Gesundheit: Die Atmosphäre reinigt sich effektiver als gedacht

Die Atmosphäre steuert ihre Reinigung wesentlich effizienter als bisher angenommen. Dies berichten die Forscher Franz Rohrer und Harald Berresheim vom Forschungszentrum Jülich und vom Deutschen Wetterdienst in der britischen Fachzeitschrift „Nature“ (Band 442, Seite 184).

Die Selbstreinigung findet mit Hilfe von sehr reaktiven chemischen Teilchen, den Radikalen, statt. Insbesondere handelt es sich dabei um das Hydroxyl-Radikal, das aus einem Sauerstoff- und einem Wasserstoffatom zusammengesetzt ist. Dieses Radikal gilt als eines der wichtigsten Reinigungsmittel der Troposphäre. Die Troposphäre bildet die unterste Luftschicht der Erdatmosphäre und ist etwa acht Kilometer dick.

Die Hydroxyl-Radikale können durch Sonneneinstrahlung aus Ozonmolekülen der Atmosphäre geformt werden. Ozonmoleküle bestehen aus drei Sauerstoffatomen. Bei Bestrahlung von Ozon mit ultraviolettem Licht bilden sich Sauerstoffmoleküle und Sauerstoffatome. Die dabei entstandenen Sauerstoffatome reagieren mit atmosphärischem Wasser zu Hydroxyl-Radikalen. Letztere haben eine kurze Lebensdauer von etwa einer Sekunde, bevor sie mit anderen Teilchen aus der Atmosphäre, darunter Schadstoffe, reagieren.

Die Radikale starten die Umwandlung von gasförmigen Schadstoffen aus der Atmosphäre. Dabei entstehen Verbindungen, die vom Regen „ausgewaschen“ werden können. So wird Stickstoffdioxid durch Umsetzung mit Hydroxyl-Radikalen in Salpetersäure umgewandelt. Letztere wird als saurer Regen aus der Atmosphäre gespült. Um die Reinigung der Lufthülle aufrechterhalten zu können, müssen also ständig neue Hydroxyl-Radikale produziert werden.

Bisher gingen Wissenschaftler davon aus, dass bei steigender Schadstoffkonzentration in der Atmosphäre mehr dieser Hydroxyl-Radikale verbraucht werden und dadurch ihre Konzentration abnimmt. Man befürchtete, dass die Atmosphäre die steigende Luftverschmutzung nicht mehr verkraften könne.

Nach fünfjähriger Beobachtung fanden die Forscher nun jedoch heraus, dass schwankende Schadstoffkonzentrationen die Menge der verfügbaren Hydroxyl-Radikale nicht beeinflussen. Trotz zunehmender Schadstoffbelastung ist die Konzentration der luftreinigenden Substanz langfristig nicht gesunken.

Die Wissenschaftler stellten zudem fest, dass die Sonne die treibende Kraft für die chemischen Prozesse ist, die zur Hydroxyl-Produktion führen. Durch die Sonneneinstrahlung entsteht die nötige Menge an Radikalen. Wie diese komplexen Prozesse genau funktionieren, ist allerdings noch nicht entschlüsselt.

Maxie Eckert