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Einführung in die Klimatologie

Einführung in die Klimatologie. Prof. Dr. Otto Klemm. 13. Aerosolpartikel. Ø = 20 nm. Ø = 200 nm. Ø = 2000 nm = 2 µm. Ø = 2 nm. Partikel in der Atmosphäre. die Atmosphäre ist ein Aerosol, d.h. eine Gasphase mit darin dispergierten Partikeln , den sogenannten Aerosolpartikeln.

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Einführung in die Klimatologie

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Presentation Transcript

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

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

  3. Partikel in der Atmosphäre die Atmosphäre ist ein Aerosol, d.h. eine Gasphase mit darin dispergierten Partikeln, den sogenannten Aerosolpartikeln 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

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

  6. Größenverteilung Anzahlverteilung N Oberflächenverteilung S = 4  r2  Volumenverteilung V = 4/3 r3 

  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. Nebel Beispiel: in einem Nebelsammler werden Wolkentropfen mit Dp > 3 µm effektiv gesammelt Quelle: Wrzesinsky, 1997

  11. Nebel Tropfengrößenverteilung des Flüssigwassergehalts

  12. Aufnahme in die Lunge Beispiel: in der Lunge werden Partikel größensortiert aufgenommen: je kleiner, desto tiefer dringen sie ein Hauptbronchien Trachea Segmentbronchien http://userpage.fu-berlin.de/~zombie/5Sem/Physiologie/ATMUNG.html Hofmann et al.: The Lung as a Filter for Inhaled Aerosol Particles - Partivle Deposition Pathways in Human Bifurcation; In Advances in aerosol filtration, 1998 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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