OH-Radikal-/Ozonolysereaktionen

Es werden mechanistische und kinetische Laboruntersuchungen zu atmosphärenrelevanten Gasphasenreaktionen des OH Radikals sowie Ozonolysereaktionen durchgeführt. Diese Untersuchungen werden mit dem Ziel eines besseren Verständnisses der Abbaumechanismen vorgenommen. Besondere Aufmerksamkeit wird dabei auf die unimolekularen und bimolekularen Reaktionen von intermediär gebildeten RO2-Radikalen gelegt.

Der Fortschritt der Arbeiten ist eng an die weiteren Entwicklungen der massenspektrometrischen Nachweismethoden für reaktive Intermediate und anderer Produkte mit hoher Empfindlichkeit geknüpft.

Ergebnisse der letzten Arbeiten beschreiben die Bildung hochoxidierter RO2-Radikale HO-C10H16(O2)2O2 aus der Reaktion von OH-Radikalen mit ∝-Pinen (Berndt et al. 2016), die Bildung von Aufbauprodukten gemäß RO2 + R´O2 → ROOR´ + O2 (Berndt et al. 2018) und die Bildung der frühen Produkte der Reaktion von OH-Radikalen mit Isopren (Berndt et al. 2019).

Ausgewählte Produktspuren der OH + Isopren Reaktion. Signale für C5H8O3, C5H8O4, C4H8O5 und HO-C5H8(O2)alphaO2, alpha = 0, 1, 2, sind für verschiedene Reaktionsbedingungen gezeigt. “O3 + C5H8” kennzeichnet die Bedingungen mit OH-Radikalproduktion über Ozonolyse des Isopren und “OH/O3 + C5H8” die Bedingungen mit zusätzlicher OH-Bildung über Ozonolyse von Tetramethylethylen (TME). Die Produktionisierung wurde mittels Hydraziniumionen, H2NNH3+, vorgenommen. Während der Hintergrundmessung war Isopren im Reaktionsgas vorhanden. Ab dem Messzyklus 13 wurde Ozon zugeschaltet und ab Messzyklus 46 das TME. Reaktandkonzentrationen sind [O3] = 9.4 x 10E11, [TME] = 2.0 x 10E11 und [Isopren] = 2.5 x 10E12 Moleküle cm-3 und die Reaktionszeit beträgt 7.9 s. Die angegebenen Produktkonzentrationen stellen untere Grenzen dar. Ein Messzyklus umfasst 60 s Datenakkumulation.

Referenzen

Berndt T., Richters S., Jokinen T., Hyttinen N., Kurtén T., Otkjær R. V., Kjaergaard H. G., Stratmann F., Herrmann H., Sipilä M., Kulmala M., Ehn M. (2016) Hydroxyl radical-induced formation of highly oxidized organic compounds. Nature Communications 7:13677, 8 pp., doi: 10.1038/ncomms13677.

Berndt T., Scholz W., Mentler B., Fischer L., Herrmann H., Kulmala M., Hansel A. (2018) Accretion Product Formation from Self- and Cross-Reactions of RO2 Radicals in the Atmosphere. Angewandte Chemie International Edition 57 (14), 3820-3824, doi: doi:10.1002/anie.201710989.

Berndt T., Hyttinen N., Herrmann H., Hansel A. (2019) First oxidation products from the reaction of hydroxyl radicals with isoprene for pristine environmental conditions. Communications Chemistry 2 (1), 21, doi: 10.1038/s42004-019-0120-9.

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