Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Feinste organische Partikel in der Atmosphäre sind häufiger glasartig als flüssige Öltröpfchen

21.04.2017

Glasartige Festpartikel können den atmosphärischen Transport organischer Schadstoffe über weite Distanzen hinweg ermöglichen

Sekundäre organische Aerosole (SOA) entstehen bei der Oxidation flüchtiger organischer Verbindungen in der Atmosphäre. Sie sind für einen Großteil des Feinstaubs in der Luft verantwortlich und haben einen starken Einfluss auf die regionale und globale Luftqualität. Bis vor kurzem wurde angenommen, dass SOA-Partikel ölige, flüssige Tropfen sind.


Die Grafik zeigt, wie sich der Phasenzustand der sekundären organischen Aerosole in Abhängigkeit von Höhe und Temperatur ändert. Ob die Partikel flüssig, halbfest (viskos) oder fest (glasig) sind, hat starke Auswirkungen auf die Veränderung ihrer chemischen Eigenschaften, den Langstreckentransport und deren Einfluss auf die Wolkenbildung. Quelle: Manabu Shiraiwa


Organische Partikel sind in verschmutzter Luft allgegenwärtig. Die neue Studie zeigt, wann und wo diese Partikel flüssig, viskos oder fest sind. Im Bild zu sehen ist eine extreme Dunstglocke über Peking und anderen chinesischen Städte im Januar 2013. Quelle: NASA image courtesy Jeff Schmaltz, LANCE MODIS Rapid Response

Aktuelle Studien zeigen jedoch, dass SOA-Partikel, abhängig von der chemischen Zusammensetzung sowie Temperatur und Feuchtigkeit, auch einen glasartigen Festkörperzustand annehmen können. Ob die Partikel in flüssiger oder fester Form vorliegen, wirkt sich sehr stark auf ihr Verhalten im Zusammenspiel mit Wolken und Spurengasen aus und bestimmt auch, welchen Einfluss sie auf das Klima und die menschliche Gesundheit haben.

Bisher jedoch war unklar, ob und wo in der Atmosphäre SOA-Partikel flüssig oder fest vorliegen. Eine neue Studie eines internationalen Teams von Wissenschaftlern, darunter Forscher des Max-Planck-Instituts für Chemie in Mainz und der University of California in Irvine, USA, bietet nun aber Einblicke in die globale Verteilung des Phasenzustands organischer Partikel in der Atmosphäre.

„Wir haben herausgefunden, dass SOA-Partikel meist in der Nähe der Erdoberfläche flüssig sind und im Rest der Atmosphäre glasartig“, erklärt Manabu Shiraiwa, Hauptautor der Studie, die vor kurzem in der Open-Access-Zeitschrift „Nature Communications“ veröffentlicht wurde. Shiraiwa, ehemaliger Gruppenleiter beim MPI für Chemie in Mainz, arbeitet jetzt als Assistant Professor im Fachbereich Chemie an der University of California, Irvine.

Glasartige SOA-Partikel können organische Schadstoffe vor dem Abbau durch atmosphärische Oxidationsmittel schützen. Das könnte eine Erklärung dafür sein, dass hohe Konzentrationen solcher Schadstoffe nicht nur in der Nähe anthropogener Quellen sondern auch in abgelegenen Meeres- und Polarregionen beobachtet werden. Ob SOA-Partikel glasartig oder flüssig sind, hängt jedoch stark von ihrer chemischen Zusammensetzung, der Umgebungstemperatur sowie der Luftfeuchtigkeit ab.

Daher müssen die molekulare Zusammensetzung und die zugehörigen physikochemischen Eigenschaften der sekundären organische Aerosole bekannt sein, damit eine zuverlässige Einschätzung des Phasenzustands der Partikel und ihrer Auswirkungen vorgenommen werden kann. Diese wurden aber in früheren Studien nicht gut eingegrenzt.

„Zum ersten Mal konnten wir jetzt eine komplexe molekulare Beschreibung der physikalischen und chemischen Eigenschaften von SOA-Partikeln in einem modernen globalen Modell erstellen, um die räumliche und zeitliche Variabilität des SOA-Phasenzustands in der Atmosphäre zu berechnen“, führt Ulrich Pöschl, Direktor der Abteilung für Multiphasenchemie am MPI für Chemie, aus. Jos Lelieveld, Direktor der Abteilung Atmosphärenchemie am Mainzer Institut fügt hinzu, dass „weitere Studien geplant sind, um die Einfluss verschiedener Phasenzustände der sekundären organische Aerosole auf Wolken, Klima, Luftqualität und Gesundheit zu messen“.

