Abschlussbericht des Graduiertenkollegs (pdf) - Zentrum für ...

10 Projekte am Max-Planck-Institut für Chemie
10.1 Biogeochemie
Prof. Dr. M. Andreae, Dr. Günter Helas, Dr. J. Kesselmeier, Dr. F. X. Meixner und Mitarbeiter
10.1.1 Messungen von Lachgas (N2O) und Methan (CH4) in europaeischen Nebenmeeren
Bearbeiter: Dipl.-Chem. Hermann Bange
Hauptbetreuer: Prof. Dr. M. Andreae
Zur räumlich und zeitlich hochaufgelösten Messung von gelösten und atmosphärischen Lachgas (N2O) und
Methan (CH4) wurde ein kontinuierlich arbeitendes gaschromatographisches Analysesystem (GC-ECD/FID)
aufgebaut. Zur Messung von N2O und CH4 in der ozeanischen Mischungschicht wurde ein Seewasser-
Gas Equilibrator eingesetzt. Dieses System wurde während mehrerer Expeditionen in verschiendenen europäischen
Nebenmeeren (Nordsee September 1991, September 1992; Ostsee Februar 1992, Juli-August
1992, Gironde November 1992, östliches Mittelmeer Juli 1993) eingesetzt.
Das wichtigste Ergebnis läßt sich wie folgt zusammenfassen: Es konnte erstmals gezeigt werden, dass N2Ound
CH4-Emissionen aus Küstengebieten (kontinentaler Schelf und Aestuare) einen wesentlichen Beitrag
zu den globalen ozeanischen Emissionen von N2O und CH4 leisten.
10.1.2 Die Abgabe von organischen Säuren an die Atmosphäre durch Pflanzen verschiedener
Entwicklungsstufen
Bearbeiterin: Dipl.-Biol. Kirsten Bode
Hauptbetreuer: Dr. J. Kesselmeier
Im Rahmen der Dissertation sollte untersucht werden, ob die Vegetation als Quelle für Ameisen- und
Essigsäure in der Atmosphäre angesehen werden kann. Um dabei Oxidationsvorgänge an pflanzlich emittierten
Spurengasen während der Verweildauer in der Küvette auszuschließen, wurde diese Arbeiten unter
Reinluft-Bedingungen durchgeführt. Dabei wurden verschiedene junge Baumspezies hinsichtlich ihres
Austauschverhaltens und ihrer Saisonalität verglichen. Erste Feldmessungen an Fichtenzweigen mit einem
halboffenem Küvettensystem ergaben aufgrund der im Freiland üblichen wechselhaften klimatischen
und luftchemischen Bedingungen uneinheitliche Ergebnisse. Die daraufhin geforderte Standardisierung der
Meßbedingungen, die einen Vergleich verschiedener Pflanzenarten ermöglichen sollte, machte die völlige
Neukonstruktion eines Küvettensystems und den Aufbau einer Gasreinigungsanlage notwendig. Mit dem
neuen System wurden unter einheitlichen Bedingungen in einem Klimaschrank zwei Fichten (Picea abies (L)
Karst.), eine Buche (Fagus sylvatica L.) und eine Esche (Fraxinus excelsior L.) untersucht. Im Laufe von 3
bis 7 Tagen wurden die oberirdischen Abschnitte der 3-5 Jahre alten Bäume mit gereinigter Luft begast und
der Austausch von Ameisen- und Essigsäure gemessen. Gleichzeitig wurden die Nettophotosynthese- bzw.
die Atmungsrate und die Transpiration bestimmt. Die gewonnenen Gaswechseldaten und Austauschraten
für die beiden organischen Säuren waren mit denen von Feldversuchen vergleichbar. Bei allen untersuchten
Pflanzen wurden hauptsächlich Emissionen und kaum Depositionen beobachtet. Während der Lichtphasen
emittierten die Versuchspflanzen in höheren Raten als in den Dunkelphasen. Bei den meisten Experimenten
waren Ameisensäureaustausch und Transpirationsrate korreliert. Für die Essigsäure waren diese
Beziehungen weniger deutlich. Bei allen Versuchspflanzen waren die Verhältnisse zwischen Ameisensäureund
Essigsäureabgabe korreliert. Im Zusammenhang mit der herbstlichen Stoffwechselumstellung nahmen
die Freisetzungsraten der Esche bezogen auf die Blattfläche und den Gaswechsel zu. Bei der Buche waren
im Herbst die Emissonsraten in Bezug auf Transpiration und Photosynthese erhöht. Desweiteren war eine
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