Klimaschädlicher Ruß verbreitet sich nicht nur lokal

Rußpartikel aus Straßenverkehr oder Ölheizung können sich über hunderte von Kilometern verbreiten.

Foto: PantherMedia / rusty426

Rußpartikel, die im Straßenverkehr oder beim Heizen mit Öl und Holz entstehen, können die Luft in Europa viel großräumiger verschmutzen als bis angenommen. Das schließt das Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) aus einer Messkampagne in Thüringen. Die Auswertung ergab, dass nur rund 50 % der Rußpartikel aus der lokalen Umgebung stammten. Die kohlenstoffhaltigen Partikel können auch über mehrere hundert Kilometer noch zur Luftverschmutzung und Klimaerwärmung beitragen.

Transport verändert Eigenschaft und Zusammensetzung von Partikeln

Die chemische Zusammensetzung von Aerosolpartikeln an einem Ort hängt nicht nur von den lokalen Quellen ab, sondern auch von der Geschichte der Partikel, die den Ort erreichen. Während des Transports verändert sich nicht nur die chemische Zusammensetzung der Partikel, sondern auch ihre physikalischen Eigenschaften – z. B. Größenverteilung, Flüchtigkeit, Hygroskopizität oder Aktivität der Wolkenkondensationskerne. Die Belastung an einem bestimmten Ort ist daher eine komplexe Mischung verschiedener Quellen. In der gesamten Partikelmasse überwiegen kohlenstoffhaltige Aerosolpartikel, die in organisches Aerosol und schwarzen Kohlenstoff unterteilt werden können. Schwarzer Kohlenstoff wird mit Primäremissionen aus Verbrennungsprozessen von anthropogenen Quellen – z. B. Auto, Haushaltsheizungen und Industrie – oder biogenen Quellen wie Waldbrände in Verbindung gebracht.

 Umfangreiche Messungen kohlenstoffhaltiger Partikel

Im Herbst 2010 fanden mit dem Experiment „Hill Cap Cloud Thuringia 2010“ (HCCT-2010) umfangreiche Messungen in Thüringen statt, an denen sich rund 50 Wolkenforschende aus Deutschland, Frankreich, England und den USA beteiligten. Die chemische Analyse und Auswertung der Proben zog sich über mehrere Jahre hin. Jetzt wurde die Analyse der verschiedenen Quellen kohlenstoffhaltiger Partikel am Messstandort Thüringer Wald veröffentlicht. Durch die Datenanalyse wurde es möglich, lokale Rußemissionen, die von der Verbrennung fossiler Brennstoffe dominiert werden, von Ruß zu unterscheiden, der aus großen Entfernungen herantransportiert wurde. Auch ein physikalischer Effekt hat geholfen: Im Laufe ihres kurzen Lebens wachsen die rußhaltigen Partikel. Je größer diese Partikel sind, desto älter sind sie und umso länger müssen sie in der Atmosphäre bereits unterwegs gewesen sein. Die Impaktorproben wurden daher in zwei Kategorien unterteilt: Kohlenstoff in Partikeln kleiner als 400 Nanometer ist relativ jung und stammt aus lokalen Quellen. Kohlenstoff in Partikeln größer als 400 Nanometer ist relativ alt und stammt aus entfernten Quellen. Dadurch konnten die lokalen Ruß-Emissionen auf 48 % und der Ruß aus dem Ferntransport auf 52 % geschätzt werden.

 Grenzwerte für Ruß festlegen

In einer anderen Studie aus dem Winter 2016/2017 konnten TROPOS-Forschende bereits den Anteil des grenzüberschreitenden Feinstaubs abschätzen: Feinstaub der Größenklasse PM₁₀ aus Ferntransport von Osteuropa trug an ländlichen Standorten im Osten Deutschlands mit 44 bis 62 % zum gesamten PM₁₀-Feinstaub bei. Hauptquellen waren Verbrennungsemissionen, wahrscheinlich von Holz- und Kohle-Heizungen. Mit der nun veröffentlichten TROPOS-Studie wird klar: Auch bei Ruß, der nur einen Teil des PM₁₀-Feinstaubs ausmacht, ist das Verhältnis zwischen Quellen in der Umgebung und in der Ferne ähnlich. Die neuen Erkenntnisse unterstreichen die Notwendigkeit, europaweite Grenzwerte für Ruß festzulegen. Im Frühjahr 2021 wurde die EU-Kommission aufgefordert, europaweite Standards für Ultrafeinstaub, Ruß, Quecksilber und Ammoniak einzuführen, da sich diese Substanzen negativ auf die menschliche Gesundheit auswirken, bisher jedoch nicht über die EU-Luftqualitätsnormen reguliert sind. Bis 2022 soll die EU-Luftqualitätsrichtlinie aktualisiert werden. Immer deutlicher wird auch, dass Ruß zur Klimaerwärmung beiträgt, indem die dunklen Teilchen Licht absorbieren oder zur Wolkenbildung beitragen. Zu den Mengen und zur Verteilung von Ruß in der Atmosphäre bestehen aber laut letztem Bericht des Weltklimarates IPCC noch große Wissenslücken, die der neue Bericht verringern will.