THE STEAM-JET AEROSOL COLLECTOR

A new principle of sampling aerosol particles by means of steam injection with the consequent collection of grown droplets has been established. An air stream free of water-soluble gases is rapidly mixed with steam. The resulting supersaturation causes aerosol particles to grow into droplets. The droplets containing dissolved aerosol species are then collected by two cyclones in series. The solution collected in the cyclones is constantly pumped out and can be on- or off-line analysed by means of ion chromatography or flow injection analysis. On the basis of the new sampling principle a prototype of an aerosol sampler was designed which is capable of sampling particles quantitatively down to several nanometres in diameter. The mass sampling efficiency of the instrument was found to be 99\%. The detection limit of the sampler for ammonium, sulphate, nitrate and chloride ions is below 0.7 mu g m(-3). By reduction of an already identified source of contamination, much lower detection limits can be achieved. During measurements the sampler proved to be stable, working without any assistance for extended periods of time. Comparison of the sampler with filter packs during measurements of ambient air aerosols showed that the sampler gives good results

CO2 uitwisseling tussen grasland en de buitenlucht. Resultaten van CO2 onderzoek over een periode van 4 jaar in Cabauw

Abstract niet beschikbaarAn evaluation was made from the results of four years of measurements of the CO2 exchange between grassland and the atmosphere. The measurements were performed at Cabauw, in the centre of the Netherlands. Data obtained during this project were made available to B.O.M. Dirks of Wageningen Agricultural University for validation of their "Grassland model". This work was funded by the Dutch ministry of Economic Affairs (contract nr 53476) with additional support for 1993 and 1994 from the National Research Programme on Global Air Pollution and Climatic Change (project nr 852076).RIV

Bijdrage van aerosol depositie aan de atmosferische depositie en bodembelasting in bossen

Deeltjes depositie op bos is bestudeerd waarbij gebruik is gemaakt van experimentele en model resultaten. Resultaten tonen aan dat de depositie van deeltjes op bossen tot nu toe is onderschat. Deeltjes depositie levert een belangrijke bijdrage aan de totale depositie van verzurende componenten en basische kationen op bossen. Beraamd was dat op het Speulderbos de bijdrage van droge deeltjes depositie aan de totale depositie was 18% voor SO4, 38% voor NO3, 23% voor NH4, 56% voor Na, 47% voor K, 69% voor Ca en 65% voor Mg. Depositie van verbindingen door middel van smog op het Speulderbos was klein geschat (<5%). Resultaten van de kroonuitwisselingsprocessen op Speulderbos en van de vergelijking van atmosferische depositieschattingen en doorvalschattingen op Speulderbos tonen aan dat netto doorval fluxen en atmosferische droge depositieschattingen redelijk in overeenstemming zijn voor alle componenten, behalve nitraat. Er is nog steeds grote onzekerheid in kroonuitwisselingsprocessen voor geoxideerd stikstof en in de depositieschattingen van de diverse gassen die bijdragen aan de totaal geoxideerd nitraat fluxen.Particle deposition to forest was studied using experimental and modelling results. Results show that the deposition of particles to forests has been underestimated until now. Particle deposition makes out reasonable contribution to the total deposition of acidifying components and base cations to forests. It was estimated that at Speulder forest the contribution of dry particle deposition to the total deposition was 18% for SO4, 38% for NO3, 23% for NH4, 56% for Na, 47% for K, 69% for Ca and 65% for Mg. Deposition of compounds via fog at the Speulder forest was estimated to be small (<5%). Results of the canopy exchange experiments at Speulder forest and of the comparison of atmospheric deposition estimates and throughfall estimates at Speulder show that net-throughfall fluxes and atmospheric dry deposition estimates are reasonably in agreement for all components, except nitrate. There is still large uncertainty in canopy exchange processes of oxidised nitrogen and in deposition estimates of the different gases contributing to the total oxidised nitrogen flux.DGM/L

Een vergelijking van methoden ter bepaling van canopy exchange in het Speulderbos

