Der Bericht stellt Ergebnisse der Deutschen Umweltstudie zur Gesundheit 2014–2017 (GerES V) zur Schadstoffbelastung der Innenraumluft bei Kindern und Jugendlichen vor. Repräsentativ ausgewählte Haushalte wurden auf flüchtige organische Verbindungen ( VOC ), Aldehyde, sowie ultrafeiner Partikel in der Innenraumluft untersucht. Ein Vergleich mit toxikologisch abgeleiteten Innenraumrichtwerten ermöglicht eine gesundheitliche Einordnung der Messwerte. Der Bericht liefert Aussagen zu den vermuteten Ursachen der Schadstoffe sowie Ungleichheiten der Belastung in Abhängigkeit von Geschlecht, Wohnumständen und sozioökonomischen Faktoren. Die Daten dieser Studie stellen einen Referenzdatensatz zur Grundbelastung der Innenraumluft im Wohnumfeld in Deutschland dar. Veröffentlicht in Umwelt & Gesundheit | 01/2025.
Troposphärische Aerosolpartikel sind oft in einer sehr simplen Art und Weise, als nicht-flüchtig und chemisch-inert, in Modellen beschrieben. Diese Annahmen werden durch die aktuelle Forschung in Frage gestellt, wonach die flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) und sekundäre organische Aerosole (SOA) ein System bilden, das sich in der Atmosphäre durch chemische und dynamische Prozessierung entwickelt. Ein aktuelles Schlüsselproblem in der Atmosphärenchemie sind organische Partikel, welche in Modellen auf der Grundlage verfügbarer Parametrisierungen von Laborversuchen implementiert sind, die die SOA Bildung stark unterschätzen und nicht ausreichendend das Partikelwachstum vorhersagen. Differenzen zwischen den gemessenen und modellierten SOA-Konzentrationen deuten darauf hin, dass andere wesentliche SOA Quellen noch nicht identifiziert und charakterisiert sind. Zur Erklärung und Schließung dieser Lücke wurden Studien durchgeführt. So wurde gezeigt, dass das gasförmige Glyoxal deutlich zur SOA Masse durch Mehrphasenchemie beitragen kann. Solche Senken in der kondensierten Phase sind in der Lage, einen wichtigen Teil der fehlenden SOA Masse in Modellen, die oft als aqSOA bezeichnet wird, zu erklären. Jedoch implizieren Beobachtungen, dass es immer noch große Unsicherheiten in der SOA Bildung gibt. Herkömmliche aqSOA Quellen können offenbar nicht vollständig das fehlende SOA erklären. Weiterhin wurde gezeigt das, Multiphasenprozesse lichtabsorbierende partikuläre Verbindungen herstellen können. Die Bildung von solchen lichtabsorbierenden Spezies können neue photochemische Prozesse in Aerosolen und/oder in Gas/Partikel-Grenzflächen bewirken. Eine signifikante Menge an Literatur über photoinduzierten Ladungs- oder Energietransfer in organischen Molekülen existiert für andere Bereiche der Wissenschaft. Solche organischen Moleküle können Aromaten, substituierte Carbonyle und/oder stickstoffhaltige Verbindungen sein, welche allgegenwärtig in troposphärischen Aerosolen sind. Während die Wasserphotochemie aufgezeigt hat, dass viele dieser Prozesse, den Abbau von gelösten organischen Stoffen beschleunigen, ist nur wenig über solche Prozesse in/auf Aerosolpartikeln bekannt.Daher soll in PHOTOSOA, die Photosensibilisierung in der Troposphäre studiert werden, da diese eine wichtige Rolle bei der SOA-Bildung und Alterung spielen kann. Solche Photosensibilisierungen können neue chemische Pfade eröffnen, die bisher unberücksichtigt sind, obwohl sie die atmosphärische chemische Zusammensetzung beeinflussen können und so dazu beitragen die aktuellen SOA Unterschätzung abzubauen. Dieses Projekt zielt auf die Verringerung solcher Unsicherheiten, durch die Kombination von Laboruntersuchungen fokussiert auf die Chemie von Triplett-Zuständen von relevanten Photosensibilisatoren in verschiedenen Phasen und ihre Rolle bei der SOA-Bildung, ab. Die Grundlagenforschung zu diesen Prozessen ist erforderlich, um ihre troposphärische Bedeutung abschätzen zu können.
