Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Saubere Luft: weniger Quellen für Selbstreinigung

18.04.2014

Studie stellt bisheriges Wissen über Salpetrige Säure (HONO) auf den Kopf

HONO, auch als Salpetrige Säure bekannt, galt bislang als eine bedeutende Quelle für Hydroxyl-Radikale (OH), das Waschmittel für die Selbstreinigung der Luft. Eine Forschergruppe aus Jülich räumt mit dieser Auffassung auf.


Im Rahmen des EU-Projekts PEGASOS sammelten Jülicher Wissenschaftler und ihre Kollegen fünf Wochen lang mit Hilfe des Zeppelins NT Messdaten in der Atmosphäre über Norditalien.

Quelle: Forschungszentrum Jülich/Florian Rubach

Sie stützt sich auf Messungen in der Luft, die im Rahmen des EU-Projekts PEGASOS mit einem Zeppelin-NT gemacht wurden. Die gängige Vorstellung über die Rolle von HONO in der Luftchemie als reine Quelle für Radikale muss nun komplett überdacht werden. Die Ergebnisse sind in der renommierten Zeitschrift „Science“ erschienen.

OH-Radikale sind ein wesentlicher Faktor für die Selbstreinigungsfähigkeit der Luft. In der globalen Atmosphäre entstehen sie am häufigsten, wenn Ozon durch Sonnenlicht gespalten wird. Für die untersten Schichten der Atmosphäre, in der sogenannten planetaren Grenzschicht in bis zu zwei Kilometern Höhe, gab es bislang noch eine weitere Erklärung: Hier galt die Spaltung von HONO durch Sonnenlicht als mindestens ebenso bedeutende OH-Quelle. Die Auswertung der Messdaten der PEGASOS-Kampagne zeigt jedoch etwas anderes:

Die Belichtung von HONO setzt zwar OH-Radikale frei, diese werden aber schnell wieder zur erneuten HONO-Bildung verbraucht. Salpetrige Säure stellt also keine Nettoquelle für OH dar. Damit lässt sich auch eine bisherige Überzeugung nicht mehr halten: HONO soll in schadstoffbelasteter Luft, beispielsweise in Großstädten, für rund 80 Prozent der OH-Radikale verantwortlich sein.

„Unsere Erkenntnisse stellen unser bisheriges Wissen über HONO auf den Kopf und lösen ein Rätsel, das die Forschung seit rund 20 Jahren beschäftigt hat: Warum nämlich Forscher in der untersten Schicht der Atmosphäre immer mehr HONO gemessen haben als erwartet“, erklärt der Troposphärenforscher Prof. Andreas Wahner vom Jülicher Institut für Energie- und Klimaforschung, das die Studie und die Messungen federführend geleitet hat. Forschergruppen aus der ganzen Welt hatten seit Jahren nach einer unbekannten Quelle für HONO gesucht – allerdings an der falschen Stelle.

Die meisten Experten hatten vermutet, Oberflächen-Effekte am Boden seien verantwortlich. „Das ist auch ein Grund, warum HONO-Messungen bisher nur am Boden oder in Bodennähe durchgeführt wurden. Erst durch unsere Messflüge mit dem Zeppelin NT über der Po-Ebene in Norditalien im Sommer 2012 konnten wir Daten in größerer Höhe über der Erdoberfläche sammeln“, so Wahner.

Fünf Wochen lang erfassten damals die Jülicher Wissenschaftler und ihre Kollegen bis 1.000 Meter Höhe Spurengase wie Stickstoffmonoxid (NO), OH-Radikale und HONO, aber auch Schwebeteilchen in der Luft, die sogenannten Aerosole, und meteorologische Parameter. Die Messkampagne war Teil des von der EU geförderten Projekts PEGASOS (Pan-European-Gas-AeroSOl-Climate Interaction Study), das den Einfluss der Atmosphärenchemie auf die Luftqualität und das Klima untersucht.

Mit dem Luftschiff gelang es den Jülicher Forschern, Luftschichten zu untersuchen, die für einen langen Zeitraum keinen Kontakt zum Erdboden haben. Dort entdeckten sie eine große Menge HONO, die auch nach Sonnenaufgang nahezu konstant blieb. Eigentlich hätten sie erwartet, dass das Sonnenlicht das HONO während der OH-Bildung zunehmend zerstört. Die konstant hohe Konzentration ist nur durch einen bisher unbekannten Prozess zu erklären, der ständig neues HONO bildet.

Auf Grundlage dieser Erkenntnisse leiteten die Forscher eine Hypothese ab, welche die Neubildung von HONO aus verschiedenen Spurengasen erklärt. Mit einem passend dazu entwickelten chemischen Reaktionsmodell errechneten sie die erwarteten Konzentrationen für die verschiedenen Stoffe und verglichen sie mit den tatsächlich über Norditalien gesammelten Messdaten. „Wir waren dann selbst überrascht, wie genau alle Messdaten mit unserer Theorie übereinstimmten“, erinnert sich Dr. Xin Li, der Erstautor der Studie, an der auch Forscher der amerikanischen University of Wisconsin mitgearbeitet haben.

„Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Rolle von HONO vollständig neu überdacht werden muss. Die HONO-Produktion in der Luft ist eine Art Kreislauf, bei dem quasi die Zutaten erst produziert, aber dann auch wieder verbraucht werden“, stellt Andreas Wahner klar. Die Konsequenz: „Die Fachwelt muss das bisherige Verständnis, wie HONO die Chemie in der Troposphäre beeinflusst, überarbeiten“, folgert Dr. Franz Rohrer, der für die Datenanalyse und Interpretation verantwortlich war. Darüber hinaus gilt es, die neu entdeckte HONO-Quelle weiter zu erforschen. Zusätzliche Feldversuche und Laboruntersuchungen sind notwendig, um die relevanten Prozesse noch besser zu verstehen.

Originalveröffentlichung:
Missing gas-phase source of HONO inferred from Zeppelin measurements in the troposphere.
Xin Li et al.
Science, 18. April 2014, Vol. 344, Nr. 6181, DOI: 10.1126/science.1248999

Weitere Bilder sowie Videos finden Sie unter:
www.fz-juelich.de/pegasos-medien

Weitere Informationen:
Press Package von Science mit Vorschau des Papers unter

www.eurekalert.org/jrnls/sci

(Registrierung erforderlich, erscheint im Laufe der Woche ab Montag, 14. April 2014)

Institut für Energie- und Klimaforschung - Troposphäre (IEK-8)
www.fz-juelich.de/iek/iek-8/

EU-Projekt PEGASOS
www.fz-juelich.de/iek/iek-8/DE/UeberUns/Projekte/PEGASOS/PEGASOS_node.html

Zeppelin-NT und Klimaforschung
www.fz-juelich.de/portal/DE/Forschung/EnergieUmwelt/Klimaforschung/Zeppelin/_node.html

Ansprechpartner:
Dr. Franz Rohrer und Dr. Xin Li
Institut für Energie- und Klimaforschung - Troposphäre (IEK-8)
Forschungszentrum Jülich
Tel.: 02461 61-6511
f.rohrer@fz-juelich.de

Pressekontakt:
Tobias Schlösser, Forschungszentrum Jülich
Tel.: 02461 61-4771
t.schloesser@fz-juelich.de

Annette Stettien, Forschungszentrum Jülich
Tel.: 02461 61-2388
a.stettien@fz-juelich.de

Annette Stettien | Forschungszentrum Jülich GmbH

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Studien Analysen:

nachricht Diabetesmedikament könnte die Heilung von Knochenbrüchen verbessern
17.03.2017 | Deutsches Institut für Ernährungsforschung Potsdam-Rehbrücke

nachricht Soziale Phobie: Hinweise auf genetische Ursache
10.03.2017 | Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Studien Analysen >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Entwicklung miniaturisierter Lichtmikroskope - „ChipScope“ will ins Innere lebender Zellen blicken

Das Institut für Halbleitertechnik und das Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, beide Mitglieder des Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), der Technischen Universität Braunschweig, sind Partner des kürzlich gestarteten EU-Forschungsprojektes ChipScope. Ziel ist es, ein neues, extrem kleines Lichtmikroskop zu entwickeln. Damit soll das Innere lebender Zellen in Echtzeit beobachtet werden können. Sieben Institute in fünf europäischen Ländern beteiligen sich über die nächsten vier Jahre an diesem technologisch anspruchsvollen Projekt.

Die zukünftigen Einsatzmöglichkeiten des neu zu entwickelnden und nur wenige Millimeter großen Mikroskops sind äußerst vielfältig. Die Projektpartner haben...

Im Focus: A Challenging European Research Project to Develop New Tiny Microscopes

The Institute of Semiconductor Technology and the Institute of Physical and Theoretical Chemistry, both members of the Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), at Technische Universität Braunschweig are partners in a new European research project entitled ChipScope, which aims to develop a completely new and extremely small optical microscope capable of observing the interior of living cells in real time. A consortium of 7 partners from 5 countries will tackle this issue with very ambitious objectives during a four-year research program.

To demonstrate the usefulness of this new scientific tool, at the end of the project the developed chip-sized microscope will be used to observe in real-time...

Im Focus: Das anwachsende Ende der Ordnung

Physiker aus Konstanz weisen sogenannte Mermin-Wagner-Fluktuationen experimentell nach

Ein Kristall besteht aus perfekt angeordneten Teilchen, aus einer lückenlos symmetrischen Atomstruktur – dies besagt die klassische Definition aus der Physik....

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Industriearbeitskreis »Prozesskontrolle in der Lasermaterialbearbeitung ICPC« lädt nach Aachen ein

28.03.2017 | Veranstaltungen

Neue Methoden für zuverlässige Mikroelektronik: Internationale Experten treffen sich in Halle

28.03.2017 | Veranstaltungen

Wie Menschen wachsen

27.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Von Agenten, Algorithmen und unbeliebten Wochentagen

28.03.2017 | Unternehmensmeldung

Hannover Messe: Elektrische Maschinen in neuen Dimensionen

28.03.2017 | HANNOVER MESSE

Dimethylfumarat – eine neue Behandlungsoption für Lymphome

28.03.2017 | Medizin Gesundheit