Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Stickstoff im Boden sorgt für saubere Luft

19.08.2011
Nitrithaltiger Ackerboden bildet eine Quelle für Hydroxylradikale, die die Atmosphäre von Schadstoffen reinigen

Überdüngung schadet der Umwelt in vielerlei Hinsicht. Auf unerwartete Weise kann Stickstoffdünger ihr aber auch nutzen. Und auch sauren Böden, die das Waldsterben begünstigen, lässt sich offenbar etwas Positives abgewinnen.

Wie Forscher der Abteilung Biogeochemie des Max-Planck-Instituts für Chemie in Mainz festgestellt haben, stärkt Stickstoffdünger nämlich indirekt die Selbstreinigungskraft der Atmosphäre. Ihrer Studie zufolge entsteht in gedüngtem Ackerboden salpetrige Säure, die in die Atmosphäre entweicht – und zwar desto mehr je saurer der Boden ist.

In der Luft bewirkt die salpetrige Säure die Bildung von Hydroxylradikalen, die Schadstoffe oxidieren, so dass sie ausgewaschen werden. Bislang hatten Geowissenschaftler diesen Effekt nicht berücksichtigt. Die Lücke haben die Max-Planck-Forscher nun geschlossen.

Unsere Luft reinigt sich teilweise selbst, indem Schadstoffe durch Hydroxylradikale oxidiert und durch Regen ausgewaschen werden. Forscher des Max-Planck-Instituts in Mainz und Kollegen aus Peking haben jetzt herausgefunden, woher ein Großteil der salpetrigen Säure stammt, die neben Ozon als Quelle für Hydroxylradikale wirkt. Demnach wird die Säure in beachtlichen Mengen vom Erdboden an die Atmosphäre abgegeben. In stickstoffhaltigen Böden entsteht die Säure aus Nitrit-Ionen, die wiederum aus mikrobiologischen Umwandlungen von Ammonium- und Nitrat-Ionen stammen. Je saurer der Boden ist und je mehr Nitrit er enthält, umso mehr salpetrige Säure wird freigesetzt. Über diesen Weg entweicht also auch ein Teil des Stickstoffs aus gedüngten Ackerböden in die Luft.

In der neuesten Ausgabe des Forschungsmagazins Science beschreiben die Mainzer Forscher, wie sie den bisher unbeachteten Pfad im Stickstoffkreislauf nachgewiesen haben. Sie maßen die Konzentration an HONO – so lautet eine chemische Darstellung für gasförmige salpetrige Säure –, die aus einem definierten Volumen Ackerboden entweicht. Dazu setzen sie einer Bodenprobe Nitrit zu und veränderten anschließend den Wassergehalt. Die dabei freigesetzte HONO-Menge stimmt gut mit der Menge überein, die die Forscher in Berechnungen der Säure-Basen- und Löslichkeitsgleichgewichte abgeschätzt hatten. Damit konnten sie auch die hohen HONO-Werte erklären, die in früheren Untersuchungen über gedüngten landwirtschaftlichen Böden gemessen wurden.

Lange war die Quelle der beobachteten großen HONO-Konzentrationen in der bodennahen Atmosphäre ein Rätsel geblieben. „Böden sind sehr komplexe Systeme, in denen zahlreiche chemische Substanzen und Mikroorganismen miteinander wechselwirken“, sagt Hang Su, Erstautor der Veröffentlichung. „Den Austausch von salpetriger Säure zwischen Boden und Luft scheint bisher niemand untersucht zu haben.“

Die Emission von salpetriger Säure aus dem Erdboden hat den Forschern zufolge nicht nur lokale, sondern auch globale Bedeutung für die Luftqualität und den Stickstoffkreislauf. „In interdisziplinärer Zusammenarbeit mit Boden- und Klimaforschern wollen wir daher als nächstes den Effekt für verschiedene Bodentypen und Umgebungsbedingungen quantifizieren“, sagt Forschungsgruppenleiter Ulrich Pöschl. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen sollen dann in ein globales Modell einfließen.

Die Max-Planck-Forscher vermuten nämlich, dass die Freisetzung von HONO aus Ackerböden aufgrund vermehrten Einsatzes von Düngemitteln, zunehmender Bodenversauerung, und klimabedingter Temperaturerhöhungen besonders in Entwicklungsländern deutlich ansteigen könnte. Dadurch werden voraussichtlich mehr Hydroxylradikale entstehen, die die Oxidationskraft der Luft erhöhen.

