Atmosphärische Aerosole haben einen erheblichen Einfluss auf das Klima und die menschliche Gesundheit, indem sie die Wolkenbildung beeinflussen, das Strahlungsgleichgewicht der Erde verändern und zur Entstehung von Atemwegs- und Herz-Kreislauf-Erkrankungen beitragen. Ein detailliertes molekulares Verständnis ihrer chemischen Zusammensetzung ist entscheidend, um ihre Herkunft, Umwandlungsprozesse und ihre potenzielle Toxizität zu verstehen.

Die hochauflösende Massenspektrometrie (HRMS), bspw. Orbitrap, FT-ICR-MS oder HR-TOF-MS, ermöglicht die präzise Bestimmung des Masse-zu-Ladungsverhältnisses und die Zuweisung elementarer Zusammensetzungen mit einer Genauigkeit im Sub-ppm-Bereich. Diese hohe Massenauflösung und -genauigkeit ist essenziell für die Charakterisierung der Vielzahl chemisch unterschiedlicher organischer Verbindungen, die in komplexen Aerosolgemischen enthalten sind.

Die Ionenmobilitätsspektrometrie (IMS) erweitert die Analyse, indem sie Ionen in der Gasphase anhand ihrer Größe und Form trennt. Dadurch lässt sich der Kollisionsquerschnitt, eine intrinsische strukturelle Eigenschaft von Molekülen, bestimmen. Diese Information ist besonders hilfreich zur Unterscheidung isomerer und strukturell ähnlicher Verbindungen, wie sie häufig in organischen Aerosolen vorkommen. In Kombination mit HRMS-Daten erhöht IMS zudem die Zuverlässigkeit bei der Identifikation von Verbindungen und unterstützt die Strukturaufklärung.

Die Flüssigchromatographie (LC), die häufig als erster Analyseschritt eingesetzt wird, ermöglicht eine effiziente Trennung von Verbindungen nach Polarität und molekularen Wechselwirkungen vor der Ionisation. Dies reduziert Ionisationsunterdrückungseffekte und verbessert sowohl die Empfindlichkeit als auch die Trennschärfe in den nachfolgenden IMS- und HRMS-Analysen. Die Kombination von LC, IMS und HRMS stellt somit einen leistungsstarken multidimensionalen Ansatz zur umfassenden Charakterisierung von organischen Aerosolen dar.

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