Brüggemann, Martin

seit 01/2012
05/2011 - 11/2011
10/2006 - 05/2011
08/2005 - 04/2006
07/2005
Doktorand
Diplomarbeit im AK Hoffmann an der JGU Mainz
Studium der Chemie (Dipl.) an der WWU Münster
Zivildienst
Abitur in Schmallenberg

Kontakt
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Entwicklung einer Plasma-Ionenquelle zur on- und offline Analytik von sekundären organischen Aerosolen

Sekundäres organisches Aerosol (SOA) bildet sich durch Stofftransfer von schwerflüchtigen Substanzen aus der Gasphase zur Partikelphase (gas-to-particle conversion). Die kondensierbaren Spezies entstehen dabei durch Oxidation von primär freigesetzten flüchtigen Verbindungen (volatile organic compounds, VOCs), welche mit Reaktionspartnern wie OH-Radikalen, NO3-Radikalen oder Ozon reagieren. Auf diese Weise in der Atmosphäre gebildetes SOA zählt zu einem Hauptbestandteil von troposphärischem Aerosol und hat große Auswirkungen auf das Klima der Erde und die menschliche Gesundheit.

Um detailliertes Wissen über die Eigenschaften, Entstehung und Alterung von SOA zu erhalten, wurde in der Vergangenheit intensive Forschung auf diesem Gebiet betrieben und es wurden viele Techniken entwickelt um die chemische Zusammensetzung von SOA zu entschlüsseln. Keine dieser Techniken erlaubt jedoch eine vollständige chemische Analyse von SOA-Partikeln und so sind heutige Kenntnisse zu Entstehungsprozessen, den Eigenschaften und der Alterung von SOA, trotz großartiger Fortschritte bei der Identifizierung von biogenen und anthropogenen Vorläufersubstanzen und Markern, häufig mit großen Unsicherheiten verbunden. Ohne ein detailliertes Wissen ist es jedoch unmöglich die Auswirkungen von SOA auf atmosphärische Prozesse, das Klima und die menschliche Gesundheit vorherzusagen und zu bewerten.

Heute ist das Aerosol Massenspektrometer (AMS) wahrscheinlich die am häufigsten eingesetzte Technik um größenaufgelöste, chemische Informationen über Aerosolpartikel im submikrometer Bereich zu erhalten. Das AMS benutzt dazu eine Elektronenstoß-Ionenquelle, welche zu den harten Ionisierungs-techniken zählt und daher zu vielen Fragmentierungen führt. Aus diesem Grund ist es nicht möglich einzelne organische Verbindungen zu beobachten, welche als Marker-Verbindungen für anthropogene Aktivitäten, Waldbrände oder natürliche atmosphärische Bedingungen dienen können.

Um einen komplementären Ansatz zum AMS zu schaffen und weitere Fragen in Bezug auf die chemische Zusammensetzung von SOA zu klären, entwickeln wir eine neue, vielseitig einsetzbare Ionenquelle für die on- und offline Analytik von SOA-Partikeln. Die Ionenquelle basiert auf einem Niedertemperatur- Helium-Plasma bei Atmosphärendruck, welches durch Glimmentladungen oder dielektrisch behinderte Entladungen erzeugt wird. In einer solchen Plasma-Ionenquelle können angeregte, metastabile Heliumatome, durch die sogenannte Penning-Ionisierung, Analytmoleküle ionisieren. Diese sehr sanfte Chemi-Ionisierung bietet die Möglichkeit Massenspektren mit sehr geringen Fragmentierungen zu erhalten. Des Weiteren kann die Ionenquelle, je nach gewählter Entladungsart, bereits bei sehr geringen Temperaturen von 30 bis 100 °C arbeiten. Dies führt zu sehr niedrigen Temperaturen während des Ionisierungsprozesses und bietet daher die Möglichkeit auch sehr thermolabile Substanzen in SOA-Partikeln ohne Fragmentierungen zu messen.

Forschungsinteressen

Sekundäres organisches Aerosol (SOA), Ionenquellen, Niedertemperatur-Plasmen (Glimmentladung, dielektrisch behinderte Entladung), ambient mass spectrometry, Instrumentierung