich glaube auch, dass die Feinstäube in der Luftfahrt wie bei jedem Verbrennungsmotor linear mit der Triebwerksleistung zu oder abnehmen. Alles andere wäre eine wissenschaftliche Sensation.
Rußentwicklung ist eine Wissenschaft für sich ;)

Ruß ist zunächst einmal unvollständig verbrannter Kohlenwasserstoff, der dann koaguliert und ab einer Partikelgrüße von 2000amu als Ruß bezeichnet wird.

Meines Wissens nach werden die Strömungsverhältnisse im Triebwerk und vor allem der Brennkammer für den Reiseflug optimiert, das heisst man hat sowohl beim Start als auch beim Landeanflug/Idle eine Abweichung vom Designpunkt und damit einen Betrieb im Off-Design.

Die Rußbildung bei Idle steigt, weil der Luftmassenstrom durch das Triebwerk sinkt, die Durchmischung in der Brennkammer ist weniger effektiv und es bilden sich "fette" Zonen, in denen es zu Rußbildung kommt. Gleichzeitig ist die Temperatur aber auch nicht so hoch, dass es zu einer signifikanten Rekombination zu H2O und CO2 kommt.

Beim Start bilden sich wegen der hohen erforderlichen Leistung und des hohen Spritverbrauchs ebenfalls fette Zonen, in denen Ruß entsteht. Die Temperaturen wären zwar hoch genug um den Ruß wieder zu rekombinieren, aber meistens sind die Strömungsgeschwindigkeiten so hoch, dass durch den Druckabfall über die Turbinen die Temperatur stark sinkt, bevor der Ruß völlig rekombinieren kann.

 

Im Idealfall würde der Ruß entweder nicht entstehen, oder aufgrund des Sauerstoffüberschusses und der hohen Temperaturen wieder zu H2O und CO2 rekombinieren.

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Genau, ich habe das falsche Wort verwendet. Ich hätte stattdessen "proportional zur Triebwerksleistung" sagen sollen.

 

Allerdings bin ich mit dem Autovergleich auch nicht einverstanden: Kolbenmotoren haben ganz andere Abbrenneigenschaften und Temperaturverhältnisse im Innern und haben demnach eine andere Abgaszusammensetzung als Jettriebwerke. Ausserdem fehlt ihnen die Abriebquelle (Getriebe, Pneus). Und die dann mal austretenden Partikel werden dann auf einer viel grösseren Fläche verteilt.

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Genau, ich habe das falsche Wort verwendet. Ich hätte stattdessen "proportional zur Triebwerksleistung" sagen sollen.
Das ist das gleiche und genauso falsch ;)

Die Rußentwicklung hat bei Cruise Thrust ein Minimum und steigt sowohl Richtung Idle als auch Richtung TO Thrust an, jedenfalls hab' ich das so gelernt.

Dazu gehört natürlich immer ein Praktiker, der einem die Theorie um die Ohren haut, aber soweit jedenfalls die Theorie :005:

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das glaube ich nicht. Wer schon mal die Russentwicklung von alten Triebwerken gesehen hat, der weiss, dass die Russentwicklung bei Volllast zweifellos stärker ist. Es ist unwahrscheinlich, dass mit der neusten Triebwerksleistung eine völlige Abkehr von dieser Proprotionalität erfolgt ist. Wie gesagt, ich sage nicht, dass sie linear proportional ist, aber ein Triebwerk erzeugt bei Volllast sicher mehr Abgase und Russe als bei Leerlauf. Sonst wäre es ein physikalisches Wunder. Der Wirkungsgrad bei Vollast müsste ja der beste sein, und nicht bei der Reiseleistung. Wo hast du das denn gelesen? Evtl ist deine Theorie nicht auf die Menge, sondern auf den relativen Anteil umgemüntzt? Also bei Reiseleistung ist der Anteil an Russ am geringsten? Nicht aber die absolute Menge?

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das glaube ich nicht. Wer schon mal die Russentwicklung von alten Triebwerken gesehen hat, der weiss, dass die Russentwicklung bei Volllast zweifellos stärker ist.
Das hat Konrad doch auch gesagt, im Cruise Thrust wird der wenigste Ruß produziert, bei Takeoff-Thrust deutlich mehr, und bei idle wohl mehr pro Abgasvolumen, aber u.U. nicht absolut mehr.

