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Feinstaub

Chinas Problem mit dem Smog

| Redakteur: Marc Platthaus

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

In Stuttgart wurde in der vergangenen Woche erstmals in einer deutschen Großstadt der Feinstaub-Alarm ausgelöst. Im China ist die Smog- und Feinstaubproblematik allerdings deutlich akuter, wie die vergangenen Wintermonate zeigten. Um mehr über deren Entstehung zu erfahren, haben Atmosphärenchemiker des Forschungszentrums Jülich im Forschungsprojekt „RACE“ initiiert.

Jülich – Anfang Januar startete ein Team des Jülicher Instituts für Energie- und Klimaforschung, Bereich Troposphäre (IEK-8), in China eine neue Messkampagne. Für die Dauer eines Monats wollen die Atmosphärenforscher die chemische Zusammensetzung der Luft im Großraum Peking messen. Die Feldmessungen, die zusammen mit der Peking-Universität als Partner durchgeführt werden, sollen ein quantitatives Gesamtbild der Vorgänge in der Atmosphäre ergeben, um die chemischen Reaktionen gerade im Winter besser zu verstehen. Professor Andreas Wahner leitet das RACE-Projekt (Radical chemistry in Chinese megacities): „Wir kennen die Prozesse im Sommer und wollen jetzt wissen, welche Substanzen die Smogbildung im Winter verstärken. Ein großes Ziel ist es, der chinesischen Regierung wie schon bei anderen Kampagnen zuvor konkrete Handlungsempfehlungen zu geben.“

Mehrfach in Peking höchste Smog-Alarmstufe ausgerufen

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.

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 aber auch mehr Ozon gebildet wird, entsteht eine sogenannte Smog-Situation mit einer hohen Anzahl an Partikeln und hohen Ozonbelastungen.

Photochemie funktioniert im Sommer anders als im Winter

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 photochemischen 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?

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