Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Megamoleküle durch Sonnenlicht

17.03.2004


Ein Team des Paul Scherrer Instituts (PSI) und der ETH Zürich erforscht, wie sich Aerosolpartikel - also Feinstaub - aus gasförmigen Stoffen bilden. Dafür benutzen die Forschenden die kürzlich am PSI aufgebaute Smogkammer sowie eine Vielzahl analytischer Methoden, einschliesslich der Laser-Massenspektrometrie der ETH Zürich für die chemische Charakterisierung. Die Untersuchungen zeigten, dass Folgereaktionen im gebildeten Aerosol zu neuen Substanzen führen, die wesentlich weniger flüchtig sind als die Ausgangsstoffe und so den Anteil der Aerosolpartikel erheblich erhöhen. Das spektakuläre Resultat liegt quer zu bisherigen Modellen und ist in der aktuellen Ausgabe des Wissenschaftsmagazins "Science" veröffentlicht.


Chemiedoktorand Dwane Paulsen simuliert in der PSI-Smogkammer einen Sommertag: Die Aerosolmasse nimmt zu.


Die neue Smogkammer des PSI ermöglicht Klimaforschung unter kontrollierten Bedingungen



Wo der Mensch Öl, Gas, Kohle oder Holz verbrennt, gelangen täglich weltweit Millionen Tonnen kleinste, unsichtbare Teilchen in die Atmosphäre. Solche so genannten Aerosole sind kleiner als ein Tausendstel-Millimeter und schweben in fester oder flüssiger Form in der Luft. Epidemiologische Studien belegen, dass Aerosolpartikel gesundheitliche Auswirkungen haben. Sie dringen tief in die Lungen ein und sind teils Krebs erregend sowie mitverantwortlich für Herz-Kreislauf- und Atemwegserkrankungen. Auch beeinflussen sie den Strahlungshaushalt der Erde - unter anderem dadurch, dass sie Sonnenlicht zurück ins Weltall streuen. Die Aerosole haben damit eine abkühlende Wirkung und wirken dem Effekt der Treibhausgase entgegen. Um diese Folgen besser untersuchen und auch quantifizieren zu können, müssten aber die chemischen, physikalischen und optischen Eigenschaften der Aerosole und ihrer Bestandteile genauer bekannt sein.



Sommertag in Smogkammer simuliert

Bisher ging man davon aus, dass bei hohen Temperaturen die Aerosole am Nachmittag verdunsten und sich demzufolge die Masse der Partikel verringert. Ein Forschungsteam des PSI und der ETH Zürich hat Sommertage in der neuen Smogkammer am PSI simuliert und kommt zu einem völlig entgegengesetzten Befund. Je länger die Sonneneinstrahlung dauert, desto mehr nehmen diese an Masse und Volumen zu. Ein wesentlicher Anteil der Aerosolpartikel kommt nicht direkt aus Auspuff oder Kamin, sondern wird erst unter Sonneneinwirkung in der Atmosphäre gebildet.

In der Smogkammer stellte man in einem durchsichtigen 27-Kubikmeter-Teflonsack vorerst einen repräsentativen Mix von Abgasstoff (Trimethylbenzol), Stickoxid und Wasserdampf bereit. Anschliessend wurde mit vier starken Sonnensimulatoren (total 16 kW Lichtleistung) ein Sommertag simuliert. Innert einer Stunde bildeten sich aufgrund der ablaufenden Atmosphärenchemie aus den Gasen Aerosolpartikel.

Moleküle mit sehr hohem Gewicht entstehen

Chemische Untersuchungen an der ETH Zürich mittels Laser-Massenspektrometrie zeigten, dass im Lauf der bis zu 24-stündigen Experimente sich Moleküle mit sehr hohem Molekulargewicht bildeten (bis zu 1000 atomaren Masseneinheiten). Die Entstehung solcher Megamoleküle weist auf Polymerisationsreaktionen hin. Weiter untersuchte man die Flüchtigkeit der gebildeten Aerosolpartikel. Dabei war deutlich zu erkennen, wie diese bei längerer Einstrahlzeit abnimmt. Die Aerosolteilchen werden stabiler, indem sie bei Erwärmung weniger stark verdampfen. Die spektakulären Ergebnisse, die in der aktuellen Ausgabe von "Science" publiziert sind, ergeben eine einfache Erklärung von bisher rätselhaften Resultaten aus Felduntersuchungen. Zudem konnte nachgewiesen werden, dass die neu entdeckten Polymere bis über 50 Prozent der gesamten Aerosolmasse ausmachen, was ein wesentlicher Schritt hin zu einer vollständigen Charakterisierung der Aerosole darstellt. Die Tatsache, dass damit ein grosser Anteil der Aerosolmasse identifiziert werden konnte, stellt einen wichtigen Fortschritt dar im Hinblick auf die noch wenig erforschten gesundheitlichen und klimatologischen Auswirkungen der Aerosole.

