Atmosphärische Aerosole bestehen aus einer Vielzahl von organischen Verbindungen, die Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit, die Umwelt und das Klima haben. In dieser Arbeit wird ein analytischer Ansatz für eine umfassende chemische Analyse der organischen Fraktion von Aerosolpartikeln vorgestellt. Einen Schwerpunkt stellt die Kombination verschiedener auf Elektronenionisation und Flugzeitmassenspektrometrie basierende Massenspektrometer dar. So wurde u.a. die zweidimensionale Gaschromatographie (GC×GC) mit gerichteten und nicht-gerichteten Datenauswertemethoden kombiniert, um detaillierte molekulare Informationen über diese hochkomplexen organischen Gemische zu erhalten. Die untersuchten Aerosole stammten sowohl aus kontrollierten Simulationen, die im Labormaßstab aufgebaut wurden, als auch aus realen Emissionen der Biomasseverbrennung, die im Feldversuch durchgeführt wurden. Es wurden sowohl primäre organische Aerosole, als auch die Bildung sekundärer Aerosole berücksichtigt. Für einige Versuche wurde auch eine toxikologische Untersuchung des gebildeten Aerosols durchgeführt. Diese Arbeit leistet einen Beitrag zum Verständnis des Zusammenhangs zwischen der toxikologischen Wirkung von Aerosolen und ihrer chemischen Zusammensetzung und unterstreicht die Bedeutung eines umfassenden und komplementären Ansatzes, der Labor- und Feldstudien mit verschiedenen analytischen Instrumenten kombiniert.
Atmospheric aerosols consist of a multitude of organic compounds, which affect human health, the environment and climate. This thesis presents an analytical scenario for a comprehensive chemical analysis of the organic fraction in particulate matter (PM) by combining different state-of-the-art and novel instrumentation based on electron ionization and time of-flight mass spectrometry (TOFMS). As such, two-dimensional gas chromatography (GC×GC) TOFMS was performed using targeted and non-targeted approaches to provide in-depth molecular information on these highly complex organic mixtures. In addition, dedicated experimental setups were used to assess their physical, chemical and biological parameters, which included both laboratory-generated primary and secondary organic aerosols and atmospheric aerosols from real-world biomass burning emissions. This thesis makes a valuable contribution to the understanding of the relationship between the toxicological effects of aerosols and their chemical composition, and highlights the importance of a comprehensive, complementary approach that combines laboratory and field studies with different analytical toolsets.