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Entwicklung eines Online-Parametrisierungsansatzes zur Vorhersage der Hygroskopizität von organischem Aerosol in der Umgebung auf der Grundlage von hochauflösenden AMS-Messungen

Verschiedene atmosphärische Prozesse werden durch die Wasseraufnahmefähigkeit (Hygroskopizität) von Aerosolpartikel angetrieben, wie z.B. die Lichtstreuung der Partikel, die Bildung von Wolkentröpfchen, die Aktivierung von Wolkenkondensationskeimen (CCN), die Veränderung des hydrologischen Zyklus sowie der Strahlungsantrieb der Wolken. Trotz seiner entscheidenden Rolle für die Atmosphäre und das Klima gibt es immer noch eine große Diskrepanz im Wissen über den Beitrag des organischen Aerosols, das einen größeren Teil der Submikrometer-Partikelmassenkonzentration darstellt, zur gesamten Hygroskopizität. Der folgende Projektantrag schlägt einen ganz neuen Ansatz zur Parametrisierung der hygroskopischen Eigenschaften von organischen Aerosolpartikeln vor, der ein chemisches Online-Funktionskonzept verwendet, das auf der Analyse der organischen Massenspektren aus den Messungen des High Resolution-Time of Flight-Aerosol Mass Spectrometer (HR-ToF-AMS) basiert. Die Entwicklung dieser Parametrisierung wird auf einer Kombination von Humidified Hygroscopic Tandem Differential Analyzer (HTDMA) und HR-ToF-AMS Messungen in einem dualen, aber komplementären Ansatz basieren. Dazu wird ein intensives Laborscreening von chemischen Verbindungen mit gezielten funktionellen Gruppen und einer Mischung aus verschiedenen organischen Standards durchgeführt werden. Gleichzeitig wird ein maschineller Lernansatz auf der Grundlage früherer TROPOS-Feldkampagnen durchgeführt werden, der Messungen beider Instrumente integriert. Ein Vergleich zwischen den beiden Ansätzen wird für die endgültige Validierung in der Studie durchgeführt werden. Diese Parametrisierung wird dann in zwei Feldkampagnen validiert, die jeweils einer bestimmten Art von organischem Aerosol gewidmet sind: eine von biogenem Aerosol dominierte Umgebung in Melpitz (Deutschland) und eine von städtischem Aerosol dominierte Umgebung in SIRTA (Frankreich), wo beide Instrumente im Rahmen dieses Projekts eingesetzt werden sollen. Die Online-Hygroskopizität des Umgebungsaerosols wird durch die Kombination von HR-ToF-AMS (organisches und anorganisches Aerosol) und optischen Messungen des Aethalometers (äquivalenter schwarzer Kohlenstoff) abgeschätzt und dann mit der vom HTDMA gemessenen verglichen. Unter Ausnutzung der Vorteile der hochauflösenden und einheitlichen Massenspektrenauflösung des HR-ToF-AMS und des Vorhandenseins des Aerosol Chemical Speciation Monitor (ACSM) an beiden ausgewählten Feldstandorten wird die Methode auch für das ACSM optimiert. Infolgedessen wird eine automatische Routine für beide Instrumente (HR-ToF-AMS und ACSM) entwickelt, die in das ACSM-Netzwerk des Aerosols, Clouds, and Trace gases Research Infrastructure Network (ACTRIS) implementiert wird, um eine einzigartige Möglichkeit für eine zeitnahe und langfristige Messung der Aerosol-Hygroskopizität über Europa zu bieten.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1294: Bereich Infrastruktur - Atmospheric and Earth system research with the 'High Altitude and Long Range Research Aircraft' (HALO), Chemische Zusammensetzung und zeitliche Veränderung von leicht flüchtigen organischen Verbindungen im Luftaustrag großer Bevölkerungszentren während EMeRGe (Chocolate)

