Aerosol

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Aerosol
Aerosole √ľber Nord-Indien und Bangladesch

Ein Aerosol [ae Āoňązoňźl] ist ein Gemisch (Dispersion) aus festen oder fl√ľssigen Schwebeteilchen und einem Gas. Das Verhalten eines Aerosols h√§ngt immer von den Teilchen und dem Tr√§gergas ab. Die Schwebeteilchen hei√üen Aerosolpartikel oder Aerosolteilchen. Ein Aerosol ist ein dynamisches System und unterliegt st√§ndigen √Ąnderungen durch Kondensation von D√§mpfen an bereits vorhandenen Partikeln, Verdampfen fl√ľssiger Bestandteile der Partikel, Koagulation kleiner Teilchen zu gro√üen oder Abscheidung von Teilchen an umgebenden Gegenst√§nden.

Inhaltsverzeichnis

Arten, Entstehung und Vorkommen

Allgemein

Aeorosole k√∂nnen aus festen und fl√ľssigen Teilchen bestehen; je nach Ursprung der Teilchen wird zwischen prim√§ren und sekund√§ren Aerosolen unterschieden.

Aerosole lassen sich auf verschiedene Weisen in Kategorien einteilen. Kriterien k√∂nnen die Entstehung der Aerosolteilchen, ihre Materialeigenschaften (fest oder fl√ľssig) oder ihre Wirkung (Kondensationskeime) sein. Prinzipiell ist der √úbergang zwischen allen solchen Kategorien flie√üend. Aerosole k√∂nnen ebenso wie Staub auf viele unterschiedliche Weisen entstehen. In der Meteorologie sind Kondensationsaerosole von gro√üer Bedeutung. Deren Teilchen bilden sich spontan durch Kondensation oder Desublimation aus √ľbers√§ttigten Gasen.

In Abhängigkeit von dem Ursprung der Teilchen lässt sich zwischen primären und sekundären Aerosolen unterscheiden. Die Teilchen der primären Aerosole stammen meistens aus mechanischen oder thermischen Prozessen. Bei den sekundären Aerosolen haben sich die Teilchen aus gasförmigen Stoffen durch chemische Reaktion und/oder durch Anlagerung der Reaktionsprodukte an Kondensationskerne gebildet.

Aerosole findet man in vielen Bereichen unserer Umgebung:

  • Staub in der Raumluft
  • Zigarettenrauch
  • Nebel aus einer Spraydose
  • Ru√ü oder √Ėlqualm aus einem Autoauspuff
Wichtige sekund√§re Prozesse der atmosph√§rischen Partikelbildung und die gesch√§tzte j√§hrliche Bildungsmenge[1] in Millionen Tonnen f√ľr verschiedene Partikel

Unsere Erdatmosph√§re enth√§lt stets Aerosole bzw. Aerosolteilchen unterschiedlichen Typs und unterschiedlicher Konzentration. Dazu z√§hlen z. B.:

Verbreitung

Aerosolpartikel sind kleine Partikel, die √ľberall in der Luft vorkommen. Sie sind so klein, dass sie einzeln mit blo√üem Auge nicht sichtbar sind. Sichtbar werden sie nur, wenn sie in einer sehr gro√üen Konzentration in der Luft vorkommen, ab etwa 1.000.000 Partikel pro Kubikzentimeter. Dies nimmt man als so genannten Smog wahr. Der Durchmesser der Partikel liegt zwischen 0,5 nm und mehreren 10 őľm. Am oberen Ende dieses Bereiches liegen beispielsweise gr√∂√üere Pollen.

Aerosolpartikel beginnen ab einer bestimmten Luftfeuchtigkeit Tröpfchen zu bilden, das Wasser in der Luft kondensiert an den Partikeln. Je höher die Luftfeuchtigkeit, desto größer werden die Tröpfchen. Bei einer hohen Luftfeuchtigkeit werden so die Tröpfchen immer größer und stoßen auch zusammen, es kommt zur Wolkenbildung, und letztendlich zum Regen. Man nennt Aerosolpartikel deshalb auch Wolkenkondensationskeime. Die Konzentration der Partikel ist je nach Ort unterschiedlich.