Differences observed between atmospheric deposition and throughfall fluxes in forests are often assumed to be the result of canopy exchange processes. To obtain more insight on these processes and to quantify them, several field experiments were performed at the Speulder forest research site. Relevant information was obtained by i) measuring open-field precipitation and throughfall fluxes with different time resolutions, using two canopy exchange models, ii) comparing deposition estimates from surface wash experiments using real and artificial twigs, respectively, and iii) comparing throughfall deposition estimates with estimates from micrometeorological techniques and inferential modelling. Specific information on canopy leaching of soil-derived sulphur was provided by a S-35 nutrition experiment. Sulphur was found to behave conservative within the canopy, with SO2 uptake more or less balancing leaching of soil- derived SO42-. Moreover, no significant canopy exchange was found for Na+ and Cl-. For reduced nitrogen and base cations, differences observed between atmospheric deposition and throughfall fluxes could almost completely be explained by canopy exchange. However, for closing the gap between the throughfall flux of NO3- and the deposition flux of NOy, additional research is necessary.In het verleden waargenomen verschillen tussen atmosferische depositie en doorvalfluxen in bossen worden voor een belangrijk deel toegeschreven aan kroonuitwisselingsprocessen. Ten einde inzicht te krijgen in kroonuitwisselingsprocessen en deze ook te kwantificeren zijn op de boslocatie Speuld verschillende veldonderzoeken uitgevoerd. Relevante informatie werd verkregen door i) meting van open-veld neerslag en doorvalfluxen met verschillende tijdresoluties, gebruikmakend van twee kroonuitwisselingsmodellen, ii) het vergelijken van resultaten van afspoelexperimenten met echte en kunstmatige twijgen, en iii) het vergelijken van doorval-depositieschattingen met schattingen van micrometeorologische metingen en inferentiemodellen. Specifieke informatie over kroonuitloging van uit de bodem afkomstig sulfaat is verkregen middels een S-35 bemestingsproef. Resultaten van de veldexperimenten lieten zien dat zwavel zich op langere termijn (maanden) in de boomkroon conservatief gedraagt. Afgezet tegen de totale atmosferische input van zwavel was de stomataire opname van SO2 (35 mol.ha-1.jaar-1) min of meer gelijk aan de leaching van sulfaat afkomstig uit de bosbodem (80 mol.ha-1.jaar-1). De stomataire opname van NO2 en HNO2 bedroeg 130 mol.ha-1.jaar-1. Omdat geen indicaties werden gevonden voor een significante opname van NO3- uit waterlaagjes op het boomoppervlak, bleef er een onverklaarbaar verschil van +/- 270 mol.ha-1.jaar-1 bestaan tussen de NOy depositieschatting en de NO3- doorvalflux. De stomataire opname van NH3 bedroeg 140 mol.ha-1.jaar-1 en de opname van NH4+ in oplossing 115 mol.ha-1.jaar-1. De totale bovengrondse opname van anorganische stikstofkomponenten bedroeg 385 mol.ha-1.jaar-1. De bovengrondse opname van H+ bedroeg 180-200 mol.ha-1.jaar-1. De kroonopname van NH4+ en H+ werd gecompenseerd door uitloging van K+ (270 mol.ha-1.jaar-1), Ca2+ (50-75 mol.ha-1.jaar-1) en Mg2+ (0-40 mol.ha-1.jaar-1). Een beperkt gedeelte van de uitloging van K+, Ca2+ en Mg2+ (15%) vond plaats in samenhang met zwak organische zuren. Er vond geen significante opname of uitloging plaats van Na+ en Cl-. De verschillen gevonden tussen atmosferische depositie en doorvalfluxen konden bijna geheel verklaard worden door uitwisselingsprocessen. Om het verschil tussen de atmosferische depositie van NOy en de doorvalfluxen van NO3- te kunnen verklaren is echter aanvullend onderzoek noodzakelijk. Aanvullende informatie aangaande uitwisselingsprocessen voor stikstofkomponenten kan verkregen worden door bijvoorbeeld gebruik te maken van tracers (15N) in ecosyteemonderzoek. Tegelijkertijd dienen de NO2, HNO2, HNO3 en NO3- depositieschattingen van micrometeorologische metingen en inferentiemodellen verbeterd te worden. De veldexperimenten op de boslocatie Speuld zijn verricht gedurende de winterperiode (november tot mei) wanneer, fysiologisch gezien, de vegetatie relatief inactief is. Door opschaling van de meetresultaten naar een jaar is de stomataire opname en de opname en uitloging in oplossing waarschijnlijk onderschat. Gedurende de meetperiode kwamen geen episodes met smog, vorst, droogte of een insecten plaag voor. Dergelijke factoren hebben grote invloed op kroonuitwisselingprocessen. De resultaten voor Speuld kunnen niet automatisch beschouwd worden als zijnde representatief voor andere bossen in Nederland. De mate van kroonuitwisseling hangt namelijk sterk af van de boomsoort en de groeiplaatsfactoren. Over het algemeen zal echter de kroonuitwisseling van SOx, Na+ en Cl- in Nederlandse bossen verwaarloosbaar klein zijn. Een kroonuitwisselingsmodel ontwikkeld door Ulrich (1983) en uitgebreid door Van der Maas & Pape (1991) is een bruikbaar hulpmiddel gebleken voor het kwantificeren van de kroonuitwisseling. De combinatie van doorvalmetingen en dit model leidt tot depositieschattingen welke vergelijkbaar zijn met de schattingen van micrometeorologische metingen en inferentiemodellen. Verschillende aannamen in het model zijn echter nog niet geevalueerd onder verschillende milieuomstandigheden (groeiplaats, verontreinigingsklimaat). Hierdoor blijft de bruikbaarheid van het model vooralsnog beperkt tot bosopstanden op droge, zandige, nutrienten arme podzolgronden, bij huidige niveau 's van luchtverontreiniging. Het model kan verbeterd worden door bij de berekening van de 'droge depositiefactor' rekening te houden met de verschillende massa-mediane diameters van Mg2+, Ca2+ en K+ aerosolen ten opzichte van die van Na+ aerosolen. Daarnaast dient de stomataire opname van NO2 en HNO2 in het model ingebracht te worden

Naar een depositiemonitoring netwerk voor luchtverontreiniging in Europa

In 1993 werd vanuit het LIFE project van de Europese Commissie DG XI het project 'Towards the development of a deposition monitoring network for air pollution of Europe' gefinancierd. Het doel van dit project was het ontwikkelen en implementeren van een depositiemonitoring-methode voor luchtverontreiniging in Europa. Een dergelijke methode zou gebruikt moeten worden als uitbreiding van bestaande Europese monitoring netwerken voor het meten van luchtconcentraties om depositieschattingen op ecosysteem-schaal te kunnen maken. In dit project werd een drietal monitoringstations ontworpen welke op drie plaatsen in Europa gedurende een jaar werden ingezet: Auchencorth, een semi-natuurlijke lage vegetatie in Schotland ; Melpitz, een grasland in Duitsland en Speulder bos, een Douglas sparrenbos in Nederland. Dit rapport beschrijft de eindresultaten van het zogenaamde LIFE project. De resultaten van het project laten zien dat de ontwikkeling van depositiemonitoring-methoden succesvol was en dat routinematige metingen voor de bepaling van de depositie van luchtverontreiniging uitgevoerd kunnen worden. De inzet van de apparatuur op drie lokaties in Europa, representatief voor verschillende condities en ecosystemen, leverde continu hoge kwaliteit gegevens voor de bepaling van de jaargemiddelde deposities. De droge depositie van SO2, NH3 en NOx werd continu gemeten met behulp van de gradientmethode. De evaluaties van parametrisaties voor de uitwisseling van deze componenten met het oppervlak vormden een belangrijk onderdeel van het project, daar deze parametrisaties gebruikt worden voor de bepaling van de depositie van de andere componenten in de zogenaamde inference methode. Er werden systematische afwijkingen gevonden tussen gemodelleerde en gemeten fluxen. Het was echter niet het doel van dit project de modellen te verbeteren. De metingen vormen een goede basis voor modelverbeteringen en zullen in de toekomst daartoe worden geanalyseerd.In January 1993 within the framework of the LIFE programme a project was financed which aim was to develop a deposition monitoring method for air pollution of Europe. This method should be used to extend existing European monitoring networks of air concentrations to provide deposition inputs on an ecosystem scale. A monitoring station for atmospheric deposition was designed and constructed using existing methods. Three such stations were applied in a pilot project for a year on three sites in different regions in Europe to estimate local inputs and to validate deposition models which are currently developed for estimation of ecosystem-specific deposition in Europe. The results of this project show that the developed deposition monitoring method is successful in determining the deposition of pollutants and can be applied on a routine basis. The equipment for flux measurements provided continuous high quality data for all major gaseous and particulate pollutants throughout the range of pollution climates present in Central and Northern Europe. The monitoring facility was therefore highly successful. The sites selected were representative of the major ecosystems of Europe and the range of air pollution climates (excepting urban areas and Mediterranean regions).DGM EC/DG1

