Die Optimierung der Zusammensetzung von Lösungsmitteln zur Reduzierung von bodennahem Ozon

In den oberen Schichten der Erdatmosphäre hält das Ozon die eindringende schädliche UV-Strahlung von der Sonne ab. In Bodennähe jedoch beeinträchtigt Ozon als Hauptbestandteil des photochemischen Smogs die Gesundheit des Menschen. Ozon wird nicht direkt von einer Quelle ausgestoßen, sondern wird aus Vorläufern wie flüchtigen organischen Verbindungen (FOV) gebildet.

Lösungsmittel aus der Industrie sind eine wichtige Quelle von FOV. Es wurde ein EESD-Projekt mit dem Titel MOST in Auftrag gegeben, um die mögliche Reduzierung der Ozonbildung zu untersuchen, die ein Ergebnis von geplanten Veränderungen bei der chemischen Zusammensetzung dieser Lösungsmittel sein könnte. Als wichtigstes Instrument wurde das Modell zum Transport bzw. der atmosphärischen Chemie, TM3, von den 11 an MOST beteiligten Universitäten und Forschungseinrichtungen angewendet.

Für MOST wurde das Modell komplett aktualisiert. Zunächst mussten die derzeitig verwendeten wie auch die künftig geplanten Lösungsmittel, besonders sauerstoffhaltige Lösungsmittel, in das Modell eingeführt werden. Insgesamt wurde TM3 mittels CHEMATA (CHEmical Mechanism Adaptation to Tropospheric Applications; Adaptation chemischer Mechanismen für Anwendungen in der Troposphäre) erweitert, um 133 verschiedene Sorten, die an bei 281 verschiedenen Reaktionen beteiligt sind, aufzunehmen.

Anschließend integrierte ein Spezialistenteam der Universität von Kreta die Aerosolchemie in das TM3, damit wichtige physikalische Phänomene wie die Nass- und Trockenablagerung angemessen berücksichtigt werden können.

Schließlich wurden aus EMEP/CORINAIR und EDGAR wichtige Inventardaten zu Emissionen sowie Informationen zur Artbildung der FOV für die aktuell verwendeten Lösungsmittel zusammengestellt. Da für die neuen Lösungsmittel noch keine Emissionsdaten vorhanden sind, wurde das Modell zur Durchführung einer Empfindlichkeitsanalyse zu den verschiedenen sauerstoffhaltigen Verbindungen genutzt. Die Fähigkeit einer jeweiligen Art zur Ozonbildung wurde anhand der maximalen Ozonkonzentration nach fünf Modelltagen vermessen sowie die Gesamtmenge von entstandenem Ozon pro FOV-Einheit bestimmt.

Am Ende wurde TM3 mit und ohne die Emissionen aus den Lösungsmitteln gemessen, um den Gesamteintrag aus dieser wichtigen Quelle für die Vorläufer bei den Ozonwerten zu bestimmen. Die Ergebnisse dieser Experimente verdeutlichen, welche Lösungsmittel zu verwenden sind, wenn die Luftqualität verbessert werden soll.