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Erde|Umwelt

Stickoxid macht dicke Luft

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Stickstoffdioxid und sichtbares Licht tragen mehr zum typischen Stadtsmog bei als vermutet.
Eine bislang für harmlos gehaltene chemische Reaktion beeinflusst die Entstehung von Smog über Städten. Das haben amerikanische Wissenschaftler um Amitabha Sinha von der Universität von Kalifornien in San Diego herausgefunden. Demnach spielt die Wechselwirkung zwischen Wasserdampf und Stickstoffdioxid über Städten eine wesentlich größere Rolle bei der Smogbildung als bislang angenommen. Den neuen Ergebnissen zufolge kann Stickstoffdioxid die Bildung von Ozon beeinflussen, indem es Sonnenlicht absorbiert und anschließend mit Wasserdampf reagiert. Über mehrere Zwischenschritte bildet sich so das reaktionsfreudige Ozon, das vor allem im Sommer regelmäßig für Smogalarm sorgt.

Entscheidend für die Entstehung von Ozon sind sogenannte OH-Radikale. Diese Moleküle, auch Hydroxylradikale genannt, bestehen aus einem Wasserstoffatom und einem Sauerstoffatom. In der Atmosphäre spielen sie eine wichtige Rolle: Da sie zu den reaktionsfreudigsten Stoffen gehören, verbinden sie sich mit einer Vielzahl unterschiedlicher Gase in der Luft. Weil sie damit Schadstoffe unschädlich machen können, werden die Radikale auch als „Waschmittel der Atmosphäre“ bezeichnet. Allerdings sind OH-Radikale auch an Reaktionen beteiligt, die vor allem für Stadtbewohner negative Folgen haben: Geraten sie in die Nähe von Stickoxiden und Kohlenwasserstoffen, so setzen OH-Radikale eine Reaktionskette in Gang, an deren Ende Ozon entsteht.

Bislang gingen Wissenschaftler davon aus, dass für die Entstehung von OH-Radikalen in der Atmosphäre vor allem kurzwelliges, ultraviolettes Licht nötig sei. In ihrer neuen Studie konnten Sinha und seine Kollegen jedoch experimentell nachweisen, dass auch Licht im sichtbaren Spektrum an der Produktion von Hydroxylradikalen beteiligt ist. Trifft das Licht auf ein Stickstoffdioxid-Molekül, so können sich daraus zwei OH-Radikale bilden, wenn genügend Wasserdampf in der Nähe ist. Diese Reaktion wurde bereits 1997 entdeckt, die Forscher konnten damals allerdings keine OH-Radikale nachweisen und hielten den Einfluss dieser Reaktion auf die Atmosphäre für gering.

Sinha und seine Kollegen haben nun das Gegenteil bewiesen: Zwar läuft der Prozess wesentlich langsamer ab als die OH-Produktion bei kurzwelligem Licht. Aber dennoch entstehen messbare Mengen an Hydroxylradikalen. Sinha glaubt, der Einfluss dieser neuen Reaktion könnte ebenso groß sein wie der Anteil von anderweitig erzeugten OH-Radikalen. Der Entstehungsprozess von städtischem Ozon sei damit noch komplizierter als ohnehin schon gedacht, fügt der Forscher hinzu.

Amitabha Sinha (Universität von Kalifornien, San Diego) et al.: Science, Band 319, S. 1657 ddp/wissenschaft.de ? Markus Zens
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