Mikroanalytische Untersuchungen zur Wolken- und Nebelbildung mittels laserinduzierter Massenspektroskopie, Roentgenfluoreszenzanalyse, Ionenchromatographie und nasschemischer Methoden

The comparison of the composition of residual cores of drops from clouds and fog with simultaneously collected particles of the interstitial aerosols give information on micro-physical and chemical seletion processes in cloud and fog formation. To collect the residual cores, a virtual counterflow impactor was built up and its suitability for contamination-free separation of the drops from clouds and fog from the particle and gas phase of the interstitial aerosol was checked. The remaining residual cores left over in the virtual counterflow impactor by evaporation of the drops were selectively separated according to size in mini-cascade impactors (for individual particle analysis) and on core pore filters (for the bulk analysis.) By measuring the liquid water content, the number of drops density and the mean drop diameter, fog and cloud physics parameters were collected. The composition of residual cores and of particles of the interstitial aerosol was determined. (orig.)Der Vergleich der Zusammensetzung von Residualkernen von Wolken- und Nebeltropfen mit gleichzeitig gesammelten Partikeln des interstitiellen Aerosols liefert Einblicke in mikrophysikalische und -chemische Selektionsprozesse bei der Wolken- und Nebelbildung. Zur Sammlung der Residualkerne wurde ein virtueller Gegenstromimpaktor aufgebaut und dessen Eignung zur kontaminationsfreien Abtrennung der Wolken- und Nebeltropfen von der Partikel-und Gasphase des interstitiellen Aerosols ueberprueft. Die im virtuellen Gegenstromimpaktor durch Verdampfen der Tropfen uebrig bleibenden Residualkerne wurden groessenselektiv in Mini-Kaskadenimpaktoren (fuer die Einzelpartikelanalyse) und auf Kernporenfiltern (fuer die ''bulk''-Analyse) abgeschieden. Durch Messung des Fluessigwassergehalts, der Tropfenanzahldichte und des mittleren Tropfendurchmessers konnten nebel- und wolkenphysikalische Parameter erfasst werden. Die Zusammensetzung von Residualkernen und von Partikeln des interstitiellen Aerosols wurde bestimmt. (orig.)SIGLEAvailable from TIB Hannover: DW 9945 / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekDEGerman

Untersuchungen mikrophysikalischer und chemischer Diskriminierungsprozesse bei der Wolkenbildung mittels Einzelpartikelanalyse. Ein Beitrag zum Great Dun Fell Experiment Abschlussbericht

Vom 22.4. bis 12.5.93 fand das Feldexperiment des EUROTRAC-Subprojekts GCE (Ground-based Cloud Experiments) am Great Dun Fell, Cumbria, GB statt. Durch Exposition von fuenfstufigen Kaskadenimpaktoren (Partikeldurchmesser >0,09 #mu#m) wurden Partikeln des intersitiellen Aerosols und Wolkentropfenresiduen gesammelt und mittels Einzelpartikelanalyse untersucht. Zur Gewinnung von Residualkernproben wurde dem Impaktor ein virtueller Gegenstromimpaktor vorgeschaltet. Die externe bzw. interne Mischung maritimer und anthropogener Aerosolkomponenten ermoeglicht eine Charakterisierung von Luftmassen mit Hilfe der Lasermikrosonden-Massenspektrometrie. Als Bildungsprozess kleiner Partikeln ('accumulation mode') wird die heterogene Nukleation von Schwefel- und Methansulfonsaeure auf Partikeln eines Verbrennungsaerosols nahegelegt. Ein vergleichbarer Prozess auf grossen Seesalzkernen wird nicht beobachtet. Typische Wolkentropfenresiduen sind im maritimen Fall Seesalzkerne und sekundaeres Sulfataerosol, intern gemischt mit Methansulfonaten. Als Folge der Partikelalterung aufgewachsene Sulfat- bzw. Nitratschichten haben keinen erkennbaren Einfluss auf die Aufnahme von Seesalzkernen in der Tropfenphase. Die Wolkentropfenresiduen im nicht maritimen Fall bestehen im Wesentlichen aus Sulfaten. In Wolken geringen Fluessigwassergehalts bilden Partikeln aus Krustenmaterial einen signifikanten Anteil der gesammelten Residualkerne. Das vor der Wolkenbildung und nach der Wolkenaufloesung untersuchte Aerosol zeigt sowohl in Bezug auf intern als auch auf extern gemischte Komponenten grosse Aehnlichkeit. Der Einfluss der Wolken ist im wesentlichen an der Bildung von Hydroxymethansulfonaten (gebildet aus geloestem Formaldehyd und Schwefeldioxid) bzw. einer signifikanten Zunahme partikelgebundener Sulfate nachweisbar. Die Sulfatzunahme wird nicht an vergleichsweise grossen Seesalzkernen beobachtet. Die sehr unterschiedliche Aufnahme einzelner Partikelkomponenten in die Wolkentropfen fuehrt zu einer spezifischen Zusammensetzung der Tropfeninhaltsstoffe und der Partikeln des interstitiellen Aerosols. Partikeln aus der Oelverbrennung (Russ) werden in der Regel nur in geringem Umfang in Wolkentropfen inkorporiert. (orig.)From 22nd of April to 12th of Mai 1993 the field campagne of the EUROTRAC subprojekt GCR (Ground-based Cloud Experiments) took place at Great Dun Fell Cumbria, GB. Cloud interstitial particles and cloud droplet residues were collected by five-stage cascade impactors equipped with special inlet systems, e.g. a counterflow virtual impactor (droplet residues) of the University of Rhode Island. Internal as well as external mixtures of marine and anthrophogenic particle constituents which are observed by laser microprobe mass spectrometry enable characterization of air masses. With respect to accumulation mode particles the findings agree with heterogeneous nucleation of MSA and H_2SO_4 on combustion aerosols. This was not observed for large sea salts. Under marine conditions cloud droplet residues mainly consist of sea salt or non sea salt sulphate which was internally mixed with methane sulfonates. Sulphate and nitrate layers formed by aging processes do not significantly influence incorporation of sea salt nuclei into the liquid phase. In case of non marine dominated conditions the cloud droplet residues mainly consists of sulphate species. Clouds of low liquid water content show crystal material as droplet residues. In general the comparison of aerosols examined before cloud formation and after cloud dissipation showed a poor influence of cloud formation on the main chemical particle constituents. Only the formation of HMSA and sulphate was observed. An expected increase of sulphate within cloud droplets containing large sea salt nuclei was missing. Significant change of the chemical cloud droplet inventories from droplet to droplet is a result of incorporation of particle constituents into the liquid phase. Depending on the amount of water soluble trace constituents (e.g. sulphate) soot particles originating from oil combustion remain in the cloud interstitial aerosol when clouds are formed. (orig.)Available from TIB Hannover: F95B976+a / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekSIGLEBundesministerium fuer Forschung und Technologie (BMFT), Bonn (Germany)DEGerman

Charakterisierung von Aerosolen in der stark anthropogen gepraegten Industrie- und Agrarregion (Teil Chemie) Schlussbericht. AFS-Projekt

The purpose of the present study was to chemically characterise emissions and ambient concentrations of superficial aerosols in an industrial region using a methodologically broad approach. Temporal and spatial variabilities were quantified for scales ranging from 1 to 1000 kilometres and from time of day to time of year, respectively. The degree of accumulation of aerosol constituents in air masses passing over metropolitan areas was quantified on the basis of two episodes near Berlin, i.e. for an industrial and an agricultural region subject to strong anthropogenic influences. Heavy metal concentrations in air-borne dust were found to be at least as high at rural locations in this region as they were at urban locations, and all heavy metals found were predominantly of anthropogenic origin. The data analysis entailed pioneer work, involving amongst other things an improved use of backward trajectories and of the partly mutually independent variables observable trace substance concentration (mueg/m-3) and trace substance ratio in the particle phase (mg/g). Major new insights were gained with regard to the occurrence of dicarbonic acids, which are quantitatively probably the most significant component of the organic fraction of the particulate material. For this purpose a simple fluid chromatographic method was developed. However, the formation pathways of dicarbonic acids, and of secondary organic particulate material in general, still remain to be clarified. Information gathered on animal husbandry as a potential aerosol source, incidentally another pioneer accomplishment of this study, revealed insights that merit a closer study of this emission source.In einem methodisch breiten Ansatz wurde das bodennahe Aerosol in der Industrieregion in Immission und Emission chemisch charakterisiert. Die raeumlichen und zeitlichen Variabilitaeten wurden in den Skalenbereichen 1-1000 km bzw. Tageszeiten-Jahreszeiten quantifiziert. In welchem Masse Luftmassen beim Transport ueber Ballungsgebieten mit Aerosolinhaltsstoffen angereichert werden, konnte anhand zweier Episoden bei Berlin quantifiziert werden. Der Luftstaub war an laendlichen Orten der stark anthropogen gepraegten Industrie- und Agrarregion mindestens gleich stark wie an den urbanen durch Schwermetalle vornehmlich anthropogenen Ursprungs angereichert. Bei der Datenanalyse wurden u.a. durch verbesserte Nutzung von Rueckwaertstrajektorien und der beiden z.T. voneinander unabhaengigen Observablen Spurenstoffkonzentration (#mu#g/m"3) und -mischungsverhaeltnis in der Partikelphase (#mu#g) neue Wege beschritten. Hinsichtlich des Vorkommens von Dicarbonsaeuren, die mengemaessig wohl bedeutendste Stoffgruppe des organischen Anteils des Partikelmaterials, wurden erhebliche Erkenntnisse gewonnen. Hierfuer wurde eine einfache fluessigchromatographische Methode entwickelt. Die Bildungswege, wie die von sekundaerem organischen Partikelmaterial generell, sind jedoch noch unklar. Die erstmalige Untersuchung der potentiellen Aerosolquelle Nutztierhaltung lieferte Hinweise, die eine fundierte Untersuchung dieser Quelle nahelegen. (orig.)Available from TIB Hannover: F02B1190+a / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekSIGLEBundesministerium fuer Bildung und Forschung, Berlin (Germany)DEGerman

