Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Alterung von Aerosolen ermittelt

11.09.2012
Internationale Forschergruppe weist Alterung von organischen Aerosolen durch OH-Radikale nach – Klimamodelle sollten angepasst werden

Aerosolpartikel spielen für das Klima eine bedeutende Rolle. Ein internationales Forscherteam hat jetzt herausgefunden, dass ein chemischer Prozess in der Atmosphäre, der als Alterung bezeichnet wird, die Konzentration und die Eigenschaften von Aerosolteilchen stark beeinflusst. Dies wurde in regionalen und globalen Klimamodellen bislang nicht berücksichtigt.


Untersuchte Prozesse im Rahmen des MUCHACHAS-Projekts. Quelle/©: AG Hoffmann, JGU

Mit der Muchachas-Studie (Multiple Chamber Aerosol Chemical Aging Study) hat das Forscherteam den Einfluss der Alterung nicht nur nachgewiesen, sondern auch quantifiziert. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA (PNAS) veröffentlicht.

Aerosolpartikel spielen eine entscheidende Rolle für die Luftqualität und werden als Feinstaub für eine Reihe von Atemwegserkrankungen sowie Herz- und Kreislaufbeschwerden verantwortlich gemacht. Darüber hinaus beeinflussen Aerosolpartikel auf verschiedenen Wegen den Strahlungshaushalt der Atmosphäre. So tragen Aerosole über Streuung, Reflektion und Absorption von Sonnenlicht direkt zum Strahlungsbudget der wolkenlosen Atmosphäre bei. Zudem spielen Aerosole eine essentielle Rolle bei der Wolkenbildung in der Troposphäre, indem sie als Kondensationskerne schon bei relativ geringen Wasserdampfübersättigungen eine Tröpfchenbildung ermöglichen.

Die Größe und Konzentration der Aerosolpartikel ist deshalb von unmittelbarer Bedeutung für die Zahl der Wolkentröpfchen, die ihrerseits das Reflektionsverhalten von Wolken beeinflusst. Damit kühlen Aerosolpartikel tendenziell die Atmosphäre. Allerdings sind die genauen Prozesse und Rückkopplungsmechanismen bisher nur unvollständig verstanden, sodass das Zusammenspiel zwischen Aerosolpartikeln, ihrer Eignung als Wolkenkondensationskerne und dem von der Erdoberfläche wieder reflektierten Sonnenlicht eine der größten Unsicherheiten bei der Berechnung des Klimaantriebs darstellt.

Das Muchachas-Projekt hat organische Aerosole untersucht, die einen Großteil der chemischen Zusammensetzung von luftgetragenen Partikeln ausmachen. Organische Aerosole entstehen beispielsweise über Wäldern, wo sie an manchen Orten wie den Great Smoky Mountains, Blue Ridges oder Blue Mountains als blauer Dunst wahrgenommen werden können. Gerade in dicht besiedelten Gebieten spielen aber auch anthropogen freigesetzte Kohlenwasserstoffe als Vorläufer zur sekundären organischen Aerosolbildung eine bedeutende Rolle.

Die Untersuchungen zeigten, dass Masse und Zusammensetzung von organischen Aerosolen durch OH-Radikale signifikant beeinflusst werden. OH-Radikale sind das wichtigste Oxidationsmittel der Atmosphäre und tragen ganz wesentlich zur Luftreinigung bei. Die Wissenschaftler aus Pittsburgh (USA), Jülich, Karlsruhe, Mainz, Göteborg, Kopenhagen und dem schweizerischen Villigen haben bei ihren Messungen in vier verschiedenen, großvolumigen atmosphärischen Simulationskammern gezeigt, dass der als Alterung bezeichnete Oxidationsprozess einen signifikanten Effekt hat und die Eigenschaften und Konzentration von organischen Aerosolen während ihres gesamten Zyklus in der Atmosphäre beeinflusst.
„Neue Klimamodelle werden diese Ergebnisse berücksichtigen müssen“, erwartet Univ.-Prof. Dr. Thomas Hoffmann vom Institut für Anorganische Chemie und Analytische Chemie der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU). Die Mainzer Forscher haben vor allem mit der Entwicklung analytischer Techniken zum Studium der chemischen Zusammensetzung der Aerosolpartikel zu der Muchachas-Studie beigetragen. Durch die Entwicklung sogenannter weicher Ionisationsverfahren und entsprechender Massenspektrometer konnte die Arbeitsgruppe um Hoffmann die Konzentrationen einzelner Molekülspezies in den Atmosphärensimulationskammern verfolgen und damit letztlich die Alterung des atmosphärischen Aerosols auf molekularer Basis verstehen. Dadurch ließ sich auch klar zeigen, dass die Oxidation in der Gas- und nicht der Partikelphase abläuft. „Jetzt gilt es, die zugrundeliegenden Reaktionen in regionale und globale atmosphären-chemische Modelle zu integrieren, um so die Diskrepanz zwischen den erwarteten und den tatsächlich beobachteten Konzentrationen organischer Aerosolpartikel zu verringern“, sagt Hoffmann.

