In den letzten Jahren hat der Verbrauch von Kunststoffen dramatisch zugenommen. Mikroplastik (MP), das für bestimmte Zwecke hergestellt wird oder durch die Fragmentierung und den Abbau größerer Kunststoffteile (Makroplastik) in der Umwelt entsteht, kann schädliche Auswirkungen auf die Biota und die Umwelt haben. MPs gelten als Luftschadstoffe, deren Emissionsquellen noch nicht ausreichend untersucht sind, da die gemeldeten Emissionen um Größenordnungen variieren. Diese Arbeit konzentriert sich auf die Abschätzung der MP-Emissionen und deren Transport in der Atmosphäre sowie auf die Abstimmung der verfügbaren MP-Messungen (atmosphärisch, Ablagerung) mit den Emissionen. Im ersten Teil dieser Arbeit untersuche ich die Resuspension von MP in kahlen Bodenregionen und ihren atmosphärischen Transport nach der Emission. Ich parametrisiere die Resuspension unter Verwendung der verfügbaren Messungen des MP-Gehalts in Böden und der Informationen über die Anreicherung von MP in der Luft während der äolischen Abrasion. Das Mineralstaubmobilisierungsschema FLEXDUST wird verwendet, um den induzierten MP-Fluss während der Staubresuspension zu schätzen. Unter Verwendung dieser MP-Flüsse als Eingabe für das Lagrange-Partikeldispersionsmodell FLEXPART simuliere ich den atmosphärischen Transport und die Ablagerung von MP für kugelförmige und faserige Partikel. Die Emissionsunsicherheiten werden mit einem Monte-Carlo-Ansatz geschätzt, wobei die Parametrisierungsfaktoren variiert werden. Ich stelle fest, dass kahle Böden in Westasien und Nordafrika die wichtigsten MP-Emissionsquellen sind. Fasern, die effizienter transportiert werden als Kugeln, werden hauptsächlich in der Nähe der Quellen (zu etwa 70%) auf Land abgelagert; diese Partikel können jedoch auch in abgelegenen Regionen wie der Arktis und der Antarktis abgelagert werden. Im zweiten Teil schätze ich die MP-Emissionen für die verkehrsbezogenen Quellen (Reifen- und Bremsverschleiß, polymermodifiziertes Bitumen und Straßenmarkierungen). Diese Emissionen werden verwendet, um die atmosphärische Häufigkeit von eisnukleierenden MP in Mischphasen- und Zirruswolken zu schätzen. Im dritten Teil dieser Arbeit nutze ich die verfügbaren Messungen der atmosphärischen Feinstaubkonzentration, um Erkenntnisse über das Ausmaß der Feinstaubemissionen in die Atmosphäre zu gewinnen. Ich sammle Messungen der atmosphärischen Feinstaubkonzentration und -ablagerung, unterscheide sie geografisch und führe FLEXPART-Simulationen im Rückwärtsmodus von jedem Messort aus durch, um die Beziehungen zwischen Quelle und Rezeptor zu untersuchen. Ich koppele die Simulationsergebnisse mit drei Emissionsschätzungen, zwei häufig verwendeten Top-Down-Schätzungen und einer selbst erstellten Bottom-Up-Schätzung (unter Verwendung der im ersten Teil geschätzten Emissionen aus nacktem Boden und der im zweiten Teil geschätzten verkehrsbedingten Emissionen), mit quellenspezifischen Größenverteilungen, um die simulierten atmosphärischen MP-Konzentrationen und Ablagerungen zu erhalten. Die simulierten Werte werden so angepasst, dass sie dem gemessenen Größenbereich für jede Messung entsprechen, und die größenangepassten simulierten Werte werden mit den gesammelten Messungen global, über Land und über dem Ozean verglichen. Ich zeige, dass die gemessene mittlere Konzentration über dem Ozean 0.003 Partikel m−3 und über dem Land 0.08 Partikel m−3 beträgt und dass die mittlere Konzentration und Ablagerung global um zwei bis vier Größenordnungen überschätzt werden. Ich bemühe mich weiterhin, die Bottom-up-Emissionen über Land und über dem Ozean in einem einfachen Ansatz auf der Grundlage der gemessenen mittleren Konzentrationen zu skalieren. Die gesamten globalen Emissionen über Land werden um drei Größenordnungen reduziert und sind eine Größenordnung größer als die entsprechenden Emissionen über dem Ozean. Das Gegenteil trifft auf die Massenemissionen zu, was auf eine hohe Empfindlichkeit der zugrunde liegenden Emissionsgrößenverteilungen hinweist, die in zukünftigen Studien untersucht werden sollte. Diese Arbeit leistet einen Beitrag zur Erstellung eines Resuspensionsschemas für MP in kahlen Böden, zur Erstellung eines ersten Datensatzes zur Messung von MP in der Atmosphäre und zur Schaffung einer Grundlage für die korrekte Validierung von MP-Modellen mit Daten, um den atmosphärischen Kreislauf von MP besser zu verstehen.
Ioanna Evangelou (Wed,) studied this question.