Die organische Zusammensetzung von Nebelwässern und interstitiellem Aerosol im Erzgebirge

Stipendiatin/Stipendiat: Stephanie Schüttauf

Aerosole, kleine in Luft suspendierte Partikel, sind in den letzten Jahren, aufgrund ihres breiten Wirk-spektrums, vermehrt in den Fokus der Öffentlichkeit gerückt. Bisherige Studien zeigen, dass Aerosole, in Abhängigkeit ihrer Größe, tief in den menschlichen Atemtrakt eindringen können. Dort stehen sie in dem Verdacht, cardiovasculäre und neurodegenerative Krankheiten zu verursachen. In Bezug auf die Ökosysteme lösen sie unter anderem oxidativen Stress aus. Von besonderer Bedeutung bei den Aerosolen sind Partikel mit organischer Zusammensetzung. Man unterscheidet primäre organische Aerosole (engl.: primary organic aerosols, POA) und sekundäre organische Aerosole (engl.: secondary organic aerosols, SOA). Organische Bestandteile machen 20 bis 50 Masse% des feinen Aerosols innerhalb der Atmosphäre aus und sind ubiquitär vorhanden. Damit sind sie die zweitgrößte Kompo-nente nach Sulfat und Nitrat (Saxena u. Hildemann 1996).
Die Ausprägung der toxikologischen Wirksamkeit der Aerosole hängt von ihrer Reaktivität ab. Diese Eigenschaft wird von ihrer Zusammensetzung, besonders den organischen Bestandteilen, den herr-schenden atmosphärischen Bedingungen und der Umgebung der Partikel bestimmt. Maßgeblich in diesem Zusammenhang ist das Auftreten von Nebel bzw. Wolken. Nebel ermöglicht durch seine Mik-rostruktur Reaktionen, die in der Gasphase nicht oder nur sehr langsam ablaufen. Des Weiteren ist er ein Medium für Partikelneu- und umformungen. Durch seine langen Verweilzeiten in bodennahen Schichten unter windschwachen Bedingungen ist er reaktionsfördernd. Damit haben Nebel und Wolken immanenten Einfluss auf Aerosole, deren Zusammensetzung und Verhalten.
Im Rahmen meines Promotionsprojektes wird dieser Einfluss genauer untersucht. Anhand von Ne-belproben und Proben sogenannten interstitiellen Aerosols erfolgt eine Verteilungsanalyse des orga-nischen Aerosols zwischen der interstitiellen Gas- bzw. Partikelphase und der Nebelphase. Chemische Untersuchungen zeigen bisher drei dominierende Gruppen organischen Ursprungs. Diese Gruppen um-fassen substituierte Carbonsäuren, kurzkettige Carbonsäuren und Zucker. Eine vierte Gruppe, die Gruppe der Nitrophenole, wird derzeit noch untersucht. Erste Vergleiche zwischen der Nebel- und der interstitiellen Phase ergaben höhere Konzentrationen der untersuchten Spezies in der Flüssigphase. Ersten Vermutungen zufolge hängt dies mit unterschiedlichen Phasenverteilungen der untersuchten Stoffe, unterschiedlichen Größenfraktionierungen und der Anreicherungswirkung des Nebels zusammen. Letztere Annahme findet Bestätigung in dem vermehrten Stoffangebot der Nebelphase gegenüber der interstitiellen Phase.
In der letzten Phase meiner Promotion steht vorwiegend die Charakterisierung des Aerosols (Alter, Masse, etc.) im Vordergrund. Darauf aufbauend erfolgt eine Bewertung der Beziehung zwischen in-terstitiellem Aerosol und der Nebelphase. Die gewonnen Daten werden anschließend genutzt, um das Gefährdungspotential der organischen Partikel in Bezug auf gesundheitliche Aspekte von Ökosystemen und dem Menschen abzuschätzen. Dies ist besonders für die Regionen Deutschlands interessant, die durch ein hohes Nebelaufkommen gekennzeichnet sind (z.B. die Höhenregionen des Erzgebirges).
 

Förderzeitraum:
01.02.2011 - 31.01.2014

Institut:
Technische Universität Bergakademie Freiberg
Interdisziplinäres Ökologisches Zentrum (IÖZ)
Werner-Bau

Betreuer:

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Organisches Aerosol: Verteilung zwischen Nebel und interstitieller Luft
Organisches Aerosol: Verteilung zwischen Nebel und interstitieller Luft