Proton Transfer Reaktions Time-of-Flight Massenspektrometer (PTR-ToF-MS)

• Fachliche Zuordnung: Atmosphären-, Meeres- und Klimaforschung
• Förderung: Förderung in 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 495692966

Gegenstand dieses Großgeräteantrags ist ein Proton Transfer Reaktions-Time-of-Flight Massenspektrometer (PTR-ToF-MS) zur Detektion von flüchtigen Kohlenwasserstoffen (VOC) in der Atmosphäre. Als Kern eines neuen Keylabs an der Universität Bayreuth (UBT) wird das Großgerät dafür eingesetzt Austauschprozesse zwischen Boden, Pflanze und Atmosphäre in natürlichen sowie anthropogen veränderten Ökosystemen zu analysieren. Diese Austauschprozesse sind komplex, skalenübergreifend in Raum und Zeit und gleichzeitig biologischer, physikalischer und chemischer Natur. Wir planen diese messtechnische Herausforderung über die kombinierte Messung der flüchtigen Kohlenwasserstoffe, Treibhausgase und meteorologischen Parameter, als Prozessindikatoren zwischen Boden, Pflanze und Luft zu lösen.VOC werden in großer Zahl und Vielfalt von den Erdökosystemen emittiert, abhängig von Art und Zustand, Temperatur, Sonneneinstrahlung und anderen Umwelteinflüssen. Daher eignen sie sich hervorragend als Indikatoren, um Austauschprozesse zwischen Erdoberfläche und Atmosphäre zu untersuchen. Nicht-Methan-VOC und einige ihrer Oxidationsprodukte lassen sich mittels Proton Transfer Reaktions-Time-of-Flight Massenspektrometrie detektieren, indem sie selektiv und fragmentarm durch protoniertes Wasser (H3O+) oder andere Reagenten (e.g. NH4+) chemisch ionisiert und über die Flugzeit hochaufgelöst anhand ihrer Masse getrennt werden. Die Methode bietet eine hohe zeitliche Auflösung und ist robust genug für den Einsatz im Feld. Das neue PTR-ToF-MS wird flexibel auf einer mobilen Plattform in einem Fahrzeuganhänger, an den stationären Messstationen des BayCEERs (Bayreuther Zentrum für Ökologie und Umweltforschung) oder in den Laboren der Universität Bayreuth eingesetzt werden. An der Universität Bayreuth existiert bisher kein vergleichbar einsetzbares Messgerät. Für die neu berufene Juniorprofessur für Atmosphärische Chemie wird das PTR-ToF-MS zentrales Arbeitsgerät. Die gleichzeitige Nutzung des PTR-ToF-MS als Keylab ermöglicht es, neue disziplinenübergreifende und kollaborative Forschungsvorhaben mit Schwerpunkt Umweltanalyse zu initiieren.Insbesondere die vorhandene Expertise der Forschungsgruppen des Bayreuther Zentrum für Ökologie und Umweltforschung schafft einen exzellenten Rahmen für die Messung der VOC und VOC-Oxidationsprodukte. Denn um das aus der Messung der VOC gewonnene Bild zu schärfen, muss es unbedingt in Kombination mit weiteren, Umwelt und Prozess beschreibenden, Messgrößen betrachtet werden. Daher wird das PTR-ToF-MS im Keylab mit Treibhausgas-Analysatoren und einem WindLIDAR samt Bodenwetterstation gekoppelt. Wir erwarten, auf diese Weise aktuelle und drängende Fragestellungen zu Austauschprozessen bearbeiten zu können, die unseren Lebensraum in Zeiten des globalen Wandels prägen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Proton Transfer Reaktions Time-of-Flight Massenspektrometer (PTR-ToF-MS)
• Gerätegruppe: 1700 Massenspektrometer
• Antragstellende Institution: Universität Bayreuth
• Leiterin: Professorin Dr. Anke Nölscher