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status_changed: 2012-08-14 14:58:21
type: doctoralThesis
metadata_visibility: show
creators_name: Curtius, Joachim
title: Aerosol-Schwefelsäure in der Atmosphäre und im Nachlauf von Düsenflugzeugen: Entwicklung und Einsatz einer neuartigen, flugzeuggetragenen Massenspektrometersonde
title_en: Aerosol sulfuric acid in the atmosphere and in jet aircraft exhaust: Development and application of a novel aircraft-borne mass spectrometer apparatus
ispublished: pub
subjects: ddc-530
divisions: i-851340
adv_faculty: af-13
keywords: Atmosphärenforschung , Aerosolpartikel , Flugzeugemissionen , Schwefelsäure , Massenspektrometrieatmospheric chemistry , aerosol particles , aircraft emissions , sulfuric acid , mass spectrometry
abstract: Ein neuartiges, flugzeuggetragenes Instrument, genannt 'VACA'  (Volatile Aerosol Component Analyzer), zur quantitativen Bestimmung von  Aerosol-Schwefelsäure (H2SO4(ae)) wurde entwickelt. Die VACA-Methode basiert  auf dem Verdampfen von Aerosolteilchen mit anschließendem Nachweis der  gasförmigen H2SO4 durch Ionen-Molekül-Reaktions-Massenspektrometrie.  Die Methode ist schnell und sehr empfindlich (Zeitauflösung 3 s,  Nachweisgrenze 10 pptv) und bietet erstmalig die Möglichkeit zur on-line  Messung von Aerosol-Schwefelsäure. Das VACA-System wurde in Laboruntersuchungen charakterisiert und kalibriert. Es wurde für flugzeuggetragene Messungen  vorbereitet und bei der internationalen Meßkampagne ACE 2 für Messungen in  der Freien Troposphäre eingesetzt. Vertikalprofile der Konzentration der  Aerosol-Schwefelsäure zwischen 2 und 13 km Höhe zeigen wiederholt eine  ausgeprägte H2SO4-Aerosolschicht in 5 km Höhe. Während der Meßkampagnen  SULFUR 5 und SULFUR 6 wurde das VACA-System zur Messung von H2SO4 im Abgas  von Düsenflugzeugen im Flug eingesetzt. Es konnte erstmalig direkt  Schwefelsäure im Flugzeugabgas nachgewiesen werden. Mischungsverhältnisse  bis zu 1.5 ppbv bei einem Abgasalter von 1.1 s wurden beobachtet.  Die Bestimmung des Konversionsfaktors e für die Umwandlung von Treibstoffschwefel in Schwefelsäure ergab Werte von e>0.4 (ATTAS, Treibstoffschwefelgehalt=FSC =2700 ppmm) bzw. e=3.3±1.8 (B-737, FSC=56ppmm). Weiterhin zeigten Messungen  von Chemi-Ionen, die von Flugzeugtriebwerken emittiert werden, daß zahlreiche  Ionen großer Masse (>450 amu) entstehen. Dies bestätigt die Existenz einer  ionen-induzierten Aerosol-Mode.
abstract_translated_text: Main focus of this work was the development and application of a novel aircraft- borne instrument termed Volatile Aerosol Component Analyzer (VACA) for the  quantitative measurement of sulfuric acid contained in aerosol particles  (H2SO4(ae)). By this method H2SO4(ae) is evaporated, and subsequently detected  by Ion Molecule Reaction Mass Spectrometry. The VACA instrument is fast and  very sensitive (time resolution 3s, detection limit 10 pptv). It represents the  first instrument to measure H2SO4(ae) on-line. The system was characterized and  calibrated in laboratory studies. It was prepared for aircraft-borne operation  and used for measurements in the Free Troposphere during the international  ACE 2 campaign. Vertical profiles of H2SO4(ae) at altitudes between 2 and  13 km repeatedly revealed a distinct layer of H2SO4(ae) around 5 km. The  measurements during the SULFUR 5 and SULFUR 6 campaigns allowed the first  direct detection of H2SO4(ae) in the exhaust plume of jet aircraft in flight.  Here H2SO4 mixing ratios reached up to 1.5 ppbv at a plume age of 1.1 s.  Conversion rates e characterizing the conversion of fuel sulfur into H2SO4  were derived (e>0.4, ATTAS aircraft, fuel sulfur content=FSC=2700 ppmm and  e=3.3±1.8, B-737, FSC=56 ppmm). Additionally measurements of chemiions  produced by jet engines in flight revealed large quantities of massive  chemiions (m>450 amu) indicating the existence of an ion-induced aerosol-mode.
abstract_translated_lang: eng
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date: 1999
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advisor: HASH(0x55fc36c776e0)
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bibsort: CURTIUSJOAAEROSOLSCH1999
full_text_status: public
citation:   Curtius, Joachim  (1999) Aerosol-Schwefelsäure in der Atmosphäre und im Nachlauf von Düsenflugzeugen: Entwicklung und Einsatz einer neuartigen, flugzeuggetragenen Massenspektrometersonde.  [Dissertation]     
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