REACT-EU
Im Rahmen des Projekts wird ein mobiler Messcontainer mit hochmodernen Messgeräten ausgestattet. Der Messcontainer wird zur Charakterisierung von anthropogenen Emissionen (Spurengase und Aerosole) eingesetzt. Die zu messenden atmosphärischen Bestandteile haben sowohl einen großen Einfluss auf die Luftqualität und die menschliche Gesundheit als auch auf das Klima.
Figure 1: Mobiler Messcontainer am Taunus Observatory
Mit Hilfe des mobilen Labors können Messungen an verschiedensten Standorten durchgeführt werden. Dadurch lassen sich die Quellstärken von Luftschadstoffen für verschiedene Sektoren bestimmen. Insbesondere die Emissionen von stickstoffhaltigen Verbindungen (N2O und NH3) durch die Landwirtschaft können detailliert untersucht werden. Dies ist vor allem deshalb von Bedeutung, weil die Landwirtschaft eine wichtige Rolle bei der Freisetzung von Treibhausgasen und Ammoniak spielt, welches signifikant zur Bildung von gesundheitsschädigenden Aerosolpartikeln beiträgt. Es ist davon auszugehen, dass die landwirtschaftlichen Emissionen in Zukunft eher ansteigen bzw. weniger stark zurückgehen, als die Emissionen in anderen Sektoren. Deshalb kommt dem Monitoring von Emissionen dieses Sektors eine hohe Bedeutung zu. Vor allem in Bezug auf gasförmiges Ammoniak gibt es zudem kaum Messungen, da diese aufwändig und teuer sind. Des Weiteren wurden die benötigten automatisierten, hochsensitiven Messverfahren erst in den letzten Jahren entwickelt.
Die Messungen mit den beschafften Geräten umfassen die Aerosolgrößenverteilung von wenigen Nanometern bis hin zum Mikrometerbereich. Des Weiteren wird der Anteil von Ruß im atmosphärischen Aerosol bestimmt. In Bezug auf die Spurengase werden Ammoniak (NH3) sowie das langlebige Treibhausgas Lachgas (N2O) und Kohlenmonoxid (CO) als Tracer für anthropogene Verschmutzung gemessen.
Eine wichtige Forschungsfrage ist in diesem Zusammenhang auch, inwieweit Ammoniak zur Bildung neuer Aerosolpartikel (Nukleation) beiträgt. Die hier eingesetzten Geräte (insbesondere TILDAS und PSM, s.u.) können zur Beantwortung dieser Frage beitragen.
Neben den landwirtschaftlichen Emissionen lassen sich mit dem mobilen Labor aber auch andere Quellen charakterisieren, z. B. durch Fahrzeuge oder industrielle Prozesse. Auch hier spielt die Messung von Größen, wie der Aerosol-Gesamtanzahlkonzentration, der Aerosolgrößenverteilung, der Rußkonzentration und der Ammoniakkonzentration eine wichtige Rolle. Da die Messstationen der Landesämter und des Bundes diese Größen nicht routinemäßig erfassen, werden hierzu Messungen dringend benötigt.
Die im Rahmen von EFRE REACT-EU beschafften Geräte und Gegenstände sind im Folgenden mit einer kurzen Erklärung aufgelistet
- Mobiler und klimatisierter Messcontainer, ausgestattet mit speziellen Einlässen zur Probenahme von Aerosolen und Spurengasen.
- Aerosolspektrometer zur Bestimmung der Aerosolgrößenverteilung über einen weiten Größenbereich mit hoher Zeitauflösung (APS).
- Absorptionsspektrometer zur Bestimmung der Ammoniakkonzentration in der Gasphase mit hoher Zeitauflösung und Sensitivität (QC-TILDAS).
- Absorptionsphotometer zur Messung der Rußkonzentration im atmosphärischen Aerosol mit hoher Zeitauflösung und Sensitivität (Äthalometer).
- Partikelzähler zur Bestimmung der Aerosol-Gesamtkonzentration ab einem Durchmesser von ca. 1 nm; außerdem kann die Aerosolgrößenverteilung im Bereich von 1 bis 3 nm bestimmt werden (PSM).
- Spektrometer zur präzisen und schnellen Messung von N2O und CO (Picarro G5310), incl. Server Station für die automatisierte Datenauswertung.
- Orbitrap Exploris 120 (Thermo Fisher Scientific). Dieses Instrument erlaubt in-situ und real-time Messungen der Zusammensetzung von Aerosolpartikeln, speziell in Bezug auf die Analyse von partikelgebundenen organischen Schadstoffen in urbanen und ländlichen Arealen. (Poster zum Unterladen).
Figure 2: a) QC-TILDAS, und b) Picarro G5310
Figure 3: a) Orbitrap-MS für Laborexperimente und b) Orbitrap-MS-System im Messcontainer.
Neben den genannten Geräten kann das mobile Labor weitere Messinstrumente aufnehmen, die in der Arbeitsgruppe vorhanden sind und je nach Forschungsfrage und Bedarf die o.g. Grundausstattung ergänzen.
