Annual cycles of major ions, levoglucosan and cellulose in atmospheric aerosol samples

Abstract

Diese Arbeit beruht auf Ergebnissen, die im Rahmen der Projekte ,Backgroundmessungen Sonnblick' und ,CARBOSOL' gewonnen wurden. Beide Forschungsprojekte befaßten sich mit der Untersuchung des atmosphärischen Aerosols. Im Projekt ,Backgroundmessungen Sonnblick' wurden am Sonnblick Observatorium (3106 m Seehöhe) die Aerosolkomponenten Sulfat, Nitrat, Oxalat, Chlorid, Ammonium, Kalzium, Magnesium, Natrium und Kalium sowie die Spurengase Schwefeldioxid, Salpetersäure und Ammoniak mit zwei parallel installierten In-Line Filterpacks gemessen. Im Zeitraum von Dezember 2002 bis Oktober 2004 wurden täglich Proben genommen. Das Projekt ,CARBOSOL' wurde an sechs Meßstellen durchgeführt. In der Zeit von Sommer 2002 bis Herbst 2004 wurden Hi-Vol Wochenproben auf Quarzfaserfiltern gesammelt. Für diese Arbeit wurden nur die Messungen von Cellulose und Levoglucosan ausgewertet. Die im Rahmen der ,Backgroundmessungen Sonnblick' bestimmten Aerosolkomponenten sowie Ammoniak und Salpetersäure zeigten ausgeprägte Jahresgänge mit höheren Meßwerten im Sommer und geringeren Werten im Winter. Die Jahresmittelwerte der Aerosolkomponenten Nitrat, Sulfat und Ammonium lagen bei 5,5 bis 15 nmol/m³, die Jahresmittelwerte der Spurengase bei 2,9 bis 19 nmol/m³.Die im Rahmen von ,CARBOSOL' gemessenen mittleren Konzentrationswerte lagen an den sechs Meßplätzen bei 14 bis 273 ng/m³ für Levoglucosan und bei 13,5 bis 133 ng/m³ für Cellulose. Verwendet man Levoglucosan und Cellulose als ,Makro-Tracer', so kann der Beitrag der Holzverbrennung und Pflanzenabbrieb am Organischen Material einer Aerosolprobe bestimmt werden. Der Beitrag der Holzverbrennung liegt bei 21 bis 39 %, während der Einfluß des Pflanzenabrieb geringer ist und im Bereich von 3 bis 16 % liegt.This work contains input from two projects:"Backgroundmeasurements Sonnblick" and "CARBOSOL". In "Backgroundmeasurements Sonnblick" the aerosol compounds sulphate, nitrate, oxalate, chloride, ammonium, calcium, magnesium, sodium and potassium as well as the trace gases sulphur dioxide, nitric acid and ammonia were collected with two parallel in-line system filter packs at Sonnblick Observatory (3106 m a.s.l.). Daily samples were collected (December 2002 - October 2004). The "CARBOSOL" project was performed at six sampling sites across Europe. With a High-Volume sampler, weekly aerosol samples were collected during two years (2002 - 2004) on quartz fiber filters. Here the determination of the organic compounds cellulose and levoglucosan for all the six sampling sites was carried out. Aerosol compounds as well as ammonia and acid nitric show pronounced annual cycles with high values in summer and low in winter. For aerosol compounds as nitrate, sulphate and ammonia the average concentration values of the whole period range between 5,5 and 15 nmol/m³ and for the trace gases nitric acid, sulphur dioxide and ammonium 2,9 and 19 nmol/m³. Concerning "CARBOSOL" the average concentrations of the whole period for the six sampling sites in Europe range between 14 and 273 ng/m³ for levoglucosan and between 13,5 and 133 ng/m³ for cellulose. Using levoglucosan and cellulose as macrotracers for "wood smoke" and "plant debris" it is possible to calculate the contribution to OM. The contribution of wood smoke to OM ranges between 21 and 39 %, while the contribution of plant debris to OM is between 3 and 16%.12