Neusüß, Christian

Größenaufgelöste Zusammensetzung atmosphärischer Aerosolpartikel

Chemische Massenbilanz und organische Säuren

Reihe: Akademische Abhandlung zu den Geowissenschaften
ISBN 978-3-89700-288-3
2000
Preis: 29,90 €
178 Seiten

Abstract

Atmosphärische Aerosolpartikel sind im Hinblick auf ihren Einfluß auf das Klima, die menschliche Gesundheit und atmosphärische Prozesse von großem Interesse. Erst in den letzten 2?3 Jahrzehnten wurden durch die Entwicklung neuer Methoden wichtige Erkenntnisse zu physikalischen, optischen und chemischen Eigenschaften der Partikel gewonnen.

Dabei wurde festgestellt, daß Wirkungen und Eigenschaften wesentlich von der Größe der Partikel abhängen. Für viele Untersuchungen ist daher die chemische Beschaffenheit der nach Größe getrennten Partikel grundlegend. Vorhandene Messungen dazu sind nahezu ausschließlich beispielhaft und nicht gleichzeitig für alle Hauptkomponenten durchgeführt worden.

In der vorliegenden Arbeit werden nun erstmals atmosphärische Aerosolpartikel umfangreich chemisch charakterisiert. Das bedeutet im wesentlichen die Quantifizierung von Masse, wasserlöslichen Ionen, organischem und elementarem Kohlenstoff, sowie unlöslichen Komponenten. Dabei wird großen Wert gelegt auf die relative chemische Zusammensetzung. Die Darstellung als Anteile an der Masse hat den Vorteil, daß diese Daten unabhängig vom Standort (also unabhängig von der aktuellen Partikelkonzentration) in guter Näherung übertragbar sind.

Die Daten wurden auf drei international bedeutsamen Meßkampagnen im Raum Berlin/Leipzig sowie in Portugal gewonnen. Insbesondere eine der ersten systematischen Bestimmungen der Größenverteilung von atmosphärischem Artikelgebundenem Kohlenstoff ist hervorzuheben. Dabei wurde der zunehmende Anteil von elementarem Kohlenstoff ("Ruß") mit abnehmender Partikelgröße quantifiziert, wobei der Gehalt an Kohlenstoff mit zunehmender Alterung der Partikel zugunsten von Sulfat abnimmt.

Mit dieser Arbeit steht so erstmals ein umfangreicher, abgesicherter Datensatz zur größenaufgelösten Zusammensetzung atmosphärischer Partikel in Europa zur Verwendung in verschiedenen Modellen zur Verfügung.

Ein weiterer Schwerpunkt dieser Arbeit liegt in der ersten systematischen Bestimmung der Konzentration, Größenverteilung und der Anteile organischer Säuren in atmosphärischen Partikeln. Dies hat zum einen große Bedeutung für atmosphärische Prozesse Außerdem zäßhlen organische Substanzen zu den wichtigsten Bestandteilen der Aerosolpartikel, wobei es bisher nur gelungen ist einen kleinen Teil des organischen Kohlenstoffs zu spezifizieren. Dies hängt mit dessen Komplexität und der Anwendung nur weniger analytischer Methoden zusammen. Zur Charakterisierung weiterer wasserlöslicher Substanzen bietet sich die Kapillarelektrophorese an. Diese neue Technik eignet sich besonders wegen ihrer hohen Trennleistung und der geringen notwendigen Probenmenge zur Analytik atmosphärischer Aerosolpartikel. In der vorliegenden Arbeit wird eine Weiterentwicklung der bisherigen Methode zur kapillarelektrophoretischen Bestimmung ionischer Substanzen in Aerosolpartikeln vorgestellt. Eine deutliche Verbesserung gegenüber bisherigen Untersuchungen liegt vor allem in der gleichzeitigen Messung

Aus den gemessenen Konzentrationen, Größenverteilungen und Emissionen aus wichtigen Quellen läßt sich folgern, daß kurzkettige (C2?C4) sowie hydroxylierte Dicarbonsäuren überwiegend in der Atmosphäre gebildet werden. Längerkettige (und verzweigte) Dicarbonsäuren werden hingegen zusätzlich zu einem Teil direkt emittiert. Auch in Küstennähe stammt nur ein kleiner Teil der Dicarbonsäuren aus marinen (biogenen) Quellen.

Durch zahlreiche Referenzen sind die Methoden abgesichert und sämtliche Daten in den globalen Rahmen eingeordnet.

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