Chemische Zusammensetzung und Herkunft von atmosphärischem Brown Carbon Aerosol

• Antragsteller: Professor Dr. Ralf Zimmermann
• Fachliche Zuordnung: Analytische Chemie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 250241099

Brown carbon (BrC) ist eine spezielle Klasse von lichtabsorbierenden organischen Bestandteilen des atmosphärischen Aerosols mit potentiellen direkten und indirekten klimatischen Effekten. Die Entstehung von BrC wird in Zusammenhang mit Oxidation und/oder Oligomerisierung von organischen Verbindungen in Biomasseverbrennungsemissionen oder photochemischem Smog vermutet. Dies würde zu relativ hochmolekularen, schwerflüchtigen Polycarboxylprodukten führen. Das beantragte Projekt möchte die chemische Zusammensetzung des BrC besser verstehen lernen und Hypothesen bezüglich der Quellen von BrC überprüfen. Zunächst wird eine speziell entwickelte Analysentechnik aus vorhandenene Komponenten entwickelt und auf eine umfassende Probenmatrix aus Standard- und Real World- Aerosolproben angewendet. Die Methode erlaubt simultane thermisch/optische Charakterisierung der Partikel und massenspektrometrische Analyse der freigesetzten Gase sowohl mit weicher als auch harter Ionisierung. Die Technik wird einen Kohlenstoffanalysator (entwickelt am Desert Research Institute in Reno, Nevada), ausgebaut für Multielement und multispektrale Detektion sowie Photoionisierungs-Flugzeitmassenspektrometer (entwickelt an der Universität Rostock, Analytische Chemie) integrieren. BrC als auch black carbon (BC) können dann über Lichtabsorptionsmessungen quantifiziert werden und mit dem molekularen Muster der freigesetzten Gase bei verschiedenen Temperaturen korreliert werden. Die Beziehung des BrC zu unterschiedlichen organischen Substanzklassen wird untersucht. Dynamische Temperaturprogramme werden erprobt und variiert, um zu untersuchen, ob BrC und andere organische Fraktionen besser isoliert und charakterisiert werden können. Eine Bibliothek bestehend aus zweidimensionalen MS-Thermogrammen für die wichtigsten Aerosoltypen, darunter luftgetragene Partikel aus städtischem und ländlichem Umfeld, Verbrennungsaerosole und daraus entstehende sekundäre Aerosole, wird angelegt. Diese Bibliothek wird nach Einbeziehung chemometrischer Methoden die Quellenzuordnung in Zukunft erleichtern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Finnland, USA
• Beteiligte Personen: Dr. Antony Chen; Judith Chow; Professor Jorma Jokiniemi, Ph.D.; Dr. Olli Sippula