Das Projekt "Strukturelle Charakterisierung refraktaerer organischer Substanzen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gesellschaft zur Förderung der Spektrochemie und Angewandten Spektroskopie, Institut für Spektrochemie und Angewandte Spektroskopie durchgeführt. Refraktaere organische Substanzen (ROS) bilden den Hauptteil des geloesten organischen Kohlenstoffs in Gewaessern. ROS sind von Natur aus ein komplexes, kaum vollstaendig auftrennbares Gemisch einander aehnlicher organischer Verbindungen mit einem breiten Spektrum an Funktionalitaeten, Strukturen und Molekuelgroessen. Ihre Charakterisierung und die Aufklaerung von Partialstrukturen erfordert einen vielseitigen Verbund an leistungsstarken Trennverfahren und molekuelspektroskopischen Methoden. Erste IR-Spektren wurden von den Pyrolysefraktionen eines ROS-Standards aufgenommen, und verglichen mit den Ergebnissen eines frueher verwendeten Standards. MS-Messungen von ROS-Pyrolysaten zeigten eine breite Palette an Terpenen. Die Aufnahmen von 2D-Fluoreszenz-Spektren ergaben eine Abhaengigkeit der Spektren vom eingestellten pH-Wert. Ein Vergleich der 2D-Fluoreszenz-Spektren von ROS-Proben, die mit Argon gespuelt wurden, mit denen, die mit unterschiedlichen Quenchern (Cu, Sauerstoff, Pestizide) dotiert wurden, machte zusaetzliche Fluorophore sichtbar.
Das Projekt "Entwicklung eines feld- und flugtauglichen Fourierspektrometers mit rotierenden Retroreflektoren und mit diesem Durchfuehrung von spektroskopischen Untersuchungen an Rauchgasen und Duesentriebswerksabgasen in der Atmosphaere im IR-Bereich" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Institut für Optoelektronik durchgeführt. Bei dem neuartigen Fourierspektrometer werden optische Wegdifferenzen nicht durch Hin- und Herbewegungen von Spiegeln erzeugt, sondern durch kontinuierliche Rotation von Retroreflektoren. Dadurch wird der Aufbau vereinfacht, das Geraet unempfindlicher gegen rauhe Einsatzbedingungen und schnell. Durch Fernmessung werden die Rauchgase von Industriefeuerungen und die Abgase von Duesentriebwerken untersucht, mit dem Ziel, die Bestandteile zu identifizieren und ihre Konzentrationen zu bestimmen. Die notwendigen Kalibrier- und Auswerteverfahren werden entwickelt. Es handelt sich also um ein passives Fernerkundungsverfahren im infraroten Spektralbereich zur Analyse und Ueberwachung atmosphaerischer Umweltbelastungen aus stationaeren und mobilen Quellen.
Das Projekt "Laserspektroskopische Messung klimarelevanter Spurengase" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Institut für Physik durchgeführt. Der Anteil der Landwirtschaft am anthropogenen Treibhauseffekt betraegt ca 15 Prozent. Die wesentlichen klimarelevanten Gase, die aufgrund landwirtschaftlicher Nutzung in die Atmosphaere gelangen, sind Methan, Ammoniak und Lachgas. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, ein gleichzeitig empfindliches, selektives und einfach zu handhabendes Nachweisverfahren zur quantitativen Bestimmung dieser Gase zu entwickeln. Das Verfahren beruht auf der Absorptionsfaehigkeit der einzelnen Molekuelsorten fuer Infrarot-Strahlung bei charakteristischen Wellenlaengen. Als IR-Strahlungsquellen sollen entsprechende Diodenlaser zum Einsatz kommen. Der Nachweis der klimarelevanten Gase erfolgt sowohl durch direkte optische Absorption als auch mittels photoakustischer Detektion.
