Internationale Studie: Feinstaub entsteht erst in der Atmosphäre

Autos als Feinstaubschleudern? Nach neuen Erkenntnissen entsteht hier nur ein kleiner Teil der gesundheitsschädlichen Partikel© Theo Heimann/DDP

Ein internationales Forscherteam hat das Rätsel um die Entstehung des gesundheitsgefährdenden Feinstaubs in der Luft gelöst. Die im Magazin "Science" veröffentlichten Ergebnisse der Studie sollen die gezielte Vermeidung von Feinstaub fördern und in künftige Klimamodelle einfließen.

Nur ein Teil des Feinstaubs entsteht der Untersuchung zufolge unmittelbar bei der Verbrennung von Treibstoffen oder Holz. Der Rest bildet sich erst in der Atmosphäre aus unterschiedlichen Substanzen, die zum Teil aus Abgasen, aber auch aus natürlichen Quellen wie zum Beispiel Wäldern, stammen. Die stete chemische Umwandlung in der Atmosphäre führt dazu, dass der Feinstaub in fast allen Weltregionen ähnlich aufgebaut ist, unabhängig von den genauen Ausgangsstoffen.

Experten des Schweizer Paul Scherrer Instituts (PSI), der University of Colorado und 29 weiterer Forschungseinrichtungen aus verschiedenen Ländern untersuchten für ihre Studie die Zusammensetzung der organischen Anteile des Feinstaubs für verschiedene Regionen der Welt und bestimmten, aus welchen Quellen er stammt. Urs Baltensperger, der Leiter des PSI-Labors für Atmosphärenchemie, nannte es verblüffend, wie ähnlich die Befunde in Bezug auf das Verhalten von Feinstaub an den verschiedenen Orten waren. So werde die Mehrheit des Feinstaubs nicht direkt als Partikel bei der Quelle emittiert, sondern bilde sich erst in der Atmosphäre. Diese Versuche seien auch im Labor mit kontrollierten Experimenten in der PSI-Smogkammer nachvollzogen worden.

Feinstaubbildung gezielt vermeiden

Wie das PSI am Donnerstag mitteilte, konnte erstmals geklärt werden, welche Rolle einzelne Bestandteile der Abgase für die Feinstaubbildung spielen. Die Untersuchungen dürften helfen, in Zukunft gezielt die Feinstaubbildung zu vermeiden und dadurch unter anderem zu besserer Luft in den Innenstädten beizutragen. Sie würden auch eine wichtige Rolle für zukünftige Klimamodelle spielen. Für zusätzliche Lufthygieneregulationen sollte nicht nur der primäre, sondern auch der sekundäre Feinstaub in Betracht gezogen werden, sagte Baltensperger.

Eine große Vielfalt an chemischen Vorgängen, bei denen größere Moleküle in kleinere zerfallen können oder sich kleine Moleküle zu größeren zusammenschließen und an Feinstaubkörnchen anlagern können, findet laufend in der Atmosphäre statt. Um die wesentlichen Veränderungen der organischen Materie in der Atmosphäre zu verstehen, ist es aber nicht nötig, jede Einzelne der vielen Tausend Substanzen zu verfolgen, die in der Luft enthalten sind.

Nur wenige Substanzen entscheidend

Wie die Forscher zeigen konnten, reichte es, wenige bestimmte chemische Eigenheiten der Substanzen zu untersuchen, die für das Verhalten in der Atmosphäre entscheidend sind. Zum Beispiel sei das Verhältnis von Sauerstoff- zu Kohlenstoffgehalt in einer Substanz wesentlich dafür, ob diese Wasser aufnimmt und damit, ob die Feinstaubkörnchen Keime für die Wolkenbildung sein können, wird Andre Prevot zitiert, der das Projekt federführend am PSI betreut.

Die detaillierten Untersuchungen der Feinstaubzusammensetzung machte dem Institut zufolge ein neuartiges Gerät möglich, ein spezielles Massenspektrometer, mit dem minutengenau die Luftzusammensetzung bestimmt werden kann. Insgesamt nahmen die Forscher an 26 verschiedenen Orten der Nordhalbkugel Messungen vor.