Das Projekt "Nitrous acid (HONO) in polar regions" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Wuppertal, Fachgruppe Chemie und Biologie, Arbeitsgruppe Physikalische und Theoretische Chemie durchgeführt. 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.
Das Projekt "Untersuchung des Mechanismus der Bildung und der Wirkung von HNO2 in der urbanen Atmosphaere" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Heidelberg, Institut für Umweltphysik durchgeführt. Die Bildung des HNO2 in belasteter Luft wird an einigen Stellen im Ballungszentrum, Rhein-Main, mit optischer Langpfad-Absorption verfolgt werden. Die Wirkung der morgendlichen Photolyse auf das Radikalbudget wird mit Hilfe eines chemischen Verstaerkers verfolgt. Darueber hinaus wird die HNO2-Emission in verschiedenen sonnenbeschienenen Oberflaechen anhand der RO2-Profile in unmittelbarer Wandnaehe bestimmt. Die in der Fluessigkeitshaut von Oberflaechen ablaufenden Reaktionen zur HNO2-Bildung werden mit Spektroskopie an unterschiedlichen Grenzflaechen verfolgt und mechanistisch gedeutet. Das Ziel ist, belastbare Grundlagen fuer die modellmaessige Erfassung von atmosphaerischer HNO2-Emission und seiner Zerstoerung fuer unterschiedliche Oberflaechen am Boden und am Aerosol zu bearbeiten.
Das Projekt "Long Term Observations of Urban Atmospheric Radical Chemistry (Turban)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Heidelberg, Institut für Umweltphysik durchgeführt. 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.
Das Projekt "Salpetrige Saeure und ihr Einfluss auf die Oxidationsfaehigkeit der Atmosphaere" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität-Gesamthochschule Wuppertal, Fachbereich 9 Naturwissenschaften II, Physikalische Chemie durchgeführt. Objective/Problems to be solved: It is presently accepted that nitrous acid (HONO) plays an important role for the oxidation capacity of the atmosphere. In addition, HONO is an important indoor pollutant, which can react with amines leading to carcinogenic nitrosamines. However, many questions concerning the formation and degradation of this trace gas in the atmosphere are still poorly understood. Problems to be solved: by the consortium address the following questions: 1. What are the weights of the various HONO formation pathways in urban, rural and polar regions of the troposphere? 2. In particular, is the aerosol surface (soot, secondary organic, aqueous aerosol, cloud droplets) an important HONO source or is HONO formed only on the ground? 3. What is the quantitative relevance of HONO photolysis to the OH budget and consequently to the oxidation capacity of the atmosphere? Scientific objectives and approach: Significant progress towards answering these questions can only result from an integrated research project which combines field, laboratory and modelling studies. The field studies primarily focus on the formation of HONO in urban areas and take into account transport phenomena. HONO daytime formation rates are determined to clarify the importance of HONO photolysis to the oxidation capacity of the atmosphere not only at sunrise but also at noon. In addition, the vertical gradient of HONO is measured to differentiate between HONO formation on aerosols and on the ground. Finally, HONO is also measured in polar regions to provide a database which can be used to validate the assumption that the oxidation capacity in the polar region is controlled by HONO photolysis. In the laboratory studies kinetic and mechanistic investigations of the relevant heterogeneous reactions leading to conversion of nitrogen compounds, such as NOx, into HONO are performed. The study focus on HONO formation and loss processes on soot, secondary organic aerosol and aqueous surfaces. It is assumed that oxidisable surface groups can lead to rapid HONO formation. Organic aerosol particles, which constitute a major fraction of the atmospheric aerosol are believed to contain such oxidisable surface groups and hence may be a significant source of HONO in the atmosphere. Consequently, a key objective is to provide laboratory data needed to evaluate the significance of the organic aerosol as a source of atmospheric HONO. In the model studies tropospheric HONO formation is simulated by box and 3D calculations and compared to the field measurements. The model includes the present state of knowledge of HONO formation on different surfaces and is closely linked to the laboratory studies. A sensitivity analysis is performed to quantify the effect of uncertainties in the rates of the various HONO formation processes upon the concentrations of HONO, ozone and other important pollutants...
