Jülich - Jülicher Forscher suchen nach unbekannten Radikalen bei Smog in China

Jülicher Forscher suchen nach unbekannten Radikalen bei Smog in China

Letzte Aktualisierung:
11534894.jpg
Die Messungen für das RACE-Projekt werden am nördlichen Stadtrand von Peking durchgeführt. Im Einsatz ist auch ein laserinduziertes Fluoreszenzspektroskop (LIF). Foto: Xin Li/Forschungszentrum Jülich

Jülich. Schon mehrfach hat die chinesische Regierung in diesem Winter die höchste Smog-Alarmstufe in Peking ausgerufen. Dabei beschränkt sich das Problem nicht auf Peking-City; die Luftverschmutzung dehnt sich über Hunderte von Kilometern in der nordchinesischen Ebene aus.

In anderen chinesischen Metropolregionen wie Shanghai oder Guangzhou sieht die Lage ähnlich aus. Wissenschaftler des Forschungszentrums Jülich um den Klimaforscher Prof. Andreas Wahner führen jetzt vor Ort eine neue Messkampagne durch, um der Ursache auf den Grund zu gehen.

Speziell im Pekinger Plateau mischen sich anthropogen erzeugte Schadstoffe wie Schwefeldioxid, Kohlenmonoxid und Stickoxide mit biogenen Emissionen aus der Landwirtschaft (Ammoniumnitrate) und aus den umliegenden Wäldern (Isoprene, Terpene). In der Atmosphäre treffen sie auf Hydroxylradikale – sehr reaktive Moleküle, die in der Chemie der Atmosphäre eine sehr wichtige Rolle spielen. Hydroxylradikale sind als „Waschmittel der Atmosphäre“ bekannt und wichtig für den Abbau von Luftschadstoffen.

„Normalerweise befindet sich nur ein Hydroxylradikal in einer Billion anderer Moleküle in der Luft, eine winzige Menge“, sagt Andreas Wahner. „Wenn aber zu viele andere Moleküle und Feinstaub-Partikel in der Luft vorhanden sind, bilden sich nicht nur mehr Abbauprodukte, sondern auch mehr Radikale.“ Der Kreislauf beschleunigt sich. Weil gleichzeitig auch mehr Ozon gebildet wird, entsteht eine sogenannte Smog-Situation mit einer hohen Anzahl an Partikeln und hohen Ozonbelastungen.

Seit 2006 haben die Jülicher Troposphärenforscher gemeinsam mit dem College of Environmental Science der Peking University mehrere Messkampagnen im Umfeld der Megacities Guangzhou und Peking durchgeführt. Diese Kampagnen fanden allesamt im Sommer statt, weil das kurzwellige Licht der Sonne die treibende Kraft der Selbstreinigung in der Atmosphäre ist. Viel Licht und höhere Temperaturen beschleunigen hier die chemischen Reaktionen. Doch wie laufen die fotochemischen Prozesse im Winter ab?

„Wir möchten herausfinden, ob es Prozesse gibt, die ohne Licht auskommen und trotzdem andere Stoffe oxidieren“, sagt Andreas Wahner, denn aus anderen Labor- und Felduntersuchungen weiß er, dass es neben den Hydroxyl- auch Stickstofftrioxidradikale gibt, die eine Rolle spielen könnten. Verstärken sie die Bildung von Wintersmog?

Spezielle Messtechnik

Hydroxylradikale lassen sich nicht einfach mit einem Gaschromatographen im Labor, sondern mit optischen Verfahren in der Atmosphäre selbst messen. Darum kommt in China ein laserinduziertes Fluoreszenzspektroskop (LIF) zum Einsatz, das die kleinen Moleküle bei 308 Nanometern Wellenlänge anregt. Die Radikale emittieren UV-Licht – diese Intensität wird gemessen und entspricht der Menge der Radikale. LIF-Spektroskopie ist eine Spezialität der Jülicher Forscher, nur sechs Teams weltweit können Hydroxylradikale auf diese Art messen.

„Die Daten werden uns außerdem helfen, unsere Computersimulationen zu verbessern oder zu überprüfen, ob wir tatsächlich das richtige Verständnis von den Vorgängen in der Atmosphäre haben“, hofft Andreas Wahner. Schon in der vergangenen Messkampagne fand die Arbeitsgruppe tatsächlich einen neuen Reaktionsweg zum bekannten atmosphärischen Stoffkreislauf, der dann im Einzelnen in der Atmosphärenkammer SAPHIR in Jülich untersucht werden konnte. Nach dem Abschluss der Messungen in China soll SAPHIR auch diesmal wieder zum Einsatz kommen.

Empfehlungen für Regierung

Aus der ersten Kampagne konnten die Forscher Handlungsempfehlungen ableiten, den Verzicht auf schwefelhaltigen Dieselkraftstoff etwa. Andreas Wahner ist optimistisch, dass es auch diesmal gelingt. Denn er hat die Erfahrung gemacht, dass die chinesische Regierung an den Messungen sehr interessiert ist. Und er weiß, dass einiges auf dem Spiel steht, weil es um die Gesundheit von 30 Millionen Menschen allein im Großraum Peking geht.

„Wenn wir die genauen chemischen Prozesse kennen, können wir die wichtigsten Emissionsquellen benennen und empfehlen, welche Emissionen gereinigt oder welche Industrieanlagen ganz abgeschaltet werden sollten. Und das sehe ich als unsere Hauptaufgabe. Die direkte Anwendung ist es, die uns – neben dem wissenschaftlichen Neuland, das wir beschreiten – an unserem Forschungs-Projekt RACE anspornt.“

Leserkommentare

Leserkommentare (0)

Sie schreiben unter dem Namen:



Diskutieren Sie mit!

Damit Sie Artikel kommentieren können, müssen Sie sich einmalig registrieren — bereits registrierte Leser müssen zum Schreiben eines Kommentars eingeloggt sein. Beachten Sie unsere Diskussionsregeln, die Netiquette.

Homepage aktualisiert

Finden Sie jetzt neue aktuelle Informationen auf unserer Startseite

Wieder zur Homepage

Die Homepage wurde aktualisiert