Chemische Simulation des atmosphärischen Musters organischer Alkylnitrate in Umweltproben

Abstract

Thema dieser Arbeit war die Simulation von atmosphärischen Alkylmononitratmustern. Zu diesem Zweck wurde ein Simulationsverfahren entwickelt. Mit diesem Verfahren wurden 71 Mononitratstandards synthetisiert und diese mittels HRGC/ECD oder HRGC/MS(NCI) analysiert. Die Kinetik der Reaktion der C6-C12-n-Alkane mit Cu/(16 %)HNO3 wurde eingehend untersucht und konnte als eine Reaktion pseudo 0.Ordnung charakterisiert werden. Die unterschiedlichen Bildungsgeschwindigkeiten der Isomere konnten auf einfache Ursachen zurückgeführt werden. Auch der Photo-Abbau von C7-C12-Mononitraten durch unterschiedliche Bestrahlung mit Licht wurde auf seine Kinetik hin untersucht. Es liegt eine Reaktion 1.Ordnung für alle Mononitrate vor. Eine Abhängigkeit der Abbaugeschwindigkeiten von der Stellung der Nitrooxyfunktion konnte nachgewiesen werden. Die Bildung von Alkylmononitraten durch Oxidation von Alkylnitriten konnte mit drei Verfahren durchgeführt und so der mögliche atmosphärische Ablauf simuliert werden. Durch die Umsetzung von Toluol und Cyclohexen mit NOx konnte ein Einblick in die Breite der bei dieser Art der Umsetzung entstehenden Verbindungen gewonnen werden. Durch Umsetzung von synthetischen KW-Gemischen, die nach gemessenen KW-Gehalten in bodennahen Luftschichten zusammengestellt wurden, konnten Muster der Alkylmononitrate für unterschiedliche Städte (Rom, San Francisco und München) simuliert werden. Ein Vergleich dieser Muster mit den Ergebnissen einer Luftprobe bewies den Zusammenhang zwischen der KW-Belastung und dem Mononitratmuster. Weiterhin wurden durch Umsetzung unterschiedlicher Benzine Mononitratmuster erzeugt. Eine Analyse dieser Proben verbunden mit einer weitgehenden Zuordnung der ECD-Signale war möglich. Die Mononitratfraktion aus einer Luftprobe wurde mit den Simulationen verglichen. Eine gute Übereinstimmung für den Bereich der kurzkettigen Alkylnitrate konnte trotz noch unzureichender Datenlage erreicht werden.