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In weiteren Messungen soll der Smog von Millionenstädten untersucht werden © APA (AFP)
In weiteren Messungen soll der Smog von Millionenstädten untersucht werden © APA (AFP)

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Chemische Reaktionen direkt im Feinstaub nachgewiesen

13.03.2020

Bisher ging man davon aus, dass sich Moleküle im Feinstaub nicht mehr groß verändern, weil sie in Schwebepartikel eingebunden sind. Forschende am Schweizer Paul Scherrer Institut haben dies nun widerlegt. Ihre Erkenntnisse könnten helfen, Prozesse bei Luftverschmutzung und der Entstehung von Wolken besser zu verstehen.

Dank einer neu entwickelten Methode konnten die Forschenden vom PSI die Umwandlung chemischer Verbindungen direkt im Feinstaub analysieren. Feinstaub steht in Zusammenhang mit verschiedenen Gesundheitsrisiken. Nicht immer stammt er aus Verbrennungsmotoren. Auch natürliche Stoffe wie Alpha-Pinen, der würzige Duft von Nadelbäumen, wandeln sich durch Reaktionen in der Atmosphäre um - teils in gesundheitsschädliche Substanzen. In der Luft verbinden sie sich mit Staubpartikeln oder anderen Stoffen und bilden Feinstaub.

Bisher sei man davon ausgegangen, dass sie vor weiteren Umwandlungen geschützt sind, wenn diese Substanzen erst einmal im Feinstaub gelandet sind, sagte Andre Prevot. "Man glaubte, sie würden sich dann nicht mehr verändern, sondern einfach über die Atmosphäre verteilen und irgendwann abregnen." Wie der PSI-Forscher und sein Team jedoch im Fachblatt "Science Advances" berichten, stimmt diese Annahme nicht. In der Smogkammer des PSI simulierten sie Vorgänge in der Atmosphäre: Sie injizierten ein Tröpfchen Alpha-Pinen und ließen es mit Ozon reagieren. Während 15 Stunden beobachteten sie, wie Moleküle im Feinstaub zerfielen und beispielsweise Ameisensäure freisetzten. Diese Verbindung gilt als wichtiger Indikator für Luftverschmutzung.

Besser Modelle zu Luftverschmutzung

Die Ergebnisse der Forschenden könnten helfen, Modelle zu Luftverschmutzung und Wolkenbildung zu verbessern. Beispielsweise um vorherzusagen, wie sich eine Verringerung bestimmter Emissionen auf die Luftqualität auswirken wird, schrieb das PSI.

Die neue Analysemethode setzten die Forschenden indes nicht nur im Labor, sondern auch im Freien ein und analysierten den Feinstaub in der Luft von Zürich im Winter und im Sommer. Dabei stellte sich heraus, dass der Feinstaub im Sommer zu einem guten Drittel allein aus Reaktionsprodukten von alpha-Pinen und ähnlichen Molekülen besteht.

Im Winter spielen hingegen Emissionen von Holzfeuerungsanlagen und deren Reaktionsprodukte eine größere Rolle. Weitere Messungen dieser Art seien in Indien und China geplant, um den Smog von Millionenstädten genauer zu untersuchen, hielt das PSI fest.

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