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Neues aus der Welt der Wissenschaft |
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Entlarvte Luftverschmutzung |
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| | | Stickoxide zählen zu den von Menschen produzierten Schadstoffen, die einen großen Anteil an der Verschmutzung der Ökosphäre ausmachen. Jetzt konnten kalifornische Forscher mittels einer neuen Messmethode wichtige Komponenten jener Stickoxide identifizieren. Die Entdeckung ermöglicht die Entwicklung besserer Modelle und Maßnahmen gegen Luftverschmutzung. |
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Viele Stickoxide reagieren mit Kohlenwasserstoffen zu Formen, die in zahlreichen Umweltgiften zu finden sind, wie z.B. Salpetersäure, die neben anderen chemischen Verbindungen den Regen sauer macht.
Chemiker der Universität Berkeley haben in ihren Proben große Mengen organischer Komponenten von Stickoxiden, Alkylnitrate, entdeckt, die in bisherigen Luftverschmutzungsmodelle fehlten und diese daher unvollständig machten.
Die Ergebnisse der vorliegenden Studie erscheinen in der Märzausgabe des Printmagazins "Journal of Geophysical Research-Atmospheres".
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Größer als gedacht |
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Von den entdeckten Stickstoffmonoxid-Komponenten dachte man bisher, dass sie nur einen kleinen Teil von industriell produziertem Smog darstellen, so die Wissenschaftler aus Kalifornien.
Aber: "Stickoxid-Radikale sind die hauptsächliche Quelle für die Entstehung von photochemischem Smog und darauffolgenden chemischen Reaktionen in der Atmosphäre", erklärt Ronald C. Cohen, Leiter der vorliegenden Studie und Chemiker an der University of California in Berkeley.
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Neue Modelle der Luftverschmutzung |
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Die Chemiker hatten in den letzten vier Jahren einen speziellen Detektor entwickelt, der im Gegensatz zu herkömmlichen Sensoren in der Lage ist, simultan die einzelnen Komponenten von Stickstoffmonoxiden in der Luft zu messen.
Das Gerät erhitzt eine Luftprobe, um die darin enthaltenen Stickstoffmonoxide in Stickstoffdioxide umzuwandeln. Dann wird die daraus entstehende Menge an Stickstoffdioxiden mittels eines Lasers zum Fluoreszieren gebracht, um so ihre Konzentration in der Probe zu bestimmen.
Die neue Methode kann die Probe mit den darin enthaltenen Stickstoffmonoxiden auf verschiedene Temperaturen erhitzen. Da die jeweiligen Stickstoffmonoxid-Komponenten bei unterschiedlichen Temperaturen in Stickstoffdioxid umgewandelt werden, können die Chemiker auf diese Weise die Einzelkomponenten exakt bestimmen.
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Stickoxide (NOx)
Zu den Stickoxiden zählen Stickstoffmonoxid und Stickstoffdioxid. Sie werden bei sehr energiereichen Reaktionen, wie Verbrennungsprozessen mit hohen Temperaturen (Verbrennungsmotoren) oder Blitzentladungen, freigesetzt.
Stickstoffmonoxid wird an der Luft rasch zu Stickstoffdioxid oxidiert. Da die Stickoxid-Emissionen aus Kraftwerken durch Änderung der Verbrennungsprozesse und Einführung der Rauchgasreinigung stark reduziert werden konnten, ist inzwischen der Kfz-Verkehr der Hauptverursacher der Stickstoffdioxidbelastung in der Umwelt.
Mit Regenwasser bildet NOx Salpetersäure, ein wichtiger Bestandteil des "sauren Regens". Im Boden wird die Salpetersäure in Nitrate umgewandelt. Mit Kohlenwasserstoffen bilden Stickoxide unter Sonneneinstrahlung Ozon. Stickoxide greifen die Schleimhäute der Atmungsorgane an und schwächen die Immunabwehr des Menschen. |
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 Mehr zu Stickoxiden |
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Hohe Sensitivität |
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Die von den Wissenschaftlern verwendete Technik bezieht sich auf die so genannte "thermal dissociation-laser induced fluorescence" (TD-LIF). Diese Methode ermöglicht das Aufspüren von Stickstoffmonoxid-Komponenten bis zu einer Konzentration von 30 Anteilen einer Billion (1.000 Milliarden).
Die Chemiker setzten sie zur Aufspürung von Stickstoffmonoxiden sowohl in Flugzeugen, die Kanada und Grönland überflogen, als auch in verschiedenen Stationen und Messorten am Boden ein.
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Ein spezieller Weg zur Schadstoffentstehung |
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Die Chemiker konnten auch feststellen, dass manche der Stickstoffmonoxid-Komponenten mit Kohlenwasserstoffen, die auch von Pflanzen emittiert werden, chemisch zu weiteren Schadstoffen wie Ozon reagieren können.
"Ozon ist ein für Menschen toxischer Stoff, dessen Konzentration sich in der Troposphäre im letzten Jahrhundert nahezu verdoppelt hat", erklärt Cohen. Ein großer Anteil an diesen Ozonmengen ist auf die gestiegenen Konzentrationen an Stickstoffmonoxiden zurückzuführen", erklärt der Chemiker aus Berkeley.
"Die stattfindende Reduktion von Stickstoffmonoxiden zur Verbesserung der Luftqualität und des Treibhauseffektes funktioniert schon recht gut", erklärt Cohen. "Aber wenn man die quantitativen Effekte von lokaler Umweltverschmutzung auf einer globalen Skala verstehen will, müssen wir wissen, wie und in welcher Form Stickstoffmonoxide auf andere Erdteile übertragen werden", folgert Cohen.
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01.01.2010 |