Für weitere Auskünfte:

PD Dr. Urs Baltensperger, Leiter Labor für Atmosphärenchemie, PSI
Tel. +41 (0)56 310 24 08 oder +41 (0)79 679 65 34
Email: urs.baltensperger@psi.ch

Dr. Markus Kalberer, Laboratorium für Organische Chemie, ETH Zürich
Tel. +41 (0)1 632 29 29, Email: kalberer@org.chem.ethz.ch

Prof. Dr. Renato Zenobi, Laboratorium für Organische Chemie, ETH Zürich
Tel. +41 (0)1 632 43 76, Email: zenobi@org.chem.ethz.ch

Voranzeige für Medienreise aufs Jungfraujoch

Die Aerosolforschung gewinnt innerhalb der Klimaforschung immer mehr an Bedeutung. Um den Medienschaffenden einen realitätsnahen Einblick in diese Disziplin der Atmosphärenchemie zu verleihen, bietet das Paul Scherrer Institut am Dienstag, 30. März 2004, eine Medienreise aufs Jungfraujoch an. Dort oben in der Forschungsstation auf 3850 Metern über Meer untersucht zurzeit ein internationales Team von 14 Wissenschaftlern unter Leitung des PSI, wie die Aerosolteilchen auf die Wolkenbildung wirken - ein wichtiger Faktor für den Klimaantrieb. Dabei kommt ein weltweit einmaliges Instrument zu seinem Ersteinsatz. Es saugt Eiskristalle an, die dann verdunstet und analysiert werden. Medienschaffende erhalten so die Gelegenheit, live bei den Untersuchungen dabei zu sein und direkt neueste Ergebnisse vermittelt zu bekommen. Eine detaillierte Einladung folgt, Voranmeldungen können bereits erfolgen an Beat Gerber, den Kommunikationsverantwortlichen des PSI.

Beat Gerber | idw
Weitere Informationen:
http://www.psi.ch/news_events/news_events.shtml
http://www.sciencemag.org

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Von Hefe für Demenzerkrankungen lernen
22.02.2018 | Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf

nachricht Rettender Ritter in goldener Rüstung
22.02.2018 | Exzellenzcluster Entzündungsforschung

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: Verlässliche Quantencomputer entwickeln

Internationalem Forschungsteam gelingt wichtiger Schritt auf dem Weg zur Lösung von Zertifizierungsproblemen

Quantencomputer sollen künftig algorithmische Probleme lösen, die selbst die größten klassischen Superrechner überfordern. Doch wie lässt sich prüfen, dass der...

Im Focus: Developing reliable quantum computers

International research team makes important step on the path to solving certification problems

Quantum computers may one day solve algorithmic problems which even the biggest supercomputers today can’t manage. But how do you test a quantum computer to...

Im Focus: Innovation im Leichtbaubereich: Belastbares Sandwich aus Aramid und Carbon

Die Entwicklung von Leichtbaustrukturen ist eines der zentralen Zukunftsthemen unserer Gesellschaft. Besonders in der Luftfahrtindustrie und in anderen Transportbereichen sind Leichtbaustrukturen gefragt. Sie ermöglichen Energieeinsparungen und reduzieren den Ressourcenverbrauch bei Treibstoffen und Material. Zum Einsatz kommen dabei Verbundmaterialien in der so genannten Sandwich-Bauweise. Diese bestehen aus zwei dünnen, steifen und hochfesten Deckschichten mit einer dazwischen liegenden dicken, vergleichsweise leichten und weichen Mittelschicht, dem Sandwich-Kern.

Aramidpapier ist ein etabliertes Material für solche Sandwichkerne. Sein mechanisches Strukturversagen ist jedoch noch unzureichend erforscht: Bislang fehlten...

Im Focus: Die Brücke, die sich dehnen kann

Brücken verformen sich, daher baut man normalerweise Dehnfugen ein. An der TU Wien wurde eine Technik entwickelt, die ohne Fugen auskommt und dadurch viel Geld und Aufwand spart.

Wer im Auto mit flottem Tempo über eine Brücke fährt, spürt es sofort: Meist rumpelt man am Anfang und am Ende der Brücke über eine Dehnfuge, die dort...

Im Focus: Eine Frage der Dynamik

Die meisten Ionenkanäle lassen nur eine ganz bestimmte Sorte von Ionen passieren, zum Beispiel Natrium- oder Kaliumionen. Daneben gibt es jedoch eine Reihe von Kanälen, die für beide Ionensorten durchlässig sind. Wie den Eiweißmolekülen das gelingt, hat jetzt ein Team um die Wissenschaftlerin Han Sun (FMP) und die Arbeitsgruppe von Adam Lange (FMP) herausgefunden. Solche nicht-selektiven Kanäle besäßen anders als die selektiven eine dynamische Struktur ihres Selektivitätsfilters, berichten die FMP-Forscher im Fachblatt Nature Communications. Dieser Filter könne zwei unterschiedliche Formen ausbilden, die jeweils nur eine der beiden Ionensorten passieren lassen.

Ionenkanäle sind für den Organismus von herausragender Bedeutung. Wenn zum Beispiel Sinnesreize wahrgenommen, ans Gehirn weitergeleitet und dort verarbeitet...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - April 2018

21.02.2018 | Veranstaltungen

Tag der Seltenen Erkrankungen – Deutsche Leberstiftung informiert über seltene Lebererkrankungen

21.02.2018 | Veranstaltungen

Digitalisierung auf dem Prüfstand: Hochkarätige Konferenz zu Empowerment in der agilen Arbeitswelt

20.02.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Von Hefe für Demenzerkrankungen lernen

22.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Sektorenkopplung: Die Energiesysteme wachsen zusammen

22.02.2018 | Seminare Workshops

Die Entschlüsselung der Struktur des Huntingtin Proteins

22.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics