A comparative lab study of tansfer velocities of volatile tracers with widely varying solubilities

Die Löslichkeit einer flüchtigen Substanz in Wasser hat einen entscheidenden Einfluss auf den Gasaustausch zwischen Ozean und Atmosphäre. Bei Stoffen mit einer sehr hohen Löslichkeit wird der Austausch durch Diffusion in der luftseitigen Grenzschicht kontrolliert und bei solchen mit einer sehr niedrigen Löslichkeit von der wasserseitigen Grenzschicht. Bei vielen umweltrelevanten Stoffen (z.B. Aceton, Acetaldehyd, Acetonitril) ist es aber ein Wechselspiel von beiden Prozessen. Die Kombination der Prozesse ist bisher experimentell nicht untersucht worden und es gibt nur einfache Modelle, welche die Intermittenz der Prozesse berücksichtigen. In einem ersten Laborexperiment am Aeolotron, einem ringförmigen Wind-Wellen-Kanal, wurden die Transferwiderstände vieler Gase mit unterschiedlichen Löslichkeiten bei verschiedenen Windgeschwindigkeiten (1,4 m/s bis 8,4 m/s) bestimmt. Die dimensionslosen Löslichkeiten der verwendeten Gase deckten einen Bereich von 5 Größenordnungen ab. Die Gaskonzentrationen wurden durch FTIR-Spektroskopie (Fourier Transform Infrared Spectroscopy) und mit einem PTR-MS (Proton Transfer Reaction - Mass Spectrometer) gemessen. Die Partitionierung des Transferwiderstandes von Gasen mittlerer Löslichkeit in einen luftseitigen und wasserseitigen Teil konnte nachgewiesen werden.