Kinetische Untersuchungen der Halogen-Aktivierung einer simulierten Salzpfanne in einer Smogkammer

Titelangaben

Balzer, Natalja:
Kinetische Untersuchungen der Halogen-Aktivierung einer simulierten Salzpfanne in einer Smogkammer.
Bayreuth , 2013 . - 127 S. S.
( Dissertation, 2013 , Universität Bayreuth, Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften)

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Abstract

Reaktive Halogenverbindungen, insbesondere solche von Br und Cl, spielen eine wichtige Rolle beim atmosphärischen Abbau von Ozon und Kohlenwasserstoffen. Auch beeinflussen sie die Radikalzusammensetzung in der Troposphäre und haben somit eine Auswirkung auf klimarelevante Prozesse. Ziel dieser Arbeit war die Untersuchung der Halogenfreisetzung aus einer künstlichen Salzpfanne bei unterschiedlichen umweltrelevanten Bedingungen, wie relative Feuchte (RF) und Konzentrationen von Stickoxiden und Kohlenwasserstoffen, in einer Smogkammer. Diese Methode wurde in Rahmen dieser Arbeit entwickelt, um diese bislang wenig untersuchte Quelle von Halogenen zu untersuchen. Als Modell für die Salzpfanne wurde eine umweltrelevante Mischung von NaCl mit NaBr verwendet. Kinetische Berechnungen lieferten die zeitlichen Verläufe der Cl-Atome und OH-Radikale aus dem Verbrauch der zugesetzten Kohlenwasserstoffe und der Br-Atome aus dem Ozonverbrauch und UV-Absorptionsmessungen die Verläufe der BrO-Radikale. Während Salzpfannen-Experimenten bei einer mittleren RF von 37 % erreichte die Cl-Konzentration ein Maximum von 5 x104 cm-3. Ein rascherer Ozonabbau wurde bei größerer RF und zugleich höherer BrO-Konzentration beobachtet. Bei den Experimenten in Anwesenheit von sekundären organischen Aerosolen (SOA) verlangsamte sich der Ozonabbau um einen Faktor 16. Das BrO-Mischungsverhältnis erreichte in diesem Fall maximal 0.15 ppb im Vergleich zu Experimenten ohne SOA, bei denen das BrO Mischungsverhältnis 6 ppb erreichte. Nach Einwirkung der aus der Salzpfanne freigesetzten Halogene auf das SOA wurde ein erneutes Partikelwachstum beobachtet. Dies könnte eine Hauptsenke für Halogene in der Atmosphäre darstellen und einen neuen Weg zur Partikelbildung.

Abstract in weiterer Sprache

Reactive halogen species, especially those containing Br and Cl, play a major role in the destruction of ozone and hydrocarbons. They also affect the tropospheric balance of radicals, so they are relevant for our climate. The aim of this work was to investigate halogen release from an artificial salt pan under various natural conditions, such as relative humidity (RH) and concentrations of nitrogen oxides and hydrocarbons in a smog chamber. This setup was developed in the framework of this work for examining this source of halogens directly for the first time. To simulate a salt pan, a relevant mixture of NaCl and NaBr was employed. Kinetic evaluation of the consumption of the injected hydrocarbons delivered the time profiles of Cl atoms and OH radicals, evaluation of the decay of ozone the evolution of atomic Br, and UV absorption the time profiles of BrO radicals. At a mean RH of 37 %, a maximum Cl concentration of 5 x104 cm-3 was observed. Furthermore, faster ozone destruction and higher BrO concentrations were observed at a higher RH. In the presence of secondary organic aerosols (SOA), the decay of ozone was observed to be 16 times slower. The BrO mixing ratio reached a maximum of only 0.15 ppb in contrast to 6 ppb during experiments without SOA. A growth of new particles was observed upon interaction of halogens released from the salt pan with SOA. This might constitute a major sink for halogens in the atmosphere and a formation pathway of new particles.