Charakterisierung chemischer Aerosoleigenschaften

Die Aufklärung der chemischen Zusammensetzung von Aerosolpartikeln ist aus verschiedenen Gründen ein zentrales Thema der Atmosphärenforschung. Für den Menschen hochrelevante Themen wie Gesundheitswirkung, Klimaeinfluss und Wolkenbildung hängen eng damit zusammen, woraus die Partikel konkret bestehen. Auch für ein besseres Verständnis der Quellen von Aerosolpartikeln ist es wichtig, ihre chemische Zusammensetzung zu kennen. Typische anthropogene Quellen wie industrielle Abgase, Verkehrsemissionen und Verbrennung von Biomasse, aber auch natürliche Quellen wie Seesalz und Staubaufwirbelung zeichnen sich durch sehr unterschiedliche und teilweise sehr spezifische chemische Partikelinhaltsstoffe aus. Durch ihre Bestimmung kann somit viel über die Herkunft von Aerosolpartikeln in der Atmosphäre gelernt werden. Besonderes Augenmerk in der atmosphärenchemischen Forschung liegt derzeit auf der Aufklärung sogenannter sekundärer Bildungswege von Partikeln. Neben direkter Emission können diese nämlich auch in der Atmosphäre erst entstehen, indem gasförmige Verbindungen zu weniger flüchtigen Verbindungen oxidiert werden, die dann durch Nukleation oder Kondensation neue Partikel bzw. Partikelmasse bilden. Ebenso können semi-flüchtige Verbindungen zunächst auf Partikeln kondensieren oder sich in deren wässriger Phase lösen, um dann dort zu nicht-flüchtigen Verbindungen umgewandelt zu werden, die Teil des Partikels bleiben. Diese Bildungswege sind hochkomplex und das Studium dieser Prozesse erfordert ein breites Arsenal an Messtechnik (Link zu Seite mit Messtechnik) für Feldmessungen. Zum Studium der chemischen Zusammensetzung von luftgetragener Partikel, sowie zur Aufklärung wichtiger chemischer Prozesse in der Atmosphäre führt das TROPOS regelmäßig Feldmesskampagnen an verschiedenen Orten der Welt durch.

Jährliche Mittel der PM10-Massenkonzentration, des Gehaltes wasserlöslicher Ionen (1993-2015) und von organischem (OC) und elementaren Kohlenstoff (EC) (2003-2015). Alle EC-Konzentrationen nach dem thermographischen Verfahren (VDI 2465/2). Die EC Konzentration für 2015 wurde aus dem thermo-optischen Verfahren abgeschätzt. Die Anzahl der realisierten Messtage pro Jahr sind unter den Jahreszahlen angegeben. Die Fehlerbalken zeigen die positive Standardabweichung der täglichen Messungen.

  • Typische Zusammensetzung von PM10-Partikeln in Leipzig

  • Probenahme atmosphärischer Partikel in China (nahe Peking) während hoher Luftverschmutzung (linke Bildhälfte) und relativ sauberen Bedingungen (rechte Bildhälfte).