Das Projekt "Eureka-Projekt: Euromar (Eu 37) - The new TOR Station in Juliusruh/Ruegen: Long term Spectroscopic (DOAS) Measurement of Ozone and related species" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Troposphärenforschung e.V. durchgeführt. Das Vorhaben enthaelt die Ergaenzung der geplanten TOR-Station in Juliusruh mit einem differentiellen optischen Absorptionsspektrometer (DOAS). Die jetzt ausreichend ausgereifte DOAS-Technik erlaubt auf einer optischen Weglaenge von etwa 5 km eine kontinuierliche, absolute geeichte, empfindliche (Messgrenzen in Klammern) Messung vieler Spurenstoffe der Luft: Ozon (1 ppb), SO2 (30 ppt), NO2 (50 ppt), NO3-Radikale (1 ppt), HNO2 (30 ppt) und HCHO (200 ppt). In Abhaengigkeit von der Windrichtung wird die Chemie der maritimen als auch der kontinentalen Luftmassen insbesondere im Hinblick auf die NO3-Reaktionen untersucht, so dass eine bisher nicht vorhandene Klimatologie von HNO2 und NO3-Radikale erstellt werden kann. Das wissenschaftliche Ziel beinhaltet die langzeitliche Beobachtung der Ozonkonzentration und die Korrelation dieser mit chemischen Prozessen in der Atmosphaere.
Das Projekt "Entwicklung und Erprobung eines Messgerätes zur quantitativen Bestimmung von Salpetersäure (HNO3) in Luft" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von QUMA Elektronik & Analytik GmbH durchgeführt. Salpetersäure (HNO3) stellt ein wichtiges Spurengas zur Beschreibung vieler atmosphärenchemischer Vorgänge dar. Aus diesem Grunde sind in den vergangenen Jahrzehnten verschiedene Meßmethoden entwickelt worden, die jedoch entweder sehr aufwendig und teuer sind, oder Interferenzen bzw. Probenahmeartefakte aufweisen. Im dem hier vorgeschlagenen Projekt soll daher ein einfaches, kompaktes, empfindliches und schnelles Messverfahren zur Bestimmung von Salpetersäure in der Atmosphäre entwickelt werden, bei dem Probenahmeartefakte weitgehend ausgeschlossen werden können. Dabei kann auf Erfahrungen mit einem kürzlich an der BU Wuppertal entwickelten Meßsystem (LOPAP) zur Bestimmung von salpetriger Säure (HONO) zurückgegriffen werden. Dieses Meßsystem zeichnet sich durch eine hohe Empfindlichkeit bei sehr guter Zeitauflösung aus. Typischerweise können 15 pptV HONO mit einer Zeitauflösung von 1 min nachgewiesen werden. Insbesondere Probenahmeartefakte konnten bei diesen Meßsystem minimiert werden, was auch für die Messung von HNO3 von ganz entscheidender Bedeutung sein wird. Fazit: Das Projekt wurde erfolgreich abgeschlossen. Der jetzt verfügbare marktreife Prototyp des Messgerätes wurde in einer großen atmosphärischen Simulationskammer und im Rahmen einer Feldmesskampagne intensiv getestet und validiert. Das Gerät gehört derzeit mit typischen Nachweisgrenzen von 2-5 pptV zu den weltweit empfindlichsten Messgeräten zum Nachweis von HNO3 in der Atmosphäre.