Abbildungen:
http://www.uni-mainz.de/bilder_presse/09_anorganische_chemie_muchachas1.jpg
Untersuchte Prozesse im Rahmen des MUCHACHAS-Projekts
Quelle/©: AG Hoffmann, JGU

http://www.uni-mainz.de/bilder_presse/09_anorganische_chemie_muchachas2.jpg
Die Blue Mountains in Australien
Quelle/©: AG Hoffmann, JGU
http://www.uni-mainz.de/bilder_presse/09_anorganische_chemie_muchachas3.jpg
Online-Aerosolmassenspektrometer in einem Messcontainer während einer Messkampagne

Quelle/©: AG Hoffmann, JGU

Veröffentlichung:
Donahue et al.
Aging of biogenic secondary organic aerosol via gas-phase OH radical reactions
PNAS, 21. August 2012
DOI: 10.1073/pnas.1115186109

Weitere Informationen:
Univ.-Prof. Dr. Thorsten Hoffmann
Institut für Anorganische Chemie und Analytische Chemie
Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU)
D 55099 Mainz
Tel. +49 6131 39-25716
Fax +49 6131 39-25336
E-Mail: t.hoffmann@uni-mainz.de

Petra Giegerich | idw
Weitere Informationen:
http://www.ak-hoffmann.chemie.uni-mainz.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht Bisher unbekanntes Aussterben grosser Meerestiere entdeckt
27.06.2017 | Universität Zürich

nachricht Auf der Suche nach Hochtechnologiemetallen in Norddeutschland
26.06.2017 | Jacobs University Bremen gGmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Vorbild Delfinhaut: Elastisches Material vermindert Reibungswiderstand bei Schiffen

Für eine elegante und ökonomische Fortbewegung im Wasser geben Delfine den Wissenschaftlern ein exzellentes Vorbild. Die flinken Säuger erzielen erstaunliche Schwimmleistungen, deren Ursachen einerseits in der Körperform und andererseits in den elastischen Eigenschaften ihrer Haut zu finden sind. Letzteres Phänomen ist bereits seit Mitte des vorigen Jahrhunderts bekannt, konnte aber bislang nicht erfolgreich auf technische Anwendungen übertragen werden. Experten des Fraunhofer IFAM und der HSVA GmbH haben nun gemeinsam mit zwei weiteren Forschungspartnern eine Oberflächenbeschichtung entwickelt, die ähnlich wie die Delfinhaut den Strömungswiderstand im Wasser messbar verringert.

Delfine haben eine glatte Haut mit einer darunter liegenden dicken, nachgiebigen Speckschicht. Diese speziellen Hauteigenschaften führen zu einer signifikanten...

Im Focus: Kaltes Wasser: Und es bewegt sich doch!

Bei minus 150 Grad Celsius flüssiges Wasser beobachten, das beherrschen Chemiker der Universität Innsbruck. Nun haben sie gemeinsam mit Forschern in Schweden und Deutschland experimentell nachgewiesen, dass zwei unterschiedliche Formen von Wasser existieren, die sich in Struktur und Dichte stark unterscheiden.

Die Wissenschaft sucht seit langem nach dem Grund, warum ausgerechnet Wasser das Molekül des Lebens ist. Mit ausgefeilten Techniken gelingt es Forschern am...

Im Focus: Hyperspektrale Bildgebung zur 100%-Inspektion von Oberflächen und Schichten

„Mehr sehen, als das Auge erlaubt“, das ist ein Anspruch, dem die Hyperspektrale Bildgebung (HSI) gerecht wird. Die neue Kameratechnologie ermöglicht, Licht nicht nur ortsaufgelöst, sondern simultan auch spektral aufgelöst aufzuzeichnen. Das bedeutet, dass zur Informationsgewinnung nicht nur herkömmlich drei spektrale Bänder (RGB), sondern bis zu eintausend genutzt werden.

Das Fraunhofer IWS Dresden entwickelt eine integrierte HSI-Lösung, die das Potenzial der HSI-Technologie in zuverlässige Hard- und Software überführt und für...

Im Focus: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Internationale Fachkonferenz IEEE ICDCM - Lokale Gleichstromnetze bereichern die Energieversorgung

27.06.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zu aktuellen Fragen der Stammzellforschung

27.06.2017 | Veranstaltungen

Fraunhofer FKIE ist Gastgeber für internationale Experten Digitaler Mensch-Modelle

27.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Mainzer Physiker gewinnen neue Erkenntnisse über Nanosysteme mit kugelförmigen Einschränkungen

27.06.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wave Trophy 2017: Doppelsieg für die beiden Teams von Phoenix Contact

27.06.2017 | Unternehmensmeldung

Warnsystem KATWARN startet international vernetzten Betrieb

27.06.2017 | Informationstechnologie