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StartseiteForschung aktuellNitrat: Nachtaktives Waschmittel für bodennahe Luftschichten13.07.2011

Nitrat: Nachtaktives Waschmittel für bodennahe Luftschichten

Mraseks Molekül-Mosaik

Das Molekül dieser Woche heißt Nitrat oder chemisch NO3. Wir kennen es als Salz der Salpetersäure. Gemüse kann nach zu starker Stickstoffdüngung schon mal kritische Nitratgehalte für den Verzehr aufweisen. Hier aber geht es um NO3 in Gasform. Es kommt als sogenanntes Radikal in der Luft vor und reinigt sie. Ein nachtaktives Waschmittel, das trifft es ganz gut.

Von Volker Mrasek

Nitrat (Tobias Stengel)
Nitrat (Tobias Stengel)
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Mraseks Molekül Mosaik

Brauers: "Das ist der Ventilator, den wir in der Kammer betreiben, damit zugegebene Spurengase gut vermischt werden. Das hier."

Sie ist so geräumig wie eine kleine Turnhalle, die Atmosphärensimulationskammer im Forschungszentrum Jülich. Der Physiker Theo Brauers betritt einen Container am Fuß der Versuchsanlage. Es ist die Misch- und Dosierstation, vollgepfropft mit Leitungen, Behältern und Schalttafeln. Brauers managt den Betrieb der Testkammer.

"Wir haben schon eine ganze Reihe von Messungen gemacht, wo wir NO3 ganz speziell untersucht haben."

Andreas Wahner: "Ein Untersuchungsgegenstand, der uns zu neuen Ufern, nämlich der Nachtchemie, sozusagen hinführt."

Der Physikochemiker Andreas Wahner leitet das Institut im Jülicher Forschungszentrum, das sich mit der Troposphäre beschäftigt, unserer Wetterschicht. Da hat man zwangsläufig mit dem Nitratradikal zu tun.

Wahner "NO3 ist ein ganz normales kleines Molekül, bestehend aus einem Stickstoffatom und drei Sauerstoffatomen. Es hat nur ein ungepaartes Elektron und ist damit sehr reaktiv, können Sie sagen. Und dadurch nennen wir es Radikal. Und dadurch wird es zu einem sehr wichtigen, global sehr wichtigen Molekül. Spannend wird es nachts, weil nachts es voll seine Reaktionsfähigkeit mit anderen Molekülen entfalten kann."

Tagsüber macht sich NO3 dünne. Unter dem Einfluss von Sonnenlicht zerfällt es. Nach Anbruch der Dunkelheit aber entsteht das Nitratradikal neu und ist dann außerordentlich nachtaktiv.

Wahner: "NO3 reagiert vorzugsweise mit ungesättigten Kohlenwasserstoffen."

Dazu zählen Spurengase aus der Natur, zum Beispiel Isopren.

Wahner: "Ein Stoff, der von Pflanzen emittiert wird."

Aber auch Luftschadstoffe wie Propen

Wahner: "Was aus Autoabgasen kommt."

Solchen Schmutz wäscht das Nitratradikal nachts aus der Atmosphäre. Es ist eines von drei Reinigungsmitteln, die die Luft ständig säubern. Die beiden anderen sind das sogenannte Hydroxylradikal und das Reizgas Ozon:

Wahner: "Alle arbeiten in die gleiche Richtung."

Aber nicht zu den gleichen Tageszeiten. NO3 hat Nachtschicht, das Hydroxylradikal Tagesdienst.

Wahner: "Und Ozon läuft eigentlich immer so. Ja, das kann man so im Groben sagen."

Brauers: "Man macht hier eine Atmosphäre, wie man will. Aus Reinluft plus den Additiven, die man so braucht."

Experimente wie die in der Jülicher Atmosphärenkammer demonstrieren, dass Radikale wie NO3 für uns überlebenswichtig sind. Sie verhindern zum Beispiel, dass sich giftiges Kohlenmonoxid in der Luft anhäuft. Unvorstellbar, wenn die molekulare Putzkolonne ihren Dienst quittierte:

Wahner: "Wir hätten noch die Luft. Aber die wäre vergiftet nicht nur mit Spurengasen, sondern dann in höheren Konzentrationen, die für uns schädlich und giftig sind."

Zumindest in der Atmosphärenchemie gilt also: Ohne Radikale geht es nicht!

Brauers: "Radikale Moleküle!"

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