Die Auswirkungen von flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) auf die Luftqualität und damit auf die Gesundheit der Menschen auf lokaler oder regionaler Skala sind direkt offenkundig durch die schädlichen Effekte auf die Lebenswelt. Noch bedeutender ist die kritische Rolle, die VOC in chemischen Prozessen der Atmosphäre einnehmen. Die Bildung vieler sekundärer organischer Schadstoffe in der Atmosphäre wie Ozon, Peroxide, Aldehyde, Peroxyacetylnitrate und sekundäre organische Aerosole hängt entscheidend von der Verfügbarkeit der VOC und ihrer Vorläufersubstanzen ab. Wir planen die Messung von Isotopenverhältnissen und Konzentrationen spezifischer VOC in der Abluft großer Ballungszentren (MPC) in Europa und Asien durch Einsatz des Luftprobensammlers MIRAH auf den HALO-Missionen EMeRGe-EU und EMeRGe-Asia. Die Luftproben werden im Labor mittels Gaschromatographie-Verbrennungs-Isotopen-Massenspektrometrie analysiert. Isotopenverhältnisse in VOC sind wertvolle Indikatoren zur Untersuchung von Reaktionen, die derzeitigen Messverfahren nicht direkt zugänglich sind. Transport- und Mischungsprozesse in der Atmosphäre können damit visualisiert werden, wertvolle Information über dominante Prozesse, an denen VOC beteiligt sind, gewonnen werden. Bereits in den letzten HALO-Missionen, TACTS/ESMVal und den beiden OMO-Missionen, konnten wir zeigen, dass die beantragte Messmethode ein sensitives Werkzeug ist, z.B. für Quellstudien von VOC, zur Ableitung von Transportwegen und deren Einfluss auf die Verteilung der VOC, zur Abschätzung des Mischungsgrads, der Unterscheidung zwischen dynamischen und chemischen Prozessen, als auch zur Untersuchung atmosphärischer Umwandlung und Verweilzeit spezifischer VOC. Die Wertstellung dieser Ergebnisse wird sogar noch gesteigert durch den Vergleich mit Ergebnissen aus 3-dimensionalen Chemie-Transport-Modellen. Die folgenden geplanten wissenschaftlichen Zielsetzungen betten sich in die übergreifenden Ziele von EMeRGe-EU and EMeRGe-ASIA: (1) Messung der Zusammensetzung der in Europa und Asien entspringenden Schadstofffahnen und Bestimmung des Beitrags bestimmter VOC an der Zusammensetzung der Atmosphäre; (2) Bestimmung der weitreichenden Luftverschmutzung sowie deren Einfluss auf die Verteilung bestimmter VOC; (3) Identifizierung möglicher Unterschiede im Transport und der Umwandlung von VOC, die mit besonderen einzigartigen Charakteristiken europäischer und asiatischer MPCs verbunden sind; (4) Identifizierung von Oxidations- und Zwischenprodukten des VOC-Abbaus; (5) Informationsgewinnung über Oxidationswege durch Messung von Vorläufer- und Oxidationsprodukten; (6) Altersbestimmung von Luftmassen in unterschiedlichen Stadien der Schadstofffahnen; (7) Gegenüberstellung photochemischer Prozessierung gegen Transport und Mischung; (8) Verbindung der Informationen aus Isotopenverhältnissen mit bestimmten regionalen meteorologischen Daten; (9) Bereitstellung der Messdaten für Chemietransportmodelle.
Epoxidharze finden vielfältige Anwendung in der industriellen Fertigung, und a. als duromere Matrixharze für FVK. Bisphenol A stellt dabei die Hauptchemikalie der Epoxidharzchemie dar; sie ist allerdings noch nicht biobasiert zugänglich. Zudem wurde die Verbindung als besonders besorgniserregend mit reproduktionstoxischen und endokrin schädigenden Eigenschaften eingestuft. Ein Verbot für Herstellung, Inverkehrbringen und Verwenden ist daher langfristig sehr wahrscheinlich und damit auch die Suche nach Bisphenol A-Substituten für die Reaktivharzindustrie alternativlos. Tannine (Polyphenole) sind in vielerlei Hinsicht gute Bisphenol A-Alternativen. Sie kommen in Landpflanzen, aber auch in Makroalgen vor, deren Feedstock-Potenzial in diesem Zusammenhang allerdings bei weitem nicht ausgeschöpft ist. AlgoForm setzt sich daher die Entwicklung eines duromeren Epoxidharzes auf Basis algenbasierter Phlorotannine zum Ziel. Das Harz soll ferner zur Herstellung faserverstärkter Kunststoffe im Resin Transfer Moulding zum Einsatz kommen, das Faserhalbzeug dabei auf Flachs beruhen. Die Matrix soll durch Wahl geeigneter Härter und Katalysatoren zusätzlich chemisch so gestaltet sein, dass sie nach Aushärtung als Vitrimer vorliegt, also als Duromer, welches in der Hitze aufgrund labiler kovalenter Bindungen trotzdem umgeformt werden kann. Auf diese Weise werden 'duromere Organobleche' zugänglich, die nicht nur eine ^der Herstellung nachgelagerte Umformung in die Endkontur erlauben, sondern der Prepregverarbeitung vergleichbare Möglichkeiten der FVK-Erzeugung: Da Vitrimere mit sich selbst wieder chemische Bindungen knüpfen können, kann das Schichten und das Ausrichten der FVK-Platten bzgl. einer konkreten Lasteinleitung ohne Zeitdruck bei Raumtemperatur erfolgen; die Konsolidierung findet dann erst unter Wärme und Druck statt. Dies ermöglicht in Summe die hochflexible Produktion hochperformanter Multimaterialsysteme aus nachhaltigen Rohstoffen.