Radikaler Reinigungs-Trupp

Die Selbstreinigungskräfte der Atmosphäre sind stabiler als bisher angenommen: Die Konzentration natürlicher schadstoffabbauender Substanzen blieb trotz der erhöhten Beanspruchung durch vermehrte Emissionen in den vergangenen Jahren relativ konstant. Zu diesem Ergebnis kommt eine internationale Studie unter Beteiligung des Max-Planck-Instituts für Chemie in Mainz. Im Fokus der Untersuchung stand die Reinigungs-Truppe der Atmosphäre, die sogenannten Hydroxylradikale (OH). Diese aggressiven Teilchen machen Kohlenwasserstoffen wie das Treibhausgas Methan, aber auch Abgase aus Industrie und Verkehr unschädlich. Dass ihre Menge kaum schwankt, widerlegt die bisherige Auffassung, die Atmosphäre sei sehr empfindlich gegenüber Luftschadstoffen, da diese die Kapazität des OH-Systems überforderten. Die unerwartet gute Nachricht sei aber dennoch kein Anlass für nachlassende Umweltschutzbemühungen, betonen die Wissenschaftler.
Die zentrale Rolle der Hydroxylradikale für die Selbstreinigungskraft der Atmosphäre ist schon lange bekannt. Sie bestehen aus jeweils einem Wasserstoff- und einem Sauerstoffatom und reagieren unter anderem mit Kohlenwasserstoffen, wobei diese in eine Form umgewandelt werden, die sich besser in Wasser löst. Dadurch können sie vom Regen sozusagen aus der Atmosphäre ausgewaschen werden. Untersuchungen in den1980er und 1990er Jahren ließen allerdings vermuten, dass die Umweltverschmutzung dieses Selbstreinigungssystem sehr schnell überfordern könnte. OH entsteht hauptsächlich durch die Reaktion von Wassermolekülen und Ozon unter Sonneneinstrahlung. Es wird dadurch zwar ständig neu gebildet, seine hohe Reaktionsfähigkeit macht es allerdings extrem kurzlebig: Binnen weniger als einer Sekunde verschwindet es wieder. Das mache das System empfindlich, so die Annahme.

Außerdem ist es deshalb sehr schwierig, die Konzentration von OH genau zu bestimmen. Aus diesem Grund wird meist nicht direkt die Hydroxyl-Konzentration gemessen, sondern die eines seiner Opfer, des Methylchloroforms. Da es fast ausschließlich durch Hydroxylradikale abgebaut wird, korreliert seine Menge mit der OH-Menge in der Luft. Diese Methode kam schon bei den früheren Studien zum Einsatz, produzierte aber die stark schwankenden Werte, die Anlass zur Sorge gaben. Der Grund: Bis Mitte der 1990er Jahre wurde Methylchloroform in großem Maßstab als Lösemittel für Farben und Lacke industriell produziert und gelangte dabei auch immer wieder in die Atmosphäre - allerdings nicht in gleichbleibenden Mengen, so dass die tatsächliche Emission schwer abschätzbar war. Erst in Folge des Montreal-Protokolls zum Schutz der Ozonschicht endete die Produktion von Methylchloroform ab Mitte der 1990er-Jahre. Da die Forscher nun keine neuen Emissionen als Störfaktor mehr berücksichtigen mussten, konnten sie die Hydroxylmenge in der Atmosphäre viel präziser ermitteln.

Das Wissenschaftlerteam hat dazu an neun verschiedenen Orten der Welt zwischen 1998 bis 2008 wöchentlich die Konzentration des Methylchloroforms gemessen. Die Analysen zeigten, dass die weltweite Menge der Hydroxylradikale von Jahr zu Jahr lediglich um wenige Prozent schwankt. "Unsere Ergebnisse machen die Vorhersagen des Klimas und der globalen Luftqualität nun zuverlässiger", sagt Jos Lelieveld vom MPI in Mainz. "Trotz der ermutigenden Daten sollten wir dennoch alles dafür tun, den Ausstoß von klimaschädlichen Gasen und Schadstoffen so weit wie möglich zu verringern. Nur so können wir unsere Atmosphäre schützen und weiteren Klimaveränderungen vorbeugen", betont er.
Stephen Montzska (Earth System Research Laboratory, Boulder) et al.: Science, Bd. 331, S. 67

dapd/wissenschaft.de ? Martin Vieweg


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