SAPHIR bietet eine Plattform für reproduzierbare Studien zur atmosphärischen Zersetzung biogener und anthropogener Spurengase und zur Bildung sekundärer Partikel und Schadstoffe. SAPHIR ist eine nationale Einrichtung der Forschungsinfrastruktur ACTRIS.
Die chemischen und physikalischen Prozesse, die zu sekundären Schadstoffen wie Ozon und Feinstaub führen, sind in chemischen Modellen nur schwer zu beschreiben. Solche sekundären Schadstoffe entstehen durch die chemische Umwandlung von emittierten Verbindungen aus biogenen und anthropogenen Aktivitäten und umfassen eine große Anzahl hochreaktiver kurzlebiger Spezies. SAPHIR ist eine einzigartige Einrichtung, da sie es ermöglicht, diese Reaktionen in einer kontrollierten Umgebung unter Verwendung geringer Konzentrationen von Reaktanten zu untersuchen, sodass die Konkurrenz aller relevanten Reaktionswege wie in der realen Atmosphäre beobachtet werden kann. Neue chemische Reaktionswege, die derzeit in chemischen Mechanismen fehlen, können daher untersucht werden und die Ergebnisse können in Modelle einfließen, um unsere Fähigkeit zu verbessern, Vorhersagen über die Luftqualität und das Klima zu treffen.
Die Außenkammer hat eine zylindrische Form (Durchmesser: 5 m, Länge: 18 m, Volumen: 2703 m) und besteht aus einer doppelwandigen Teflonfolie. Sie verfügt über ein Verschlusssystem, das sich schnell öffnen und schließen lässt, um die Luftmischungen dem Sonnenlicht auszusetzen. Die hohe Reinheit der Luftzufuhr und das große Volumen-Oberflächen-Verhältnis ermöglichen Experimente mit niedrigen atmosphärischen Konzentrationen von Spurengasen mit nur geringen Einflüssen von Kammerwandwechselwirkungen, sodass die Umwandlung von Spurengasen und Aerosolen über einen langen Zeitraum von bis zu mehreren Tagen beobachtet werden kann.
In SAPHIR können Experimente mit einzelnen Vorläuferspezies durchgeführt werden, die durch biogene oder anthropogene Aktivitäten emittiert werden. Es können aber auch realistische Mischungen untersucht werden, wie z. B. Emissionen von Pflanzen (SAPHIR-PLUS-Link) oder Umgebungsluft, die über eine 50 m hohe Einlassleitung (JULIAC-Turm) entnommen werden kann. Die SAPHIR-Kammer wird auch zur Qualitätssicherung von Instrumenten verwendet, die von ACTRIS-Zentren wie CiGAS (Link auf CiGAS) gewartet werden.
Die SAPHIR-Kammer ist mit einem umfassenden, einzigartigen Satz empfindlicher Instrumente für Radikale, Spurengase, Aerosole und physikalische Parameter ausgestattet. Sie ist die einzige Kammer, die mit Instrumenten zur Messung extrem kurzlebiger Zwischenspezies ausgestattet ist, die zur Bestimmung der Bildungsrate sekundärer Schadstoffe erforderlich sind.
Diese Radikale werden mit einem Differential-Optischen-Absorptions-Spektrometer (OH), dem weltweit einzigen Absolutmessgerät für OH-Radikale, laserinduzierter Fluoreszenz (LIF-FAGE für OH, HO2, RO2 und OH-Reaktivität) und Cavity-Ring-Down-Spektroskopie (NO3, N2O5) nachgewiesen. Organische Spezies, einschließlich sauerstoffhaltiger Spezies, werden mit Massenspektrometern unter Verwendung verschiedener Ionisationsmethoden, einschließlich Protonen-Transfer-Massenspektrometer (PTR-TOF-MS), gemessen. Zusätzlich werden organische Spezies durch Gaschromatographie gemessen. Aerosoleigenschaften werden durch ein hochauflösendes Aerosolmassenspektrometer (WToF-AMS, größenaufgelöste chemische Zusammensetzung), CPCs, SMPS und Wolkenkondensationskernzähler charakterisiert. Anorganische Spezies (NO, NO2, O3, HONO) und auch physikalische Parameter werden permanent überwacht.
Deputy Director of ICE-3
Senior Scientist Head of group "Photochemistry and Radicals"