Naar een depositiemonitoring netwerk voor luchtverontreiniging in Europa

In January 1993 within the framework of the LIFE programme a project was financed which aim was to develop a deposition monitoring method for air pollution of Europe. This method should be used to extend existing European monitoring networks of air concentrations to provide deposition inputs on an ecosystem scale. A monitoring station for atmospheric deposition was designed and constructed using existing methods. Three such stations were applied in a pilot project for a year on three sites in different regions in Europe to estimate local inputs and to validate deposition models which are currently developed for estimation of ecosystem-specific deposition in Europe. The results of this project show that the developed deposition monitoring method is successful in determining the deposition of pollutants and can be applied on a routine basis. The equipment for flux measurements provided continuous high quality data for all major gaseous and particulate pollutants throughout the range of pollution climates present in Central and Northern Europe. The monitoring facility was therefore highly successful. The sites selected were representative of the major ecosystems of Europe and the range of air pollution climates (excepting urban areas and Mediterranean regions).In 1993 werd vanuit het LIFE project van de Europese Commissie DG XI het project 'Towards the development of a deposition monitoring network for air pollution of Europe' gefinancierd. Het doel van dit project was het ontwikkelen en implementeren van een depositiemonitoring-methode voor luchtverontreiniging in Europa. Een dergelijke methode zou gebruikt moeten worden als uitbreiding van bestaande Europese monitoring netwerken voor het meten van luchtconcentraties om depositieschattingen op ecosysteem-schaal te kunnen maken. In dit project werd een drietal monitoringstations ontworpen welke op drie plaatsen in Europa gedurende een jaar werden ingezet: Auchencorth, een semi-natuurlijke lage vegetatie in Schotland ; Melpitz, een grasland in Duitsland en Speulder bos, een Douglas sparrenbos in Nederland. Dit rapport beschrijft de eindresultaten van het zogenaamde LIFE project. De resultaten van het project laten zien dat de ontwikkeling van depositiemonitoring-methoden succesvol was en dat routinematige metingen voor de bepaling van de depositie van luchtverontreiniging uitgevoerd kunnen worden. De inzet van de apparatuur op drie lokaties in Europa, representatief voor verschillende condities en ecosystemen, leverde continu hoge kwaliteit gegevens voor de bepaling van de jaargemiddelde deposities. De droge depositie van SO2, NH3 en NOx werd continu gemeten met behulp van de gradientmethode. De evaluaties van parametrisaties voor de uitwisseling van deze componenten met het oppervlak vormden een belangrijk onderdeel van het project, daar deze parametrisaties gebruikt worden voor de bepaling van de depositie van de andere componenten in de zogenaamde inference methode. Er werden systematische afwijkingen gevonden tussen gemodelleerde en gemeten fluxen. Het was echter niet het doel van dit project de modellen te verbeteren. De metingen vormen een goede basis voor modelverbeteringen en zullen in de toekomst daartoe worden geanalyseerd

[Evaluatie van droge depositiemetingen ten behoeve van monitoring boven het Speulder bos.]

Since November 1992 continuous vertical concentration gradients of SO2, NO2 and NH3 as well as relevant meteorological parameters have been measured at a Douglas fir forest site in the Netherlands. It has been investigated whether these measurements are suitable for routine application and if annual average dry deposition fluxes can be estimated. It was found that the gradient method for SO2 and NH3 routine application is possible and annual average fluxes can be estimated. Routine application for NO2 is not yet possible because of frequent instrumental failure and because the influence of chemical reactions on the fluxes can not yet be separated from deposition fluxes. From the results of the measurements dry deposition parameters have been derived. In this report the primary results for SO2 and NH3 are presented. Surface resistances for SO2 and NH3 show strong diurnal variations during dry conditions. Lowest values occur during the daytime. When the leaf surface is wet, Rc values are generally low, independent on the time of the day. An Rc parameterization for SO2 derived from analogous measurements over a heathland was tested at the forest site, A good agreement between measured and modelled dry deposition velocities was obtained with no systematic deviations (40% of variance accounted for). A first order surface resistance parameterization for NH3 has been derived from the measurements at Speulder forest. Under conditions of deposition there is a reasonable agreement between deposition velocities obtained from the parameterization and from the measurements (25% of variance accounted for). Under conditions of emissions ( time), however, there is no agreement between the modelled and 'measured' Vd.DGM/L

Een vergelijking van methoden ter bepaling van canopy exchange in het Speulderbos

