 | Schäuble D. Aufbau eines flugzeuggetragenen Massenspektrometers zur Messung von HNO3 und HONO und Quantifizierung der HNO3-Aufnahme in Eispartikel in Kondensstreifen und Zirren: Diss. … Dr. rer. nat. / Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Institut für Physik der Atmosphäre, Oberpfaffenhofen. - Köln: DLR, Bibliotheks- und Informationswesen, 2012. - iv, 173 p.: ill. - (Forschungsbericht; 2011-22). - Bibliogr.: S.155-169. - ISSN 1434-8454
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1 Einleitung ................................................... 1
2 HNO3 in der Stickoxid-Ozon-Chemie der Tropopausenregion ...... 7
2.1 NOx-O3-Chemie ........................................... 7
2.2 HNO3-Bildung ........................................... 12
2.2.1 Gasphasenchemie ................................. 12
2.2.2 Heterogene Chemie ............................... 12
2.3 Aufnahme von HNO3 in Eis ............................... 13
2.3.1 Kinetik ......................................... 16
2.3.2 Aufnahme in atmosphärische Eispartikel .......... 18
2.4 HNO3 in Kondensstreifen ................................ 24
3 Methoden zur Messung von HNO3 ............................... 29
3.1 Nylon-Filter/Chemilumineszenzdetektion ................. 29
3.2 Aktive Chemische-Ionisations-Massenspektrometrie -
ACIMS .................................................. 30
3.2.1 Messprinzip ..................................... 30
3.2.2 Das lineare Quadrupolmassenspektrometer ......... 32
4 Aufbau des flugzeuggetragenen Massenspektrometers AIMS zur
Messung von HNO3 und HONO ................................... 37
4.1 Ionenchemie ............................................ 38
4.1.1 SF5-Eduktion .................................... 39
4.2 Das Massenspektrometer und seine Parameter ............. 41
4.2.1 Komponenten, Dimensionen, Spannungen und
Drücke .......................................... 41
4.2.2 Totzeitkorrektur ................................ 46
4.2.3 Strömungsrohr ................................... 49
4.2.3.1 Druck .................................. 50
4.2.3.2 Flüsse ................................. 51
4.2.4 Massendiskriminierung ........................... 53
4.3 Kalibration ............................................ 57
4.3.1 Auswertemethoden ................................ 57
4.3.2 HNO3 ............................................ 59
4.3.2.1 Kalibrationsquelle ..................... 59
4.3.2.2 Folgeprodukte und Fragmentierung ....... 61
4.3.2.3 Kalibrationsfaktor, Nachweisgrenze
und Genauigkeit ........................ 65
4.3.3 HONO ............................................ 70
4.3.3.1 HONO-Kalibrationsquelle und LOPAP ...... 70
4.3.3.2 Feuchteabhängigkeit der HONO-
Messung ................................ 71
4.4 Beeinflussung der HNO3-Messung durch andere
atmosphärische Gase .................................... 75
4.4.1 H2O ............................................. 75
4.4.2 O3 .............................................. 79
4.5 Wandeffekte von HNO3 ................................... 81
4.5.1 Ansprech-/Abklingzeit und
Transmissionseffizienz .......................... 82
4.5.2 Einfluss von Temperatur und Feuchte ............. 84
4.5.3 Fazit ........................................... 86
4.6 Theorie der permanenten isotopischen Kalibration im
Flug ................................................... 89
4.7 Aufbau des Systems für Flugzeugmessungen ............... 93
4.7.1 Einlassleitung .................................. 93
4.7.2 Rackeinbau und Zulassung ........................ 97
4.8 Ausblick AIMS ......................................... 102
5 FIONA - die HONO-Vergleichskampagne an der
Reaktionskammer EUPHORE .................................... 105
5.1 Hintergrund der Messkampagne FIONA .................... 106
5.2 Bestimmung des Kalibrationsfaktors .................... 107
5.3 Offene Vergleichsmessungen ............................ 110
6 HNO3-Aufnahme in Eispartikel in Kondensstreifen und
Zirren während CIRRUS-III .................................. 115
6.1 Instrumentierung ...................................... 115
6.1.1 NOy-Messung .................................... 115
6.1.2 Anreicherung von Partikeln im Einlass .......... 116
6.1.3 Wasser- und Partikelmessung .................... 119
6.2 Bestimmung der HNO3-Konzentration ..................... 120
6.3 Identifikation von Kondensstreifen und Zirren ......... 122
6.4 HNO3-Partitionierung und Eiswassergehalt in
Kondensstreifen und Zirren ............................ 123
6.4.1 HNO3-Partitionierung ........................... 126
6.4.2 HNO3/H2O in Eispartikeln ....................... 127
6.4.3 Eiswassergehalt ................................ 129
6.4.4 Eispartikelkonzentration und Vergleich von
Kampagnenmittelwerten .......................... 130
6.5 HNO3-Aufnahme in wachsende Eispartikel -
Kondensstreifen als atmosphärisches Labor ............. 131
7 Schlussfolgerungen und Ausblick ............................ 135
Anhang ........................................................ 139
Abbildungsverzeichnis ......................................... 150
Tabellenverzeichnis ........................................... 153
Literaturverzeichnis .......................................... 154
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