Elektronenmikroskopische und roentgenfluoreszenzanalytische Untersuchungen an Nadelbaeumen

With 100 figs., 89 refs.Copy held by FIZ Karlsruhe; available from UB/TIB Hannover / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekSIGLEDEGerman

Messung der trockenen Deposition auf Laub- und Nadelbaeumen mittels natuerlich radioaktiver Tracer

Measurement of the dry deposition rates on trees by using the natural radioactivity as a tracer. The direct measurement of dry deposition fluxes into a canopy or onto single branches or leaves is difficult. The natural particle bound radioactivity in the ground-level air can be used as a tracer to gain information on this process in small scales of time and space. #gamma#- and #alpha#-spectroscopy of radioactive daughters of Rn and Tn deposited on filters and on leaves, needles and surrogate acceptors have been developed as highly mobile field-methods. Applying Radon daughters as tracers leads to information on deposition velocities during short time intervals. The evaluation of meteorological effects in the field thus becomes possible. The main factors influencing the deposition velocity are the particle size and the wind speed. Therefore size fractionating sampling devices and anemometer arrangements are needed, both small, light-weight and cheap. We prefered filter and impactor combinations to gain 4 size fractions suitable for radioactivity and composition measurements. The concentration values of compounds and elements have been evaluated by X-ray fluorescence and ionchromatography. Numerous results of measurements on natural leaves and surrogates are presented, showing the state of developement now attained and proving the applicability of this method. (orig.)Gasfoermige und partikelgebundene Stoffe der bodennahen Luftschicht werden u.a. durch die sogenannte trockene Deposition dem Boden bzw. dem Bewuchs zugefuehrt. Die experimentelle Bestimmung dieses Stoffbilanzgliedes ist schwierig. Ziel des Forschungsvorhabens war die Entwicklung und Anwendung einer die natuerliche Radioaktivitaet der Luft als Tracer nutzenden Methode. Die Radioaktivitaet der kurzlebigen Nuklide RaB, C, C' und ThB, C, C'' sowohl des partikelgebundenen Angebots als auch der auf natuerlichen Akzeptoren (Nadeln, Blaetter) oder Surrogatflaechen deponierten Partikeln wird mittels #alpha#- und #gamma#-Spektroskopie gemessen. Bei der Nutzung der kurzlebigen Radon-Folgeprodukte koennen Depositionsfluesse waehrend kurzer Zeitintervalle von 1-2 Stunden bestimmt werden, so dass der Einfluss von meteorologischen Variablen in Pflanzenbestaenden beobachtbar wird. Besonderer Wert wurde auf die Entwicklung einer mobilen feldeinsatzfaehigen Messeinrichtung fuer die Aktivitaetsmessung gelegt. Dieses Ziel wurde auch bei den groessenselektiven Staubsammelvorrichtungen (4 Groessenfraktionen) erreicht, die erst eine quantitative Interpretation der Tracerexperimente erlauben. Zur Messung einzelner Stoffkomponenten wurden die Methoden der Roentgenfluoreszenzanalyse und der Ionenchromatographie eingesetzt. Zahlreiche Messergebnisse von Depositionsexperimenten belegen die Brauchbarkeit des Verfahrens zur Ermittlung des trockenen Eintrags in hoher zeitlicher und raeumlicher Aufloesung. (orig.)SIGLEAvailable from TIB Hannover: RO 2590(110) / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekLand Baden-Wuerttemberg, Stuttgart (Germany); Commission of the European Communities (CEC), Brussels (Belgium)DEGerman

Lasermikrosonden-Massenspektrometrie atmosphaerischer Aerosolpartikeln

With 87 figs., 132 refs., 24 tabs.Available from TIB Hannover: RO 2590(87) / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekSIGLEDEGerman