Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie stabil sind die Selbstreinigungskräfte der Erdatmosphäre?

20.01.2003


Max-Planck-Forscher weisen darauf hin, dass die scheinbar konstante Reinigungsfähigkeit der Atmosphäre regional sehr unterschiedlich ist


Abb.: Zonen mit mittleren Hydroxyl(OH)-Konzentrationen (in Million Radikalen pro Kubikzentimeter) in Abhängigkeit von der geographischen Höhe und Breite, berechnet mit einem globalen, dreidimensionalen Chemie-Transport-Modell. Das Modell wurde durch Simulationen der Anteile von Methylchloroform, das größtenteils mit OH reagiert, getestet. Danach sind die globalen OH-Konzentrationen, also die Oxidationsfähigkeit der Atmosphäre, in den Tropen und während des Sommers (NH = Nordhemisphäre) am höchsten.
Grafik: Max-Planck-Institut für Chemie



Forscher des Max-Planck-Instituts für Chemie in Mainz sowie der Universitäten Utrecht/Niederlande und East Anglia/ Großbritannien berichten in der Fachzeitschrift Nature über den globalen Trend des Hydroxyl-Radikals (OH), das als "Reinigungsmittel" für die Atmosphäre betrachtet wird. Die Analyse beruht auf indirekten Schätzungen unter Verwendung von Methylchloroform, einem industriellen Lösungsmittel, als Tracergas. Die Ergebnisse zeigen, dass die globalen OH-Veränderungen viel geringer sein müssen als bisher angenommen (Nature, 9. Januar 2003). Dieser Befund steht im Widerspruch zu Behauptungen, die OH-Konzentrationen und damit die Selbstreinigungsfähigkeit der Atmosphäre habe in den letzten zehn Jahren stark abgenommen. Gleichzeitig stellten die Forscher jedoch fest, dass eine große globale Umverteilung von OH-Radikalen stattfindet, wobei insbesondere die Reinigungsfähigkeit der Atmosphäre über den Ozeanen vermindert wird (Journal of Geophysical Research 107, 10.1029/2002JD002272, 2003).



Die Lebensdauer der meisten natürlichen und durch menschliche Tätigkeiten erzeugten Gase in der Atmosphäre hängt ab von ihrer Oxidation zu löslichen Verbindungen, die anschließend aus der Atmosphäre "ausgewaschen" werden. Diese Oxidation wird durch Hydroxyl-Radikale (OH) ausgelöst, die man deshalb auch als "Waschmittel" für die Atmosphäre bezeichnet. Den Umfang der globalen OH-Konzentrationen bestimmt man aus Langzeitmessungen des Spurengases Methylchloroform (CH3CCl3), einer Chlorverbindung, die zum Schutze der Ozonschicht unter den Bann des Montrealer Protokolls (1987) gestellt wurde. Da Methylchloroform durch Oxidation mit OH weitgehend aus der Atmosphäre entfernt wird, kann die globale OH-Konzentration in der Atmosphäre in einer einfachen Budget-Rechnung bestimmt werden, der die gemessene Methylchloroform-Konzentration und ihre abgeschätzte Quelle zu Grunde liegt. Die gemessene Konzentration an Methylchloroform hängt davon ab, wie viel durch Emissionen nachgeliefert wird und wie viel durch OH-Radikale verbraucht wird. Höhere Emissionen bei gleicher Konzentration an Methylchloroform entsprechen daher einer höheren Konzentration an OH-Radikalen. Auf Grundlage von Messungen der Methylchloroform-Emission und -konzentration seit 1979 ging man bisher davon aus, dass sich die OH-Konzentration in den vergangenen zwei Dekaden beträchtlich verändert haben muss. Dies würde bedeuten, dass auch die Selbstreinigungsfähigkeit der Atmosphäre nicht stabil gegen Störungen wäre.

Die Ergebnisse der Atmosphärenforscher zeigen jetzt, dass frühere, aus Methylchloroform-Messungen abgeleitete Schätzungen der OH-Konzentration erheblich korrigiert werden müssen. Neueste Messungen belegen, dass die Methylchloroform-Emissionen tatsächlich wesentlich höher sind als bisher angenommen. Daraus folgt, dass die globale OH-Konzentration seit 1990 nicht sehr stark zurückgegangen sein kann. Das ist die gute Nachricht.

In einem zweiten Artikel, der gleichzeitig im Journal of Geophysical Research erschienen ist, stellen die Max-Planck-Forscher jedoch fest, dass im letzten Jahrhundert auf Grund der zunehmenden vom Menschen verursachten Emissionen von Methan und Kohlenmonoxid tatsächlich eine Zerstörung von OH-Radikalen insbesondere in der Atmosphäre über den Ozeanen stattgefunden hat, auch wenn die globale OH-Konzentration in der Atmosphäre scheinbar konstant geblieben ist. Dieser direkte Verlust an Selbstreinigungskräften in bestimmten Regionen wurde in anderen Regionen "kompensiert", wo die Verschmutzung durch Stickoxide stärker und deshalb die OH-Konzentration höher ist. Somit vollzieht sich im Hintergrund einer weltweit scheinbar konstanten OH-Konzentration eine große globale Umverteilung von OH-Radikalen, die einher geht mit Ozonsmog und verschmutzter Luft auf der einen und einer verminderten Reinigungsfähigkeit der Atmosphäre über den Meeren auf der anderen Seite.

In den Tropen, wo die Konzentration des OH-Radikals und damit die Oxidationskapazität der Atmosphäre am höchsten ist (vgl. Abb.), wird die Verschmutzung durch Schadstoffe in Zukunft wahrscheinlich noch zunehmen. Von daher, betonen die Forscher, sei es extrem wichtig, in den Entwicklungsländern zu verhindern, dass die Luftverschmutzung durch Stickoxide und reaktive Kohlenstoffgase aus dem Verkehr und anderen Verbrennungsprozessen noch weiter zunimmt.

Originalpublikationen:
Krol, M.C. , J. Lelieveld, D.E. Oram, G.A. Sturrock, S.A. Penkett, C.A.M. Brenninkmeijer, V. Gros, J. Williams and H.A. Scheeren (2003), Continuing emissions of methyl chloroform from Europe. Nature 421, 131-135.

Lelieveld, J., W. Peters, F.J. Dentener and M.C. Krol (2003), Stability of tropospheric hydroxyl chemistry. Journal of Geophysical Research

Weitere Informationen erhalten Sie von:
Prof. Dr. Jos Lelieveld
Max-Planck-Institut für Chemie
Postfach 3060, 55020 Mainz
Tel: +49 6131305 - 459
Fax: +49 6131305 - 511
E-Mail: lelieveld@mpch-mainz.mpg.de

Dr. Andreas Trepte | Max-Planck-Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.mpch-mainz.mpg.de/
http://www.mpg.de/pri03/pri0303.pdf
http://diotima.mpch-mainz.mpg.de/%7Elelievld

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur
17.08.2017 | Deutsches Krebsforschungszentrum

nachricht Magenkrebs: Auch Bakterien können Auslöser sein
17.08.2017 | Charité – Universitätsmedizin Berlin

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Im Focus: Exotic quantum states made from light: Physicists create optical “wells” for a super-photon

Physicists at the University of Bonn have managed to create optical hollows and more complex patterns into which the light of a Bose-Einstein condensate flows. The creation of such highly low-loss structures for light is a prerequisite for complex light circuits, such as for quantum information processing for a new generation of computers. The researchers are now presenting their results in the journal Nature Photonics.

Light particles (photons) occur as tiny, indivisible portions. Many thousands of these light portions can be merged to form a single super-photon if they are...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Einblicke ins menschliche Denken

17.08.2017 | Veranstaltungen

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

Sensibilisierungskampagne zu Pilzinfektionen

15.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Graduiertenschule HyPerCells entwickelt hocheffiziente Perowskit- Dünnschichtsolarzelle

17.08.2017 | Energie und Elektrotechnik

Forschungsprojekt zu optimierten Oberflächen von Metallpulver-Spritzguss-Werkzeugen

17.08.2017 | Verfahrenstechnologie

Fernerkundung für den Naturschutz

17.08.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz