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Untersuchung von Isopren und dessen Oxidationsprodukten in und oberhalb eines Mischwaldbestandes

By Andrea Schaub

Abstract

Zusammenfassung: Isopren ist der am häufigsten vorkommende biogene VOC (flüchtige organische Verbindung, Volatile Organic Compound), der überwiegend von Laubbäumen emittiert wird, und dessen Abbau in der Atmosphäre im Sommer wesentlich zur lokalen Ozonproduktion beitragen kann. Eine Abschätzung des auf den Isopren-Abbau zurückzuführenden Ozonbildungspotentials erfordert Kenntnis darüber, inwieweit das Isopren direkt im Quellgebiet (Wald) abgebaut wird. Ziel dieser Arbeit ist, anhand von gemessenen Mischungsverhältnissen (MV) von Isopren, das Verhältnis von dessen Oxidationsprodukten Methylvinylketon (MVK) und Methacrolein (MACR), MVK/MACR, durch photochemische Prozesse und meteorologischen Faktoren in einem Waldbestand zu erklären. Dadurch kann das MVK/MACR - Verhältnis als Indikator verwendet werden, in welchem Ausmaß das lokal emittierte Isopren bereits innerhalb des Waldbestandes abgebaut wird. Im Rahmen des ECHO-Projekts wurde ein 36 m hoher Messturm in einem Laubmischwaldbestand errichtet, an dem im Jahr 2002 und 2003 kontinuierlich Profil-Messungen von Isopren, MVK, MACR und 8 weiteren VOC durchgeführt wurden. Das tagsüber beobachtete mittlere Mischungsverhältnis (MV) von Isopren war im Sommer (Juni und Juli) 2002 mit ~ 200 ppt fast dreieinhalb mal geringer als im Sommer 2003 (Juli bis September) mit 710 ppt. Das mittlere tagsüber (10-18h) ermittelte MVK/MACR-Verhältnis war im Sommer 2002 zwischen 0.8 und 1 und im Sommer 2003 zwischen 1 und 1.2, und damit geringer als das Verhältnis von 1.4, das bei Laborexperimenten zur Isopren-Oxidation beobachtet wurde. Anhand von meteorologischen Daten wurde festgestellt, daß das MVK/MACR-Verhältnis von der Windrichtung abhängig ist. Das MVK/MACR-Verhältnis bei vorherrschender Westwind-Situation lag bei ~0.6 (Juli 2003) und variierte stärker als bei Ostwind-Situation, mit einem MVK/MACR von 1.5. Als Resultat photochemischer Prozesse ist ein MVK/MACR Verhältnis von 0.8 dann zu erwarten, wenn die Isopren-Oxidation unter NO-limitierten Bedingungen abläuft. Die am ECHO-Hauptturm knapp über dem Bestand gemessenen NO-Konzentrationen lagen im Sommer 2003 tagsüber z.T. unter 100 ppt und es konnte gezeigt werden, daß das MVK/MACR-Verhältnis bei solchen geringen NO-Konzentrationen der Isopren-Oxidation unter NO-limitierten Bedingungen entstammt. Der Anteil von Isopren mit 60-90% an der OH- Gesamt-Reaktivität der VOCs im Waldbestand unterstreicht die Bedeutung der Isopren-Oxidation für lokale Photochemie. Eine Modellierung der Ozon-Produktionsrate ausgehend von der gemessenen Spurengas-zusammensetzung ergab, daß eine Veränderung der NOx-Bedingungen größeren Einfluss auf die Ozonbildung hatte, als eine Veränderung der VOC - Reaktivität z.B. durch stärkere Isopren-Emission

Topics: Earth sciences
Year: 2007
OAI identifier: oai:USBKOELN.ub.uni-koeln.de:2131

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