Originalveröffentlichung:
“Global distribution of particle phase state in atmospheric secondary organic aerosols”: Manabu Shiraiwa, Ying Li, Alexandra P. Tsimpidi, Vlassis A. Karydis, Thomas Berkemeier, Spyros N. Pandis, Jos Lelieveld, Thomas Koop, Ulrich Pöschl, Nature Communications 2017, DOI: 10.1038/ncomms15002

Kontakt:
Prof. Dr. Manabu Shiraiwa
Department of Chemistry, University of California, Irvine, CA 92697, USA
Tel.: +1-949-824-2738
E-Mail: m.shiraiwa@uci.edu

Prof. Dr. Ulrich Pöschl
Max-Planck-Institut für Chemie, Mainz
Direktor, Abteilung Multiphasenchemie
Tel.: +49(0)6131 305 7000
E-Mail: u.poschl@mpic.de

Prof. Dr. Jos Lelieveld
Max-Planck-Institut für Chemie, Mainz, Germany
Direktor, Abteilung Atmosphärenchmie
Tel.: +49-6131-3053000
E-Mail: jos.lelieveld@mpic.de

Weitere Informationen:

http://www.mpic.de/aktuelles/pressemeldungen/news/feinste-organische-partikel-in...

Dr. Susanne Benner | Max-Planck-Institut für Chemie

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Wenn Verwandte von Krankheitserregern Gutes tun
21.11.2018 | Friedrich-Schiller-Universität Jena

nachricht Nonstop-Transport von Frachten in Nanomaschinen
20.11.2018 | Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: First diode for magnetic fields

Innsbruck quantum physicists have constructed a diode for magnetic fields and then tested it in the laboratory. The device, developed by the research groups led by the theorist Oriol Romero-Isart and the experimental physicist Gerhard Kirchmair, could open up a number of new applications.

Electric diodes are essential electronic components that conduct electricity in one direction but prevent conduction in the opposite one. They are found at the...

Im Focus: Millimeterwellen für die letzte Meile

ETH-Forscher haben einen Modulator entwickelt, mit dem durch Millimeterwellen übertragene Daten direkt in Lichtpulse für Glasfasern umgewandelt werden können. Dadurch könnte die Überbrückung der «letzten Meile» bis zum heimischen Internetanschluss deutlich schneller und billiger werden.

Lichtwellen eigenen sich wegen ihrer hohen Schwingungsfrequenz hervorragend zur schnellen Übertragung von Daten.

Im Focus: Nonstop-Transport von Frachten in Nanomaschinen

Max-Planck-Forscher entdecken die Nanostruktur von molekularen Zügen und den Grund für reibungslosen Transport in den „Antennen der Zelle“

Eine Zelle bewegt sich ständig umher, tastet ihre Umgebung ab und sendet Signale an andere Zellen. Das ist wichtig, damit eine Zelle richtig funktionieren kann.

Im Focus: Nonstop Tranport of Cargo in Nanomachines

Max Planck researchers revel the nano-structure of molecular trains and the reason for smooth transport in cellular antennas.

Moving around, sensing the extracellular environment, and signaling to other cells are important for a cell to function properly. Responsible for those tasks...

Im Focus: InSight: Touchdown auf dem Mars

Am 26. November landet die NASA-Sonde InSight auf dem Mars. Erstmals wird sie die Stärke und Häufigkeit von Marsbeben messen.

Monatelanger Flug durchs All, flammender Abstieg durch die Reibungshitze der Atmosphäre und sanftes Aufsetzen auf der Oberfläche – siebenmal ist das Kunststück...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Hüftprothese: Minimalinvasiv oder klassisch implantieren? Implantatmodell wichtiger als OP-Methode

21.11.2018 | Veranstaltungen

Personalisierte Implantologie – 32. Kongress der DGI

19.11.2018 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz diskutiert digitale Innovationen für die öffentliche Verwaltung

19.11.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Klimaangepasste Photovoltaik: Forschungsprojekt erfolgreich abgeschlossen

21.11.2018 | Energie und Elektrotechnik

Wenn Verwandte von Krankheitserregern Gutes tun

21.11.2018 | Biowissenschaften Chemie

Goldglanz im Glas - Verbundgläser mit Basalttextilzwischenlage

21.11.2018 | Verfahrenstechnologie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics