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Institut für Energie- und Klimaforschung

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Allgemeine Informationen zu organischen Spurengasen

Neben den Hauptkomponenten Stickstoff, Sauerstoff und gasförmiges Wasser gibt es in der Atmosphäre eine Vielzahl von Spurengasen. Bei den meisten dieser Spurengase handelt es sich um organische Verbindungen aus den unterschiedlichsten Quellen. Das häufigste und zugleich einfachste organische Spurengas ist Methan mit einem mittleren Mischungsverhältnis von 1,8 ppm (parts per million = 1 Molekül auf 1 Million Luftmoleküle). Neben Methan gibt es eine fast unbegrenzte Vielzahl anderer organischer Spurengase. So werden in städtischen Gebieten oder in den Abgasfahnen von Waldbränden hunderte unterschiedlicher Verbindungen beobachtet, deren Mischungsverhältnisse in der Regel um viele Größenordnungen kleiner sind als das von Methan. Typische Mischungsverhältnisse liegen im Bereich von ppb (1 Molekül auf 1 Milliarde Luftmoleküle) bis ppt (1 Molekül auf 1 Billion Luftmoleküle).

Mittels Gaschromatographie können Substanzen nach ihrer Flüchtigkeit getrennt werden. Dabei passieren die Substanzen eine Trennkapillare und werden in einem Detektor einzeln nachgewiesen. Jedem "Peak" entspricht eine Substanz.

Peak

Allerdings lässt sich die Vielzahl organischer Spurengase in der Atmosphäre selbst mit modernen Analysemethoden wie Gaschromatographie oder PTRMS nicht vollständig identifizieren. Bisherige Studien haben hunderte von unterschiedlichen Verbindungen in der Troposphäre identifiziert, die sowohl vom Menschen als auch von der Natur in die Atmosphäre eingetragen werden.
Die Vielzahl von organischen Verbindungen und die komplexe organische Zusammensetzung der Troposphäre reflektiert die Vielzahl der Quellen für organische Verbindungen und deren Verteilung, aber auch die vielfältigen Umwandlungsprozesse der organischen Verbindungen, die in der Troposphäre stattfinden.
Kohlenwasserstoffe reagieren, von einigen Ausnahmen abgesehen, zunächst mit Hydroxylradikalen. Die Geschwindigkeit dieser Reaktion bestimmt die Lebensdauer der organischen Moleküle und damit ihre Aufenthaltszeit in der Atmosphäre. Die weiteren Reaktionswege und Abbauprodukte sind genauso vielfältig wie die Kohlenwasserstoffe selbst. Organische Verbindungen werden oxidiert und sind damit der "Treibstoff", der die in der Troposphäre ablaufende Photochemie in Gang hält. Auf Grund ihrer hohen Reaktivität spielen sie eine wichtige Rolle für die Chemie der Atmosphäre.


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