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Entwicklung und Erprobung eines Relaxed Eddy Accumulation (REA)-Systems zur Bestimmung vertikaler Flüsse von salpetriger Säure (HONO)

Das Projekt "Entwicklung und Erprobung eines Relaxed Eddy Accumulation (REA)-Systems zur Bestimmung vertikaler Flüsse von salpetriger Säure (HONO)" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Wuppertal, Fachgruppe Chemie und Biologie, Arbeitsgruppe Physikalische und Theoretische Chemie.Während der letzten Jahre wurde Salpetrige Säure (HONO) als eine Hauptquelle von OH-Radikalen in der unteren Atmosphäre erkannt. Da das OH Radikal für den Abbau der meisten Schadstoffe und die Bildung von Photooxidantien, wie z.B. Ozone, verantwortlich ist, sind die Identifizierung und die Quantifizierung von atmosphärischen HONO-Quellen von großer Bedeutung. Basierend auf Laborstudien wurden hauptsächlich bodennahe HONO-Quellen vorgeschlagen, um die unerwartet hohen HONO-Tageskonzentrationen in der unteren Atmosphäre zu erklären. Daraus resultierende vertikale Flussmessungen von HONO über atmosphärischen Oberflächen werden jedoch nur selten durchgeführt. Zudem wird hierbei auf Grund fehlender schneller und empfindlicher HONO-Messgeräte meist nur die aerodynamische Gradientenmethode eingesetzt, die mit großen Unsicherheiten behaftet ist. Daher soll im Rahmen des hier beantragten Projektes ein REA (Relaxed Eddy Accumulation) System, zur Quantifizierung vertikaler Flüsse salpetriger Säure (HONO) entwickelt und erprobt werden. Es soll ein Zweikanal-Messgerät aufgebaut werden, das auf dem LOPAP (Long Path Absorption Photometer)-Messprinzip basiert und das mit einem mikrometeorologischen Einlasssystem gekoppelt wird. Hierbei werden zwei schnelle Magnetventile mit Hilfe eines Ultraschallanemometers gesteuert und somit die beiden Kanäle für jeweils auf- und absteigende Luftmassen beprobt. Zusätzlich werden in einem dritten Kanal chemische Interferenzen bestimmt und zur Korrektur der Messsignale verwendet. Parallel zum Aufbau der Hardware soll für die Steuerung der Ventile und die Datenerfassung der meteorologischen Daten eine passende Software entwickelt werden. Das Gerät wird zunächst an der BUW auf seine technische Funktionalität getestet und optimiert. Zum Ende des Projektes sollen dann mit Hilfe des Messgerätes und begleitenden anderen Spurengasmessungen Tagesquellen von HONO über einem landwirtschaftlich genutzten Feld in Grignon (Frankreich) identifiziert und quantifiziert werden. Die gewonnenen Daten sollen mit Ergebnissen aus HONO-Gradientenmessungen verglichen werden, die im Rahmen eines früheren DFG-Projekts des Antragstellers am selben Messort gewonnen wurden.

Teilvorhaben 2: Treibhausgasmessungen^IAGOS-D HaupTeilprojekt hase, Aufbau einer Infrastruktur zur Messung der Atmosphärenzusammensetzung mit instrumentierten Verkehrsflugzeugen^Teilvorhaben 3: Durchführung von Spurengasmessungen (Ozon, Wasserdampf, Wolkenwasser, Wolkeneis, Methan, isotopische Zusammensetzungen etc.), Teilvorhaben 6: CARIBIC: Erweiterung des DOAS Instruments auf CARIBIC im Rahmen des geplanten Containerumbaus

Das Projekt "Teilvorhaben 2: Treibhausgasmessungen^IAGOS-D HaupTeilprojekt hase, Aufbau einer Infrastruktur zur Messung der Atmosphärenzusammensetzung mit instrumentierten Verkehrsflugzeugen^Teilvorhaben 3: Durchführung von Spurengasmessungen (Ozon, Wasserdampf, Wolkenwasser, Wolkeneis, Methan, isotopische Zusammensetzungen etc.), Teilvorhaben 6: CARIBIC: Erweiterung des DOAS Instruments auf CARIBIC im Rahmen des geplanten Containerumbaus" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Heidelberg, Kirchhoff-Institut für Physik.

