Die Chemie der schadstoffbelasteten Luft entschlüsseln
Jeden Tag atmen die Menschen eine komplexe Mischung aus Gasen und Partikeln ein, die durch Verkehr, Industrie, Landwirtschaft und natürliche Ereignisse wie zum Beispiel Waldbrände entstehen. In ihrer Gesamtheit beeinflussen diese Schadstoffe die Luftqualität, die menschliche Gesundheit und das Klima. Die an dem EU-finanzierten Projekt ATMOS(öffnet in neuem Fenster) beteiligte Forschungsgruppe arbeitet daran, besser zu verstehen, was mit diesen Chemikalien passiert, sobald sie in die Atmosphäre gelangen, und wie dieses Wissen dazu beitragen könnte, die Luft in Zukunft sauberer zu halten. „Wir leben in der Troposphäre, einer etwa 10 km dicken Schicht der Erdatmosphäre“, erklärt María Luisa Senent Díez, leitende Wissenschaftlerin am Obersten Rat für wissenschaftliche Forschung in Spanien(öffnet in neuem Fenster). „Die Troposphäre ist unser Zuhause, wir müssen sie sauber und gesund erhalten.“ Das Projekt ATMOS läuft von 2020 bis Anfang 2026 und vereint Forscherinnen und Forscher aus Europa, Nordafrika, China und Chile, die atmosphärische Schadstoffe und Treibhausgase erforschen. Im Rahmen der Zusammenarbeit wurden Laborexperimente, Computermodelle und modernste Spektroskopieverfahren kombiniert, um zu untersuchen, wie Gase miteinander und mit Partikeln in der Atmosphäre interagieren.
Gefährliche Schadstoffe nachverfolgen
Ein Hauptaugenmerk der Forschung lag auf flüchtigen organischen Verbindungen (VOC)(öffnet in neuem Fenster) – Gasen, die aus verschiedensten Quellen in Form von industriellen Lösungsmitteln und Brennstoffemissionen bis hin zu Haushaltsprodukten und von der Vegetation freigesetzt werden. Sobald sie in die Atmosphäre gelangen, reagieren und entwickeln sich diese Verbindungen weiter. „Diese Schadstoffe entstehen durch natürliche und vom Menschen zu verantwortende Prozesse; und wenn sie erst einmal in der Atmosphäre sind, reagieren sie und erzeugen sekundäre Spezies und Aerosole“, erklärte Senent Díez. Einige flüchtige organische Verbindungen tragen zur Bildung von troposphärischem Ozon(öffnet in neuem Fenster) bei, einem Schadstoff, der die Gesundheit des Menschen und die Ökosysteme beeinträchtigen kann. Andere unterstützen die Erzeugung hochreaktiver Moleküle, sogenannter Radikale, die viele chemische Reaktionen in der Atmosphäre antreiben. Die ATMOS-Forschungsgruppe untersuchte diese Prozesse im Detail, einschließlich der Frage, wie sich Schadstoffe unter Sonnenlicht zersetzen, wie sie zur Ozonbildung und zum Ozonabbau beitragen und wie sie letztlich unter Einsatz neuer Materialien aufgefangen und entfernt werden könnten. Die Arbeiten umfassten außerdem Studien über Ketone, Aldehyde, Alkohole und Treibhausgase wie etwa Kohlendioxid.
Klima und Luftqualität verstehen
Obwohl im Rahmen von ATMOS die im Freien herrschende Umweltbelastung nicht direkt gemessen wurde, konnte das Wissenschaftsteam anhand der Arbeit im Labor ein genaueres Bild der Atmosphärenchemie erstellen und zukünftige Überwachungsinstrumente verbessern. „Es wurde bereits viel Arbeit geleistet, aber es bleibt noch eine Menge zu tun, denn die Erdatmosphäre stellt ein komplexes System mit vielen verschiedenen chemischen Spezies dar“, merkt Senent Díez an. Treibhausgase bilden einen weiteren wichtigen Schwerpunkt. Senent Díez verweist auf die zunehmend sichtbaren Anzeichen des Klimawandels, darunter Extremwetterereignisse, die mit den steigenden Temperaturen zusammenhängen. „Treibhausgase wie CO2 sind für die globale Erwärmung verantwortlich“, erläuterte sie.
Ausbildung zukünftiger Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler
Innerhalb der Initiative wurde gleichermaßen großer Wert auf die Ausbildung junger Forscherinnen und Forscher gelegt. Neun Doktorandinnen und Doktoranden führten im Rahmen von ATMOS zukunftsweisende Forschungsarbeiten durch, wobei viele von ihnen einen Aufenthalt an Partnereinrichtungen im Ausland absolvierten. Für Forscherinnen und Forschern aus Entwicklungsländern gestaltete sich der Zugang zu spezialisierten europäischen Labors und Geräten als besonders wertvolle Erfahrung. „Für Studierende aus nordafrikanischen Ländern ist der Besuch europäischer Einrichtungen sehr wichtig, weil wir über Instrumente verfügen, die es in ihren Ländern nicht gibt“, kommentierte Senent Díez. Die internationale Zusammenarbeit bildet den Mittelpunkt der Arbeit. Neben europäischen Partnern aus Spanien, Frankreich, Deutschland und dem Vereinigten Königreich gehören ATMOS auch Mitwirkende aus Marokko, Algerien, China und Chile an. „Eine saubere Atmosphäre zu haben, steht in der Verantwortung der Menschen“, bekräftigte Senent Díez. „Internationale Zusammenarbeit ist dabei überaus wichtig.“
