Ein temperaturabhängiges thermodynamisches Modell für das System H+ - NH4+ - Na+ - SO4-- - NO3- - Cl- - H2O

Atmosphärische Aerosolpartikel spielen eine bedeutende Rolle in verschiedenen Fragestellungen der Luftreinhaltung. Einen wesentlichen Bestandteil ihrer Masse bilden anorganische Komponenten wie Sulfat, Ammonium und Nitrat, die in der maritimen planetaren Grenzschicht u.a. durch Natrium und Chlorid ergänzt werden. Die Wirkung eines Aerosols ist vom Phasenzustand der Partikel, ihrem Wassergehalt und der Partitionierung flüchtiger Komponenten zwischen Gas- und Partikelphase abhängig. Zur Bestimmung dieser Eigenschaften wird ein thermodynamisches Modell für das System H+ - NH4+ - Na+ - SO4-- - NO3- - Cl- - H2O temperaturabhängig parametrisiert und verwendet um Aktivitätskoeffizienten, den Gleichgewichtsdampfdruck von H2O, HNO3, HCl, H2SO4 und NH3 sowie die Sättigung bezüglich 26 im System auftretender Festkörper (NaCl(cr), NaCl*2H2O(cr), Na2SO4(cr), Na2SO4*10H2O(cr), NaNO3*Na2SO4*H2O(cr), Na3H(SO4)2(cr), NaHSO4(cr), NaHSO4*H2O(cr), NaNH4SO4*2H2O(cr), NaNO3(cr), NH4Cl(cr), NH4NO3(cr), (NH4)2SO4(cr), (NH4)3H(SO4)2(cr), NH4HSO4(cr), (NH4)2SO4*2NH4NO3(cr), (NH4)2SO4*3NH4NO3(cr), H2SO4*H2O(cr), H2SO4*2H2O(cr), H2SO4*3H2O(cr), H2SO4*4H2O(cr), H2SO4*6,5H2O(cr), HNO3*H2O(cr), HNO3*2H2O(cr), HNO3*3H2O(cr) und HCl*3H2O(cr)) zu bestimmen. Die Bildungsenthalpien der komplexen Salze NaNH4SO4*2H2O(cr) und Na2SO4*NaNO3*H2O(cr) werden berechnet. Das Modell des Gesamtsystems ist bei Temperaturen unterhalb etwa 263,15 bis 330 K für Konzentrationen bis zur Sättigung bezüglich der auftretenden Festkörper gültig. In den Teilsystemen H+ - NH4+ - NO3- - SO4-- - H2O (System I) und H+ - NO3- - SO4-- - Cl- - H2O (System II) erweitert sich der Gültigkeitsbereich auf Temperaturen bis unterhalb 200 K und für System I auf Konzentrationen, die stark übersättigten Lösungen entsprechen. In H2SO4 - H2O Lösungen wird die Wiedergabe des HSO4- - Dissoziationsgrads durch das Modell über weite Temperatur- und Konzentrationsbereiche nahe der experimentellen Genauigkeit erreicht. Zur Parametrisierung des Modells werden Labormessungen des Dampfdrucks, des osmotischen Koeffizienten, EMK Messungen, Messungen des Dissoziationsgrads des Hydrogensulfat-Ions, der Dissoziationskonstante von NH3, sowie experimentell bestimmte kalorimetrische Eigenschaften wässriger Lösungen wie Verdünnungs-, Lösungs- oder Mischungsenthalpie und Wärmekapazität verwendet. Vergleiche mit experimentell bestimmten mittleren Aktivitätskoeffizienten von HCl in HCl - Na2SO4 - H2O Lösungen, Festkörperlöslichkeiten in den quarternären Systemen H+ - Na+ - Cl- - SO4-- - H2O, Na+ - NH4+ - Cl- - SO4-- - H2O und Na+ - NH4+ - NO3- - SO4-- - H2O sowie Dampfdruckmessungen von HNO3, HCl, H2SO4 und NH3 zeigen die große Genauigkeit des Modells

Evaluation of atmospheric aerosols in the metropolitan area of São Paulo simulated by the regional EURAD-IM model on high-resolution

We present a high-resolution air quality study over São Paulo, Brazil with the EURopean Air Pollution Dispersion - Inverse Model (EURAD-IM) used for the first time over South America simulating detailed features of aerosols. Modeled data are evaluated with observational surface data and a Lidar. Two case studies in 2016 with distinct meteorological conditions and pollution plume features show transport (i) from central South America, associated to biomass burning activities, (ii) from the rural part of the state of São Paulo, (iii) between the metropolitan areas of Rio de Janeiro and São Paulo (MASP) either through the Paraíba Valley or via the ocean, connecting Brazil's two largest cities, (iv) from the port-city Santos to MASP and also from MASP to the city Campinas, and vice versa. A Pearson coefficient of 0.7 was found for PM10 at MASP CENTER and EURAD-IM simulations vary within the observational standard deviation, with a Mean Percentual Error (MPE) of 10%. The model's vertical distributions of aerosol layers agree with the Lidar profiles that show either characteristics of long-range transported biomass burning plumes, or of local pollution. The distinct transport patterns that agree with satellite Aerosol Optical Death and fire spot images as well as with the ground-based observations within the standard deviations, allows us exploring patterns of air pollution in a detailed manner and to understand the complex interactions between local to long-range transport sources.This study was financed in part by the Coordenaç ̃ao de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - Brazil (CAPES) - Finance Code 001, Brazil, for the doctoral scholarship granted. This article and the research behind it are a direct contribution to the research themes of the Klimapolis Laboratory (klimapolis.net

