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Measuring from HALO aircraft
Measurements of city emissions during the EMeRGe Asia campaign 2018
Measuring Volcanic Gases on Etna 2018
Measurements of volcanic gas emissions on Etna in Summer 2018
Halogene Measurements at a Salt Lake in Australia
Measurements of halogene emissions from salt lakes in Australia 2011

Tropospheric Chemistry

Our group is concentrated on researching the role and concentration distribution of free radicals in the troposphere. This is accomplished with the Differentielle Optische Absorptionsspektroskopie (DOAS).

Free radicals are key components in the atmosphere:

  • They lead to the distruction of most pollutants that enter the atmosphere by natural or anthropogenic processes.
  • Free radicals control most chemical processes, e.g. the creation of ozone in the troposphere.
  • Free Radicals can create 'chain reactions'.

What are free radicals?

Traditionally, there are two definitions:

  1. Radicals are group of atoms that contain one or more unpaired electrons. >This definition is clearly based in physics, but also includes molecules that are not regarded as particularly reactive, e.g. O2, NO or NO2.
  2. Radikals are (short-lived) groups of atoms that play the roles of elements and which can (just like the elements) join with elements themelves and with each other. This definition (originated in the works of Justus von Liebig) is more diffuse in its physical significance, but corresponds better to the common use of the term.
    Among others, this group of substances includes the radicals OH, HO2, as well as the 'stable' molecules H2O2 (Wasserstoffperoxyd) and CH3OOH (Methyl­hydro­peroxid). These molecules are the main components (together with ozone, NO3 radicals and halogen­ radicals) that determine the 'oxidation capacity' of the atmosphere. The role of free radicals in the atmosphere is strongly controlled by photochemistry.

In the atmosphere there are a multitude of important free radicals:

  • The hydroxyl radical OH
  • The hydro-peroxy radical HO2
  • Organic peroxy radicals such as CH3O2, ....
  • The nitrate radical NO3
  • Halogen and halogenoxid radicals (Cl, Br, I, ClO, BrO, IO, OIO, ...)

OH– and Peroxy Radicals in the Troposphere

Die Hydroxylradikale sind das wichtigste freie Radikal in der Atmosphäre, sie entstehen photochemisch aus Ozon. Der Abbau der meisten (aber nicht aller) oxidierbaren Spurenstoffe in der Atmosphäre wird durch Reaktion mit OH - Radikalen eingeleitet (vergl. [Platt 1999, Platt et al. 2003]). Die OH - Radikale werden daher auch gelegentlich als das "Waschmittel" der Atmosphäre bezeichnet. Folgeprodukte der Reaktion von OH Radikalen mit Kohlenmonoxid oder Kohlen­wasserstoffen sind Hydro-Peroxy Radikale oder organische Peroxy Radikale. Diese Reaktionszyklen produzieren als "Nebenprodukt" Ozon in der Troposphäre.

O3– Radikale in der Troposphäre

Nitratradikale entstehen durch Oxidation von Stickstoffdioxid, auch ohne Sonneneinstrahlung. NO3–Radikale spielen eine wichtige Rolle bei der Reinigung der Atmosphäre in der lichtarmen Jahreszeit und in der Umwandlung von Stickoxiden in Salpetersäure.

Halogen- Radikale in der Troposphäre

Anorganische Halogenverbindungen und Halogenatome sind aus mehreren Gründen interessant. Erstens sind Halogenatome und Halogenoxidradikale starke Oxidationsmittel, die wesentlich zur "Oxidations­kapazität" der Atmosphäre beitragen können. Zum Beispiel reagieren Chloratome mit Kohlenwasserstoffen etwa 10 mal so schnell wie OH-Radikale. Andererseits können Halogenoxide, wie erst kürzlich nachgewiesen wurde, in der Troposphäre Ozon abbauen und damit die Oxidations­kapazität stark vermindern.
Auch können Bromoxid-Radikale (BrO) eine Rolle beim Abbau von organischen Verbindungen, insbesondere von DMS, spielen. Zudem spielen Halogenoxidradikale, insbesondere BrO, eine Schlüsselrolle im Abbau von bodennahem Ozon in Polgebieten [Hausmann und Platt 1994, Platt und Lehrer 1995, Barrie und Platt 1998] – dem Polaren Troposphärischen Ozonloch.
Ein weiteres interessantes Thema ist die autokatalytische Freisetzung von reaktiven Bromverbindungen (BrO, Br) aus Seesalz-Bromid, die sogenannte "Bromexplosion".

Die Forschungsschwerpunkte der "Troposphärengruppe":

  • Untersuchung der Freisetzung von Halogenradikalen aus Salz­ab­lagerungen (Salzseen und Meereis)
  • Freisetzung und Einfluss von Halogenradikalen aus leichtflüchtigen halogenierten Kohlenwasserstoffen in der marinen Grenzschicht
  • Untersuchung der Bromexplosion und anderer chemischer Instabilitäten in der Atmosphäre.
  • Emissionen von Radikalen aus Vulkanen
  • Produktion von OH–Radikalen aus Salpetriger Säure und deren Entstehungsmechanismen
  • Weiterentwicklung der DOAS und MAX-DOAS Technologie


Volcanic Gases


NOVAC Homepage






Name Mail Position Room Phone
Prof. Dr. Ulrich Platt Chief of Staff   6339
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Bobrowski, Nicole Research Associate 324 6309
Frieß, Udo Research Associate 310 5478
Pöhler, Denis Research Associate 312 6334
Dinger, Florian Post-Doc 314 6528
Horbanski, Martin   312 6334
Lampel, Johannes Post-Doc 312 6334
Schmitt, Stefan Post-Doc 306 6510
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Bigge, Katja PhD Student 340 5477
Kuhn, Jonas PhD Student 344 6318
Schmidt, Christina   PhD Student    
Tirpitz, Jan-Lukas PhD Student 416 6386
Warnach, Simon PhD Student    
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Fuchs, Christopher Master Student 326 6317
Heimann, Jaro Master Student    
Kuhn, Leon   Master Student    
Nies, Alexander Master Student    
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Bräutigam, Ellen   Bachelor Student    
Juchem, Hannes Bachelor Student    
Marks, Joshua   Bachelor Student    
Rüth, Maja Bachelor Student    



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