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'Bromine and Chlorine Explosion' in a Simulated Atmosphere

Buxmann, Joelle Caroline Elisabeth

German Title: 'Brom und Chlor Explosion' in einer Simulierten Atmosphäre

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Abstract

Als Brom und Chlor 'Explosion' (BE und CE) bezeichnet man die autokatalytische, heterogene Freisetzung von reaktiven Halogenverbindungen (RHV). Bei der Zerstörung von atmosphärischem Ozon und der Beeinflussung der HOx und NOx Chemie, spielen die RHV BrO und ClO eine grosse Rolle. In dieser Arbeit werden die ersten direkten Messungen des BrO aus der BE über einer künstlichen Salzpfanne in einer Smogkammer unter troposphärischer Lichteinstrahlung gezeigt. Zudem wurden ClO, OClO (aus der CE) und BrO aus künstlichem Seesalzaerosol freigesetzt, beobachtet. Ein White System in Kombination mit Diff erentieller Optischer Absorptions Spektroskopie (DOAS) und ein Ultraviolett-LED Resonator verstärktes DOAS Instrument wurden installiert, um diese RHV zu messen. Maximale BrO Konzentration von mehr als 6 ppb wurden bei einer relativen Luftfeuchte von 60 % gemessen. Die BrO Bildung war stark von der Luftfeuchte abhängig. Diese Abhängigkeit kann durch die Dicke der Flüssigkeitsschicht auf den Salzkristallen erklärt werden. Es stellte sich weiterhin heraus das sekundäres organisches Aerosol die BrO Bildung aus der Salzpfanne hemmt. Während der Salzaerosol Experimente bilden sich bis zu 17 ppb ClO, 6 ppb OClO und 1.6 ppb BrO bei hohen NO2 und O3, was auf die Ansäuerung des Aerosols durch die Reaktion mit NO2 zurückgeführt werden kann. Die Ergebnisse weisen darauf hin, dass OClO und wahrscheinlich OBrO wichtig für die Halogenfreisetzung sind. Während die BE in der Natur beobachtet wurde, bleibt die Frage, wie wichtig die CE für die Troposphäre ist, ungeklärt.

Translation of abstract (English)

Bromine and chlorine 'explosions' refer to auto catalytic, heterogeneous releases of reactive halogen species (RHS). ClO and BrO play a key role as RHS, in destruction of atmospheric ozone and influencing HOx and NOx chemistry. From a smog chamber under tropospheric light conditions, fi rst direct observations of BrO from BE above a simulated salt pan are shown. Moreover, ClO, OClO (from CE) and BrO released from arti cial sea salt aerosols were detected. A White system in combination with Diff erential Optical Absorption Spectroscopy (DOAS) and an ultraviolet LED cavity enhanced DOAS instrument were installed to measure RHS. Maximum BrO concentrations of more than 6 ppb were observed at 60 % relative humidity. BrO formation was strongly humidity dependent, possibly controlled by the liquid layer on salt crystals. Secondary organic aerosols appeared to inhibit BrO formation in salt pan experiments. In aerosol experiments, up to 17 ppb of ClO, 6 ppb of OClO, and 1.6 ppb of BrO were observed in the presence of high NO2 and O3 concentrations, possibly due to acidifi cation of salt aerosols by reaction with NO2. These results suggest that OClO and possibly OBrO are important for the heterogeneous release process. While BE has been demonstrated to occur in nature, the question remains how important CE is in the troposphere.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Platt, Prof. Dr. Ulrich
Date of thesis defense: 25. July 2012
Date Deposited: 20. Aug 2012 09:35
Date: 2012
Faculties / Institutes: The Faculty of Physics and Astronomy > Institute of Environmental Physics
Subjects: 530 Physics
Uncontrolled Keywords: reaktiv , Halogen , autokatalytisch , Ozonabbau , Seesalzaerosolreactive , halogen , autocatalytic , ozone , aerosol
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