Neues Design von Langpfad-DOAS-Instrumenten basierend auf Faseroptiken und Anwendung der Untersuchung der urbanen Atmosphäre

Mit Hilfe von Differentieller Optischer Absorptionsspektroskopie (DOAS) in Verbindung mit sehr langen Lichtwegen, lassen sich viele Spurengase in der Atmosphäre nachweisen. Damit ist die DOAS-Methode ein wichtiges Verfahren zu Quantifizierung gasförmiger Schadstoffemissionen und der Erforschung des photochemischen Smogs. In dieser Arbeit wurde gezeigt, dass durch die Verwendung von Faseroptiken die spektrale Charakterisierung der verwendeten Lichtquelle deutlich verbessert und damit die Nachweisgrenzen gesenkt werden können. Dies wurde sowohl an einem Vielfachreflektionssystem (White-Zelle) als auch an einem Langpfad-DOAS-Teleskop (LP-DOAS) nachgewiesen. Für das LP-DOAS-Instrument ergab sich ein vollständig neues Konstruktionsprinzip. Durch die Kombination von Sende- und Empfangsfasern in einem Bündel, vereinfacht sich der Aufbau gegenüber den der herkömmlichen Langpfad-Teleskopen in Koaxialausführung erheblich und führt zu einer höheren Signalintensität aufgrund besserer Transmissionseigenschaften. Dies konnte auch durch Modellierungen gezeigt werden. Damit werden kleinere und robustere DOAS-Messinstrumente mit erweitertem Einsatzgebiet möglich. Mit LP-DOAS wurden während der MCMA-2006-Kampagne in Mexiko-Stadt neben NO2, O3, SO2, HCHO, HONO und Glyoxal eine Vielzahl von flüchtigen aromatischen Kohlenwasserstoffen als Vorläufer für sekundäre organische Aerosole (SOA) gemessen. Dabei wurden auch die polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe Naphthalin und erstmalig Methylnaphthalin nachgewiesen. Bei Messungen in Heidelberg konnte Naphthalin auch außerhalb von Ballungszentren mit LP-DOAS gemessen werden. In dieser Arbeit wird ein neues Software-Paket „LabDOAS“ zur effizienten Ausführung von DOAS-Messungen, Analysen von Spektren und automatischer Auswertung vorgestellt