Smart Cities - Luftverschmutzung

• Feinstaub (PM) ist ein Luftschadstoff, der aus einem Gemisch von festen und flüssigen Partikeln besteht, die in der Luft schweben.
• Feinstaub kann entweder direkt in die Luft emittiert werden (primärer Feinstaub) oder sich in der Atmosphäre aus gasförmigen Vorläufersubstanzen (hauptsächlich Schwefeldioxid, Stickstoffoxide, Ammoniak und flüchtige organische Verbindungen ohne Methan [NMVOC]) bilden.
• Primäre Feinstaubpartikel und ihre Vorläufergase können anthropogene und nichtanthropogene Quellen haben.
• Häufig verwendete Indikatoren zur Beschreibung von PM beziehen sich auf die Massenkonzentration von PM10 (Partikel mit einem Durchmesser <10 μm) und PM2,5 (Partikel mit einem Durchmesser <2,5 μm). Ein Teil von PM2,5 und PM10 besteht aus ultrafeinen Partikeln mit einem Durchmesser <0,1 μm.
• Feinstaub mit einem Durchmesser zwischen 0,1 μm und 1 μm kann tage- oder wochenlang in der Atmosphäre verbleiben und somit über weite Strecken grenzüberschreitend transportiert werden.
• Die wichtigsten chemischen Bestandteile von Feinstaub sind Sulfate, Nitrate, Ammonium, andere anorganische Ionen wie Na+, K+, Ca²⁺, Mg²⁺ und Cl–, organischer und elementarer Kohlenstoff, Krustenmaterial, partikelgebundenes Wasser und Schwermetalle.

Obwohl sich die offiziellen Bemühungen seitens der Regierungen, Initiativen etc. zur Bekämpfung der Luftverschmutzung auf die Außenluft konzentrierten, ist es inzwischen offensichtlich, dass in einigen privaten und öffentlichen Gebäuden erhöhte Schadstoffkonzentrationen vorkommen.

Die Sorge über potenzielle Gesundheitsprobleme aufgrund von Luftverschmutzung in Innenräumen kommt daher, dass Stadtbewohner*innen in der Regel mehr als 90 Prozent ihrer Zeit in Innenräumen verbringen. Darüber hinaus ist die Konzentration einiger Schadstoffe in Innenräumen höher als im Freien und die persönliche Belastung bei einigen Schadstoffen durch Messungen im Freien ist nicht ausreichend beschrieben.

Zu den wichtigsten Innenraumschadstoffen, die mit Gesundheits- oder Reizwirkungen in Verbindung gebracht werden, gehören Passivrauch, Radon-Zerfallsprodukte, Kohlenmonoxid, Stickstoffdioxid, Formaldehyd, Asbestfasern, Mikroorganismen und Aeroallergene.

Die Bemühungen um eine Bewertung der Gesundheitsrisiken im Zusammenhang mit der Luftverschmutzung in Innenräumen werden durch unzureichende Informationen über die Anzahl der exponierten Personen, das Muster und den Schweregrad der Belastung sowie ihre gesundheitlichen Folgen eingeschränkt. Es sollte eine Gesamtstrategie entwickelt werden, um die Belastung in Innenräumen, die gesundheitlichen Auswirkungen, Kontrollmöglichkeiten und Alternativen für die öffentliche Politik zu untersuchen ^[5], ^[6].

Die folgenden Datenbanken bieten eine grafische Aufbereitung für:

Treibhausgase: Our World in Data
CO₂-Emissionen: Global Carbon Atlas

Lehrkräfte können nach Daten aus ihrem eigenen Land suchen. Jedes Länderprofil auf Our World in Data umfasst fünf Abschnitte.

1. CO₂-Emissionen: Wie viel emittiert ein Land pro Jahr? Wie hoch sind die durchschnittlichen Emissionen pro Person? Wie viel hat das Land im Laufe der Zeit emittiert? Wie sehen die Emissionen eines Landes im Vergleich aus, wenn man sie um die gehandelten Güter bereinigt?
2. Kohle, Öl, Gas, Zement: Wie viel CO₂ stammt aus der Kohle-, Öl-, Gas-, oder Zementproduktion und Abfackelung?
3. Andere Treibhausgase: Wie hoch ist der Gesamtausstoß an Treibhausgasen in den einzelnen Ländern? Wie viel Methan und Distickstoffoxid werden emittiert?
4. Emissionen nach Sektoren: Welche Sektoren tragen am meisten zu den Emissionen bei? Trägt der Verkehr mehr oder weniger bei als die Elektrizität? Wie hoch sind die Emissionen der Landwirtschaft und der Landnutzung?
5. Kohlenstoff und Energieeffizienz: Wie viel Energie verbrauchen wir pro Einheit des BIP? Wie viel Kohlenstoff emittieren wir pro Energieeinheit?

Die Lehrkräfte können den Beispielen für Aktivitäten und Anweisungen im Video folgen. Dies sind Beispiele für Aktivitäten, die auf grafischen Darstellungen basieren und verwendet werden können.

