Wie verschmutzt ist die Luft? Experimente mit Feinstaub und Stickoxiden

Mit einem Feuerwerk ins Jahr 2022 starten: Das hätten die Teilnehmenden der Eliteakademie Chemie und Materialwissenschaft sicherlich gerne gemacht. Aufgrund des Verkaufsverbots für Feuerwerk war dies aber nicht möglich. Dafür nahmen rund 100 Schülerinnen, Schüler und Studierende Ende Januar an einer Experimentalvorlesung mit Prof. Peter Menzel im Chemie-Hörsaal der Universität Stuttgart teil. Das Thema war "Feinstaub und Stickoxide". Prof. Menzel erklärte den Zuhörenden, dass die Feinstaubbelastung in den ersten Stunden eines neuen Jahres normalerweise zu den höchsten im ganzen Jahr gehört. Durch das Abbrennen von Feuerwerkskörpern werden pro Jahr etwa 2050 Tonnen Feinstaub freigesetzt, was circa ein Prozent der jährlichen PM10-Gesamtemission ausmacht. Der Verzicht auf Feuerwerk stellt also eine bedeutende Maßnahme zur Reinhaltung der Luft dar.

Feinstaub mit Moos und Kleber bekämpfen

Auch die Stadt Stuttgart hat ein Feinstaub-Problem, insbesondere an der Messstation Neckartor. Welche Maßnahmen ergreift die Stadt dagegen? Sie nutzt eine Mooswand zur Feinstaubbeseitigung, Straßenreinigung mit Spezialfahrzeugen, einen Kleber gegen Feinstaub, Filtersäulen zur Luftreinigung und schließlich das Dieselfahrverbot für Euro-5- und ältere Fahrzeuge. Als Feinstaub (PM10) werden Partikel bezeichnet, die kleiner als zehn Mikrometer sind. Natürliche Feinstäube können zum Beispiel Pollen und Viren sein, anthropogene, das heißt durch den Menschen verursachte, zum Beispiel Reifenabrieb im Straßenverkehr. Prof. Menzel zeigte eine einfache Methode, um Feinstaubpartikel nachzuweisen. Durch die Streuung von Laserlicht konnte er Partikel sichtbar machen, die durch das Abbrennen eines einfachen Zündholzes entstanden sind.

Stickoxide in Abgasen, Kerzen oder Zigaretten nachweisen

Neben Feinstaub zählen auch die Stickoxide zu den Schadstoffen in der Luft, die besonders schwerwiegende gesundheitliche Auswirkungen haben können. Mit Nitrit-/Nitrat-Teststäbchen konnte Prof. Menzel die Stickoxide leicht nachweisen, da der entstehende Azofarbstoff eine charakteristische Färbung hat. Der Wissenschaftler führte die Messungen mit unterschiedlichen Abgasproben durch, die er an seinem Auto genommen hatte. Auch die Bildung von Stickoxiden bei einer Kerze und einem Lichtbogenfeuerzeug demonstrierte er. Lediglich der Versuch, im Gasgemisch, das beim Rauchen einer Zigarette eingeatmet wird, Stickoxide nachzuweisen, führte zu einer geringen Menge an Stickoxiden. Allein das Aussehen und die Farbe des Gasgemisches sollten die Schülerinnen, Schüler und Studierenden aber davon abhalten, zur Zigarette zu greifen. Die Schadstoffe werden hier förmlich sichtbar. In seiner Experimentalvorlesung konnte Prof. Menzel den Teilnehmenden zeigen, dass ein einfacher Versuchsaufbau reicht, um Nachweisreaktionen durchzuführen.

Die Eliteakademie Chemie und Materialwissenschaft ist ein Projekt der School for Talents an der Universität Stuttgart. Sie wird durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen der Exzellenzstrategie des Bundes und der Länder gefördert.