In het verleden waargenomen verschillen tussen atmosferische depositie en doorvalfluxen in bossen worden voor een belangrijk deel toegeschreven aan kroonuitwisselingsprocessen. Ten einde inzicht te krijgen in kroonuitwisselingsprocessen en deze ook te kwantificeren zijn op de boslocatie Speuld verschillende veldonderzoeken uitgevoerd. Relevante informatie werd verkregen door i) meting van open-veld neerslag en doorvalfluxen met verschillende tijdresoluties, gebruikmakend van twee kroonuitwisselingsmodellen, ii) het vergelijken van resultaten van afspoelexperimenten met echte en kunstmatige twijgen, en iii) het vergelijken van doorval-depositieschattingen met schattingen van micrometeorologische metingen en inferentiemodellen. Specifieke informatie over kroonuitloging van uit de bodem afkomstig sulfaat is verkregen middels een S-35 bemestingsproef. Resultaten van de veldexperimenten lieten zien dat zwavel zich op langere termijn (maanden) in de boomkroon conservatief gedraagt. Afgezet tegen de totale atmosferische input van zwavel was de stomataire opname van SO2 (35 mol.ha-1.jaar-1) min of meer gelijk aan de leaching van sulfaat afkomstig uit de bosbodem (80 mol.ha-1.jaar-1). De stomataire opname van NO2 en HNO2 bedroeg 130 mol.ha-1.jaar-1. Omdat geen indicaties werden gevonden voor een significante opname van NO3- uit waterlaagjes op het boomoppervlak, bleef er een onverklaarbaar verschil van +/- 270 mol.ha-1.jaar-1 bestaan tussen de NOy depositieschatting en de NO3- doorvalflux. De stomataire opname van NH3 bedroeg 140 mol.ha-1.jaar-1 en de opname van NH4+ in oplossing 115 mol.ha-1.jaar-1. De totale bovengrondse opname van anorganische stikstofkomponenten bedroeg 385 mol.ha-1.jaar-1. De bovengrondse opname van H+ bedroeg 180-200 mol.ha-1.jaar-1. De kroonopname van NH4+ en H+ werd gecompenseerd door uitloging van K+ (270 mol.ha-1.jaar-1), Ca2+ (50-75 mol.ha-1.jaar-1) en Mg2+ (0-40 mol.ha-1.jaar-1). Een beperkt gedeelte van de uitloging van K+, Ca2+ en Mg2+ (15%) vond plaats in samenhang met zwak organische zuren. Er vond geen significante opname of uitloging plaats van Na+ en Cl-. De verschillen gevonden tussen atmosferische depositie en doorvalfluxen konden bijna geheel verklaard worden door uitwisselingsprocessen. Om het verschil tussen de atmosferische depositie van NOy en de doorvalfluxen van NO3- te kunnen verklaren is echter aanvullend onderzoek noodzakelijk. Aanvullende informatie aangaande uitwisselingsprocessen voor stikstofkomponenten kan verkregen worden door bijvoorbeeld gebruik te maken van tracers (15N) in ecosyteemonderzoek. Tegelijkertijd dienen de NO2, HNO2, HNO3 en NO3- depositieschattingen van micrometeorologische metingen en inferentiemodellen verbeterd te worden. De veldexperimenten op de boslocatie Speuld zijn verricht gedurende de winterperiode (november tot mei) wanneer, fysiologisch gezien, de vegetatie relatief inactief is. Door opschaling van de meetresultaten naar een jaar is de stomataire opname en de opname en uitloging in oplossing waarschijnlijk onderschat. Gedurende de meetperiode kwamen geen episodes met smog, vorst, droogte of een insecten plaag voor. Dergelijke factoren hebben grote invloed op kroonuitwisselingprocessen. De resultaten voor Speuld kunnen niet automatisch beschouwd worden als zijnde representatief voor andere bossen in Nederland. De mate van kroonuitwisseling hangt namelijk sterk af van de boomsoort en de groeiplaatsfactoren. Over het algemeen zal echter de kroonuitwisseling van SOx, Na+ en Cl- in Nederlandse bossen verwaarloosbaar klein zijn. Een kroonuitwisselingsmodel ontwikkeld door Ulrich (1983) en uitgebreid door Van der Maas & Pape (1991) is een bruikbaar hulpmiddel gebleken voor het kwantificeren van de kroonuitwisseling. De combinatie van doorvalmetingen en dit model leidt tot depositieschattingen welke vergelijkbaar zijn met de schattingen van micrometeorologische metingen en inferentiemodellen. Verschillende aannamen in het model zijn echter nog niet geevalueerd onder verschillende milieuomstandigheden (groeiplaats, verontreinigingsklimaat). Hierdoor blijft de bruikbaarheid van het model vooralsnog beperkt tot bosopstanden op droge, zandige, nutrienten arme podzolgronden, bij huidige niveau 's van luchtverontreiniging. Het model kan verbeterd worden door bij de berekening van de 'droge depositiefactor' rekening te houden met de verschillende massa-mediane diameters van Mg2+, Ca2+ en K+ aerosolen ten opzichte van die van Na+ aerosolen. Daarnaast dient de stomataire opname van NO2 en HNO2 in het model ingebracht te worden.Differences observed between atmospheric deposition and throughfall fluxes in forests are often assumed to be the result of canopy exchange processes. To obtain more insight on these processes and to quantify them, several field experiments were performed at the Speulder forest research site. Relevant information was obtained by i) measuring open-field precipitation and throughfall fluxes with different time resolutions, using two canopy exchange models, ii) comparing deposition estimates from surface wash experiments using real and artificial twigs, respectively, and iii) comparing throughfall deposition estimates with estimates from micrometeorological techniques and inferential modelling. Specific information on canopy leaching of soil-derived sulphur was provided by a S-35 nutrition experiment. Sulphur was found to behave conservative within the canopy, with SO2 uptake more or less balancing leaching of soil- derived SO42-. Moreover, no significant canopy exchange was found for Na+ and Cl-. For reduced nitrogen and base cations, differences observed between atmospheric deposition and throughfall fluxes could almost completely be explained by canopy exchange. However, for closing the gap between the throughfall flux of NO3- and the deposition flux of NOy, additional research is necessary.DGM/L