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Atmosphärenchemie: Ozonbildung ohne UV-Licht

Eine bisher unbekannte Quelle für Ozon in der unteren Atmosphäre haben amerikanische Chemiker entdeckt: Sie spürten eine bislang unbekannte chemische Reaktion auf, bei der unter Mitwirkung von sichtbarem Licht Vorstufen des Ozons entstehen. Bisher waren derartige Reaktionen nur von der energiereicheren UV-Strahlung bekannt, die von der Atmosphäre größtenteils abgefangen wird. Computersimulationen der Ozonbildung auf Basis des neuen Modells sagen um bis zu vierzig Prozent höhere Ozonwerte in Ballungsgebieten voraus.

Für die Entstehung von Ozon in der unteren Atmosphäre sind drei Zutaten nötig: Stickoxide und Kohlenwasserstoffe – die beide aus Abgasen stammen – sowie Sonnenlicht. Aggressive Hydroxylradikale oxidieren die Kohlenwasserstoffe, die dann mit den Stickoxiden Ozon erzeugen. Der Zyklus beginnt mit der Abspaltung eines Hydroxylradikals aus Wasserdampf, für die ultraviolette Strahlung des Sonnenlichts notwendig ist. Diese wird in der Atmosphäre stark gestreut – bei tiefstehender Sonne entsteht daher weniger Ozon.

Der von Amitabha Sinha und seine Kollegen von der Universität von Kalifornien in San Diego vorgeschlagene Mechanismus beruht dagegen auf der Anregung von Stickstoffdioxid durch sichtbares Licht [1]. Das so angeregte Stickoxid erzeugt aus Wasserdampf Hydroxylradikale und führt damit zur Bildung von Ozon. Sichtbares Licht durchdringt die Atmosphäre ungehindert und kann deswegen auch am Abend, wenn die Sonne tief steht, noch die Ozonproduktion ankurbeln. Dadurch fällt die Ozonkonzentration in den Abendstunden langsamer ab als erwartet.

Welchen Einfluss der Effekt wirklich hat, ist jedoch noch umstritten. Paul Wennberg vom California Institute of Technology und Donald Dabdub von der Universität von Kalifornien in Irvine verweisen auf Ergebnisse, nach denen die Reaktion um eine Größenordnung langsamer abläuft als von Sinha und Kollegen berechnet [2]. Doch auch dann beeinflusst der neue Effekt die Luftqualität in Simulationen noch erheblich. (lfi)
21.03.2008

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 21.03.2008

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