Sonne heizt die Chemie am Boden an

Fotochemische Vorgänge am Erdboden können die Chemie von Schadstoffen in der Atmosphäre und damit den Sommersmog wesentlich beeinflussen. Durch die Produktion von salpetriger Säure unter Sonnenlicht wird eine treibende Kraft für chemische Prozesse in bodennaher Luft freigesetzt. Dies zeigen gemeinsame Versuche von Wissenschaftlern des Paul Scherrer Instituts (PSI) und der Universitäten in Wuppertal (D) und Lyon (F). Die Ergebnisse sind in der jüngsten Ausgabe von Nature publiziert.

Jedermann hat schon beobachtet, dass die Sonne die Erde erwärmt. Neuste Laborstudien weisen nach, dass Sonnenlicht die Erdoberfläche auch zur Reaktion mit Luftschadstoffen anregen kann. Hierzu lässt man Stickoxide über beleuchtete Erde oder über Abbauprodukte von pflanzlichem Material, so genannte Huminstoffe, strömen. Das Resultat: An der Oberfläche dieser durch Licht aktivierten Materialien wird Stickstoffdioxid (NO2), ein giftiges Abgas aus Verbrennungsmotoren, schnell umgewandelt.

Die Umwandlung von NO2 hat einen grossen Einfluss auf die Chemie in der darüber liegenden Luftschicht, da dort das beobachtete Reaktionsprodukt, salpetrige Säure (HNO2), stark an der Bildung von reaktiven OH-Radikalen beteiligt ist. Die OH-Radikale treiben den zentralen chemischen Mechanismus der Atmosphäre an. Als unselektive Oxidationsmittel sind sie weitgehend für den Abbau von Luftschad- oder Luftfremdstoffen verantwortlich und begrenzen dadurch deren Konzentrationen in der Atmosphäre.

Sommersmog als fotochemische Luftverschmutzung

Die durch OH-Radikale ausgelösten chemischen Reaktionen führen in dreckiger Luft bei intensivem Sonnenschein auch zur Bildung von sekundären Luftschadstoffen wie Ozon und Feinstaub. Diese fotochemische Luftverschmutzung nennt man allgemein Sommersmog. Er ist die Ursache für das in der Schweiz häufig beobachtete Überschreiten der Grenzwerte für Ozon und Feinstaub. Mit den jüngsten Experimenten, so hoffen die beteiligten Forscher aus Deutschland, Frankreich und der Schweiz, soll die Chemie des Sommersmogs besser verstanden werden.

Quelle: Nature, Band 440, Nummer 7081, Seiten 195-198 ; www.nature.com/nature

Für weitere Auskünfte:
Dr. Konrad Stemmler, Labor für Radio- und Umweltchemie, PSI
Telefon +41 (0)56 310 43 01; konrad.stemmler@psi.ch
Dr. Markus Ammann, Labor für Radio- und Umweltchemie, PSI (zurzeit in den USA)
Telefon mobil +1 949 331 70 57; markus.ammann@psi.ch