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Einführung in die Klimatologie Prof. Dr. Otto Klemm 13. Aerosolpartikel.

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Präsentation zum Thema: "Einführung in die Klimatologie Prof. Dr. Otto Klemm 13. Aerosolpartikel."—  Präsentation transkript:

1 Einführung in die Klimatologie Prof. Dr. Otto Klemm 13. Aerosolpartikel

2 Ø = 2 nm Ø = 2000 nm = 2 µm Ø = 20 nm Ø = 200 nm

3 die Atmosphäre ist ein Aerosol, d.h. eine Gasphase mit darin dispergierten Partikeln, den sogenannten Aerosolpartikeln Partikel in der Atmosphäre Partikel sind von großer Bedeutung in der Atmosphäre weil: sie als Kondensationskerne für Wolkentropfen dienen (bzw. Wolkentropfen sind) sie am Strahlungstransfer in der Atmosphäre sehr wesentlich beteiligt sind sie an Stoffflüssen erheblich beteiligt sind sie toxisch wirken können

4 man unterscheidet große und kleine Partikel kleine Partikel < 2 µmgroße Partikel > 2 µm QuelleNukleation, Verbrennungsvorgänge (Kohle, Öl, KFZ, Biomasse) NH 3, SO 2, NO x, Reaktionen biogener VOCs mit O 3 Erosion von Festland und Ozeanen, Flugasche Zusammen- setzung Sulfat, Nitrat, Ammonium, H + Kohlenstoff (EC + OC), organische Komponenten Wasser Metalle Gesteinsmaterial Seesalz Pollen, Sporen Reifenabrieb Flugasche, Lebenszeit in der Atmosphäre Tage bis WochenMinuten bis Tage Transport- distanzen bis Tausende von kmbis 10er von km

5 Größen- verteilung homogene Nukleation thermodynamisch stabile Cluster (TSC) Winderosion (von Land und Ozean) Emissionen (Vulkane, Pflanzenmaterial) große Partikel kleine Partikel Sedimentation rainout washout heterogene Nukleation Koagulation Kondensation cloud processing Ø dN / d log D [ µm -1 ] accumulation range Aitken range ultrafeine Partikel Feinstaub, PM10

6 Größenverteilung Anzahlverteilung N Volumenverteilung V = 4 / 3 r 3 Oberflächenverteilung S = 4 r 2

7 Prozesse der Partikeldynamik Neubildung durch homogene Nukleation Wachstum durch heterogene Nukleation Koagulation Impaktion Sedimentation

8 Verweilzeit in der Atmosphäre Sehr kleine Partikel haben die Tendenz, zu wachsen, sehr große Partikel sedimentieren. Daraus ergibt sich für Partikel mittlerer Größe (0.1 µm < D < 10 µm) die maximale durchschnittliche atmosphärische Verweilzeit. Quelle:Colbeck, 1988

9 gealtertes Aerosol Standort Waldstein, Fichtelgebirge

10 Beispiel: in einem Nebelsammler werden Wolkentropfen mit D p > 3 µm effektiv gesammelt Nebel Quelle:Wrzesinsky, 1997

11 Nebel Tropfengrößenverteilung des Flüssigwassergehalts

12 Beispiel: in der Lunge werden Partikel größensortiert aufgenommen: je kleiner, desto tiefer dringen sie ein Aufnahme in die Lunge Hofmann et al.: The Lung as a Filter for Inhaled Aerosol Particles - Partivle Deposition Pathways in Human Bifurcation; In Advances in aerosol filtration, 1998 Segmentbronchien Hauptbronchien Trachea Lappenbronchien daher die wichtigen Definitionen: PM10, PM2,5, PM1 = Partikelmaterial mit Durchmesser unter 10 µm bzw. 2,5 µm und 1 µm


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