Angewandte Chemie

Cover image for Vol. 129 Issue 47

Den vollständigen Artikel und die Anschrift des Autors finden Sie in Angew. Chem 2001, 113 (21), 4129 - 4132

Nr. 21/2001

Dem Blauen Dunst auf der Spur

Forscher entwickeln eine Strategie
für eine detaillierte Studie des
organischen atmosphärischen Aerosols

Manchmal liegt ein bläulicher Dunst über den Wäldern. Ursache für das "Blue-Haze"-Phänomen sind natürliche organische Aerosole. Diese luftgetragenen Partikel absorbieren, reflektieren und streuen die einfallende Sonnenstrahlung und erzeugen dadurch den bläulichen Schimmer, der an sonnigen Tagen über Wäldern beobachtet werden kann. Außerdem spielen sie eine Rolle bei der Bildung von Wolkentröpfchen. Deutsche Forscher haben nun einen analytischen Ansatz für eine detaillierte Studie dieser Aerosole entwickelt.

Wenig ist bisher bekannt, wie die atmosphärischen organischen Aerosole entstehen. Eine Schlüsselstellung nimmt offenbar die Reaktion von Terpenen mit troposphärischem Ozon ein. Terpene sind weit verbreitete Pflanzenstoffe und Bestandteil vieler etherischer Öle und Gewürze, deren Düfte in jedem Wald zu riechen sind.

Die Forschergruppe um Wolfgang Schrader entwickelte und optimierte analytische Methoden, um die im Labor nachgeahmte Reaktion von Pinen, dem am meisten von Pflanzen emittierten Terpen, mit Ozon zu untersuchen. Bei dieser Reaktion entstehen viele verschiedene Produkte, die bisher nicht umfassend charakterisiert werden konnten. Schrader und seine Mitstreiter trennen das Reaktionsgemisch zunächst durch Flüssigchromatografie auf. Die einzelnen Verbindungen wandern dabei unterschiedlich schnell durch das Trennmaterial einer Säule. Am Ende der Säule wartet ein Massenspektrometer auf sie. Damit können die exakten Massen der Reaktionsprodukte bestimmt und ihre chemische Zusammensetzung genau berechnet werden. Um zusätzliche Hinweise über die Struktur der Verbindungen zu bekommen, wird ein Teil der Flüssigkeit abgezweigt und parallel mit der Kernresonanzspektrometrie (NMR) untersucht. Die Methode beruht darauf, dass sich die Eigendrehimpulse (Spins) der Atomkerne von Wasserstoffatomen in einem Magnetfeld ausrichten und durch elektromagnetische Strahlung zum "Umklappen" gebracht werden. Benachbarte Wasserstoffatome innerhalb eines Moleküls beeinflussen sich dabei stark. Im Spektrum sind diese Nachbarschaftsverhältnisse zu erkennen und so Rückschlüsse auf den Aufbau der Verbindung möglich.

"Überraschenderweise fanden wir eine viel größere Produktkomplexität als bisher angenommen," berichtet Schrader. Das Reaktionsschema der Ozonolyse von Pinen könne anhand der gewonnenen Erkenntnisse weiter komplettiert werden. "Zum ersten Mal haben wir nun Werkzeuge, die uns Aufschluss über ein so komplexes Problem wie die atmosphärischen Reaktionen von Terpenen geben können."

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