Zur Halogenaktivierung im Aerosol und in Salzpfannen

Titelangaben

Bleicher, Sergej:
Zur Halogenaktivierung im Aerosol und in Salzpfannen.
Bayreuth , 2012 . - 181 S.
( Dissertation, 2012 , Universität Bayreuth, Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften)

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Abstract

Diese Arbeit zeigt die weltweit ersten Messungen der Halogenaktivierung mit direkter Beobachtung der Halogenoxide BrO, ClO und OClO unter kontrollierten Bedingungen eines Laboratoriums. Dazu wurde die an Forschungsstelle für atmosphärische Chemie vorhandene Teflon-Umweltkammer mit einem Sonnensimulator für troposphärisches Licht und diverser Sensorik ausgestattet. Zusätzlich wurde in Zusammenarbeit mit der Universität Heidelberg ein Langpfad-DOAS (Differential Optical Absorption Spectroscopy) installiert. In diesem Aufbau wurden zwei Arten von Experimenten durchgeführt: mit künstlichem Meerwasseraerosol und mit Salzpfannen. Nachgewiesen wurde ein starker Einfluss der Stickoxide auf die Aktivierung der Halogene, so dass in Extremfällen das Bromid und das Chlorid komplett freigesetzt wurde, was Mischungsverhältnisses von bis zu 17 ppb OClO, 6 ppm ClO und 1.5 ppb BrO führte. Zur eingehenden Untersuchung der Resultate wurden Modelle eingesetzt: das eigens für die Salzpfannenexperimente erstellte HaloBox-Modell und das CAABA/MECCA-Modell für Aerosolexperimente. Durch die Anpassung des CAABA/MECCA-Modells an die Rahmenbedingungen der Umweltkammer, kann dieses nun die Beobachtungen hinreichend wiedergeben und über unbekannte Größen wie pH-Wert oder die Konzentration von Halogenionen Aufschluss geben. In den Experimenten mit Salzpfannen wurden Mischungsverhältnisse von bis zu 6 ppb BrO beobachtet. Dort wurde eine Korrelation der Bromaktivierung zur relativen Luftfeuchte nachgewiesen. Untersucht wurden auch die einleitende Mechanismen der Aktivierung, die bereits bei Dunkelheit ablaufen. Hier wirkt Ozon als auslösende Spezies.

Abstract in weiterer Sprache

This work presents the world’s first measurements of halogen activation with direct observations of the halogen oxides BrO, ClO and OClO under controlled conditions of a laboratory. To do so a solar simulator with tropospheric light and various sensors were installed to the existing smog chamber at the Atmospheric Chemistry Research Laboratory. Additionally a long path DOAS (Differential Optical Absorption Spectroscopy) was installed in a cooperation with the University of Heidelberg. Two kinds of experiments were carried out in this set-up: on artficial sea spray and on salt pans. An high impact of nitrogen oxides on the halogen activation was found, so that a total activation of bromide and chloride was observed in some cases. Gas phase mixing ratios up to 17 ppb OClO, 6 ppb ClO und 1.5 ppb BrO were found. For detailed result analysis models were used. The Halo-Box was written within this work to analyse the gas-phase chemistry of the saltpan experiments and hydrocarbons, while the adapted CAABA/MECCA-model was used to analyse the aerosol experiments. The experiments with salt pans show a correlation of bromide activation with relative humidity, where mixing ratios 6 ppb BrO were observed. The initial processes of the halogen activation where investigated as well, ozone was found to be a major trigger here.