Beiträge zur Klärung der biogenen Partikelbildung über borealen Nadelwäldern

Abstract

Der Beitrag der biogenen Kohlenwasserstoffe auf das Klima und ihr quantitativer Anteil bei der Bildung und dem Wachstum von organischen Aerosolen konnte noch nicht befriedigend geklärt werden. Daher wurden die täglichen Änderungen der Konzentrationen von verschiedenen biogenen flüchtigen organischen Verbindungen (BVOCs) und ausgewählter Oxidationsprodukte in der Gas- und Partikelphase an ausgewählten Tagen in Hyytiälä, Finnland, untersucht. a-Pinen und D3-Caren dominieren die Monoterpenverteilung über dem Nadelwald in Hyytiälä, Finnland, gefolgt von b-Pinen und Camphen. Die absoluten Konzentrationen variieren stark von < 10 bis mehreren Hundert ppt. Typischerweise werden die höchsten Konzentrationen in der Nacht und während der frühen Morgenstunden und die niedrigsten tagsüber erreicht. Die Hauptoxidationsprodukte von a-Pinen, Pinonaldehyd, und von b-Pinen, Nopinon, wurden in der Atmosphäre über dem nördlichen Nadelwald nachgewiesen und zeigten die höchsten Konzentrationen in den frühen Morgenstunden mit einer maximalen Konzentration von 140 ppt für Pinonaldehyd und von 45 ppt für Nopinon. Die täglichen Konzentrationsänderungen können zusammen mit den Mischungsverhältnissen ihrer Vorläufersubstanzen dazu benutzt werden, Perioden von deutlicher VOC Oxidation aufzuzeigen. Für die drei wichtigsten Monoterpene wurde die Produktionsraten von schwerflüchtigen Oxidationsprodukten für die Mittagszeit zur Sommerzeit am Ort der Probenahme kalkuliert. Die Werte über der Baumkrone lagen zwischen 1,2 bis 1,3 10^4 Moleküle m^-3 s^-1. Diese Produktionsraten machen einen prozentualen Anteil von 10 bis 16 % des kondensierbaren Materials aus, der benötigt wird, um den beobachteten Partikelwachstum während der Meßkampagne zu erklären. Weiterhin konnten schwerflüchtige Oxidationsprodukte von biogenen VOCs, Pinon- und Pinsäure in der Partikelphase direkt über der Baumkrone im Frühling 1998 in Hyytiälä, Finnland, nachgewiesen werden. Die Summe der Konzentrationen für diese beiden Substanzen in der Partikelphase lag im Bereich von 1 bis 4 ng m^-3. Zur Analyse dieser Dicarbonsäuren wurde eine Methode entwickelt, die nur eine vergleichsweise kurze Probenvorbereitung benötigt. Dies ermöglicht zukünftig den zeitlichen Verlauf des Partikelwachstums mit der chemischen Zusammensetzung in Beziehung setzen zu können.