Hochauflösendes Massenspektrometer mit Flüssigchromatographie
Final Report Abstract
Insbesondere mit dem Ziel die physikochemischen Prozesse um den Abbau der Ozonschicht sowie der Erwärmung der Erdatmosphäre besser zu verstehen, hat sich die atmosphärische Aerosolforschung zu einem eigenständigen Forschungsgebiet entwickelt, deren Aktivitäten gerade in den letzten Jahren zu einem besseren Verständnis der zugrundeliegenden Prozesse geführt hat. Hier liegen die Forschungsinteressen der Arbeitsgruppe Hoffmann, wobei spurenanalytischen Arbeiten zur chemischen Charakterisierung von primären und sekundären organischen Aerosolen einen wesentlichen Teil der Forschungsaktivitäten ausmachen. Das mit Hilfe der DFG beschaffte, hochauflösende Massenspektrometer in Verbindung mit einem Flüssigchromatographie-System ist dabei von zentraler Bedeutung. In den ersten drei Jahren nach der Beschaffung des Systems wurden bereits eine ganze Reihe von neuen Erkenntnissen gesammelt, bei denen das beschaffte Gerät wesentliche Beiträge lieferte, so zum Beispiel zum Verständnis der Neubildung von atmosphärischen Partikeln, der Identifizierung von neuen Markersubstanzen der sekundären organischen Aerosolbildung oder der Aufklärung der Bildungsmechanismen lichtabsorbierender organischer Aerosolpartikel. Aber auch neue Komponenten zur Identifizierung von Bioaerosolen (z.B. Pilzsporen), deren allergenes Potential in der letzten Zeit besonderes Interesse hervorgerufen hat, wurden durch den Einsatz des Gerätes geliefert. Ein weiteres Themengebiet unserer Arbeitsgruppe ist die Spurenanalytik von organischen Komponenten in Klimaarchiven, wie Eisbohrkernen oder Speleothemen (z.B. Stalagmiten). Eisbohrkerne aus Polargebieten oder aus Gletscherregionen stellen eine aufschlussreiche Quelle für Daten zur Klimaentwicklung dar. Durch Entwicklung und Anwendung spurenanalytischer Verfahren ist es möglich, Spuren der Paläoatmosphäre direkt zu messen und dadurch Klimainformationen zu gewinnen. Erste Erkenntnisse, beispielsweise über die Häufigkeit und Intensität von Biomassenverbrennungsprozessen (u.a. Waldbrände) wurden bereits veröffentlicht. Auch die Analytik von in Speleothemen eingeschlossenen organischen Substanzen hat ein hohes Potential Umweltveränderungen auf der Erdoberfläche über lange Zeiträume sichtbar zu machen, insbesondere um Rückschlüsse auf die über den Höhlen gelegenen terrestrischen Vegetation zu machen. Jedoch haben die Arbeiten zur potentiellen Nutzung der organischen Signaturen als Klima- oder Paläoumwelt-Proxy gerade erst begonnen und das Potential ist bei weitem noch nicht ausgeschöpft.
Publications
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The Amazon Tall Tower Observatory (ATTO): overview of pilot measurements on ecosystem ecology, meteorology, trace gases, and aerosols, Atmos. Chem. Phys., 2015, 15, 10723–10776
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Vogel et al.
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Aerosol Chemistry Resolved by Mass Spectrometry: Linking Field Measurements of Cloud Condensation Nuclei Activity to Organic Aerosol Composition, Environ. Sci. Technol. 2016, 50, 10823−10832
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Historic records of organic compounds from a high Alpine glacier: influences of biomass burning, anthropogenic emissions, and dust transport, Atmos. Chem. Phys., 2016, 16, 1029–1043
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Liu et al.
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Real-time detection of highly oxidized organosulfates and BSOA marker compounds during the F–BEACh 2014 field study, Atmos. Chem. Phys. Discuss.
Brüggemann et al.
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Secondary brown carbon formation via the dicarbonyl imine pathway: nitrogen heterocycle formation and synergistic effects, Phys. Chem. Chem. Phys., 2016,18, 18353-18364
Kampf et al.