Das Projekt "Laborspektroskopische Untersuchungen an atmosphaerischen Spurengasen im FIR/MIR Bereich" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Earth Observation Center (EOC), Institut für Methodik der Fernerkundung (IMF) durchgeführt. Ziel ist die Verbesserung der spektroskopischen Datenbasis fuer die Fernerkundung atmosphaerischer Spurengase im FIR/MIR Bereich mit Hilfe eines hochaufloesenden Fourier-Transform-Spektrometers. Insbesonders die bisher veroeffentlichten Linienstaerken und Absorptionskoeffizienten weisen systematische Fehler auf. Es wurden daher in unserer Gruppe erstmalig validierte Linienstaerkemessungen mit einer Genauigkeit besser als 1 Prozent durchgefuehrt. Ferner wurde eine hinsichtlich ihrer Spezifikationen einmalige Multireflexionszelle zur Messung instabiler Verbindung entwickelt. Die Arbeiten sind in diverse EU, ESA und BMBF/OFP gefoerderte Projekte eingebunden. Ein Spin-off ist die technologische Weiterentwicklung der FT-Spektrometer, was auch fuer die Verwendung dieser Geraete in der Fernerkundung wichtig ist.
Das Projekt "Zeitaufgeloeste molekuelspektroskopische Bestimmung von Radikalkonzentrationen bei Hochtemperaturreaktionen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Duisburg, Fachbereich 7 Maschinenbau, Institut für Verbrennung und Gasdynamik durchgeführt. Zur Optimierung von Verbrennungsprozessen im Hinblick auf eine Erhoehung des Wirkungsgrades und eine Minimierung des Schadstoffausstosses werden in verstaerktem Masse Simulationsrechnungen eingesetzt. Dies erfordert eine moeglichst genaue Kenntnis der bei der Verbrennung ablaufenden Reaktionen und den entsprechenden Reaktionskoeffizienten. Ein wichtiges Zwischenprodukt bei fast allen Verbrennungsprozessen ist das Kohlenstoffradikal C2. Auch bei anderen aktuellen Forschungsthemen, wie der Diamantbildung aus der Gasphase oder der Hochtemperaturchemie von C60 und C70-Fullerenen spielt C2 eine wichtige Rolle. Trotz des hieraus resultierenden Bedarfs an kinetischen Daten zu Elementarreaktionen des C2-Radikals, finden sich hierzu in der Literatur keine systematischen Studien bei Verbrennungstemperaturen. In den vorangegangenen Jahren wurde mit Hilfe eines am Instituts vorhandenen Farbstoff-Ringlaser-Spektrometers eine hochempfindliche und quantitative Messtechnik zum Nachweis des C2-Radikal aufgebaut und kalibriert. In Verbindung mit der Stossrohrtechnik wurde diese Messtechnik erfolgreich zur kinetischen Untersuchungen der C2-Bildung bei der Hochtemperaturpyrolyse von Acetylen (C2 H2) eingesetzt. Aufbauend auf diesen Ergebnissen wurden nun hochverduennte C2H2/Ar-Mischungen als definierte C2-Quelle genutzt, um die nur unzureichend bekannten Reaktionen von C2 mit den verbrennungsrelevanten Stoffen H2, O2, O, N2 und NO zu untersuchen. Hierbei zeigte sich z.B., dass die Reaktion von C2 mit O2 bei Verbrennungstemperaturen deutlich schneller ist, als anhand der bei niedrigen Temperaturen gemessenen Literaturwerte erwartet werden konnte. Weiterhin wurden die Reaktionen von C2 mit N2 und NO, die zur Bildung bzw. Rueckbildung von Stickoxiden bei Verbrennungsprozessen von grosser Bedeutung sind, detailliert untersucht. Ein Ergebnis war, dass die Reaktion von N2 mit C2 ist bei hohen Temperaturen von aehnlicher Groessenordnung ist, wie die Reaktionen von N2 mit C-Atomen und CH und daher moeglicherweise ebenfalls stark zur sogenannten prompt-NO-Bildung in der Reaktionszone von Flammen beitraegt. Fuer die Reaktion von C2 mit NO, die zur Rueckbildung von Stickoxid beitragen kann, wurde ebenfalls ein hoher Reaktionskoeffizient mit einer nur geringen Temperaturabhaengigkeit gemessen. In Verbindung mit weiteren optischen Messtechniken, einem CCD-Kameraspektrometers zur zeitaufgeloesten Messung von C2-, C3- und CN-Emissionen sowie der ARAS-Messtechnik zum Nachweis von C-, O-, und N-Atomen, konnten zusaetzlich die Verzweigungsverhaeltnis der Produktkanaele dieser Reaktionen bestimmt werden.