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 Klimawandel schwächt tropische Windsysteme
20.10.2017 | MARUM - Zentrum für Marine Umweltwissenschaften an der Universität Bremen

nachricht An der Wurzel des Amazonas: Bodentiefe bestimmt Vegetationstyp
20.10.2017 | Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Hochfeldmagnet am BER II: Einblick in eine versteckte Ordnung

Seit dreißig Jahren gibt eine bestimmte Uranverbindung der Forschung Rätsel auf. Obwohl die Kristallstruktur einfach ist, versteht niemand, was beim Abkühlen unter eine bestimmte Temperatur genau passiert. Offenbar entsteht eine so genannte „versteckte Ordnung“, deren Natur völlig unklar ist. Nun haben Physiker erstmals diese versteckte Ordnung näher charakterisiert und auf mikroskopischer Skala untersucht. Dazu nutzten sie den Hochfeldmagneten am HZB, der Neutronenexperimente unter extrem hohen magnetischen Feldern ermöglicht.

Kristalle aus den Elementen Uran, Ruthenium, Rhodium und Silizium haben eine geometrisch einfache Struktur und sollten keine Geheimnisse mehr bergen. Doch das...

Im Focus: Schmetterlingsflügel inspiriert Photovoltaik: Absorption lässt sich um bis zu 200 Prozent steigern

Sonnenlicht, das von Solarzellen reflektiert wird, geht als ungenutzte Energie verloren. Die Flügel des Schmetterlings „Gewöhnliche Rose“ (Pachliopta aristolochiae) zeichnen sich durch Nanostrukturen aus, kleinste Löcher, die Licht über ein breites Spektrum deutlich besser absorbieren als glatte Oberflächen. Forschern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, diese Nanostrukturen auf Solarzellen zu übertragen und deren Licht-Absorptionsrate so um bis zu 200 Prozent zu steigern. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler nun im Fachmagazin Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.1700232

„Der von uns untersuchte Schmetterling hat eine augenscheinliche Besonderheit: Er ist extrem dunkelschwarz. Das liegt daran, dass er für eine optimale...

Im Focus: Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

Im Blut zirkulierende Biomoleküle und Zellen sind Träger diagnostischer Information, deren Analyse hochwirksame, individuelle Therapien ermöglichen. Um diese Information zu erschließen, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein Mikrochip-basiertes Diagnosegerät entwickelt: Der »AnaLighter« analysiert und sortiert klinisch relevante Biomoleküle und Zellen in einer Blutprobe mit Licht. Dadurch können Frühdiagnosen beispielsweise von Tumor- sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen gestellt und patientenindividuelle Therapien eingeleitet werden. Experten des Fraunhofer ILT stellen diese Technologie vom 13.–16. November auf der COMPAMED 2017 in Düsseldorf vor.

Der »AnaLighter« ist ein kompaktes Diagnosegerät zum Sortieren von Zellen und Biomolekülen. Sein technologischer Kern basiert auf einem optisch schaltbaren...

Im Focus: Neue Möglichkeiten für die Immuntherapie beim Lungenkrebs entdeckt

Eine gemeinsame Studie der Universität Bern und des Inselspitals Bern zeigt, dass spezielle Bindegewebszellen, die in normalen Blutgefässen die Wände abdichten, bei Lungenkrebs nicht mehr richtig funktionieren. Zusätzlich unterdrücken sie die immunologische Bekämpfung des Tumors. Die Resultate legen nahe, dass diese Zellen ein neues Ziel für die Immuntherapie gegen Lungenkarzinome sein könnten.

Lungenkarzinome sind die häufigste Krebsform weltweit. Jährlich werden 1.8 Millionen Neudiagnosen gestellt; und 2016 starben 1.6 Millionen Menschen an der...

Im Focus: Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

Ob als Smartphone-App für die Fahrkarte im Nahverkehr, als Geldwertkarten für das Schwimmbad oder in Form einer Bonuskarte für den Supermarkt: Für viele gehören „elektronische Geldbörsen“ längst zum Alltag. Doch vielen Kunden ist nicht klar, dass sie mit der Nutzung dieser Angebote weitestgehend auf ihre Privatsphäre verzichten. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entsteht ein sicheres und anonymes System, das gleichzeitig Alltagstauglichkeit verspricht. Es wird nun auf der Konferenz ACM CCS 2017 in den USA vorgestellt.

Es ist vor allem das fehlende Problembewusstsein, das den Informatiker Andy Rupp von der Arbeitsgruppe „Kryptographie und Sicherheit“ am KIT immer wieder...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Die Zukunft der Luftfracht

23.10.2017 | Veranstaltungen

Ehrung des Autors Herbert W. Franke mit dem Kurd-Laßwitz-Sonderpreis 2017

23.10.2017 | Veranstaltungen

Das Immunsystem in Extremsituationen

19.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Antibiotikaresistenzen: Ein multiresistenter Escherichia coli-Stamm auf dem Vormarsch

23.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Sturmfeder bekämpft Orkanschäden

23.10.2017 | Maschinenbau

Vorstellung eines neuen Zellkultursystems für die Analyse von OPC-Zellen im Zebrafisch

23.10.2017 | Biowissenschaften Chemie