Über das Max-Planck-Institut für Chemie
Am Max-Planck-Institut für Chemie (260 Mitarbeiter) werden die Erde und ihre Atmosphäre in unterschiedlichen Größenbereichen, vom Nanopartikel bis zum Planeten und von der Ökosystemdynamik bis zum globalen Klimawandel erforscht. Drei Abteilungen untersuchen das Erdsystem in Feldstudien, unter Laborbedingungen und mit Hilfe von computergestützten Modellsystemen. Somit trägt das Institut zum grundlegenden Verständnis der natürlichen Ressourcen der Erde bei und liefert notwendige Methoden für deren nachhaltige Nutzung und den Schutz der Umwelt. Mit einer International Research School und einem E-Learning Programm beteiligt sich das Institut auch aktiv an der Wissenschaftsausbildung. Das Max-Planck-Institut für Chemie beteiligt sich aktiv am Veranstaltungsprogramm 2011 zur Stadt der Wissenschaft in Mainz. Im nächsten Jahr feiert das Institut sein 100-jähriges Bestehen.

Weitere Informationen: http://www.mpic.de

Originalveröffentlichung:
Hang Su, Yafang Cheng, Robert Oswald, Thomas Behrendt, Ivonne Trebs, Franz X. Meixner, Meinrat O. Andreae, Peng Cheng, Yuanhang Zhang & Ulrich Pöschl
Soil nitrite as a source of atmospheric HONO and OH radicals
Science, 18 August 2011
Kontakt:
Dr. Hang Su
Max-Planck-Institut für Chemie, Mainz
Tel.: +49 6131-305 426
E-Mail: h.su@mpic.de
Dr. Ulrich Pöschl
Max-Planck-Institut für Chemie, Mainz
Tel.: +49 6131-305 422
E-Mail: u.poschl@mpic.de

Dr. Wolfgang Huisl | Max-Planck-Institut
Weitere Informationen:
http://www.mpic.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht Einblicke unter die Oberfläche des Mars
21.07.2017 | Jacobs University Bremen gGmbH

nachricht Tauender Permafrost setzt altes Treibhausgas frei
19.07.2017 | Helmholtz-Zentrum Potsdam - Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Kohlenstoff-Nanoröhrchen verwandeln Strom in leuchtende Quasiteilchen

Starke Licht-Materie-Kopplung in diesen halbleitenden Röhrchen könnte zu elektrisch gepumpten Lasern führen

Auch durch Anregung mit Strom ist die Erzeugung von leuchtenden Quasiteilchen aus Licht und Materie in halbleitenden Kohlenstoff-Nanoröhrchen möglich....

Im Focus: Carbon Nanotubes Turn Electrical Current into Light-emitting Quasi-particles

Strong light-matter coupling in these semiconducting tubes may hold the key to electrically pumped lasers

Light-matter quasi-particles can be generated electrically in semiconducting carbon nanotubes. Material scientists and physicists from Heidelberg University...

Im Focus: Breitbandlichtquellen mit flüssigem Kern

Jenaer Forschern ist es gelungen breitbandiges Laserlicht im mittleren Infrarotbereich mit Hilfe von flüssigkeitsgefüllten optischen Fasern zu erzeugen. Mit den Fasern lieferten sie zudem experimentelle Beweise für eine neue Dynamik von Solitonen – zeitlich und spektral stabile Lichtwellen – die aufgrund der besonderen Eigenschaften des Flüssigkerns entsteht. Die Ergebnisse der Arbeiten publizierte das Jenaer Wissenschaftler-Team vom Leibniz-Instituts für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT), dem Fraunhofer-Insitut für Angewandte Optik und Feinmechanik, der Friedrich-Schiller-Universität Jena und des Helmholtz-Insituts im renommierten Fachblatt Nature Communications.

Aus einem ultraschnellen intensiven Laserpuls, den sie in die Faser einkoppeln, erzeugen die Wissenschaftler ein, für das menschliche Auge nicht sichtbares,...

Im Focus: Flexible proximity sensor creates smart surfaces

Fraunhofer IPA has developed a proximity sensor made from silicone and carbon nanotubes (CNT) which detects objects and determines their position. The materials and printing process used mean that the sensor is extremely flexible, economical and can be used for large surfaces. Industry and research partners can use and further develop this innovation straight away.

At first glance, the proximity sensor appears to be nothing special: a thin, elastic layer of silicone onto which black square surfaces are printed, but these...

Im Focus: 3-D scanning with water

3-D shape acquisition using water displacement as the shape sensor for the reconstruction of complex objects

A global team of computer scientists and engineers have developed an innovative technique that more completely reconstructs challenging 3D objects. An ancient...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

2. Spitzentreffen »Industrie 4.0 live«

25.07.2017 | Veranstaltungen

Gipfeltreffen der String-Mathematik: Internationale Konferenz StringMath 2017

24.07.2017 | Veranstaltungen

Von atmosphärischen Teilchen bis hin zu Polymeren aus nachwachsenden Rohstoffen

24.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

IT-Experten entdecken Chancen für den Channel-Markt

25.07.2017 | Unternehmensmeldung

Erst hot dann Schrott! – Elektronik-Überhitzung effektiv vorbeugen

25.07.2017 | Seminare Workshops

Dichtes Gefäßnetz reguliert Bildung von Thrombozyten im Knochenmark

25.07.2017 | Biowissenschaften Chemie