Die Konzentration eines Aerosols nimmt mit der H√∂he ab. In 10 Kilometer √ľber dem Erdboden findet man in der Regel nur noch ein Zehntausendstel des Wertes am Boden, der bei etwa 2 Milligramm Aerosolpartikel pro Kilogramm Luft liegt. Insbesondere Vulkanausbr√ľche k√∂nnen die Konzentrationen von Aerosolen in der Atmosph√§re stark erh√∂hen und so das Wetter beeinflussen. Weitestgehend unerforscht ist der Einfluss des W√ľstenstaubs. Erste Messungen √ľber der Sahara zeigten unter anderem m√§√üigende, d√§mpfende Klimawirkungen infolge vergleichsweise gro√üer Partikel und eine klar abgegrenzte f√ľnf Kilometer dicke Aerosolschicht.[2].

So wie der Wind, besonders wenn er Turbulenzen bildet, (schadstoffbelasteten) Boden durch √§olische Bodenerosion mobilisiert, kann er auch zur Bodenoberfl√§che abgesunkene Aerosolpartikel st√§ndig neu mobilisieren. So kann der Wind in Abh√§ngigkeit von Windrichtung, Windst√§rke und der gesamten meteorologischen Situation die Aerosole gro√üfl√§chig verteilen und so die kontaminierte Fl√§che ausdehnen und dar√ľber hinaus entfernte Regionen kontaminieren. Besonders dramatisch zeigt sich dies bei radioaktiven Wolken, welche sehr gef√§hrliche Aerosole mit sich f√ľhren und auch in Verbindung mit radioaktivem Niederschlag, beispielsweise im Zuge der Katastrophe von Tschernobyl am 26. April 1986 beziehungsweise in der darauf folgenden Woche gro√üe Teile Europas kontaminierten.

Teilchenarten und deren Herkunft

Aerosolpartikel haben viele unterschiedliche Zusammensetzungen, was auch auf die Eigenschaften sowie auf die Herkunft der Partikel schlie√üen l√§sst. Einzelne Molek√ľle sind die kleinsten Partikel, sehr selten gr√∂√üer als 1 nm. Sie entstehen meist bei Verbrennungen, aber auch als Stoffwechselprodukt von Pflanzen und Tieren, zum Beispiel Terpene. Sie reagieren in der Erdatmosph√§re schnell mit anderen Molek√ľlen, oder sogar mit gr√∂√üeren Partikeln. Molek√ľle z√§hlen aber erst dann zu den Aerosolpartikeln, wenn sie gro√ü genug sind, und einen festen Aggregatzustand aufweisen. Um diese Bedingung erf√ľllen zu k√∂nnen, m√ľssen sich mehrere Molek√ľle zu einem Partikel verbinden.

Hochofenausst√∂√üe bestehen zum gr√∂√üten Teil aus Ru√ü, aber auch aus verschiedenen Sulfaten und Nitraten. Das Gr√∂√üenspektrum dieser Partikel liegt zwischen 1 und 1.000 nm. Sie entstehen zum Beispiel bei der Verh√ľttung von Metallen oder als Aussto√ü von Kohlekraftwerken, aber auch durch Autoabgase. Das Gr√∂√üenspektrum dieser Aerosolpartikel ist deshalb so gro√ü, da eine Verbrennung nie sauber ist und es so auch zu verh√§ltnism√§√üig gro√üen Ru√üpartikeln kommt. √Ąhnlich wie bei Hochofenausst√∂√üen bestehen Rauchpartikel zum gr√∂√üten Teil aus Ru√ü. Sie entstehen unter anderem bei offenen Feuern und Waldbr√§nden.

Partikel aus Mineralstaub sind vor allem auf die Erosion von Gesteinen zur√ľckzuf√ľhren. Sehr viele Mineralstaubpartikel entstehen zum Beispiel bei Sandst√ľrmen. Aerosolpartikel aus Meersalz entstehen, wenn durch den Wind kleine Salzwassertr√∂pfchen vom Meer aufgewirbelt werden. Das Wasser verdunstet anschlie√üend, und zur√ľck bleibt ein Meersalzpartikel.

Biologische Aerosolpartikel (Bioaerosole) sind Pollen, Algen, Pilzsporen, Bakterien und Viren, Zellorganellen und Ausscheidungen. Diese Art von Aerosolpartikeln umfasst ein sehr weites Gr√∂√üenspektrum. W√§hrend manche Pollen so gro√ü sind, dass sie schon mit dem blo√üen Auge sichtbar sind, gibt es auch Mikroviren, die manchmal sogar kleiner als 10 nm sind. Es gibt zudem sehr kleine Viren und Bakterien, die sich als Aerosolpartikel in der Atmosph√§re befinden. Ihre Anzahl ist aber sehr klein. Es wird auch untersucht, ob diese Mikroviren und Mikrobakterien Einfluss auf die Gesundheit des Menschen haben k√∂nnen.

Es gibt allerdings noch sehr viele weitere Arten von Aerosolpartikel. Manche sind radioaktiv, andere bestehen aus Edelmetallen, und wiederum andere stammen noch nicht einmal von unserem Planeten. Um die Herkunft eines bestimmten Partikels genau zu bestimmen, bedarf es einer sehr genauen Analyse der Inhaltsstoffe. Während ihrer Zeit als Aerosol verändern sich die Partikel zudem ständig. Wenn Wasser an den Partikeln kondensiert und die vielen kleinen Tröpfchen immer größere bilden, reagieren viele Aerosolpartikel miteinander, oder es werden chemische Vorgänge in der Luft katalysiert, welche die Zusammensetzungen der Partikel verändern.

Eigenschaften

Die Eigenschaft von Partikeln, l√§ngere Zeit mit Gasen transportiert werden zu k√∂nnen liegt darin, dass sie sich mit kleiner werdendem Durchmesser immer mehr wie Gas-Molek√ľle verhalten. Durch den Luftwiderstand haben Aerosole eine maximale Sinkgeschwindigkeit, die beim Gleichgewicht von Gravitationskraft und Luftreibung erreicht wird. Bezogen auf die maximale Sinkgeschwindigkeit bedeutet die Halbierung des Durchmessers eines Partikels, eine Verringerung der Masse und damit der Gravitationskraft um den Faktor 8 und der Luftreibungskraft im hierbei relevanten Stokes-Bereich um den Faktor 2. Da die Luftreibungskraft im Stokes-Bereich linear von der Geschwindigkeit abh√§ngt, folgt daraus f√ľr die maximale Sinkgeschwindigkeit, dass bei Halbierung des Partikeldurchmessers die Sinkgeschwindigkeit mit dem Faktor 4 abnimmt.

Der quadratische Zusammenhang gilt jedoch nur, solange die Partikel deutlich gr√∂√üer sind als die mittlere freie Wegl√§nge des umgebenden Gases (in Luft 68 nm). Bei geringer werdender Partikelgr√∂√üe findet ein √úbergang vom Kontinuum in den Bereich einer molekularen Str√∂mung statt, wodurch der Str√∂mungswiderstand eines Partikels langsamer f√§llt als nach dem Gesetz von Stokes zu erwarten. Die sich ergebende Sinkgeschwindigkeit ist daher gr√∂√üer als nach obigem Zusammenhang und zu ihrer Berechnung muss die Cunningham-Korrektur ber√ľcksichtigt werden.

Messung

Aerosolkonzentrationen werden mit so genannten Kernz√§hlern bestimmt. Hierbei l√§sst man im einfachsten Fall eine bestimmte Luftmenge auf eine d√ľnne Vaselineschicht einwirken und wertet diese hiernach mikroskopisch aus. Dabei unterscheidet man in Abh√§ngigkeit von der Korngr√∂√üe nach

  • Aitken-Kernen von 0,01 bis 0,1 ¬Ķm
  • Gro√üen Kernen von 0,1 bis 2 ¬Ķm
  • Riesenkernen gr√∂√üer als 10 ¬Ķm
Durchschnittliche aerosol optische Dicke 2005-2010, gemessen bei 550 nm mit MODIS des Satelliten Tera.

Weitere Messmethoden, bei denen Teilchen zur Wägung abgeschieden werden, sind Impaktoren oder Zentrifugen. Man kann Aerosolpartikel in einem Luftstrom aber auch mit Hilfe einer radioaktiven Quelle (meist Krypton-85 oder Americium-241) definiert elektrisch aufladen und in einem differentiellen Mobilitätsanalysator (engl. differential mobility analyser, DMA) nach Größenklassen sortiert detektieren. Als Detektoren kommen dabei entweder Kondensationspartikelzähler (engl. condensation particle counter, CPC) in Frage, bei denen die Partikel durch heterogene Kondensationsprozesse vergrößert und anschließen optisch detektiert werden, oder aber elektrische Detektoren, wie das Faraday Cup Electrometer (FCE).

Außerdem können Aerosolpartikel mit optischen Methoden vermessen werden. Das integrierende Nephelometer dient dazu das gesamte von Aerosolpartikeln in einem Referenzvolumen gestreute Licht (einer bestimmten Wellenlänge) zu detektieren, polare Nephelometer analysieren das gestreute Licht zusätzlich je nach Streuwinkel. Einzelpartikelzähler analysieren das Streulicht einzelner Aerosolpartikel in einem Luftstrom und können so eine Größenverteilung liefern.

LIDAR-Systeme analysieren das ‚ÄěLichtecho‚Äú von in die Atmosph√§re gesendeten Laserpulsen. Gem√§√ü der Intensit√§t und dem zeitlichen Abstand zum ausgesendeten Lichtpuls kann man die Aerosolschichtung in der Atmosph√§re √ľber mehrere Kilometer analysieren.

Die √ľber die gesamte Atmosph√§re integrierte aerosol optische Dicke (AOD, Funktion der √Öngstr√∂m Koeffizienten) l√§sst sich durch verschiedene fernerkundliche Verfahren ihrer raumzeitlichen Verbreitung kartieren. Dazu sind Annahmen bez√ľglich der Reflexionseigenschaften der Erdoberfl√§che zu treffen (zum Beispiel: Reflexion tiefer klarer Wasserfl√§chen im nahen Infrarot ist gleich null). Solche Verfahren werden in der Fernerkundung eingesetzt, um die vom Satelliten aufgenommenen Bilder zu korrigieren.

Bedeutung

Wetter und Klima

Eine wichtige Rolle f√ľr das Wetter spielen hygroskopische Aerosolpartikel, welche als Kondensationskerne fungieren und so die Tropfen- beziehungsweise Wolkenbildung anregen. Zudem gibt es Aerosolpartikel, die als Eiskeime dienen und zur Bildung von Eiskristallen f√ľhren (dies k√∂nnen Aerosolpartikel aus bestimmten Bakterien sein, wie sie in Schneekanonen verwendet werden). Eiskristalle sind in Wolken der Initiator f√ľr Niederschlagsbildung (das Prinzip wird durch den Bergeron-Findeisen-Prozess beschrieben). Aus diesem Grund setzte man lange Zeit auch Silberiodid und andere Chemikalien ein, um durch k√ľnstliche Eiskeime das Abregnen von Wolken hervorzurufen. Besonders bei Hagelgefahr sollen die Hagelflieger auf diese Weise besonders ‚Äěgef√§hrliche‚Äú Wolkenformationen entsch√§rfen. Die Abwesenheit von Aerosolen wird in Nebelkammern genutzt und f√ľhrt hier zu √úbers√§ttigung des Wasserdampfs von bis zu 800 Prozent.

Unklar ist derzeit noch die Rolle der Aerosole f√ľr das Klima beziehungsweise den Klimawandel. Durch anthropogene Emissionen zeigen sich vor allem lokal teilweise sehr gro√üe Konzentrationssteigerungen und eine umfassende Luftverschmutzung (Smog). Diese kann den Strahlungshaushalt der Erde direkt oder indirekt (Wolkenbildung) beeinflussen und ist daher ein aktueller Schwerpunkt vieler Forschungsvorhaben.

Als verst√§rkender Faktor f√ľr die Bildung von Wolkenkondensationskeimen wird von einigen Wissenschaftlern die kosmische Strahlung vermutet. Ein Forscherteam um den D√§nen Henrik Svensmark zeigte eine starke Korrelation mit der globalen Wolkendichte[3], welche aber von anderen Wissenschaftlern stark angezweifelt wird. Zur Untersuchung des Einflusses der kosmischen Strahlung auf die Aerosolbildung in der Erdatmosph√§re findet seit 2006 das CLOUD-Experiment am CERN statt, was gegenw√§rtig einen kleinen verst√§rkenden Effekt auf die Aerosolbildung in h√∂heren Atmosph√§renbereichen nachweisen konnte.[4] Es zeigte aber auch, dass der Prozess der Bildung von Wolkenkondensationskeimen derzeit noch unzureichend erkl√§rt werden kann, was weitere Forschungen auf diesem Gebiet notwendig macht.

Wirkung auf die Wolkenbildung

Ihre wichtigste Rolle kommt den Aerosolpartikeln bei der Bildung von Wolkentr√∂pfchen zu. Die F√§higkeit als Kondensationskern zu wirken hat jeder Partikel, allerdings wird die Intensit√§t dieser F√§higkeit durch die Zusammensetzung und die Gr√∂√üe des Partikels bestimmt. Je gr√∂√üer ein Partikel ist, desto mehr wasserl√∂sliche Einzelkomponenten sind in ihm enthalten. Es ist somit mehr hydrophile Masse vorhanden, die Wasserdampf am Partikel kondensieren l√§sst. Bei Aerosolpartikeln, in denen keine hydrophilen Komponenten enthalten sind, wie zum Beispiel bei Ru√ü, kommt es auf die Oberfl√§che des Partikels an, wie gut Wasserdampf an ihm kondensieren kann. Je gr√∂√üer die Oberfl√§che des Aerosolpartikels, desto mehr Wasser kann an ihm kondensieren. Gr√∂√üere Partikel bilden fr√ľher Wolkentr√∂pfchen als kleinere. Es kommt aber auch auf die Zusammensetzung der Partikel an. Wolkenkondensationskeime aus hydrophilen Mineralsalzen, wie zum Beispiel Ammoniumsulfat oder Ammoniumnitrat k√∂nnen schon ab 70 % Luftfeuchtigkeit Tr√∂pfchen bilden, w√§hrend hydrophobe Ru√üpartikel erst bei einer Luftfeuchtigkeits√ľbers√§ttigung, also bei √ľber 100 % Luftfeuchtigkeit Tr√∂pfchen bilden. In der Regel bilden alle Aerosolpartikel ab 103 % Luftfeuchtigkeit Tr√∂pfchen. G√§be es keine Aerosolpartikel, so w√§re eine √úbers√§ttigung bis zu 300 % Luftfeuchtigkeit n√∂tig, um eine Tr√∂pfchenbildung herbeizuf√ľhren. In der Regel ist in Verbindung mit Aerosolpartikeln immer von relativer Luftfeuchtigkeit die Rede. Es wird auch untersucht, wie die Konzentration der Partikel auf die Wolkenbildung wirkt. Sobald die Kondensationskeime der Wolken Tr√∂pfchen bilden, sinkt die Luftfeuchtigkeit, da das zuvor in der Luft gel√∂ste Wasser an den Partikeln kondensiert hat. Wird die Luftfeuchtigkeit also geringer, h√∂ren die Tr√∂pfchen irgendwann auf zu wachsen, da nicht mehr gen√ľgend Wasser in der Luft vorhanden ist. Sind also wenig Partikel in der Luft vorhanden, bilden sich gro√üe Tr√∂pfchen, die dann mit gro√üer Wahrscheinlichkeit auch zusammensto√üen, es kommt schnell zu Regen. Sind aber sehr viele Partikel vorhanden, bilden sich nur kleine Tr√∂pfchen, deren Wahrscheinlichkeit zusammen zu sto√üen gering ist. Es bildet sich eine sehr gro√üe Wolke, die aber kaum, wenn √ľberhaupt Regen abgibt. Dies wird oft bei Waldbr√§nden beobachtet. Diese so genannten Pyrowolken wachsen manchmal bis zur Stratosph√§re hinauf.

Wirkung auf das Klima

Bei Konzentrationen von durchschnittlich 10.000 Partikeln je Kubikzentimeter Luft haben Aerosolpartikel auch gro√üen Einfluss auf das Klima. Sie haben jedoch nichts mit dem Treibhauseffekt zu tun, da f√ľr den Treibhauseffekt ausschlie√ülich Gase verantwortlich sind. Wie genau Aerosole auf unser Klima wirken, ist noch nicht genau erforscht, da sie in vielen Bereichen wirksam sind. Die wichtigste klimatologische Eigenschaft der Partikel ist, ob diese Sonnenlicht absorbieren und dabei W√§rme freisetzen (wie Ru√ü), oder ob sie das Licht reflektieren oder brechen, wie zum Beispiel Salzpartikel. Dies kann auch in speziellen Ger√§ten untersucht werden. Die Partikel werden hier mit UV-Licht bestrahlt, gleichzeitig wird gemessen, wie viel Licht die Partikel reflektieren, brechen oder absorbieren (also in W√§rme umwandeln). Es kommt aber nicht nur auf diese Eigenschaften an sich an, sondern auch wo sie sich auswirkt. In der Troposph√§re sorgen Ru√üpartikel zum Beispiel f√ľr Temperaturanstieg, da sie das Sonnenlicht absorbieren und somit W√§rmestrahlung abgeben. In der Stratosph√§re hingegen fangen sie durch ihre Absorption das Licht ab, sodass weniger UV-Licht die Troposph√§re erreicht, die Temperatur in der Troposph√§re sinkt. Genau umgekehrt ist dieser Effekt bei Mineralpartikeln. Sie sorgen in der Troposph√§re f√ľr deren Abk√ľhlung, w√§hrend sie f√ľr deren Erw√§rmung verantwortlich sind, wenn sie sich in der Stratosph√§re befinden. Aerosolpartikel beeinflussen das Klima in einem sehr kompliziertem System. Allein schon die Eigenschaft der Wolkenbildung hat einen sehr gro√üen Einfluss auf das Klima. Man k√∂nnte sogar meinen, dass dieses System auch der Erderw√§rmung entgegenwirken kann, da es durch die Erw√§rmung zur Verdunstung von mehr Wasser f√ľhren kann, es entstehen mehr Wolken, die wiederum die Troposph√§re abk√ľhlen. J√ľngste Forschungsergebnisse konnten einige Widerspr√ľche im bisherigen Verst√§ndnis der Wirkung von Aerosolen beseitigen und den Kenntnisstand deutlich verbessern.[5]

Einfluss auf das Ozonloch

Wie schon bekannt ist, wird das Ozonloch ma√ügeblich von Fluorchlorkohlenwasserstoffen (FCKW) hervorgerufen. Diese Stoffe sind in der Troposph√§re sehr stabil, spalten aber in der Stratosph√§re Fluor- und Chlorradikale ab, die dann die Reaktion von Ozon (O3) zu Sauerstoff (O2) katalysieren. F√ľr diese Abspaltung von Chlor- und Fluorradikalen in der Stratosph√§re sind Aerosole verantwortlich, da die Reaktion nur auf der Oberfl√§che eines Aerosolpartikels stattfinden kann.

Saurer Regen

Als sauren Regen bezeichnet man Regen, der aufgrund eines √ľberh√∂hten S√§uregehaltes (haupts√§chlich Schwefels√§ure (H2SO4) und Salpeters√§ure (HNO3)) den pH-Wert des Niederschlagswassers herabsetzt und √ľber die hierdurch unterst√ľtzte Bodenversauerung des Edaphon beeinflusst. Ursache des hohen S√§uregehalts sind bestimmte Aerosole, wie zum Beispiel Nitrate (R-NO3), Sulfate (RSO4) und verschiedene Stickoxide. Sie reagieren mit anderen Aerosolen in der Luft, oder w√§hrend der Tr√∂pfchenbildung, zu Salpeters√§ure und Schwefels√§ure. Hauptquellen f√ľr solche Aerosole sind die Abgase, die von Menschen verursacht werden. Zudem wurden auch in den 1970er Jahren, als noch nicht so viel √ľber die Entstehung des sauren Regens bekannt war, Ru√üfilter in die Schornsteine vieler Fabriken eingesetzt. So wurde dann zwar weniger sichtbarer Ru√ü freigesetzt, die unsichtbaren Stickoxide und andere s√§urebildende Aerosole wurden jedoch weiter ausgesto√üen. Da Ru√üpartikel in der Atmosph√§re basisch reagieren, also die F√§higkeit haben, S√§uren zu neutralisieren, hat der Einsatz solcher Filter auch zur Bildung von saurem Regen beigetragen.

Humanmedizin

Aerosole werden vom Menschen eingeatmet, dabei scheidet sich ein Teil der inhalierten Aerosolpartikel im Atemtrakt ab. Ungef√§hr 10 % aller inhalierten Aerosolteilchen bleiben im Atemtrakt. Weil die Abscheidewahrscheinlichkeit eines Teilchens stark von seiner Gr√∂√üe abh√§ngt, kann dies nur ein grober Richtwert sein. Teilchen, die mindestens bis in den Bronchialbereich vordringen k√∂nnen, hei√üen lungeng√§ngig. Dazu geh√∂ren alle Aerosolpartikel unterhalb eines Durchmessers von ungef√§hr 10 Mikrometer (PM10). Gr√∂√üere Teilchen scheiden sich schon in der Nase oder im Rachen ab oder lassen sich √ľberhaupt nicht inhalieren. Am wenigsten scheiden sich Teilchen mit einem Durchmesser zwischen 0,5 Mikrometer und 1 Mikrometer ab(PM2.5). Das bedeutet gleichzeitig, dass sie besonders tief in die Lunge eindringen. Deutlich gr√∂√üere und auch kleinere Teilchen scheiden sich bereits in den oberen Bereichen st√§rker ab, dringen dadurch weniger tief ein und belasten deshalb die empfindlichen Alveolen weniger.

Im Atemtrakt abgeschiedene Aerosolteilchen verweilen dort eine gewisse Zeit. Ihre Verweilzeit h√§ngt vom Teilchenmaterial und vom Depositionsort ab. Die Substanz leicht l√∂slicher Teilchen verteilt sich schnell auf den gesamten Organismus. Chemisch sehr schwer l√∂sliche Teilchen k√∂nnen bis zu mehreren Jahren im Alveolarbereich bleiben. Trotzdem bek√§mpft der Organismus auch diese Teilchen. Alveolarmakrophagen umschlie√üen die Teilchen und k√∂nnen sie in einigen F√§llen verdauen oder zumindest in die Lymphknoten transportieren. Flimmerh√§rchen im Bronchialbereich bef√∂rdern dort deponierte Teilchen mechanisch recht schnell wieder aus dem Atemtrakt heraus. Mit den gesetzlichen Bestimmungen f√ľr Feinstaub nach PM10 und PM2.5 wird versucht, die Verh√§ltnisse im Atemtrakt nachzubilden, um die Grenzwerte anhand ihrer Schadwirkung festzulegen.

Die Auswirkung inhalierter Teilchen auf den Menschen reichen von Vergiftungen √ľber radioaktive Bestrahlung durch Radonzerfallsprodukte bis zu allergischen Reaktionen. Besonders gef√§hrlich sind faserf√∂rmige Teilchen, besonders Asbest und Nanor√∂hren, weil Fasern die Lungenreinigung durch Makrophagen blockieren.

Aerosole dienen auch der Inhalationstherapie. Inhalationsgeräte zerstäuben Medikamente, die der Patient durch Inhalation in den Körper aufnimmt. Außer zur Bronchialbehandlung kann dieser Weg auch Unverträglichkeiten von Tabletten oder Spritzen umgehen. Das größte Problem bei dieser Anwendung ist die richtige Dosierung eines Medikaments.

Anwendung und Nutzung

Gezielt hergestellt und genutzt werden Aerosole um Stoffe auf Oberfl√§chen gleichm√§√üig aufzutragen, etwa beim Lackieren oder Auftragen von Pflanzenschutzmitteln oder Schmiermitteln. Spraydosen mit Nasenspray, Haarspray oder Raumspray geben Aerosole ab, die dem Wohlbefinden dienen sollen, aber auch Risiken und Nebenwirkungen aufweisen. Nebelbrunnen erzeugen ein Aerosol aus Luft und Wasser, um die Luft durch Verdunstung der Tr√∂pfchen zu befeuchten. K√§lte- oder Sportlerspray k√ľhlt durch Verdampfen.

Siehe auch

Literatur

Weblinks

 Commons: Aerosols ‚Äď Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
Wiktionary Wiktionary: Aerosol ‚Äď Bedeutungserkl√§rungen, Wortherkunft, Synonyme, √úbersetzungen

Einzelnachweise

  1. ‚ÜĎ nach Andreae 1994 (1)
  2. ‚ÜĎ a b Die W√ľste schwebt, 3Sat; hitec vom 17. Februar 2008
  3. ‚ÜĎ K. Scherer et al.: Interstellar-Terrestrial Relations: Variable Cosmic Environments, the dynamic heliosphere, and their Imprints on terrestrial archives and Climate. In: Space Science Reviews. 127, Nr. 1-4, 25. August 2007, S. 467, doi:10.1007/s11214-007-9167-5.
  4. ‚ÜĎ Jasper Kirkby et al.: Role of sulphuric acid, ammonia and galactic cosmic rays in atmospheric aerosol nucleation. In: Nature. 476, 25. August 2011, S. 429‚Äď433, doi:10.1038/nature10343. (PDF)
  5. ‚ÜĎ Max-Planck-Institut f√ľr Chemie Mainz: Dreck in Ma√üen macht mehr Regen

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