Messung reaktiver Spurengase

Instrumentierung

Wir verwenden und entwickeln moderne Analysemethoden zur Produktidentifizierung und -quantifizierung bei Mischungsverhältnissen, die unter entfernten Bedingungen in der unteren Troposphäre auftreten. Die analytische Ausrüstung umfasst Online-Methoden wie die chemische Echtzeit-Ionisations-Massenspektrometrie (CIMS), GC-MS/FID, die direkte Laserabsorptionsspektroskopie mit dem MIRO sowie Methoden für einzelne Verbindungen wie Formaldehyd, die auf der Hantzsch-Derivatisierung basieren.

Echtzeit chemische Ionisierungs-Massenspektrometer

Unsere Gruppe verfügt über langjährige Erfahrung in der chemischen Ionisations-Massenspektrometrie, bei der verschiedene Reagenzionen verwendet werden, um Verbindungen von hochflüchtigen (H₃O⁺ als Reagenzion, PTRMS) bis hin zu mittel- und schwerflüchtigen (NH^₄+ , Br^-, I^- als Reagenzionen) nachzuweisen. Mit Hilfe der CIMS-Techniken können wir komplexe Gemische ohne Chromatographie in Echtzeit nachweisen und so für eine Vielzahl von Verbindungsklassen ein schnelles Ansprechverhalten bei Nachweisgrenzen im sub-ppt-Bereich bieten. Das robuste und kompakte Design von CIMS macht es zu einem idealen, vielseitigen Instrument für die Entnahme von Luftproben an bestimmten Orten mit verschiedenen luftgestützten und mobilen Plattformen. Zu den jüngsten Anschaffungen gehört das VOCUS, das mit einem Volatilitätseinlass für Aerosole (VIA) gekoppelt ist, um gleichzeitig Verbindungen in der Gas- und Partikelphase zu messen und ihre Verteilung in Umgebungsmischungen zu untersuchen.

Optimierung und luftgestützte Anwendungen von kostengünstigen Sensoren

Unser Ziel ist es, die Leistung kostengünstiger Sensoren zu optimieren und sie auf mobilen und luftgestützten Plattformen einzusetzen, um die räumliche, horizontale und vertikale Erfassung von Schadstoffkonzentrationen in der Atmosphäre zu verbessern.

Zu unseren kostengünstigen Sensoren gehören elektrochemische Sensoren, die Schadstoffe in der Gasphase wie NO, NO₂, CO und O_X (O₃+NO₂) erkennen können, aber auch optische Partikelzähler, die die Größenverteilung von Aerosolpartikeln liefern. Wir setzen diese Sensoren kontinuierlich an Bord unbemannter Flugzeuge sowie eines Zeppelin NT ein (Tillmann et al., 2022; Schuldt et al., 2022), um die Stärke verschiedener Verschmutzungsquellen, einschließlich Industrien, Autobahnen und Stadtzentren in Deutschland, zu ermitteln.

Zu den jüngsten Arbeiten gehört unsere Beteiligung am MesSBAR-Projekt, bei dem 25 kg an Instrumenten auf Quadcoptern eingesetzt werden, um die sich verändernde vertikale Verteilung von Verkehrsemissionen zu untersuchen und mit atmosphärischen Modellen zu vergleichen.

Schließlich erweitern wir die Charakterisierung und Datenqualitätssicherung dieser Sensoren im Labor mit einem neu entwickelten System namens Climatized Atmospheric Calibration flow TUbe System (CACTUS), bei dem wir innerhalb von Sekunden die Temperatur, die Luftfeuchtigkeit und den Druck in einem SilcoNert-beschichteten Edelstahlrohr kontrollieren und verändern, um mögliche Sensorstörungen zu erkennen und zu korrigieren.