Kohlenstoffhaltige Aerosole aus Verbrennungsprozessen: Untersuchung des Klimaeinflusses und des Umweltverhaltens von polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen mit Hilfe eines globalen Aerosol-Chemie-Transport-Modells

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Bei Verbrennungsprozessen unterschiedlicher Art (Verkehr, Industrie, Biomasseverbrennung) wird Ruß freigesetzt, der vermittels mehrerer Prozesse (sogenannter direkter und indirekter Aerosoleffekte) klimawirksam ist. Rußpartikeln enthalten neben graphitischem Kohlenstoff an der Partikeloberfläche angereichert eine Fülle von organischen Verbindungen, die die chemischen und physikalischen Eigenschaften des Rußaerosols bestimmen (Wechsel von hydrophobem zu hydrophilem Verhalten und damit beschleunigte Entfernung aus der Atmosphäre durch Niederschlag) und auch eine Stoffklasse umfassen, nämlich die polyzyklischen aromatischen Kohlenwaserstoffe (PAHs), die als gesundheitsgefährdend eingestuft sind. Es wird vorgeschlagen, auf globaler Skala die Emissionen und den atmosphärischen Kreislauf von Ruß sowie PAHs an Ruß mit Hilfe eines Aerosol-Chemie-Transport-Modells zu studieren mit den Zielen, - die quellspezifischen physikochemischen Eigenschaften von Aerosolen aus Verbrennungsprozessen und ihre Verteilung und umwelt- und klimarelevanten Eigenschaften in der globalen Atmosphäre zu bestimmen, - die Klimawirkung von Aerosolen aus Verbrennungsprozessen und insbesondere den Beitrag der Biomasseverbrennung dazu abzuschätzen, - die Ausbreitung, Kompartiment-Verteilung und Persistenz von einigen gesundheits- und atmosphärenchemisch relevanten PAHs und NPAHs in der globalen Umwelt zu bestimmen, - unser Verständis des Umweltverhaltens von mittelflüchtigen und schwer abbaubaren organischen Spurenstoffen anhand der Stoffklasse PAHs voranzutreiben. Bausteine dieses Forschungsprojektes sind: - Sensitivitätsstudien bezüglich Unsicherheiten bei der Beschreibung mikrophysikalischer Prozesse (insbesondere Gas/Partikel-Gleichgewicht) und Datenunsicherheit mit einem Boxmodell, - erstmalige Beschreibung der physikalischen und chemischen Eigenschaften unterschiedlicher Verbrennungsaerosole einschließlich der Biomasseverbrennung aufgrund neuester Erkenntnisse in einem "Klimamodell", - erstmalige Berücksichtigung der Atmosphären- und Multikompartiment-Chemie unterschiedlicher PAHs in einem globalen Transport-Modell, - Modell-Simulationen globaler Transporte von Rußpartikeln und PAHs, der Klimawirksamkeit von Rußpartikeln und der atmosphärischen Chemie von PAHs, - Vergleich von Modellergebnissen mit Beobachtungsdaten (Ruß- und PAH-Konzentrationen, Konzentrationsverhältnisse und -einträge), - Bewertung der Bedeutung unterschiedlicher Emissionsquellen und der mikrophysikalischen Prozesse für die Verteilung von Ruß und PAHs.