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Klimawandel

20. September 2011

Forschung: Radikale am Kleinen Feldberg

 Von Joachim Wille
Die Luftverschmutzung aus Frankfurt ist auf dem Feldberg messbar.Foto: dpa

Wissenschaftler erforschen, wie sich die Atmosphäre selbst von Schadstoffen befreit. Funde von Chlor-Verbindungen überraschen.

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Es liegt in der Luft

Das natürliche Luftgemisch besteht aus Stickstoff, Sauerstoff, Kohlendioxid und Edelgasen. Luftverschmutzung, auch großräumige, kann natürlichen Ursprungs sein - wie im vorigen Jahr durch den Ausbruch des isländischen Vulkans Eyjafjallajökull, der den Flugverkehr lahmlegte. Zumeist versteht man darunter Gase, Ruß oder Staub, die durch Kraftwerke, Industrie, Heizungen oder Verkehr in die Atmosphäre gelangen.

Zu den Luftschadstoffen zählen Stickoxide, Schwefeldioxid, Methan, flüchtige organische Verbindungen und Feinstaub. Folgen sind Phänomene wie saurer Regen und Ozon-Smog. Meist werden die Schadstoffe in der unteren Atmosphäre ausgestoßen, sie können sich mit den Luftströmungen aber weit ausbreiten oder - wie die Ozonkiller-Substanz FCKW - von dort auch in obere Schichten transportiert werden.

Saubere Luft? Natürlich, hier auf dem Kleinen Feldberg, fast ganz oben im Taunus, kann man durchatmen. So denkt sich der Städter, der das zersiedelte Rhein-Main-Gebiet hinter sich gelassen hat und auf der 826 Meter hohen Erhebung in dem Mittelgebirge steht. Es ist eine grasbewachsene Kuppe, sattgrüne Bäume ringsum, der Hausberg der Frankfurter, der Große Feldberg, fast nur einen Steinwurf entfernt. Doch allzu sicher sollte der Städter sich nicht sein. Denn: „Die Luft ist dreckiger, als wir dachten.“ So sagt es der Mainzer Chemiker John Crowley, der mit seinem internationalen Forscherteam hier in den vergangenen Wochen eine ganze Batterie von Luftsonden und hochempfindlichen Messgeräten betrieben hat. Crowley ist Leiter eines großen Projekts zur Luftqualität (englischer Titel: Parade), das die vergangenen zwei Monate lief.

Die rund 70 Parade-Wissenschaftler haben dazu als Basis die Messstation des Taunus-Observatoriums auf dem Kleinen Feldberg genutzt, das zur Frankfurter Universität gehört. Sie erweiterten es freilich, indem sie rund 50 eigene Analysegeräte mitbrachten. Sieben statt der sonst hier vorhandenen mobilen Großcontainer brauchte es, um sie alle aufzunehmen.

Bessere Luftqualität

Bei den Analysen zeigte sich: Wehte der Wind vornehmlich aus Süden oder Südwesten, also aus Richtung Frankfurt oder Wiesbaden/Mainz, stiegen die gemessenen Schadstoffwerte, die Stickoxide und das Schwefeldioxid zum Beispiel, die aus Auspufftöpfen, Triebwerken und Schornsteinen stammen. „Quellen sind die Industrie, die Autobahnen und der Flughafen“, sagt Crowley. Kam der Wind aber aus dem Norden, vom nur gering besiedelten Hintertaunus, war die Luft deutlich sauberer.

Doch der Forscher relativiert den Befund: „Natürlich ist die Lage auch bei Südwind viel besser als noch in den 1980er und frühen 1990er Jahren.“ Damals pusteten Kohlekraftwerke, die noch nicht mit Schwefelfilter ausgerüstet waren, und Autos ohne Katalysator gigantische Mengen Schadstoffe in die Luft. Es war die Zeit, als das Waldsterben Furore machte. Inzwischen liegen die Schwefelwerte nur noch bei einem Zehntel der damaligen Spitzen. Und auch die Stickoxid-Konzentrationen sanken, sodass die von ihnen ausgelösten Sommersmog-Episoden (Ozon-Alarm) weniger dramatisch ausfallen als früher. Trotzdem sind die Schadstoffe noch messbar.

„Die Werte zeigen: Die Anstrengungen zur Luftreinhaltung müssen weitergehen“, meint der Frankfurter Meteorologe Heinz Bingemer, der das Observatorium im Taunus betreut und während der gerade abgeschlossenen Messkampagne eng mit Crowley zusammen gearbeitet hat.

Langfristiges Ziel

Das eigentliche Ziel der Parade-Experten war es freilich gar nicht, die aktuelle Schadstoffbelastung zu erfassen und zu bewerten, wie sie für die Randzone eines Ballungsgebiets typisch ist. Bei Parade geht es um Grundlagenforschung.

Die Wissenschaftler wollen verstehen lernen, wie die Selbstreinigungskräfte in der Atmosphäre genau wirken, die dazu führen, dass Schadstoffe in der Luft nicht immer weiter angehäuft, sondern über kurz oder lang abgebaut werden. Crowley: „Wir wollen wissen, wie die Waschmittel in der Atmosphäre, die sogenannten freien Radikale, funktionieren – und wie effektiv sie sind.“

Dazu hat das internationale Forscherteam bereits ähnlich aufwendige Messkampagnen in anderen charakteristischen Regionen der Welt durchgeführt. Zum Beispiel in weitgehend unberührter Natur in Finnland oder aber in der hochindustrialisierten Region um Huelva in Spanien. Der Feldberg im Taunus am Rande des Ballungsraums Rhein-Main bildet eine Art Querschnitt daraus.

„Wenn wir genau verstehen, wie die Atmosphäre reagiert, können Prognosen über die Entwicklung der Luftverschmutzung sehr viel genauer werden“, erläutert Crowley eine mögliche Nutzanwendung. Allerdings: Bis die unzähligen Messwerte aus der Parade-Studie am Feldberg genau ausgewertet sind, dauert es noch rund zwei Jahre.

Global bedeutsam

Bis dahin ist vielleicht auch das Rätsel gelöst, das sich für Crowley und Co. bei den Messungen ergab. Besonders nachts stellten sie Spuren von Chlor-Verbindungen fest, die sie in der Luft des Rhein-Main-Gebiets nicht erwartet hatten. „Normalerweise“, sagt Crowley, „findet man das nur in verschmutzten Küstenregionen, weil da das salzhaltige Meerwasser Chlorsalze an die Luft abgibt.“

Der Forscher vom Mainzer Max-Planck-Institut für Chemie ist sehr zurückhaltend, wenn man ihn nach möglichen Ursachen befragt. Die Müllverbrennung könnte eine Quelle sein, lässt er sich entlocken. Doch eigentlich seien deren Öfen heute mit so guten Filtern ausgestattet, dass praktisch kein Chlor mehr emittiert wird. „Wir müssen allen möglichen Hypothesen nachgehen“, meint er.

Wissenschaftler und Studenten aus zehn Ländern, darunter neben Deutschland auch die USA, China, Russland, Spanien und Pakistan, haben zwei Monate auf dem Kleinen Feldberg global bedeutsame Forschung betrieben. Crowley und Bingemer freuen sich, dass die Zusammenarbeit so gut geklappt hat: „Die Atmosphäre kennt ja auch keine Grenzen.“

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