Nitrous acid (HONO) source and sink processes in a disturbed forest ecosystem - interactions of heterogeneous chemistry and turbulent transport

Das Projekt "Nitrous acid (HONO) source and sink processes in a disturbed forest ecosystem - interactions of heterogeneous chemistry and turbulent transport" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Technische Universität Berlin, Institut für Technischen Umweltschutz.Within this project, the complex interplay of source and sink processes of nitrous acid (HONO) will be studied in a disturbed forest ecosystem. In previous field experiments, a tight correlation of the atmospheric mixing ratios of HONO and NO2, the most probable precursor, was not observed, while the interaction of heterogeneous chemistry (with a strong dependence on humidity conditions) and turbulent transport was found to play a significant role. The proposed measurements extend the previous field measurements of HONO within the forest to a second contrasting site in a forest clear cut. New near-surface profile measurements of HONO, NO, NO2 and O3 within the lowest two meters above the ground both in the trunk space and the clear cut will contribute to an advanced assessment of the temporal evolution and spatial distribution of relevant HONO sources and sinks. The proposed research tasks are designed to fill the scientific gaps that became evident from analyzing HONO field data from our forest ecosystem research site. In particular, we aim at untangling interactions of heterogeneous chemistry (influenced by radiation and humidity conditions) and turbulent transport under different atmospheric coupling regimes. This project will also contribute to the fundamental understanding of turbulent transport in a disturbed forest ecosystem, and provide basic observational data to evaluate and enhance reactive trace gas modeling on the canopy scale.

Untersuchungen zur Unterdrückung der Nitritoxidation bei Nitifikation mit intermittierender Belüftung

Das Projekt "Untersuchungen zur Unterdrückung der Nitritoxidation bei Nitifikation mit intermittierender Belüftung" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft / Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Leibniz Universität Hannover, Institut für Siedlungswasserwirtschaft und Abfalltechnik.Die Verkürzung der Nitrifikation/Denitrifikation auf der Ebene der Zwischenstufe des Nitrits sowie Verfahren zur autotrophen Stickstoffentfernung ermöglichen eine deutliche Kostenreduzierung für die biologische Abwasserreinigung hochstickstoffhaltiger Abwässer mit geringem Gehalt an organischem Kohlenstoff. Als erster Prozessschritt ist eine stabile Nitrifikation bis zum Nitrit und nicht bis zum Nitrat die Voraussetzung für die weiteren biologischen Umsetzungsprozesse dieser Verfahren. Ziel des Forschungsvorhabens ist, die Mechanismen zu erkunden, die die Oxidation von Nitrit zu Nitrat bei Nitrifikation unter wechselweise aeroben und anoxischen Milieubedingungen verhindern. Dazu soll gezielt eine Kombination von mathematischer Model-lierung/Simulation und labortechnischer Experimente angewendet werden. Die Modellierung bietet die Möglichkeit, die komplexen Zusammenhänge zwischen verschiedenen Randbedin-gungen und deren Auswirkungen sowie Wechselwirkungen abzubilden. Darüber hinaus ermög-licht die Verknüpfung von Modellierung und labortechnischen Experimenten sowohl eine mo-delltechnische Versuchsplanung der labortechnischen Experimente als auch einen Abgleich von Modell und Experimenten. Die Mechanismen, die die Unterdrückung der Nitritoxidation bei intermittierender Belüftung herbeiführen, sollen abschließend im Modell abgebildet werden.

Gasphasenphotolyse ortho-substituierter Nitroaromaten

Das Projekt "Gasphasenphotolyse ortho-substituierter Nitroaromaten" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Wuppertal, Fachgruppe Chemie und Biologie, Arbeitsgruppe Physikalische und Theoretische Chemie.In den letzten Jahren ist die Bildung von sogenanntem 'Feinstaub' auf Grund von europaweit geltenden Grenzwerten vermehrt in das Interesse der Öffentlichkeit getreten. Gleichzeitig zeigen neuste Feldmessungen, dass die Oxidationskapazität der Atmosphäre nur unzureichend verstanden ist und dabei insbesondere noch unbekannte OH-Radikalquellen gesucht werden. Also: Nitroaromatenphotolyse gibt HONO (=OH) + Partikel, für beides soll hier ein kurze Motivation gegeben werden. Hier konnte in ersten eigenen Vorversuchen zu dem vorgestellten Projekt bei der Photolyse von Nitroaromaten sowohl die schnelle Bildung von Partikeln als auch von salpetriger Säure (HONO) eindeutig nachgewiesen werden. HONO stellt eine wichtige atmosphärische OH-Radikalquelle dar und ist somit für die Oxidationskapazität der Atmosphäre von entscheidender Bedeutung. Weiterhin ist die mögliche Bildung von polyaromatischen Nitroverbindungen in der Partikelphase auf Grund der mutagenen Eigenschaften von besonderem Interesse. Der Mechanismus der Photolyse von Nitroaromaten in der Gasphase ist allerdings bisher weitgehend unbekannt. Daher sollen im Rahmen des Projektes kinetische und mechanistische Untersuchungen mit Hilfe verschiedener neuer massenspektrometrischer Methoden, eines neuentwickelten hochempfindlichen HONO-Messgerätes, der FTIR- und UV-Spektroskopie und eines Partikelmessgerätes an einem Strömungsreaktor durchgeführt werden. Die experimentellen Ergebnisse zur primären HONO-Bildung sollen mit Methoden der Quantenchemie und der statistischen Reaktionstheorie interpretiert und für die atmosphärenchemische Modellierung parametrisiert werden.

