Abbau von Schadstoffen 10.10.2013, 08:59 Uhr

Jülicher Forscher finden Erklärung für den Selbstreinigungsprozess der Luft

Der Abbau von Schadstoffen in der Atmosphäre ist vergleichbar mit dem Recyclen von Waschmittel, um es für die nächste Waschmaschinenladung erneut zu verwenden. Diesen Vergleich machen die Wissenschaftler des Forschungszentrums Jülich. Sie konnten erstmals nachweisen, wie die Luft von Schadstoffen und Spurengasen gereinigt wird. 

Jülicher Klima-Simulationskammer SAPHIR: Hier stellten die Forscher die natürlichen Bedingungen her, wie es sie in der Atmosphäre über China und den tropischen Regenwäldern gibt und untersuchten den Vorgang der Regeneration.

Jülicher Klima-Simulationskammer SAPHIR: Hier stellten die Forscher die natürlichen Bedingungen her, wie es sie in der Atmosphäre über China und den tropischen Regenwäldern gibt und untersuchten den Vorgang der Regeneration.

Foto: Forschungszentrum Jülich

Durch die ansteigende Produktion und den immer größer werdenden Verbrauch von Energie durch den Menschen aber auch durch die Natur werden große Menge an Spurenstoffen und Schadstoffen freigesetzt. Dadurch werden Klima und Atmosphäre beeinflusst. Die chemische Zusammensetzung der Luft hat sich durch die Industrialisierung im 19. Jahrhundert deutlich verändert. Dies führte zu großen Belastungen der Umwelt und zu gesundlichen Beeinträchtungen in den Großstädten.

Isopren ist der wichtigste natürliche Kohlenwasserstoff, der sich in der Atmosphäre befindet und er wird hauptsächlich von Wäldern produziert. Wenn Hydroxyl(OH)-Radikale Isopren in der Luft zersetzen, entstehen OH-Radikale, die die Luft von Schadstoffen und Spurengasen reinigen können. Länger schon ging die Wissenschaft davon aus, dass sich die Atmosphäre von Schadstoffen und Spurengasen selbständig reinigen kann. Einen Beweis gab es bisher jedoch noch nicht.

Nachweis für Atmosphärenreinigung erbracht

Troposphärenforscher vom Jülicher Institut für Energie- und Klimaforschung konnten nun diesen Reinigungsprozess der Luft nachweisen und die Auswirkungen auf die OH-Regeneration auch mengenmäßig bestimmen. Ingesamt läuft der Mechanismus der Luftreinigung schneller ab, jedoch nicht so effektiv, wie bisher vermutet.

Die Jülicher Forscher stellten bei ihren Untersuchungen der Luft über China, über den nordamerikanischen Wäldern und dem tropischen Regenwald fest, dass gleichzeitig hohe Konzentrationen von OH-Radikalen und Spurengasen wie Isopren vorhanden waren. Lange Zeit spekulierten sie nur darüber, dass mit dem Isoprenabbau in der Luft ein bestimmter Mechanismus einsetzen  müsse, der OH-Radikale regeneriert.

Jülicher Simulationskammer Saphir 

Den Nachweis konnten die Wissenschaftler jetzt mithilfe der Simulationskammer SAPHIR des Jülicher Forschungszentrums erbringen. Dort stellten sie die natürlichen Bedingungen her, wie es sie in der Atmosphäre über China und den tropischen Regenwäldern gibt und untersuchten den Vorgang der Regeneration. In der Simulationskammer können schon geringe Mengen an Spurenstoffen simuliert werden, denn es gibt eine hochreine Gasversorgung. Außerdem werden die gleichen Messgeräte verwendet, wie bei einem Feldexperiment. „Erst diese Kombination ermöglicht es, die Prozesse genau zu studieren. Mit SAPHIR haben wir in Jülich einzigartige Bedingungen“, betont Institutsleiter Proessor Andreas Wahner. In der Simulationskammer SAPHIR können besonders der Abbau biogener und anthropogener Spurenstoffe sowie sekundäre Schadgase und Partikel studiert werden.

Zusammenhang zwischen Selbstreinigung und Klima 

Die Versuche bestätigten, dass unsere Atmosphäre über eine erstaunliche Selbstreinigungskraft verfügt. Unsere Luftqualität wäre weitaus schlechter, wären da nicht die chemischen Prozesse, die die Schadstoffe und Spurengase aus der Luft entfernen, so dass wir die Luft immer wieder aufs Neue verwenden können.

Jetzt wollen die Jülicher Wissenschaftler damit beginnen, die Rückkopplungseffekte quantitativ zu untersuchen. Dazu studieren sie insbesondere die Zusammenhänge zwischen Selbstreinigungsprozessen der Atmosphäre und dem Klima.

Je mehr OH-Radikale sich in der Luft befinden, umso mehr Klimagase können abgebaut werden. Außerdem entsteht viel weniger klimaschädliches Ozon in der Atmosphäre als bisher gedacht. „Möglicherweise haben wir hier eine bedeutende Wechselwirkung zwischen Luftqualität und Klimaänderung vorliegen, die zum beschleunigten Abbau von Spurengasen in einer immer wärmer werdenden Atmosphäre führt“, vermutet der stellvertretende Institutsleiter Dr. Andreas Hofzumahaus. Die Untersuchungen ergaben, dass mit der Zunahme der Lufttemperatur, die Wirksamkeit dieses Reingungsprozesses zunimmt.

Die Untersuchungen im Jülicher Forschungszentrum sind Teil des laufenden EU-Projekts PEGASOS (Pan-European Gas-AeroSOls-climate interaction Study), das sich mit den Zusammenhängen von Atmosphärenchemie, Luftqualität und Klima beschäftigt.

Von Petra Funk
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