Projekt PARAMOUNT

PARAMOUNT (Production of Aerosol paRticle orgAnic Matter in ClOUds: chamber and laboratory studies, mechanisms, modelling and iNTegration)

Bildung organischen Aerosolpartikel-Materials in Wolken: Atmosphärische Simulationskammer- und Laboruntersuchungen, Mechanismen, Modellierung und Integration

Labor- und Feldstudien zeigen, dass chemische Prozesse in Wolken zur organischen Aerosolpartikelmasse beitragen. Aus der HCCT-2010-Feldstudie und der CUMULUS-Kammerstudie geht hervor, dass die organische Massenproduktion beträchtlich sein kann und diese von der Konzentration der organischen Vorläuferverbindungen in der Gasphase abhängt. Es bestehen jedoch große Unsicherheiten bei der Art der resultierenden Aerosolpartikel, welche metastabil sein können und einen Teil ihrer organischen Masse während der Evaporation der Wolkentropfen wieder verlieren. Ziel des Projekts PARAMOUNT ist die Untersuchung der Chemie in Wolkentropfen, welche organische Wolkeninhaltsstoffe prozessiert und zur Bildung organischer Aerosolpartikelmasse beiträgt. PARAMOUNT ist auf die Untersuchung der Multiphasenchemie relevanter Vorläuferverbindung wie polyfunktioneller Carbonyle und Säuren fokussiert. Mit diesen Verbindungen sollen kombinierte Labor- und CESAM-Kammerstudien zur Multiphasenchemie durchgeführt werden. Dabei sollen die Untersuchung der Reaktionskinetik und der Produktverteilung in der wässrigen Phase zur Reaktionsmechanismusformulierung als Grundlage dienen. Die CESAM-Experimente stehen im Mittelpunkt des PARAMOUNT-Projektes und konzentrieren sich hauptsächlich auf die Untersuchung der organischen Masseproduktion durch chemische Wolkenprozesse. Zur Untersuchung der organischen Massenproduktion unter variierenden Umweltbedingungen werden die CESAM-Kammerstudien mit verschiedenen Anfangsbedingungen durchgeführt. Die organische Massenzunahme soll während der künstlichen Wolkenepisoden in der CESAM-Kammer mit neuesten analytischen Methoden untersucht werden. Ferner sollen mögliche Anreicherungen von organischen Carbonylverbindungen, welche in Feldproben während der Wolkenfeldmesskampagne HCCT-2010 beobachtet wurden, überprüft werden. Abschließend werden die CESAM-Experimente mit dem komplexen MCM / CAPRAM Multiphasenchemiemechanismus modelliert. Die verknüpfte Modellierung soll den auf den experimentellen Ergebnissen basierenden Mechanismus validieren und die Interpretation der Kammermessungen unterstützen. Insgesamt trägt das Projekt PARAMOUNT zum Verständnis von chemischen Wolkenprozessen und deren Bedeutung für die Produktion von sekundärem organischen Aerosol bei.

References

Herrmann H., Schaefer T., Tilgner A., Styler S. A., Weller C., Teich M., Otto T. (2015) Tropospheric Aqueous-Phase Chemistry: Kinetics, Mechanisms, and Its Coupling to a Changing Gas Phase. Chemical Reviews 115 (10), 4259-4334, doi: 10.1021/cr500447k.

Schaefer T., van Pinxteren D., Herrmann H. (2015) Multiphase Chemistry of Glyoxal: Revised Kinetics of the Alkyl Radical Reaction with Molecular Oxygen and the Reaction of Glyoxal with OH, NO3, and SO4– in Aqueous Solution. Environmental Science & Technology 49 (1), 343-350, doi: 10.1021/es505860s.

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