Book/Report

FZJ-2019-01606

http://join2-wiki.gsi.de/foswiki/pub/Main/Artwork/join2_logo100x88.png Untersuchung der Bildung von salpetriger Säure durch die heterogene Reaktion von Stickstoffdioxid an Wasseroberflächen

Becker, D. (Corresponding author)FZJ*

1996
Forschungszentrum Jülich GmbH Zentralbibliothek, Verlag Jülich

Please use a persistent id in citations: http://hdl.handle.net/2128/21706

Report No.: Juel-3280

Abstract: Die heterogene Aufnahme von gasförmigem Stickstoffdioxid (NO$_{2}$) und salpetriger Säure (HNO$_{2}$) an wäßrigen Oberflächen wird mit Hilfe einer Wasserstrahl-Technik untersucht. Die Gasphasenkonzentrationsänderung bei der Substanzen durch Prozesse an der Wasserstrahloberfläche wird mittels Differentieller Optischer Absorptions-Spektroskopie (DOAS) im ultravioletten Spektralbreich bestimmt. Die experimentellen Ergebnisse werden verglichen mit einem zweidimensionalen Transport- und Chemie-Simulationsmodell in Gas- und Flüssigphase. Da die Modellrechnungen, die nur homogene Reaktionen berücksichtigen, nicht in der Lage sind, die experimentellen Ergebnisse zu erklären, wird zusätzlich eine Oberflächenreaktion in Betracht gezogen: 2 NO$_{2}$(ads) + H$_{2}$O(l) $\rightarrow$ HNO$_{2}$(g/l) + HNO$_{3}$(l) Aus den Experimenten zu verschiedenen NO$_{2}$-Konzentrationen läßt sich bezüglich des NO$_{2}$-Aufnahmeprozesses eine Ordnung von 1.76 ± 0.07 in NO$_{2}$ bei einer Wasserstrahltemperatur von 278 K bestimmen. Mit Hilfe eines Proportionalitätsfaktors $\beta$ = [NO$_{2,ads}$] / [NO$_{2,gas}$] (in cm) kann in den Simulationsrechnungen eine Oberflächenreaktionsrate R$_{het}$ = k$_{het}$ [NO$_{2,ads}$]$^{2}$ = k$_{het}$ $\beta^{2}$ [NO$_{2,gas}]^{2}$ (in cm$^{-2}$ S$^{-1}$) mit einer heterogenen Geschwindigkeitskonstante k$_{het}$ $\beta^{2}$ = (4.8 ± 1.3)$\cdot$10$^{-16}$ cm$^{4}$ s$^{-1}$ angepaßt werden, die zu guter Übereinstimmung von Experiment und Modellergebnissen führt. Mögliche Reaktionsmechanismen werden vorgestellt und diskutiert. Die experimentellen Ergebnisse zeigen, daß ein Anteil von 30 ± 12 % des auf der Oberfläche gebildeten HNO$_{2}$ in die Gasphase desorbiert. Die Bedeutung der untersuchten Oberflächenreaktion für die Chemie der Atmosphäre wird mit Hilfe eines Box-Simulationsmodells abgeschätzt. Neben einer vereinfachten NO$_{x}$-Chemie berücksichtigt das Modell Tropfengrößenverteilungen verschiedener Wolkenformen, an deren Oberflächen NO$_{2}$-Moleküle reagieren können. Die in Feldexperimenten beobachtete nächtliche Produktion gasförmiger salpetriger Säure kann mit Hilfe der vorgestellten heterogenen Reaktion unter bestimmten Bedingungen erklärt werden.

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Contributing Institute(s):

1. Publikationen vor 2000 (PRE-2000)

Research Program(s):

1. 899 - ohne Topic (POF3-899) (POF3-899)

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Database coverage:

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