Carbohydrates in the Arctic and the Southern Ocean – Chemical Analysis, Transfer from the Sea to the Atmosphere and Potential Relevance for Cloud Formation

• Published in: Environmental Science & Technology
• Main Author: Zeppenfeld, Sebastian
• Other Authors: Herrmann, Hartmut, Hoffmann, Thorsten, Universität Leipzig
• Format: Doctoral or Postdoctoral Thesis
• Language: English
• Published: 2021
• Subjects: Aerosolpartikel; Arktis; Antarktis; Marine Kohlenhydrate; Meeresoberflächenfilm; aerosol particles; Arctic; Antarctic; marine carbohydrates; sea surface microlayer; info:eu-repo/classification/ddc/540; ddc:540; Southern Ocean; Antarc*; Antarktis*; Arktis*
• Online Access: https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:bsz:15-qucosa2-810625; https://ul.qucosa.de/id/qucosa%3A81062; https://ul.qucosa.de/api/qucosa%3A81062/attachment/ATT-0/

Primär emittierte marine Aerosolpartikel haben einen wichtigen Einfluss auf den Strahlungshaushalt der Erde, indem sie unter anderem als Kondensations (CCN)- oder Eiskeime (INP) für die Bildung von Wolken wirken. In den ozeanisch geprägten Polarregionen dominieren diese marinen Aerosolpartikel in der Luft und können dort eine bedeutende bzw. sich noch verändernde Rolle im Rahmen des Klimawandels einnehmen. Sie entspringen vordergründig aus dem ozeanische Oberflächenwasser und dem hauchdünnen Oberflächenfilm, dem sogenannte sea surface microlayer (SML), und werden durch das Platzen von durch Wind eingetragene Luftblasen freigesetzt. Primär emittierte marine Aerosolpartikel bestehen aus anorganischem Meersalz und organischen Kohlenstoffverbindungen, deren relative Anteile sich stark in Abhängigkeit vom Aerosoldurchmessers unterscheiden. In diesem Zusammenhang stellen die marinen Kohlenhydrate eine wichtige organische Stoffgruppe dar, deren ozeanische Quellen, Übergang vom Ozean in die Atmosphäre, Veränderungen in der Atmosphäre als auch deren Beitrag bei der Kondensation und Eiskeimbildung noch nicht ausreichend verstanden sind. Dieser begrenzte Kenntnisstand ist unter anderem auf das mangelnde Vorhandensein analytischer Methoden zurückzuführen, die eine zuverlässige Bestimmung von Kohlenhydraten in den stark salzhaltigen Matrices bei sehr niedrigen Massekonzentrationen mit hohen Wiederfindungsraten gewährleisten. Im Rahmen dieser Doktorarbeit wurde durch Kombination der Hochleistungs-Anionenaustauschchromatographie mit gepulster amperometrischer Detektion (HPAEC-PAD) und einer Entsalzung durch Elektrodialyse eine analytische Methode entwickelt, welche die Bestimmung eines breiten Spektrums an gelösten Kohlenhydraten in freier (als Monosaccharide) und gebundener (als Oligo- oder Polysaccharide) Form in Meerwasser und anderen salzhaltigen Matrices ermöglicht. Mithilfe dieser neuen Methode wurde ein biogeochemischer Zusammenhang zwischen dem Vorkommen von freier Glucose und der eiskeimbildenden Aktivität im ...