Untersuchung des Abbauverhaltens atmosphärischer Spurenstoffe durch TiO2-dotierte Gebäudefarben (StoPhotosan NOx)

Das Projekt "Untersuchung des Abbauverhaltens atmosphärischer Spurenstoffe durch TiO2-dotierte Gebäudefarben (StoPhotosan NOx)" wird/wurde gefördert durch: Landesumweltamt Baden-Württemberg. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Wuppertal, Fachgruppe Chemie und Biologie, Arbeitsgruppe Physikalische und Theoretische Chemie.Die Verschmutzung der Luft durch Stickoxide (NOx=NO+NO2) und eine Vielzahl organischer Spurenstoffe ist noch immer eines der Hauptprobleme für eine Verbesserung der Luftqualität in Ballungsgebieten. NOx-Emissionen werden in Deutschland zum größten Teil durch den Straßen-verkehr verursacht. Neben einer weiteren Reduktion der Emissionen aus dem Fahrzeugverkehr durch eine Änderung der Motorkonzepte bzw. durch eine entsprechende Änderung der Abgasnachbereitung, wird bereits seit geraumer Zeit die Möglichkeit diskutiert, atmosphärische Spurenstoffe in der Luft photokatalytisch an Oberflächen, die mit TiO2 dotiert wurden, zu reduzieren. Bei der photokatalytischen Umwandlung von Stickoxiden an TiO2-dotierten Oberflächen kann es neben einer möglichen Bildung von Nitrationen und ihrem Eintrag in die Umwelt (Boden und Gewässer) auch zur Bildung anderer reaktiver Stickstoffverbindungen, wie z. B. salpetrige Säure (HONO), kommen. HONO kann dann auf Grund seiner schnellen Photolyse durch die Bildung von Hydroxylradikalen (OH-Radikale), zu einer Zunahme der atmosphärischen Oxidationskapazität beitragen. Im Rahmen de Projektes werden in einer Atmosphären-Simulationskammer mit Hilfe geeigneter TiO2-dotierter Modelloberflächen das NOx-Reduktionspotential einer simulierten Gebäudeoberfläche untersucht und eine erste Bilanzierung der Umwandlung durchgeführt. Für organische Spurenstoffe wird eine entsprechende Literaturstudie durchgeführt, um den notwendigen Forschungsbedarf für diese Stoffgruppe im Bezug auf ihr Reaktionsverhalten an TiO2-dotierten Oberflächen abzuleiten.

Long Term Observations of Urban Atmospheric Radical Chemistry (Turban)

Das Projekt "Long Term Observations of Urban Atmospheric Radical Chemistry (Turban)" wird/wurde gefördert durch: Deutsch-Israelische Stiftung für Wissenschaftliche Forschung und Entwicklung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Heidelberg, Institut für Umweltphysik.The nitrate radical (NO3) is a key component of night time chemistry in the troposphere and is responsible for the non-photochemical production of peroxy radicals and the transformation of important species such as nitrogen oxides, VOCs, and ozone. It can be comparable to the OH radical as a sink for nitrogen oxides and VOCs. The only two studies to provide long term night time measurements of NO3 in the boundary layer were conducted in Germany at a rural coastal site and a rural suburban site. One short-term study has reported daytime measurements of NO3. More research is necessary to obtain a complete picture of seasonal variations in NO3 chemistry. Our objectives are to describe seasonal and spatial patterns in the chemistry of NO3 in an arid urban location, and to evaluate its contribution to the transformation and removal of atmospheric compounds. Two years of continuous Differential Optical Absorbance Spectrometry (DOAS) measurements in Jerusalem will provide concentrations of NO3, NO2, NO, O3, HONO, and HCHO, in addition to meteorology and other ancillary parameters. A month-long field project using high-end DOAS equipment will be conducted in parallel in order to assess spatial variations in NO3 chemistry in the region. The proposed research will be the first to conduct continuous long-term measurements of NO3 in an urban area, and the first in an arid region such as Israel. No long-term measurements of NO3 in the daytime have yet been reported. The resulting data will improve our understanding of NO3 chemistry in the urban boundary layer.

Entwicklung und Erprobung eines Messgerätes für den hochempfindlichen und selektiven Nachweis von Stickstoffdioxid (NO2) in der Atmosphäre

Das Projekt "Entwicklung und Erprobung eines Messgerätes für den hochempfindlichen und selektiven Nachweis von Stickstoffdioxid (NO2) in der Atmosphäre" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Bundesstiftung Umwelt. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Wuppertal, Fachgruppe Chemie und Biologie, Arbeitsgruppe Physikalische und Theoretische Chemie.

