The instrument to be developed will be used to analyze different chemical systems with variable VOC/NOx rations relevant to the regional and global troposphere. A major advantage of using the instrument in combination with the simulation chamber facility is that the oxidation capacity of the troposphere can be tested for different boundary conditions without the complication of meteorology. The method will provide, for the first time, a direct observation of the OH concentration-time profiles together with the oxidation rates of VOC species for simple systems and allow an assessment of the influence of the addition of other species on the OH radical chain to be tested. It is also intended to investigate the influence of aerosol particles on the radical chain. It is expected that the methodology developed within the proposed project can be used to analyse the chemical mechanisms also of complex reaction systems and that representative reduced mechanisms can be derived from the experimental analysis of the OH radical chain. The project will also provide a facility by which other instruments used for ambient radical measurements can be tested and calibrated under atmospheric conditions.
Bei diesem Projekt handelt es sich um eine Assoziation zum EUPHORAM-Projekt, welches von der Bergischen Universitaet-Gesamthochschule Wuppertal koordiniert wird. Das Projekt beinhaltet den Aufbau und den Test eines Messinstrumentes zur Bestimmung von OH-Radikalkonzentrationen mittels laserinduzierter Fluoreszenz. In Zusammenarbeit mit der Universitaet Wuppertal wird das Instrument an der Atmosphaerensimulationskammer EUPHORE in Valencia/Spanien installiert. Im letzten Schritt wird Unterstuetzung bei der Durchfuehrung und Auswertung von Experimenten an der Simulationskammer geliefert.
In diesem Vorhaben soll die durch atmosphaerisch chemische Modelle vorhergesagte Abhaengigkeit der OH-Konzentration von der NOx-Konzentration in einem chemisch einfachen System erstmalig experimentell nachgewiesen werden. Hierbei wird die Ozonbildungsrate in einem ersten Schritt in Abhaengigkeit von der NOx-, CO-, CH4-Konzentration und den Photolyseraten untersucht. Die Experimente werden in der Tageslicht-Atmosphaerensimulationskammer des Institutes fuer Atmosphaerische Chemie ueber einen weiten Konzentrationsbereich (NOx groessergleich 3 ppt, CO groessergleich 20 ppb, CH4 groessergleich 0.2 ppm), der die natuerlich vorkommenden Konzentrationsverhaeltnisse einschliesst, und bei natuerlicher Beleuchtung durch die Sonne durchgefuehrt. Die am Institut fuer Atmosphaerische Chemie entwickelte Laser-Langwegabsorptionstechnik (gefalteter Lichtweg) zur Messung von OH Radikalen wird an die Atmosphaerensimulationskammer adaptiert und eingesetzt. Es werden Tagesgaenge der Spurengaskonzentrationen gemessen. Das atmosphaeren-chemische Reaktionssystem wird durch Messung aller wichtigen photochemischen Spurengase und Photolyseraten nahezu vollstaendig charakterisiert und mit Modellrechnungen verglichen. Die in situ Messungen der Radikalkonzentrationen von OH sind hierbei von grosser Bedeutung und werden den detaillierten Vergleich mit Modellrechnungen ermoeglichen.
The general objective of the proposed work is the development of an instrument which allows the quantitative in-situ measurement of peroxy radicals in an outdoor smog chamber. A matrix-isolation cryosampler for the collection of air samples in outdoor chamber experiments will be constructed for the determination of the time-dependent peroxy radical concentration under tropospheric conditions. Analysis of the samples will be carried out in the laboratory by using electron spin resonance spectroscopy. Since the samples have to be transported over a long distance from the place of sampling to the analytic arrangement, and the loss of radicals in the matrix should be negligible, the proposed work includes also the development of a novel storage and transport device. The oxidation of selected hydrocarbons under tropospheric conditions in an outdoor simulation chamber will serve as a first test of the improved instrumentation, which is necessary for the validation of the measured peroxy radical concentrations. For these experiments, ethene or propene will be chosen, since they represent controllable, well known reaction systems. The final goal is the application of the new sampling facility in the investigation of the smog chamber oxidation of complex VOC mixtures which lead to photooxidant formation. This work - supported by chemical modelling - will provide important data which will enable the better organisation of future field measurements towards specific atmospheric problems.