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 Erste großangelegte Genomstudie prähistorischer Skelette aus Afrika
27.09.2017 | Max-Planck-Institut für Menschheitsgeschichte / Max Planck Institute for the Science of Human History

nachricht Wie gesund werden wir alt?
18.09.2017 | Medizinische Hochschule Hannover

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: Smarte Sensoren für effiziente Prozesse

Materialfehler im Endprodukt können in vielen Industriebereichen zu frühzeitigem Versagen führen und den sicheren Gebrauch der Erzeugnisse massiv beeinträchtigen. Eine Schlüsselrolle im Rahmen der Qualitätssicherung kommt daher intelligenten, zerstörungsfreien Sensorsystemen zu, die es erlauben, Bauteile schnell und kostengünstig zu prüfen, ohne das Material selbst zu beschädigen oder die Oberfläche zu verändern. Experten des Fraunhofer IZFP in Saarbrücken präsentieren vom 7. bis 10. November 2017 auf der Blechexpo in Stuttgart zwei Exponate, die eine schnelle, zuverlässige und automatisierte Materialcharakterisierung und Fehlerbestimmung ermöglichen (Halle 5, Stand 5306).

Bei Verwendung zeitaufwändiger zerstörender Prüfverfahren zieht die Qualitätsprüfung durch die Beschädigung oder Zerstörung der Produkte enorme Kosten nach...

Im Focus: Smart sensors for efficient processes

Material defects in end products can quickly result in failures in many areas of industry, and have a massive impact on the safe use of their products. This is why, in the field of quality assurance, intelligent, nondestructive sensor systems play a key role. They allow testing components and parts in a rapid and cost-efficient manner without destroying the actual product or changing its surface. Experts from the Fraunhofer IZFP in Saarbrücken will be presenting two exhibits at the Blechexpo in Stuttgart from 7–10 November 2017 that allow fast, reliable, and automated characterization of materials and detection of defects (Hall 5, Booth 5306).

When quality testing uses time-consuming destructive test methods, it can result in enormous costs due to damaging or destroying the products. And given that...

Im Focus: Cold molecules on collision course

Using a new cooling technique MPQ scientists succeed at observing collisions in a dense beam of cold and slow dipolar molecules.

How do chemical reactions proceed at extremely low temperatures? The answer requires the investigation of molecular samples that are cold, dense, and slow at...

Im Focus: Kalte Moleküle auf Kollisionskurs

Mit einer neuen Kühlmethode gelingt Wissenschaftlern am MPQ die Beobachtung von Stößen in einem dichten Strahl aus kalten und langsamen dipolaren Molekülen.

Wie verlaufen chemische Reaktionen bei extrem tiefen Temperaturen? Um diese Frage zu beantworten, benötigt man molekulare Proben, die gleichzeitig kalt, dicht...

Im Focus: Astronomen entdecken ungewöhnliche spindelförmige Galaxien

Galaxien als majestätische, rotierende Sternscheiben? Nicht bei den spindelförmigen Galaxien, die von Athanasia Tsatsi (Max-Planck-Institut für Astronomie) und ihren Kollegen untersucht wurden. Mit Hilfe der CALIFA-Umfrage fanden die Astronomen heraus, dass diese schlanken Galaxien, die sich um ihre Längsachse drehen, weitaus häufiger sind als bisher angenommen. Mit den neuen Daten konnten die Astronomen außerdem ein Modell dafür entwickeln, wie die spindelförmigen Galaxien aus einer speziellen Art von Verschmelzung zweier Spiralgalaxien entstehen. Die Ergebnisse wurden in der Zeitschrift Astronomy & Astrophysics veröffentlicht.

Wenn die meisten Menschen an Galaxien denken, dürften sie an majestätische Spiralgalaxien wie die unserer Heimatgalaxie denken, der Milchstraße: Milliarden von...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Meeresbiologe Mark E. Hay zu Gast bei den "Noblen Gesprächen" am Beutenberg Campus in Jena

16.10.2017 | Veranstaltungen

bionection 2017 erstmals in Thüringen: Biotech-Spitzenforschung trifft in Jena auf Weltmarktführer

13.10.2017 | Veranstaltungen

Tagung „Energieeffiziente Abluftreinigung“ zeigt, wie man durch Luftreinhaltemaßnahmen profitieren kann

13.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

ESO-Teleskope beobachten erstes Licht einer Gravitationswellen-Quelle

16.10.2017 | Physik Astronomie

Was läuft schief beim Noonan-Syndrom? – Grundlagen der neuronalen Fehlfunktion entdeckt

16.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Gewebe mit Hilfe von Stammzellen regenerieren

16.10.2017 | Förderungen Preise