Die atmosphärische Tagchemie von Schlüsselverbindungen beeinflußt von der atmosphärischen Nachtchemie (DARK KNIGHT).
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Flüchtige organische Verbindungen (VOC) werden in die Atmosphäre emittiert und tragen nachweislich zur Bildung sekundärer organischer Aerosole (SOA) bei, die einen starken Einfluss auf den Strahlungshaushalt der Erde, das Klima und die lokale Luftqualität haben. Auf globaler Ebene wird der größte Anteil durch biogene Quellen emittiert, auf lokaler Ebene können jedoch auch anthropogene flüchtige organische Verbindungen (AVOCs) die SOA-Bildung dominieren. Der Abbau von VOCs findet hauptsächlich durch OH-Oxidation, Ozonolyse und NO3-Radikaloxidation statt. Während NO3-Radikale tagsüber schnell photolysiert werden, können sie nachts das wichtigste Oxidationsmittel sein. Da sich viele Studien auf die anteilig größten Abbauwege konzentrieren, gibt es in der Literatur starke Variation in den SOA-Ausbeuten von VOCs durch NO3-Radikale. Die vorliegende Studie konzentriert sich auf die SOA-Ausbeuten aus biogenen und anthropogenen Quellen während der Nacht- und Tageschemie und deren Zusammenspiel. In einer Reihe von Kammerexperimenten wurde gezeigt, dass die kontinuierliche Injektion von vorreagierten NO3-Radikalen in eine Kammer, die den VOC-Vorläufer enthält, zu besser reproduzierbaren SOA-Ausbeuten führt als der umgekehrte Ansatz. Daraufhin wurden die SOA-Ausbeuten verschiedener VOCs unter Variation der relativen Luftfeuchtigkeit (RH) untersucht. Die durch NO3-Radikale initiierte Oxidation von Monoterpenen wie β-Pinen und δ-3-Caren führte zu vergleichbaren SOA-Ausbeuten. Im Gegensatz dazu zeigte die nitrat-Oxidation von β-Caryophyllen höhere SOA-Ausbeuten bei höherer RH. Im Gegensatz dazu führte die NO3-Radikaloxidation von AVOCs unter den gewählten Oxidationsbedingungen, die so gewählt wurden, dass sie den atmosphärisch relevanten Bedingungen entsprechen, nicht zu einer beobachtbaren SOA-Bildung. Infolgedessen wurde die OH-Radikaloxidation von NO3-abgeleiteten oxidierten VOC’S (OVOC’s) für diese Verbindungen untersucht, um den Zusammenhang zwischen den verschiedenen Oxidationsregimen und ihre Auswirkungen auf die SOA-Bildung besser zu verstehen. Darüber hinaus wurde eine Reihe von Kammerexperimenten durchgeführt, um die Prozesse zu identifizieren, die zur Verdampfung der SOA-Masse beim Wechsel des Oxidationsregimes beitragen können. Um die Rolle der Photolyse zu bewerten, wurde eine Reihe von Experimenten ohne OH-Radikal-Vorläufer durchgeführt. Daraus konnte eine Gruppe von Verbindungen identifiziert werden, die durch OH-Oxidation von NO3-abgeleitetem OVOCs entstehen. Eine weitere Gruppe von Verbindungen konnte nur bei Photolyse der OVOC’s beobachtet werden. Schließlich wurde die SOA-Ausbeute von Pinonaldehyd und Myrtenal, zwei α-Pinen-Oxidationsprodukten, mit den entwickelten Protokollen untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass die NO3-radikalische Oxidation von OH-initiierten OVOCs zu einem starken Anstieg der SOA-Masse führte, möglicherweise durch Bildung von Organonitraten, im Gegensatz zu deutlich geringeren SOA-Ausbeuten durch NO3-radikalisch initiierte Oxidation.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Importance of the interconnection of the day- and night-chemistry of α-pinene-experiments in the ACD-C aerosol simulation chamber. International Aerosol Conference 2022, 03 – 09 September 2022, Athens, Greece
Kołodziejczyk, Agata; Mutzel, Anke; Herrmann, Hartmut & Poulain, Laurent
