Masterarbeit

Verhältnis stabiler Kohlenstoffisotope im sekundären organischen Aerosol: Smogkammerexperimente

Nicole Lüdtke (08/2010-02/2011)

Betreuer: Andreas Held

MSc-Arbeit, Universität Bayreuth, 90 S.

In einer Reihe von Smogkammerexperimenten wurde die stabile Kohlenstoffisotopenzusammensetzung von sekundär gebildeten organischen Aerosolen (SOA) unter dem Einfluss verschiedener Faktoren (Ausgangskonzentration, Ozonkonzentration, UV-Licht, etc.) untersucht. Die SOA-Bildung erfolgte durch Oxidation der Monoterpene α- Pinen und Limonen mit Ozon. Die Monoterpene mit bekanntem δ13C-Wert (α- Pinen -29,1 ‰; Limonen -32,02 ‰) wurden in verschiedenen Konzentrationen (1 – 10 ppm) in die Kammer injiziert. Die Ozonzugabe erfolgte dabei auf unterschiedliche Arten (einmalig, versetzt, kontinuierlich) mit variierten Konzentrationen (2 – 10 ppm), sowie mit und ohne den Einfluss von UV-Licht. Die gebildeten Aerosolpartikel wurden mit Hilfe eines selbstgebauten Abscheiders auf Zinnfolien gesammelt. Der δ13C-Wert der Partikelproben wurde mittels Elementaranalysator-Isotopenverhältnismassenspektrometrie (EA-IRMS) bestimmt. Anzahl, Größe und Masse der gebildeten Partikel wurden während der gesamten Versuchszeit mit einem Mobilitätsgrößenspektrometer gemessen. In allen durchgeführten Experimenten unterschied sich der δ13C-Wert der Partikel vom ursprünglichen Wert der Ausgangssubstanz. Welches der beiden stabilen Isotope verstärkt in den Partikeln angereichert wurde, ist abhängig von der jeweiligen Versuchsdauer und den verschiedenen Einflussfaktoren. Zwischen den beiden Monoterpenen α- Pinen und Limonen fand eine unterschiedliche Fraktionierung statt. Insgesamt nahm der Anteil am schweren 13C-Isotop in den gebildeten Partikeln mit der Zeit zu. Die Gesamtänderung des δ13C-Wertes zwischen den Partikeln und der Ausgangssubstanz betrug bei α-Pinen + 1 – 2,3 ‰ und bei Limonen + 1,8 – 2,7 ‰.