Das Projekt "Teilvorhaben 6: CARIBIC: Erweiterung des DOAS Instruments auf CARIBIC im Rahmen des geplanten Containerumbaus" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Heidelberg, Kirchhoff-Institut für Physik durchgeführt. 1. Vorhabensziel Im Rahmen des IAGOS Projektes soll eine Infrastruktur für die Langzeitbeobachtung der atmosphärischen Zusammensetzung aufgebaut werden. Die wissenschaftlichen Zielsetzungen beinhalten eine Untersuchung der räumlichen Verteilung und Trends von Wasserdampf und Wolken sowie der Einfluss wachsender anthropogener Luftverschmutzung in Entwicklungsländern. Zur Sicherstellung der Langzeitperspektiven der Fernerkundungskapazitäten von CARIBIC plant das Institut für Umweltphysik im Rahmen von IAGOS eine Fortführung der bestehenden CARIBIC DOAS Messungen atmosphärischer Spurengase sowie eine Erweiterung und Modifikation des DOAS Instruments. 2. Arbeitsplanung Im Rahmen des beantragten Projektes werden die DOAS Messungen als Teil des CARIBIC Messsystems weitergeführt. Hierbei werden zahlreiche atmosphärische Spurengase (z.B. Stickstoffdioxid, Ozon, Halogenoxide, salpetrige Säure, Wasserdampf) in der oberen Troposphäre und unteren Stratosphäre mittels Fernerkundung untersucht. Des Weiteren soll das CARIBIC DOAS Instrument zur Sicherstellung der langfristigen Einsatzfähigkeit modifiziert und erweitert werden. Hierzu gehört (1) Austausch des Messrechners im CARIBIC DOAS Instrument; (2) Austausch der Quarzfaserbündel, die als Lichtleiter zwischen Teleskop und CARIBIC DOAS Instrument dienen; (3) Neubau des Teleskopblocks, der im CARIBIC Pylon an der Außenseite des Messflugzeuges angebracht ist.
Das Projekt "Nitrous acid (HONO) source and sink processes in a disturbed forest ecosystem - interactions of heterogeneous chemistry and turbulent transport" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Technischen Umweltschutz durchgeführt. 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.
Das Projekt "Entwicklung und Erprobung eines Relaxed Eddy Accumulation (REA)-Systems zur Bestimmung vertikaler Flüsse von salpetriger Säure (HONO)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Wuppertal, Fachgruppe Chemie und Biologie, Arbeitsgruppe Physikalische und Theoretische Chemie durchgeführt. 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.
Das Projekt "PHOTOchemical Formation of Nitrous Acid in the Atmosphere (PHOTONA)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Wuppertal, Fachgruppe Chemie und Biologie, Arbeitsgruppe Physikalische und Theoretische Chemie durchgeführt. Nitrous Acid (HONO) has attracted significant attention during the last few years since recent field measurements have demonstrated that the photolysis of HONO can be the dominant source of OH radicals in the lower atmosphere. The OH radical is responsible for the degradation of most air pollutants and for the formation of harmful photooxidants. Thus, the identification and quantification of the sources of HONO are of major importance. To explain un-expected high daytime concentrations of HONO, different photochemical sources have been proposed. However, the exact origin and the magnitude of HONO fluxes over irradiated rural and urban surfaces are still open questions, which have to be solved to understand and quantify the oxidation capacity of the atmosphere. In the proposed project, these questions are aimed to be answered by the integration of selected laboratory, field and modelling studies. In the laboratory studies, different photochemical sources of HONO will be investigated in photoreactors by the help of very sensitive and selective instrumentation to enable the simulation of atmospheric relevant conditions. In the field studies, the daytime source strength of HONO will be quantified over irradiated surfaces by the help of a mixed gradient / eddy-covariance technique at a field site near Paris (INRA/Grignon), which is already used for flux measurements of NOx and O3 since two years. The HONO fluxes will be parameterized for different types of surfaces (e.g. pure soil and crop) as a function of measured variables (solar intensity, NO2, nitrate, etc.). In addition, daytime gradients measurements in the altitude range 10-200 m will be performed under urban conditions at the meteorological tower at Forschungszentrum Karlsruhe to better quantification the impact of the HONO photolysis on the radical budget for an extended altitude range. The results from the lab and field studies - including data from recent other studies - will be used to improve existing box, 1-D and 3-D models with the focus on the better description and quantification of the oxidation capacity of the boundary layer. The outcome of the project will have an essential impact on the understanding of the photochemistry of the lower atmosphere.
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