Durchführung von Kammerexperimenten zur Untersuchung von Bildungsmechanismen des sekundären Aerosols mit einem neu entwickelten Partikelsammler und -verdampfer in Kombination mit einem Chemischen Ionisations-Massenspektrometer
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Während des sechsmonatigen Forschungsaufenthalts am California Institute of Technology wurden bezüglich meines Projekts folgende Fortschritte und Ergebnisse erzielt: • Es wurde ein Gerät designt und aufgebaut, mit dem elektrisch geladene Aerosolpartikel in einem Größenbereich von etwa 0.05 bis 0.5 (m (bezogen auf den Partikeldurchmesser) auf einem dünnen Draht abgeschieden werden können. • Dieser Draht kann durch einen elektrischen Strom beheizt werden, so dass die abgeschiedenen Partikel verdampft werden. • Es wurde eine geeignete Verbindung zwischen dem Partikelsammler und einem Massenspektrometer hergestellt, mit dem die verdampften Partikel chemisch analysiert werden können. • Der Aufbau ist vollautomatisiert und es wurde eine Software entworfen, die die Abläufe steuert. Während im Partikelsammler über eine gewisse Zeit Aerosolteilchen gesammelt werden, analysiert das Massenspektrometer die Gasphase während eines Experiments. Ziel dieser Experimente ist es, die Entstehung von sekundärem Aerosol aus gasförmigen Vorläufersubstanzen zu untersuchen. Zur Analyse der partikulären Bestandteile des Aerosols werden Ventile umgeschaltet und die Partikel anschließend verdampft. Das Massenspektrometer untersucht dann die chemischen Komponenten der Teilchen; so kann herausgefunden werden, welche Gasphasenspezies in die partikuläre Phase übergehen. • Der Aufbau wurde mit Hilfe von Test-Aerosolpartikeln auf seine Funktionalität und seine Nachweisgrenze hin charakterisiert. Die Nachweisgrenze beträgt mit dem derzeitigen Aufbau etwa 0.5 (g Aerosol pro Kubikmeter Luft für Partikel aus Apfelsäure (C4H6O5). Vorteil der Analyse ist, dass der Bestandteil der Partikel als Molekülion detektiert wird, da der Nachweis durch sanfte chemische Ionisation erfolgt und in diesem Fall keine Fragmentierung der Moleküle stattfindet. Entgegen dem ursprünglichen Plan, während meines Forschungsaufenthalts auch konkrete Messungen durchzuführen, um z.B. die Bildung von sekundärem Aerosol durch Isopren zu untersuchen, konnten diese Messungen nicht mehr durchgeführt werden. Meine Kollegen am Caltech führten und führen das Projekt unter meiner Mithilfe allerdings auch nach meiner Rückkehr nach Deutschland weiter fort. Zudem beabsichtige ich in meiner neuen Arbeitsgruppe einen ähnlichen, verbesserten experimentellen Aufbau vorzunehmen, wobei die Erfahrungen meines Forschungsaufenthalts enorm hilfreich sind.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Secondary organic aerosol formation from photooxidation of naphthalene and alkylnaphthalenes: implications for oxidation of intermediate volatility organic compounds (IVOCs), Atmos. Chem. Phys., 9, 9, 3049-3060, 2009
Chan, A.W.H., Kautzman, K.E., Chhabra, P.S., Surratt, J.D., Chan, M.N., Crounse, J.D., Kürten, A., Wennberg, P.O., Flagan, R.C., and Seinfeld, J.H.
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Unexpected Epoxide Formation in the Gas-Phase Photooxidation of Isoprene, Science, 325, 5941, 730-733, 2009
Paulot, F., Crounse, J.D., Kjaergaard, H.G., Kürten, A., St Clair, J.M., Seinfeld, J.H., and Wennberg, P.O.
