Entwicklung eines flugzeuggetragenen Ionen-Massenspektrometers mit großem Massenbereich: Messungen im Labor, im Abgasstrahl von Düsenflugzeugen und in der oberen Troposphäre

Aersolpartikel beeinflussen die Wolkenbildung und das Klima. Um die Entstehung von Aerosolpartikeln, insbesondere die ioneninduzierte Nukleation, zu untersuchen, wurde in der vorliegenden Arbeit ein Massenspektrometer zur Detektion von Ionen bis zu 9000 atomaren Masseneinheiten (amu) entwickelt (LIOMAS). Im Labor wurde die Sonde kalibriert, getestet und optimiert. Die ioneninduzierte Nukleation im System H2SO4/H2O wurde im Labor in einem Strömungsreaktor in Abhängigkeit von der Konzentration der Vorläufergase und der Verweilzeit der Ionen untersucht. Messungen im Abgasstrahl von Düsentriebwerken ergaben, dass (i) vom Triebwerk produzierte Chemi-Ionen als Aerosolvorläufer wirken, (ii) das Wachstum negativer Ionen effizienter, als das Wachstum positiver Ionen ist und (iii) bei niedrigem Schwefelgehalt des Treibstoffes ein Ionenwachstum ohne die Beteiligung schwefelhaltiger Gase stattfindet. In der oberen Troposphäre wurden erstmals Ionen detektiert, deren Masse mindestens 2500 amu betrug. Das Auftreten solcher massereichen Ionen wird in Abhängigkeit von meteorologischen Parametern, Spurengas- und Partikelkonzentrationen diskutiert. Diese Beobachtung massereicher Ionen deutet darauf hin, dass in der oberen Troposphäre gelegentlich ioneninduzierte Nukleation stattfindet