Verbessertes Verständnis der Emissionen von leichten flüchtigen organischen Verbindungen (VOCs) und deren genaue Zusammensetzung aus großen Populationszentren sowie deren chemische Veränderung windabwärts. Dies beinhaltet die Messung möglichst vieler VOCs mit unterschiedlichen Eigenschaften wie chemische Lebensdauern, chemische Eigenschaften (z.B. unterschiedliche Abbauprozesse wie z.B. Reaktion mit OH, NO3, O3, Photolyse), Wasserlöslichkeit (Auswaschung und/oder trockene Deposition), Dampfdruck (auswirkend auf Bildung und Wachstum von organischen Aerosolen). Eine wichtige Frage ist diesbezüglich die Rolle von biogenen Emissionen in asiatischen Megastädten. Die gesammelten Daten sollen mit Simulationen des neuen Klimamodells ICON-ART in Kollaboration mit der Modellgruppe des IMK (Institut für Meteorologie und Klimaforschung) verglichen werden. Hierbei geht es darum Schwachstellen in den verwendeten Emissionsdaten und der chemischen Prozessierung entlang der Transportpfade aufzudecken. Des Weiteren können hier auch die Wechselwirkungen mit organischen Aerosolen sowie Mischungs- und Verdünnungsprozesse mit Hintergrundluftmassen untersucht werden.Ausserdem sollen die Quelltypen und deren Aufteilung von europäischen und asiatischen Megastädten identifizert und quantifiziert werden. Unterschiede diesbezüglich werden erwartet und wurden bereits identifiziert (Guttikunda, 2005; von Schneidemesser et al., 2010; Borbon et al., 2013), z.B. aufgrund von unterschiedlichen Treibstoffen, PKW und LKW - Typen / Alter, Abfall-Zusammensetzungen / Management, Energieerzeugung, etc. Zum Beispiel ist Acetonitril ein verlässlicher Marker für Biomassenverbrennung und es wird vermutet, dass dessen Bedeutung in Asien wesentlich größer ist als in Europa. Eine weitere Frage ist, ob die photochemische Ozonbildung windabwärts von Megastädten durch NOx oder durch VOCs limitiert ist und wie verändert sich dies entlang der Transportpfade bzw. mit dem Alter der Luftmasse. Gibt es diesbezüglich allgemeine Unterschiede zwischen asiatischen und europäischen Megastädten und wie ist der Einfluss biogener Emissionen?

Entwicklung eines gekoppelten bioelektrochemischen Prozesses zur Produktion von E-Fuels und hochwertigen Chemikalien aus Abgasen und Abwässern, Teilprojekt C

INEOS Solvents Germany GmbH Werk Moers in Moers (2021 - 2024)

Bei der Haupttätigkeit der INEOS Solvents Germany GmbH Werk Moers , Inspire-ID: https://registry.gdi-de.org/id/de.nw.inspire.pf.bube-eureg/anl-2017-170024-100-0387357-3000) handelt es sich um Unabhängig betriebene Behandlung von Abwasser, das nicht unter die Richtlinie 91/271/EWG fällt und von einer Anlage abgeleitet wird, die unter Kapitel II der Richtlinie 2010/75/EU fällt (NACE-Code: 20.14 - Herstellung von sonstigen organischen Grundstoffen und Chemikalien). Weitere Nebentätigkeiten beinhalten: Herstellung einfacher KW Herstellung von metallorganischen Verbindungen Verbrennungsanlagen > 50 MW. Es wurden keine Freisetzungen oder Verbringungen nach PRTR berichtet zu: Freisetzung in den Boden, Verbringung gefährlicher Abfälle im Ausland, Verbringung nicht gefährlicher Abfälle.

DK Recycling und Roheisen GmbH in Duisburg (2021 - 2024)

Bei der Haupttätigkeit der DK Recycling und Roheisen GmbH , Inspire-ID: https://registry.gdi-de.org/id/de.nw.inspire.pf.bube-eureg/anl-2017-112000-100-0388700-0120) handelt es sich um Röst- oder Sinteranlagen f. Metallerz einschl. sulfid. Erze (NACE-Code: 24.10 - Erzeugung von Roheisen, Stahl und Ferrolegierungen). Weitere Nebentätigkeiten beinhalten: Verbrennungsanlagen > 50 MW Beseitigung oder Verwertung v. gefährlichen Abfällen > 10 t/d Röst- oder Sinteranlagen f. Metallerz einschl. sulfid. Erze. Es wurden keine Freisetzungen oder Verbringungen nach PRTR berichtet zu: Freisetzung in das Wasser, Freisetzung in den Boden, Verbringung von Schadstoffen mit dem Abwasser, Verbringung gefährlicher Abfälle im Ausland.

Berliner Wasserbetriebe Klärwerk Ruhleben in Berlin (2023 - 2024)