Aktuelle Studien haben gezeigt, dass ein neuer Biokraftstoff aus Holz zur Verringerung der Kohlenstoffdioxidemissionen beiträgt. Tatsächlich haben sich einige Unternehmen der nachhaltigen Bewirtschaftung von Wäldern für die Herstellung des ersten Biokraftstoffs dieser Art verschrieben.

• Nehmen wir Griechenland als ein Beispiel. Die Kohlendioxidemissionen stiegen hier bis 2008 jedes Jahr an und sind seither bis heute rückläufig.
• Die jährlichen Kohlenstoffdioxidemissionen sind gegenüber 2008 um etwa 4 % zurückgegangen.

Aus der Karte der weltweiten Kohlenstoffdioxidemissionen geht hervor, dass Griechenland in der Weltrangliste (im Jahr 2019) auf Platz 51 liegt, während China den ersten Platz einnimmt, gefolgt von den USA, Indien und Russland.

Der Spitzenwert der jährlichen Kohlenstoffdioxidemissionen in Griechenland wird im Jahr 2007 erreicht (114,59 Mio. Tonnen), während der Spitzenwert der verbrauchsbedingten Emissionen im Jahr 2002 (112,23 Mio. Tonnen) konstatiert wird.

In den Jahren 2002-2003, 2008-2009 und 2010 entsprechen die jährlichen Emissionen fast den verbrauchsbedingten Emissionen.

Aus der Grafik geht hervor, dass zwischen 1990 und 2002 die verbrauchsbedingten Emissionen zunahmen (etwa 16,6 %) und höher waren als die jährlichen Emissionen. Zwischen 2002 und 2009 kommt es erst zu einem Rückgang und dann zu einem Anstieg der verbrauchsbedingten Emissionen. Ab 2010 ist zwar ein Rückgang zu verzeichnen (ca. 73,7 %), aber es sind immer noch höhere Werte als die jährlichen Emissionen. Dies bedeutet, dass die Produktion höher ist als der Verbrauch.

• Von 1949 bis 2017 stiegen die Emissionen pro Person um 6,75 Tonnen (von 0,11 Tonnen auf 6,86 Tonnen, d. h. um 6136 %).
• Von 2001 bis 2011 stiegen die Emissionen pro Person um 4,18 Tonnen (von 2,64 Tonnen auf 6,82 Tonnen), d. h. um im 158 % pro Jahr (im Durchschnitt) in diesem Jahrzehnt).
• Von 2011 bis 2017 sind die Kohlenstoffdioxidemissionen nur um 0,2 Tonnen pro Person gestiegen, während die Gesamtemissionen rund 10 Milliarden Tonnen pro Jahr betrugen.
• Forschungsfrage: Was ist der Grund für den rasanten Anstieg der Kohlenstoffdioxidemissionen im Jahrzehnt 2001 - 2011 und wo stabilisieren sie sich wieder im nächsten Jahrzehnt?

Ab 1978 begann China zunehmend, die Industrialisierung und Urbanisierung voranzutreiben. Diese rasche Industrialisierung, die zu Beginn des 21. Jahrhunderts ihren Höhepunkt erreichte, war der Grund für den Anstieg der Kohlendioxidemissionen mit verheerenden Folgen für das Land.^[7]

In den letzten zehn Jahren hat die Menschheit begonnen, dem Umweltschutz Aufmerksamkeit zu schenken, und China hat unter dem Druck zahlreicher Industrieländer Schritte zur Stabilisierung seiner Emissionen unternommen. Im Kopenhagener Klimapakt vom 18. Dezember 2009 hat sich China das ehrgeizige Ziel gesetzt, die Kohlenstoffdioxidemissionen bis 2020 um 40-45 % zu senken, was leider nicht einmal ansatzweise erreicht wurde.

Ausgewählte Länder: Spanien, Portugal, Griechenland, Deutschland, Ghana

Kriterien für die Länderauswahl: Spanien und Portugal sind Nachbarländer, daher wäre es interessant zu sehen, ob und welche Unterschiede es gibt. Griechenland ist ein Mittelmeerland wie die beiden anderen, aber kein Nachbarland und von der Größe her viel kleiner. Deutschland ist ein großes Land, das für seine Größenvorteile und technologische Entwicklung/Leistung bekannt ist. Ghana schließlich ist ein Entwicklungsland, so dass es interessant wäre, die Umweltauswirkungen eines Landes dieser industriellen Größenordnung zu untersuchen.

Untersuchungszeitraum: 1800-2020

Die Lehrkräfte bitten die Schüler*innen einen Online-Rechner zu benutzen, um ihren CO₂-Fußabdruck zu berechnen (z. B. UN Carbon Footprint Calculator oder Carbon Footprint-Rechner).

Die Schüler*innen können den Rechner benutzen, um ihre Auswirkungen auf die globale Erwärmung über einen Zeitraum von 12 Monaten abzuschätzen.

Sie können ihre täglichen Gewohnheiten wählen:

1. Höhe des Gesamtenergieverbrauchs in ihrem Zuhause
2. Flüge
3. Verkehrsmittel (Auto, Motorrad, Bus und Bahn)
4. Lebensmittel und Getränke, Computer- und IT-Komponenten usw.

Abschließend können die Schüler*innen Ideen sammeln, wie sie ihren ökologischen Fußabdruck verringern können.