Die Untersuchung der Bildung und der molekularen chemischen Zusammensetzung von SOA ist wegen ihres Einflusses auf das Klima mittels ihrer Wolkenbildungseigenschaften und dem Strahlungsantrieb von SOA von entscheidender Bedeutung. Ein Verständnis der Zusammensetzung von SOA ist für die Verbesserung von Luftqualitätsmodellen notwendig, da SOA ein Hauptbestandteil zum Feinstaub (PM2,5) in der Atmosphäre beiträgt. Darüber hinaus tragen die Veränderungen von VOC-Emissionen, die sich u.a. aus einer Zunahme von Biomasseverbrennung (z.B. ein Anstieg in der Häufigkeit von Waldbränden) und Veränderung bei der Art der Energieerzeugung und der Energienutzung dazu bei, dass auch die Zusammensetzung und die Prozesse der SOA-Bildung maßgeblich verändert werden. Daher ist es wichtig, diese Dynamik zu verstehen, um ihre Auswirkungen auf die Luftqualität, das Klima und die menschliche Gesundheit (u.a. hin Hinblick auf Atemwegs- und Herz-Kreislauf-Erkrankungen) genau vorhersagen zu können.

In unseren Studien setzen wir eine Reihe von hochmodernen Analysetechniken ein, darunter die hochauflösende Flugzeit-Aerosol-Massenspektrometrie (HR-ToF-AMS) und die Extractive Electrospray Chemische Ionisations-Massenspektrometrie (EESI-LToF-CIMS). HR-ToF-AMS wird eingesetzt, um in Echtzeit hochauflösende Daten über die chemische Zusammensetzung von Aerosolen, einschließlich der Elementverhältnisse und Oxidationsstufen, zu erhalten. EESI-LToF-CIMS bietet eine zusätzliche Dimension in der Analyse von Aerosolen, indem es die empfindliche Detektion oxygenierter organischer Moleküle und schwerflüchtiger Verbindungen direkt online aus der Gas- und Partikelphase ermöglicht, ohne dass eine umfangreiche Probenvorbereitung oder -veränderung erforderlich ist. Dadurch kann ein vollständigeres Bild der komplexen chemischen Zusammensetzung von SOA erfasst werden.

Diese analytischen Techniken werden in kontrollierten Simulationsumgebungen eingesetzt, darunter die Atmosphärensimulationskammer SAPHIR, die mit SAPHIR gekoppelte Plant Unit for Simulation (SAPHIR-PLUS) und der Stirred Atmospheric Flow Reactor (SAPHIR-STAR). Die SAPHIR-Kammer ermöglicht die Untersuchung photochemischer und atmosphärischer Prozesse unter nahezu realen atmosphärischen Bedingungen, während SAPHIR-PLUS speziell für die Untersuchung realer biogener Emissionen konzipiert ist und eine einzigartige Möglichkeit bietet, zu untersuchen, wie VOCs aus Pflanzenemissionen unter verschiedenen Umweltbedingungen, einschließlich konstitutiver Emissionen und Emissionen aufgrund von Hitze, Trockenheit oder Ozonstress, zur SOA-Bildung beitragen. Die SAPHIR-STAR-Kammer ermöglicht die Untersuchung der SOA-Bildung und der Partitionierung von chemischen Verbindungen zwischen der Gas- und Partikelphase in einer hochgradig kontrollierten Umgebung. Untersuchungen von SOA Bildung im chemischen stationären Gleichgewicht in SAPHIR-STAR, ermöglicht ein genaueres Verständnis der kritischen chemischen Prozesse, die die SOA-Bildung vorantreiben und zu ihr beitragen. Diese Untersuchungen werden in enger Zusammenarbeit mit der Gruppe „Heterogene Reaktionen“ durchgeführt.

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