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Zusammensetzung der Erdatmosphäre

Die Atmosphäre besteht aus einem physikalischen Gemisch verschiedener gasförmiger Elemente. Die einzelnen Bestandteile der Atmosphäre haben unterschiedliche Massen. Eine Schichtung der Bestandteile (schwere unten, leichte oben) wäre also anzunehmen, dennoch ist das Mischungsverhältnis bis in große Höhen konstant.

Dieser Zustand ist eine Folge der starken turbulenten Durchmischung (vertikale und horizontale Luftbewegungen) der Erdatmosphäre.

Auch die Mischung des Sauerstoffs (O2) ist konstant, der eigentlich über Gebieten hoher photosynthetischer Aktivität (z. B. Tropen) einen höheren Anteil aufzeigen müsste als über Gebieten, in welchen Sauerstoff eher gebunden wird (z. B. Industrieansammlungen), wenn keine Durchmischung stattfinden würde.

1. Gase

 
Bestandteil Vol.-%
Stickstoff (N2) 78,084
Sauerstoff (O2) 20,948
Argon (Ar) 0,934
Kohlendioxid (CO2) 0,03 (variabel)
Neon (Ne) 0,001818
Wasserstoff (H2) 0,001-0,00005
Methan (CH4) 0,0002
Helium (He) 0,00052
Krypton (Kr) 0,000114
Schwefeldioxid (SO2) 0,0001 (variabel)
Distickstoffoxid (N2O) 0,00005
Xenon (Xe) 0,0000087
Ammoniak (NH3) 0,0000026
Ozon (O3) 0,000002 (variabel)
Tabelle 1: Zusammensetzung der wasserdampflosen, reinen Atmosphäre nahe dem Meeresniveau

Quelle:
Blüthgen,Weischet
Allgemeine Klimageographie
(Lehrbuch der Allgemeinen Geographie)
3.Aufl., Berlin 1980, S.43.

   
 

Sauerstoff (O2):
Der Anteil des Sauerstoffs an der Gesamtmenge im o. g. System ist relativ klein. Er wird bei der Photosynthese produziert. Gebunden wird Sauerstoff bei Oxidationsprozessen (Atmung, Verwesung, Verwitterung und Verbrennung). Das Gleichgewicht zwischen Sauerstoffverbrauch und Sauerstoffproduktion wird zunehmend durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe belastet.

Kohlendioxid (CO2):
Kohlendioxid ist mengenmäßig mit geringem Anteil vertreten. Es erhält allerdings besondere Bedeutung durch seinen großen Einfluss auf die Strahlungsströme in der Atmosphäre.
Kohlendioxid wird vor allem bei der Atmung (von Mensch, Tier und Pflanzen in der Nacht = Respiration), Verwesungsprozessen, Vulkanausbrüchen und Verbrennungen (z. B. Waldbränden) produziert. Kohlendioxid absorbiert einen erheblichen Teil der langwelligen Ausstrahlung der Erde und trägt zum Treibhauseffekt bei.

Ozon (O3):
Ist eine giftige dreiatomige Form des Sauerstoffs und kommt in der unteren Atmosphäre in sehr geringen Mengen vor. Es ist vor allem in Höhen zwischen 20 und 50 Kilometern konzentriert.
Ozon hält gut die Hälfte der solaren UV-Strahlung zurück. Es bildet somit einen Schutzschirm um die Erde. Gefährliche UV-Strahlung wird so von Lebewesen ferngehalten.


2. Wasserdampf


Die Wasserdampfkonzentration ist räumlich und zeitlich sehr variabel. Der Anteil in der Atmosphäre (Bodennähe) liegt bei:
4,0 Volumen-% als Maximalwert in den feuchten Tropen,
1,3 Volumen-% im Durchschnitt der warmen und
0,4 Volumen-% der kalten Jahreszeit der Mittelbreiten.

Mit zunehmender Höhe nimmt der Wasserdampfgehalt als Folge der vertikalen Temperaturabnahme rasch ab. Seine herausragende Bedeutung liegt in der Fähigkeit, seinen Aggregatzustand (gasförmig – flüssig – fest) zu ändern, und in der Bedeutung bezüglich des ökologischen und physiologischen Stoffkreislaufes.

3. Aerosole

Sind Bestandteile der Atmosphäre, die von natürlichen oder anthropogenen Quellen als Emission in die Atmosphäre gebracht werden. Dort bleiben sie eine Zeit lang in der Schwebe und werden (wenn sie vorher keine chemische Reaktion eingehen) als Immission wieder abgesetzt.

Hauptsächliche Quellen sind:

  • aufgewirbelter Staub,
  • verspritztes Seewasser,
  • Rauch aus offenen Bränden oder Schornsteinen,
  • natürliche und anthropogene Abdämpfe und
  • Mikroorganismen.