Analyse von biogenem und anthropogenem Isopren und seiner Bedeutung als Ozonvorläufersubstanz in der Stadtatmosphäre

Der vorliegende Band 34 der Essener Ökologischen Schriften geht der Frage nach, in welchen Konzentrationen Isopren (2-Methyl-1,3-Butadien, C5H8) als hauptsächlich biogen emittierte Substanz in der Stadtatmosphäre vorliegt und inwiefern es dort als wichtige Ozonvorläufersubstanz anzusehen ist. Der Fokus liegt auf der Analyse der zeitlichen und räumlichen Variabilität der Isoprenkonzentration am Beispiel der urbanen Grenzschicht der Stadt Essen. Im Rahmen dieser Dissertation wurden die Konzentrationen von Isopren, Benzol und Toluol mithilfe von zwei kompakten Gaschromatographen an unterschiedlichen Standorten während ausgewählter Zeiträume zu verschiedenen Jahreszeiten in den Jahren 2011–2013 gemessen. Benzol und Toluol stellten dabei anthropogene Referenzsubstanzen dar. Neben den Datenerhebungen in Essen wurden zu Vergleichszwecken Messungen in Augsburg und Wasserbillig, Luxemburg, durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen eine exponentielle Zunahme der Isoprenkonzentration mit steigender Lufttemperatur während der Vegetationsphase. Im Gegensatz zu Benzol und Toluol werden die höchsten Konzentrationswerte von Isopren, bedingt durch biogene Emissionen der Stadtvegetation, an strahlungsintensiven Tagen mit hoher Lufttemperatur im Sommer erreicht, wenn die Bedingungen für die Ozonbildung optimal sind. Damit kann Isopren nicht nur in ruralen, sondern auch in urbanen Räumen eine bedeutende Rolle in der Ozonchemie zugesprochen werden, wenn sich viele Isopren emittierende Bäume unter der Stadtvegetation befinden. Außerhalb der Vegetationsphase wird der Tagesgang der Isoprenkonzentration durch die Emissionen des Straßenverkehrs bestimmt, wobei die Konzentrationswerte zumeist gering sind. Erhöhte Werte können lokal durch das von Menschen ausgeatmete Isopren auftreten.