Zwischen Stadt und Meer
AEROMMA befasst sich mit städtischer Luftqualität, Meeresemissionen, Klima-Rückkoppelungen und atmosphärischen Wechselwirkungen.
Der Himmel ist blau, die Sicht gut. Rasch ein Foto von der beeindruckenden Skyline von New York, dann widmet sich Georgios Gkatzelis wieder seinen Messgeräten. Mit den Instrumenten an Bord eines zum Labor umgebauten NASA-Flugzeugs (siehe Kasten) fangen er und seine Kolleg:innen den Atem von Großstädten ein – genauer gesagt dessen Bestandteile: Gemische aus Gasen und winzigen Schwebeteilchen, sogenannte Aerosole.
„Aerosole, die in Städten entstehen, stellen eine große Gefahr für die Gesundheit des Menschen dar. Ein bekanntes Beispiel sind Autoabgase mit den darin enthaltenen Rußpartikeln“, sagt der promovierte Chemieingenieur, der in Jülich die Arbeitsgruppe „Organische Spurengase“ leitet. Die Messungen in dem fliegenden Labor sind Teil von AEROMMA, einer im Sommer 2023 durchgeführten Messkampagne zu Luftqualität und Klima über Nordamerika.
Mehr Aerosole als erwartet
Aerosole in der Luft stammen nicht nur aus Verbrennungsprozessen in Fahrzeugen oder der Industrie, sondern entstehen auch aus gas- förmigen Emissionen von Putzmitteln, Pflege- und Kosmetikprodukten oder vom Kochen. Genau für diese Emissionen interessiert sich Gkatzelis besonders: „Mit Messungen am Boden konnten wir in US-Städten bereits nachweisen, dass Haushaltschemikalien die Autoabgase als größte Quelle organischer Spurengase abgelöst haben“, erzählt der Grieche. Aufgrund ihrer chemischen Eigenschaften reagieren die Gase aus dem Haushalt in der Atmosphäre häufig zu sogenannten sekundären organischen Aerosolen, kurz SOA. „In Modellen zur Luftverschmutzung werden Haushaltschemikalien aber bislang kaum berücksichtigt“, sagt Gkatzelis. „Das könnte erklären, warum die Modelle stets weniger SOA vorhersagen, als wir in der Praxis messen.“
Das fliegende Labor
Die Maschine, eine Douglas DC-8 Baujahr 1969, baute die US-amerikanische Raumfahrtbehörde NASA 1984 vom Passagier- zum Forschungsflugzeug um. Statt vorher 175 Passagiere fliegen nun zwischen 30 und 40 Forscher:innen sowie rund 30 Messgeräte mit und messen die Luftqualität. Hier und da wurden Löcher in die Wand geschnitten, um Sensoren außen anzubringen und mit den wissenschaftlichen Instrumenten im Innern zu verbinden.
Mehr Wissen zur Rolle der Haushaltschemikalien ist also dringend nötig. Gkatzelis und sein Team möchten diese Lücke schließen. Erste Auswertungen ihrer AEROMMA-Messungen über Chicago ergaben eine hohe Konzentration an chemischen Verbindungen aus Haushaltschemikalien. „Diese Verbindungen trugen zur Bildung von SOA, aber auch von gesundheitsschädlichem Ozon bei. Das Beispiel zeigt, wie unsere Ergebnisse die Vorhersagemodelle zur Luftqualität verbessern könnten“, so Gkatzelis, der seine Forschung seiner im Februar 2023 verstorbenen wissenschaftlichen Mentorin, der Jülicher Klimaforscherin Prof. Astrid Kiendler-Scharr, widmet.
„Um die genauen Zusammenhänge zu verstehen und Gegenmaßnahmen empfehlen zu können, müssen wir allerdings noch mehr darüber herausfinden, wie sich SOA bilden“, sagt der Forscher. Dabei hilft der ERC Starting Grant, den er 2022 erhalten hat. Mit den 1,5 Millionen Euro Förder- mitteln wird sein Team im Projekt CHANEL die chemische Zusammensetzung der Emissionen von Haushaltschemikalien in europäischen Städten bestimmen. Experimente in atmosphärischen Simulationskammern sollen helfen, chemische Reaktionswege nachzuvollziehen. Außerdem wollen die Jülicher so genauer bestimmen, welches Potenzial Haushaltschemikalien haben, SOA zu formen.
Das AEROMMA-Projekt
In Jülich haben bereits Messungen stattgefunden – vor der Kantine, dem Seecasino. „Hierbei handelt es sich um eine kontrollierte Umgebung“, erklärt Gkatzelis. „Wir wussten, was gekocht wurde, wie viele Leute zum Essen kamen und wie oft geputzt wurde.“ So ließen sich die Emissionen eindeutig den Quellen zuordnen. In Städten ist das schwieriger, da solche Informationen verständlicherweise nicht existieren. Hier helfen nur mehr Daten: Daher wird sich Gkatzelis auch hierzulande in luftige Höhe aufmachen: Zusätzlich zu Messkampagnen am Boden plant er Flüge über deutschen Städten mit einem Zeppelin.
Text: Janosch Deeg | Fotos: jetshoots.com/Jan Vasek; Forschungszentrum Jülich/Ralf-Uwe Limbach; C.J. Moeser, Jetphotos
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Letzte Änderung: 16.02.2024