Beitrag von Salpetriger Säure zur atmosphärischen OH-Konzentration (SALSA)

Das Projekt "Beitrag von Salpetriger Säure zur atmosphärischen OH-Konzentration (SALSA)" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Bayreuth, Bayreuther Zentrum für Ökologie und Umweltforschung (BayCEER), Abteilung Mikrometeorologie.Ziel des von der DFG geförderten SALSA-Projektes (Beitrag von SALpetriger SAeure zur atmosphärischen OH-Konzentration; Antragsteller: H. Berresheim, - Deutscher Wetterdienst, Meteorologisches Observatorium Hohenpeissenberg; F. X. Meixner, - Max-Planck-Institut für Chemie, Mainz; D. Möller, Brandenburgische Technische Universität Cottbus) ist es die Reinigungswirkung des OH-Radikals in der Atmosphäre zu untersuchen. Dieses sehr reaktionsfähige Radikal reagiert mit Stickoxiden unter Bildung von salpetriger Säure. Die Reaktionsprozesse von salpetriger Säure sind in hohem Maße photochemisch, d. h. sie sind von der Sonneneinstrahlung abhängig. Der am Observatorium Hohenpeißenberg des Deutschen Wetterdienstes (GAW Station: Global Atmospheric Watch der Weltorganisation für Meteorologie) gemessene Tagesgang des OH-Radikals lässt sich nicht mit den bekannten Theorien und chemischen Reaktionen erklären. Ziel der Untersuchung ist es daher, sowohl Transporte von OH-Radikalen und von Stickoxiden direkt zu messen und die Kopplung der Luftmassen am Hohenpeißenberg und im ca. 250 m tiefer liegenden Tal detailliert zu untersuchen, um entsprechende Quellen, Senken und Speichergebiete zu identifizieren. Der Beitrag der Universität Bayreuth als Unterauftragnehmer des Max-Planck-Institus für Chemie am SALSA-Experiment vom 16.08. bis 23.09.2005 war es, die vertikale Wind- und Temperaturverteilung vom Tal bis mehrere 100 m über den Gipfel des Hohen Peißenberges hinaus mit einen Sodar/RASS-System zu untersuchen. Das weiteren kam der Turbulenz- und Strahlungsmesskomplex zum Einsatz zur Bestimmung der mikrometeorologischen Basisparameter.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1158: Antarctic Research with Comparable Investigations in Arctic Sea Ice Areas; Bereich Infrastruktur - Antarktisforschung mit vergleichenden Untersuchungen in arktischen Eisgebieten, Nitrous acid (HONO) in polar regions

Das Projekt "Schwerpunktprogramm (SPP) 1158: Antarctic Research with Comparable Investigations in Arctic Sea Ice Areas; Bereich Infrastruktur - Antarktisforschung mit vergleichenden Untersuchungen in arktischen Eisgebieten, Nitrous acid (HONO) in polar regions" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Wuppertal, Fachgruppe Chemie und Biologie, Arbeitsgruppe Physikalische und Theoretische Chemie.Salpetrige Säure (HONO) ist in polaren Regionen vermutlich die wichtigste OH-Radikal-quelle, und beeinflußt somit die Bildung von Photooxidantien wie z.B. Ozon. Trotzdem ist der Kenntnisstand über HONO-Konzentrationen in der polaren Atmosphäre sowie über den HONO-Bildungsmechanismus nur lückenhaft. Daher sollen im Rahmen des Projektes Messungen von HONO in polaren Regionen durchgeführt werden. Dabei soll ein von einem der Antragsteller entwickeltes, extrem empfindliches und schnelles HONO-Meßgerät ('LOPAP' Nachweisgrenze ca1 ppt, Zeitauflösung 5 min) eingesetzt werden, bei dem im Gegensatz zu vielen anderen HONO-Meßgeräten Probenahmeartefakte und Interferenzen minimiert werden konnten. Im Rahmen des Projektes sollen Messungen an der Neumayer Station in der Antarktis durchgeführt werden, da bislang keine Daten über HONO-Konzen-trationen aus dieser Region vorliegen. Zum Vergleich sollen auch HONO-Konzentrationen in der Arktis in Ny-Ålesund auf Spitzbergen bestimmt werden. Neben der Aufzeichnung von typischen Tagesgängen sollen anhand von Gradientenmessungen die Quellstärken von HONO in polaren Regionen quantifiziert werden. Weiterhin sollen Experimente durchgeführt werden, die den Mechanismus der HONO-Bildung an Schneeoberflächen klären sollen.

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