Aerosole sind Mischungen von flüssigen oder festen Partikeln in Gasen bzw. Gasgemischen (wie bspw. Luft). Die Zusammensetzung von atmosphärische Aerosolpartikeln ist äußerst komplex und umfasst anorganische Ionen, mineralischen Staub, elementaren Kohlenstoff und organische Verbindungen. Die Aufklärung der Zusammensetzung des organischen Kohlenstoffs gestaltet sich besonders herausfordernd, da er bis zu 70 % der Partikelmasse ausmachen kann und aus einer Vielzahl unterschiedlicher Komponenten besteht, die zusätzlich in wasserlöslichen, organischen Kohlenstoff (water-soluble organic carbon, WSOC) und wasserunlöslichen, organischen Kohlenstoff unterteilt werden. [1]

Zur Analyse der atmosphärischen Aerosolpartikel werden diese zunächst auf Quarzfaserfiltern gesammelt. Für die anschließende Charakterisierung der Aerosolpartikel mittels Massenspektrometrie ist oftmals eine vorherige Aufbereitung der gesammelten Partikelproben notwendig. Durch Extraktion mit geeigneten Lösungsmitteln, wie Methanol, Dichlormethan oder Wasser können gezielt verschiedene Bestandteile bzw. Fraktionen isoliert werden. Durch Verwendung von Wasser als Lösungsmittel ist es z. B. möglich, die wasserlösliche Fraktion des Aerosols zu extrahieren und zu charakterisieren. Die Filter mit den gesammelten Partikeln werden dazu gegebenenfalls zurechtgeschnitten, in einem Extraktionsgefäß mit dem entsprechenden Lösungsmittel versetzt und i. d. R. in einem eisgekühlten Ultraschallbad für einige Minuten extrahiert oder in einem Rotationsschüttler geschüttelt. Die Abtrennung von in der Lösung enthaltenen, unlöslichen Bestandteilen erfolgt mittels anschließender Filtration durch eine 0,2 μm PTFE-Membran. [2]

Eine an die Filtration anschließende Festphasenextraktion (solid-phase extraction, SPE) ermöglicht zudem eine Entsalzung und Anreicherung von bestimmten Komponenten für die Analyse. Zur Charakterisierung von wasserlöslichem, organischen Aerosol (water-soluble organic aerosol, WSOA) wird eine vorkonditionierte, aktivierte SPE-Kartusche mit dem wässrigen, filtrierten Extrakt beladen. Die organische Fraktion wird am Polymer der SPE-Kartusche angereichert, während hydrophile Substanzen, wie anorganische Ionen, aber auch organische Moleküle mit kleinem Molekulargewicht, u. a. Zucker und organische Säuren entfernt werden. Durch Elution mit einem geeigneten Lösungsmittel, wie Methanol, kann die auf der SPE-Kartusche zurückgehaltene Fraktion für die nachfolgende Analyse isoliert werden. [1-3]

Die Anwendung dieser Extraktionsmethode ermöglicht eine Charakterisierung der komplexen chemischen Zusammensetzung von gesammelten Aerosolpartikeln durch nachfolgende Messung der Extrakte mittels z. B. Massenspektrometrie.