Organische Aerosole – wie sie beim Kochen freigesetzt werden – können mehrere Tage in der Atmosphäre verbleiben, da sich bei ihrer Freisetzung in die Luft Nanostrukturen aus Fettsäuren bilden.
Durch die Identifizierung der Prozesse, die die Umwandlung dieser Aerosole in der Atmosphäre steuern, werden die Wissenschaftler in der Lage sein, ihre Auswirkungen auf die Umwelt und das Klima besser zu verstehen und vorherzusagen.
Experten der Universitäten von Birmingham und Bath haben Instrumente der Diamond Light Source und der Central Laser Facility, die beide auf dem Harwell Campus in Oxford angesiedelt sind, eingesetzt, um das Verhalten dünner Filme von Ölsäure – einer ungesättigten Fettsäure, die häufig beim Kochen freigesetzt wird – zu untersuchen.
In der Studie, die in Atmospheric Chemistry and Physics veröffentlicht wurde, konnten sie die besonderen molekularen Eigenschaften analysieren, die bestimmen, wie schnell Aerosole in der Atmosphäre abgebaut werden können.
Anhand eines theoretischen Modells in Verbindung mit experimentellen Daten konnte das Team dann vorhersagen, wie lange Aerosole, die beim Kochen entstehen, in der Umwelt verbleiben können.
Diese Art von Aerosolen wird seit langem mit schlechter Luftqualität in städtischen Gebieten in Verbindung gebracht, aber ihre Auswirkungen auf den vom Menschen verursachten Klimawandel lassen sich nur schwer abschätzen. Das liegt an der Vielfalt der Moleküle, die in Aerosolen vorkommen, und an ihren unterschiedlichen Wechselwirkungen mit der Umwelt.
Durch die Identifizierung der Nanostruktur von Molekülen, die beim Kochen freigesetzt werden und den Zerfall organischer Aerosole verlangsamen, ist es möglich zu modellieren, wie sie transportiert und in der Atmosphäre verteilt werden.
Der Hauptautor Dr. Christian Pfrang von der School of Geography, Earth and Environmental Sciences der Universität Birmingham sagte: „Kochaerosole sind für bis zu 10 Prozent der Feinstaubemissionen im Vereinigten Königreich verantwortlich. Wenn wir genaue Möglichkeiten zur Vorhersage ihres Verhaltens finden, können wir auch ihren Beitrag zum Klimawandel viel genauer einschätzen“.
Co-Autor Dr. Adam Squires von der University of Bath sagte: „Wir finden immer mehr heraus, wie sich Moleküle wie diese Fettsäuren aus der Küche zu Doppelschichten und anderen regelmäßigen Formen und Stapeln innerhalb von Aerosoltröpfchen organisieren können, die in der Luft schweben, und wie dies die Geschwindigkeit ihres Abbaus, ihre Verweildauer in der Atmosphäre und ihre Auswirkungen auf die Umweltverschmutzung und das Wetter völlig verändert.“
Die Forschung wurde vom Natural Environment Research Council finanziert, und die Daten wurden mit Hilfe des BlueBEAR-Hochleistungsrechnerdienstes der Universität Birmingham erstellt und analysiert. BlueBEAR setzt einige der neuesten Technologien ein, um den Forschern eine schnelle und effiziente Verarbeitungskapazität zu bieten und gleichzeitig den Energieverbrauch durch den Einsatz einer direkten Wasserkühlung auf dem Chip zu minimieren.
Datum: April 14, 2022
Quelle: Universität von Birmingham
Journal Reference:
- Adam Milsom, Adam M. Squires, Andrew D. Ward, Christian Pfrang. The impact of molecular self-organisation on the atmospheric fate of a cooking aerosol proxy. Atmospheric Chemistry and Physics, 2022; 22 (7): 4895 DOI: 10.5194/acp-22-4895-2022