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Waschmittel für die Atmosphäre

Die Weltbevölkerung verändert aufgrund ihres wachsenden Bedarfs an Energie, Nahrungsmitteln und Gütern zunehmend ihren Lebensraum. Die damit verbundenen, anthropogenen Schadstoff-Emissionen beeinflussen in zunehmenden Maße auch die stoffliche Zusammensetzung der Atmosphäre.

Dies führt zu Veränderungen der atmosphärischen Selbstreinigung, d.h. luftchemischer Prozesse bei denen klimawirksame und gesundheitsschädliche Luftbestandteile durch sogenannte OH-Radikale abbaut werden, bzw. sekundäre Schadstoffe (z.B. Ozon und Partikel) als Folgeprodukte gebildet werden. Für Klimaprognosen stellt das Verständnis der Partikelbildung – auch Aerosol-Bildung genannt – die momentan größte Herausforderung dar. Aerosole beeinflussen das Klima direkt durch ihre Wechselwirkung mit Sonnenstrahlung und indirekt als Wolken-Kondensationskeime. Es wird aktuell angenommen, dass sie sich hauptsächlich kühlend auf das Klima auswirken. Daneben sind Aerosole gesundheitsschädlich und wirken sich somit auf die Luftqualität aus.

In zwei kürzlich durchgeführten Studien wurde gezeigt, dass im Verständnis des chemischen Abbaus von Kohlenwasserstoffen durch OH-Radikale und der daraus resultierenden organischen Aerosolbildung noch erhebliche Wissenslücken bestehen (Hofzumahaus et al., Science 2009; Kiendler-Scharr et al., Nature 2009).

Bei Untersuchungen der Luftqualität im stark besiedelten Perlfluss-Delta in Süd-China wurden hohe Konzentrationen des OH-Radikals beobachtet, welche um einen Faktor 3-5 höher lagen als von aktuellen luftchemischen Modellen vorhergesagt wird (Hofzumahaus et al., Science 2009). Dementsprechend ist die Abbaugeschwindigkeit von Luftschadstoffen um ein Mehrfaches schneller als erwartet. Die Analyse der Feldmessdaten belegt, dass ein bisher unbekannter Bildungsprozess für die hohen Radikalkonzentrationen verantwortlich ist und wahrscheinlich mit dem Abbau biogener (aus Pflanzen emittitierter) Kohlenwasserstoffe in Zusammenhang steht.

In weiteren Simulationsexperimenten wurde die Bildung organischer Aerosole durch die luftchemische Oxidation biogener Kohlenwasserstoffe in einer Pflanzenkammer gemessen. Hierbei wurde beobachtet, dass Isopren, der am häufigsten von Pflanzen emittierte Kohlenwasserstoff, die Aerosolbildung wirksam unterdrückt (Kiendler-Scharr et al., Nature 2009). Klima-Modelle prognostizieren in borealen Wäldern einen zukünftigen, temperaturbedingten Anstieg des Isoprens in der Atmosphäre. Dieser Isopren-Anstieg könnte in Zukunft die atmosphärische Aerosolbildung und den damit verbundenen, kühlenden Klima-Effekt vermindern. Die Befunde beider Studien könnten mit derselben Chemie verbunden sein. Zur Aufklärung werden aktuell Experimente in der Simulationskammer SAPHIR durchgeführt.


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