Ein temperaturabhängiges thermodynamisches Modell für das System H+ - NH_hn+4 - Na+ - SO2 -4 - NO-1hn3 - Cl- - H2O

Atmosphärische Aerosolpartikel spielen eine bedeutende Rolle in verschiedenen Fragestellungen der Luftreinhaltung. Einen wesentlichen Bestandteil ihrer Masse bilden anorganische Komponenten wie Sulfat, Ammonium und Nitrat, die in der maritimen planetaren Grenzschicht u.a. durch Natrium und Chlorid ergänzt werden. Die Wirkung eines Aerosols ist vom Phasenzustand der Partikel, ihrem Wassergehalt und der Partitionierung flüchtiger Komponenten zwischen Gas- und Partikelphase abhängig. Zur Bestimmung dieser Eigenschaften wird ein thermodynamisches Modell ...thesi

Temperature Dependent Thermodynamic Model of the System H+-NH4+-Na+-SO42-NO3--Cl--H2O

A thermodynamic model of the system H+-NH4+-Na+-SO42--NO3--Cl--H2O is parametrized and used to represent activity coefficients, equilibrium partial pressures of H2O, HNO3, HCl, H2SO4, and NH3, and saturation with respect to 26 solid phases (NaCl(s), NaCl center dot 2H(2)O(s), Na2SO4(s), Na2SO4 center dot 10H(2)O(s), NaNO3 center dot Na2SO4 center dot Na3H(SO4)(2)(s), NaHSO4(s), NaHSO4 center dot H2O(s), NaNH4SO4 center dot 2H(2)O(s), NaNO3(s), NH4Cl(s), NH4NO3(s), (NH4)(2)SO4(s), (NH4)(3)H(SO4)(2)(s), NH4HSO4(s), (NH4)(2)SO4 center dot 2NH(4)NO(3)(s), (NH4)(2)SO4.3NH(4)NO(3)(s), H2SO4 center dot H2O(s), H2SO4 center dot 2H(2)O(s), H2SO4 center dot 3H(2)O(s), H2SO4 center dot 4H(2)O(s), H2SO4 center dot 6.5H(2)O(s), HNO3 center dot H2O(s), HNO3 center dot 2H(2)O(s), HNO3 center dot 3H(2)O(s), and HCl center dot 3H(2)O(s)). The enthalpy of formation of the complex salts NaNH4SO4 center dot 2H(2)O(s) and Na2SO4 center dot NaNO3 center dot H2O(s) is calculated. The model is valid for temperatures less than or similar to 263.15 up to 330 K and concentrations from infinite dilution to saturation with respect to the solid phases. For H2SO4-H2O solutions the degree of dissociation of the HSO4- ion is represented near the experimental uncertainty over wide temperature and concentration ranges. The parametrization of the model for the subsystems H+-NH4+-NO3--SO42--H2O and H+-NO3--SO42--Cl--H2O relies on previous studies (Clegg, S. L. et al. J. Phys. Chem. A 1998, 102, 2137-2154; Cars law, K. S. et al. J. Phys. Chem. 1995, 99, 11557-11574), which are only partly adjusted to new data. For these systems the model is applicable to temperatures below 200 K, dependent upon liquid-phase composition, and for the former system also to supersaturated solutions. Values for the model parameters are determined from literature data for the vapor pressure, osmotic coefficient, emf, degree of dissociation of HSO4-, and the dissociation constant of NH3 as well as measurements of calorimetric properties of aqueous solutions like enthalpy of dilution, enthalpy of solution, enthalpy of mixing, and heat capacity. The high accuracy of the model is demonstrated by comparisons with experimentally determined mean activity coefficients of HCl in HCl-Na2SO4-H2O solutions, solubility measurements for the quaternary systems H+-Na+-Cl--SO42--H2O, Na+-NH4+-Cl--SO42--H2O, and Na+-NH4+-NO3--SO42--H2O as well as vapor pressure measurements of HNO3, HCl, H2SO4, and NH3

Inverse Modeling for the anthropogenic emission estimation by 4D-var

By taking a group of archaeological sites around the area of Borġ in-Nadur in south-east Malta, this collection of essays is an attempt at filling in the islands’ history during the long second millennium BC .peer-reviewe