Bei "alten Triebwerken" muß man erheblich unterscheiden, die ganz alten Einkreiser (707, CV 880, DC-8, B-52...) haben bei Volllast Wasser in die Brenkammern eingespritzt um die TIT auf dem Maß zu halten, das man damals bei Turbinenschaufeln technologisch beherrscht hat. Dadurch ist die Verbrennung sehr unsauber geworden, da sie bereits "Mitte der Brennkammer zuende" gewesen ist. Die erste Generation Turbofantriebwerke war dann schon deutlich rußärmer (das GE-Triebwerk der CV-990 war wohl die letzte Ausnahme, abder das war ja auch kein "echtes" Fantriebwerk)

Später hat man dann Richtung Magerverbrennung optimiert, was einerseits sehr gute Spritverbräuche, andererseits aber auch sehr hohe Stickoxidemissionen verursacht hat. Irgendwann haben die Klimaforscher erkannt das Stickoxide in hohen Luftschichten sehr, sehr schädlich sind, und man hat wieder etwas fetter ausgelegt (was auch die Turbinentemperatur weiter gesenkt, und damit höhere Verdichtungsverhältnisse erlaubt hat, so dass die Verbräuche sogar noch gesunken sind, bzw. größere Triebwerke möglich wurden). Es ist beim Start von hinten gesehen relativ gut erkennbar, das z.B. ein A340 oder eine 777 mehr rußt als eine MD-11 oder ein A310.

 

Beim Vergleich mit Autos und der Meßgröße (dem Grenzwert) auf ein Volumen bezogen, ist der Vergleich sehr, sehr schwer, da der Luftverkehr seinen Feinstaub verteilt auf 10.000 m Luftschicht ausstößt, Autos dürften mit ihren Verwirbelungen kaum mehr als die ersten 10 m Luftschicht verwirbeln. Die Thermik (gerade über Großstädten) verteilt bei entsprechende Wetterlage den Feinstaub natürlich ebenfalls auf so 2000 - 5000 m Luftschicht. Gerade bei Inversionswetterlagen dürfte die Luftfahrt daher im Vergleich zu Industrie und Straßenverkehr vernachlässigbar bei der Belastung (Feinstaub pro Atemluftvolumen) sein, bei windigem Thermikwetter hingegen kann sie durchaus relevant sein, dann ist aber auch die Gesamtbelastung geringer. Von daher kann ich mir gut vorstellen, das die Luftfahrt bezüglich Grenzwert eher unkritisch ist, aber das ist so gesehen ein Statistiktrick, denn übers Jahr gesehen ist die Feinstaubsumme, nicht die größte Einzelbelastung relevant.

Florians Abschätzung gibt ja einen ganz guten Anhaltspunkt über den Gesamtmengenanteil.

 

Gruß

Ralf

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... Gerade bei Inversionswetterlagen dürfte die Luftfahrt daher im Vergleich zu Industrie und Straßenverkehr vernachlässigbar bei der Belastung (Feinstaub pro Atemluftvolumen) sein, bei windigem Thermikwetter hingegen kann sie durchaus relevant sein, dann ist aber auch die Gesamtbelastung geringer. Von daher kann ich mir gut vorstellen, das die Luftfahrt bezüglich Grenzwert eher unkritisch ist,...

 

In Summe ist das sicher so.

Im OP ging es aber spezifisch um die Feinstaubemission landender Flugzeuge. Diese sind ab einem bestimmten Punkt natürlich unterhalb der Inversion, so das ihr Feinstaub im Bodennahen bereich konzentreirt wird.

 

aber das ist so gesehen ein Statistiktrick, denn übers Jahr gesehen ist die Feinstaubsumme, nicht die größte Einzelbelastung relevant.

Florians Abschätzung gibt ja einen ganz guten Anhaltspunkt über den Gesamtmengenanteil.

 

Das ist imho nicht ganz richtig: Zumindest wenn wir über die Wirkung von Feinstaub auf den Menschen reden, dann ist ja massgeblich, wie viel davon auch tatsächlich eingeamtmet wird bzw. werden kann.

Über die "Halbwertszeit" von Feinstaub in der Athmosphäre gibt es sehr verschiedene Aussagen. Fakt ist aber, dass durch Bindung in Wasser, Verklumpen, Ablagerung am Boden, ... Feinstaub aus der Luft gebunden wird.

Somit ist zu vermuten, dass eine gleischmäßige, geringe Emmission, die in der Größenordnung des natuerlichen Feinstaubabbaus ist, kleinere Auswirkungen hat, als kurzfristig hohe Konzentrationen.

 

gruss,

Florian

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