Bergische Universität

Forscher beobachten Ozon in der Atmosphäre

Der Photoreaktor in der Uni Wuppertal misst einen Kubikmeter Volumen. Ein weiterer Reaktor mit 20 Kubikmetern soll hinzukommen.
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Der Photoreaktor in der Uni Wuppertal misst einen Kubikmeter Volumen. Ein weiterer Reaktor mit 20 Kubikmetern soll hinzukommen.

Die Bergische Universität ist an einer europaweiten Infrastruktur der Wissenschaft beteiligt

Von Alexandra Dulinski

Wuppertal. Universitäten bieten nicht nur Lehre vor Ort an, sie forschen auch auf zum Teil internationalem Gebiet. So ist die Universität Wuppertal am internationalen Forschungsprojekt Actris-D beteiligt – einer EU-weiten Forschungsinfrastruktur zu Feinstaubpartikeln, Wolken und Spurengasen. Atmosphärenchemiker Peter Wiesen beschäftigt sich am Grifflenberg mit Stoffen in der Troposphäre, der untersten Schicht der Atmosphäre bis maximal drei Kilometern Höhe. 

Im Labor stellen er und sein Team die Atmosphäre in einem sogenannten Photoreaktor nach. Daraus wollen die Forscher Rückschlüsse auf die Luftqualität schließen. „Mich interessiert, wie Schadstoffe, die in die Luft entlassen werden – beispielsweise durch Autos oder durch Emissionen der Industrie –, in der Atmosphäre abgebaut werden“, erklärt Wiesen. Die Luft im Reaktor besteht dabei zu gleichen Teilen aus Sauerstoff, Stickstoff und Kohlendioxid wie die Troposphäre.

Im Photoreaktor bringen die Forscher verschiedene Gase ein, beispielsweise Stickoxide, wie sie ein Dieselfahrzeug ausstößt. „Man lässt sie reagieren, indem man Sonnenlicht simuliert“, sagt Wiesen. Dafür nutzen die Forscher UV-Lampen, ähnlich wie in einem Solarium. Durch das künstlich erzeugte Sonnenlicht wird die Photochemie in Gang gesetzt, also durch Licht ausgelöste Reaktionen: Die Gase reagieren auf das Licht, werden umgewandelt, ein neues Produkt entsteht. Aus den Ergebnissen im Labor können die Forscher auf die reale Atmosphäre schließen. „Seit langem weiß man schon, dass Ozon durch photochemische Prozesse entsteht“, sagt Wiesen.

Je nach Verhältnis von Stickoxiden zu Kohlenwasserstoffen wird entweder Ozon abgebaut oder Ozon aufgebaut, so Wiesen. Stickstoffmonoxid in der Luft reagiert mit Ozon zu Stickstoffdioxid und Sauerstoff – Ozon wird also abgebaut. „Hohe Ozonwerte findet man deshalb nicht in der Stadt, weil es dort viele Stickoxide gibt“, weiß der Forscher. Auf dem Land seien die Ozonwerte im Umkehrschluss meist höher. „Wenn wir aber den Anteil an Stickoxiden in der Stadtluft durch Luftreinhaltemaßnahmen senken, steigt die Ozonkonzentration – nicht dramatisch, aber deutlich messbar“, erklärt Wiesen.

Die Forscher versuchen auch zu verstehen, warum es einen Tagesgang in der Atmosphäre gibt. Denn die Ozonkonzentration ist nicht immer gleich hoch. „Wenn morgens die Sonne aufgeht, nimmt die Ozonkonzentration zu“, so Wiesen. Bei sonnigem Wetter werde sie von Tag zu Tag größer. „Das Ozon wird nicht wegtransportiert. Weder wird es durch Regen ausgewaschen, noch durch starken Wind verdünnt“, erklärt Wiesen. Nach einem Regenschauer sei die Luft meist relativ sauber.

Mit den Erkenntnissen aus dem Labor wollen die Forscher, ähnlich zum Wetterbericht, bessere Vorhersagen darüber machen können, wie sich die Ozonkonzentration und somit die Luftqualität entwickelt. „Dann können wir die Menschen davor warnen, bei einer hohen Ozonkonzentration Sport im Freien zu machen“, sagt Wiesen. Aus  bisherigen Erfahrungen wollen die Forscher zudem Rückschlüsse ziehen über die Lebensdauer von Stoffen, die weniger bekannt sind.

Auch andere Zonen der Atmosphäre haben die Forscher an der Uni im Blick. So untersucht eine Forschungsgruppe der Atmosphärenphysik den Ozonabbau in der Stratosphäre. Dazu haben die Forscher ein Instrument entwickelt, mit dem Messungen auf dem Forschungsflugzeug „Halo“ in etwa 15 Kilometern Höhe stattfinden – ein Flugzeug, das von verschiedenen Universitäten und Forschungseinrichtungen gemeinsam genutzt wird.

„Wir können die Menschen davor warnen, bei hoher Ozonkonzentration Sport im Freien zu machen.

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