Bei der Haupttätigkeit der Berliner Wasserbetriebe Klärwerk Ruhleben , Inspire-ID: https://registry.gdi-de.org/id/de.be.pf.lisa/1480_3297_0) handelt es sich um Beseitigung oder Verwertung von Abfällen in Abfallverbrennungsanlagen oder Abfallmitverbrennungsanlagen für nicht gefährliche Abfälle mit einer Kapazität von mehr als 3 Tonnen pro Stunde (NACE-Code: 37.00 - Abwasserentsorgung). Es wurden keine Freisetzungen oder Verbringungen nach PRTR berichtet zu: Freisetzung in die Luft, Freisetzung in den Boden, Verbringung von Schadstoffen mit dem Abwasser, Verbringung gefährlicher Abfälle im Ausland. Bei der Haupttätigkeit der Berliner Wasserbetriebe Klärwerk Ruhleben , Inspire-ID: https://registry.gdi-de.org/id/de.be.pf.lisa/1480_3297_0) handelt es sich um Beseitigung oder Verwertung von Abfällen in Abfallverbrennungsanlagen oder Abfallmitverbrennungsanlagen für nicht gefährliche Abfälle mit einer Kapazität von mehr als 3 Tonnen pro Stunde (NACE-Code: 37.00 - Abwasserentsorgung). Weitere Nebentätigkeiten beinhalten: Kommunale Abwasserbehandlungsanlagen > 100 000 Einwohnergleichwerten. Es wurden keine Freisetzungen oder Verbringungen nach PRTR berichtet zu: Freisetzung in die Luft, Freisetzung in den Boden, Verbringung von Schadstoffen mit dem Abwasser, Verbringung gefährlicher Abfälle im Ausland.

Synthos Schkopau GmbH - Kautschuk in Schkopau (2021 - 2024)

Bei der Haupttätigkeit der Synthos Schkopau GmbH - Kautschuk , Inspire-ID: https://registry.gdi-de.org/id/de.st.lau.pf.anlagen-ied-euregistry/102425) handelt es sich um Herstellung von Kautschuken (NACE-Code: 20.17 - Herstellung von synthetischem Kautschuk in Primärformen). Es wurden keine Freisetzungen oder Verbringungen nach PRTR berichtet zu: Freisetzung in die Luft, Freisetzung in das Wasser, Freisetzung in den Boden, Verbringung gefährlicher Abfälle im Ausland, Verbringung nicht gefährlicher Abfälle.

Kläranlage Kamen- Körnebach, Lippeverband in Kamen (2021 - 2024)

Bei der Haupttätigkeit der Kläranlage Kamen- Körnebach, Lippeverband ) handelt es sich um Kommunale Abwasserbehandlungsanlagen > 100 000 Einwohnergleichwerten (NACE-Code: 37.00 - Abwasserentsorgung). Es wurden keine Freisetzungen oder Verbringungen nach PRTR berichtet zu: Freisetzung in die Luft, Freisetzung in den Boden, Verbringung von Schadstoffen mit dem Abwasser, Verbringung gefährlicher Abfälle im Inland, Verbringung gefährlicher Abfälle im Ausland. Bei der Haupttätigkeit der Kläranlage Kamen- Körnebach, Lippeverband , Inspire-ID: https://registry.gdi-de.org/id/de.nw.inspire.pf.bube-eureg/arb-2017-978020-900-0277466) handelt es sich um Kommunale Abwasserbehandlungsanlagen > 100 000 Einwohnergleichwerten (NACE-Code: 37.00 - Abwasserentsorgung). Es wurden keine Freisetzungen oder Verbringungen nach PRTR berichtet zu: Freisetzung in die Luft, Freisetzung in den Boden, Verbringung von Schadstoffen mit dem Abwasser, Verbringung gefährlicher Abfälle im Inland, Verbringung gefährlicher Abfälle im Ausland.

RWE Power AG in Grevenbroich (2021 - 2024)

Bei der Haupttätigkeit der RWE Power AG , Inspire-ID: https://registry.gdi-de.org/id/de.nw.inspire.pf.bube-eureg/avn-2017-162008-100-0248923-0001-0070) handelt es sich um Verbrennungsanlagen > 50 MW (NACE-Code: 35.11 - Elektrizitätserzeugung). Weitere Nebentätigkeiten beinhalten: Mahlen von Kohle > 1 t/h. Es wurden keine Freisetzungen oder Verbringungen nach PRTR berichtet zu: Freisetzung in das Wasser, Freisetzung in den Boden, Verbringung von Schadstoffen mit dem Abwasser, Verbringung gefährlicher Abfälle im Ausland.

ArcelorMittal Bremen GmbH in Bremen (2022 - 2024)

Bei der Haupttätigkeit der ArcelorMittal Bremen GmbH , Inspire-ID: https://registry.gdi-de.org/id/de.hb/de.hb.pf.bube-eureg.06-04-11/2005382/5/0-0210) handelt es sich um Röst- oder Sinteranlagen f. Metallerz einschl. sulfid. Erze (NACE-Code: 24.10 - Erzeugung von Roheisen, Stahl und Ferrolegierungen). Weitere Nebentätigkeiten beinhalten: Röst- oder Sinteranlagen f. Metallerz einschl. sulfid. Erze Verbrennungsanlagen > 50 MW Aufbringen v. schmelzfl. metall. Schutzschichten bei Eisenmetallen > 2t/h. Es wurden keine Freisetzungen oder Verbringungen nach PRTR berichtet zu: Freisetzung in den Boden, Verbringung von Schadstoffen mit dem Abwasser.

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