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

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10.2 Luftchemie
Prof. Dr. P. Crutzen und Mitarbeiter
10.2.1 Messung und Interpretation von 13 C, 14 C, 17 O und 18 O Variationen in Atmosphärischem
Kohlenmonoxid
Bearbeiter: Dipl.-Chem. Thomas Röckmann
Hauptbetreuer: Prof. Dr. P. Crutzen
Isotopenbestimmungen an atmosphärischen Spurengasen werden in zunehmendem Maße zur Untersuchung
ihrer Quellen und Senken sowie zur Identifikation von chemischen Reaktionswegen eingesetzt. Im Falle von
CO existieren vier seltene Isotope, 13 C, 14 C, 17 O und 18 O. Eine vollständige Analytik zur gleichzeitigen
Bestimmung aller vier Isotopensignaturen wurde in dieser Arbeit entwickelt.
Ausgeprägte saisonale Schwankungen der Isotopenzusammensetzung von CO wurden an Reinluftproben,
die regelmäßig an unterschiedlichen Stationen genommen werden, beobachtet. Die Interpretation dieser
Schwankungen ist nützlich für das Verständnis des globalen CO Zyklus. Insbesondere wurden zwei bisher
unbekannte Phänomene identifiziert.
Die unabhängige Bestimmung von δ 17 O und δ 18 O an atmosphärischem CO zeigt eine beträchtliche massenunabhängige
Fraktionierung in den Sauerstoffisotopen. Mit Hilfe von Laborexperimenten wurden die
Hauptquellen dieser neuentdeckten Isotopensignatur identifiziert. Von großer Bedeutung ist, daß in der
Senkenreaktion von CO mit OH das verbleibende CO einen Überschuß an 17 O aufbaut. Weiterhin wird
massenunabhängig fraktionierter Sauerstoff von O3 bei der Ozonolyse ungesättiger Kohlenwasserstoffe auf
CO übertragen.
Während Episoden troposphärischen Ozonabbaus im Arktischen Frühling werden erniedrigte Werte von
δ 13 C(CO) gemeinsam mit erniedrigten Ozonmischungverhältnissen beobachtet. Dies wird durch die Produktion
von stark 13 C abgereichertem CO in der Reaktion von Cl mit CH4 bei erhöhten Cl Mischungsverhältnissen
verursacht. Die Auswertung der δ 13 C Abweichungen ermöglicht die Quantifizierung von Cl
Mischungsverhältnissen während dieser Ozonabbauereignisse, und die Ergebnisse sind in Übereinstimmung
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