High abundances of iodine monoxide (IO) are known to exist and to participate in local photochemistry of the marine boundary layer. Of particular interest are the roles IO plays in the formation of new particles in coastal marine environments and in depletion episodes of ozone and mercury in the Arctic polar spring. This paper describes a ground-based instrument that measures IO at mixing ratios less than one part in 1012. The IO radical is measured by detecting laser-induced fluorescence at wavelengths longer that 500 nm. Tunable visible light is used to pump the A2Π3/2 (v = 2) ← X2Π3/2 (v = 0) transition of IO near 445 nm. The laser light is produced by a solid-state, Nd:YAG-pumped Ti:Sapphire laser at 5 kHz repetition rate. The laser-induced fluorescence instrument performs reliably with very high signal-to-noise ratios (>10) achieved in short integration times (<1 min). The observations from a validation deployment to the Shoals Marine Lab on Appledore Island, ME are presented and are broadly consistent with in situ observations from European Coastal Sites. Mixing ratios ranged from the instrumental detection limit (<1 pptv) to 10 pptv. These data represent the first in situ point measurements of IO in North America.

1.
J. B.
Burkholder
,
J.
Curtius
,
A. R.
Ravishankara
, and
E. R.
Lovejoy
,
Atmos. Chem. Phys.
4
,
19
34
(
2004
).
2.
R. W.
Saunders
and
J. M. C.
Plane
,
Environ. Chem.
2
(
4
),
299
303
(
2005
).
3.
R. W.
Saunders
and
J. M. C.
Plane
,
J. Aerosol. Sci.
37
(
12
),
1737
1749
(
2006
).
4.
R. W.
Saunders
,
R.
Kumar
,
J. C.
Gómez Martín
,
A. S.
Mahajan
,
B. J.
Murray
, and
J. M. C.
Plane
,
Z. Phys. Chem.
224
(
7-8
),
1095
1117
(
2010
).
5.
J. D.
Whitehead
,
G. B.
McFiggans
,
M. W.
Gallagher
, and
M. J.
Flynn
,
Geophys. Res. Lett.
36
,
L04806
, doi: (
2009
).
6.
A. S.
Mahajan
,
H.
Oetjen
,
A.
Saiz-Lopez
,
J. D.
Lee
,
G. B.
McFiggans
, and
J. M. C.
Plane
,
Geophys. Res. Lett.
36
(
16
),
L16803
, doi: (
2009
).
7.
R.
Wada
,
J. M.
Beames
, and
A. J.
Orr-Ewing
,
J. Atmos. Chem.
58
(
1
),
69
87
(
2007
).
8.
L. K.
Whalley
,
K. L.
Furneaux
,
T.
Gravestock
,
H. M.
Atkinson
,
C. S. E.
Bale
,
T.
Ingham
,
W. J.
Bloss
, and
D. E.
Heard
,
J. Atmos. Chem.
58
(
1
),
19
39
(
2007
).
9.
K.
Seitz
,
J.
Buxmann
,
D.
Pohler
,
T.
Sommer
,
J.
Tschritter
,
T.
Neary
,
C.
O’Dowd
, and
U.
Platt
,
Atmos. Chem. Phys.
10
(
5
),
2117
2128
(
2010
).
10.
K. L.
Furneaux
,
L. K.
Whalley
,
D. E.
Heard
,
H. M.
Atkinson
,
W. J.
Bloss
,
M. J.
Flynn
,
M. W.
Gallagher
,
T.
Ingham
,
L.
Kramer
,
J. D.
Lee
,
R.
Leigh
,
G. B.
McFiggans
,
A. S.
Mahajan
,
P. S.
Monks
,
H.
Oetjen
,
J. M. C.
Plane
, and
J. D.
Whitehead
,
Atmos. Chem. Phys.
10
(
8
),
3645
3663
(
2010
).
11.
R. J.
Huang
,
K.
Seitz
,
T.
Neary
,
C. D.
O’Dowd
,
U.
Platt
, and
T.
Hoffmann
,
Geophys. Res. Lett.
37
,
L03803
, doi: (
2010
).
12.
J. M.
Mäkelä
,
T.
Hoffmann
,
C.
Holzke
,
M.
Väkevä
,
T.
Suni
,
T.
Mattila
,
P. P.
Aalto
,
U.
Tapper
,
E. I.
Kauppinen
, and
C. D.
O’Dowd
,
J. Geophys. Res., [Atmos.]
107
(
D19
),
8110
, doi: (
2002
).
13.
A.
Saiz-Lopez
and
J. M. C.
Plane
,
Geophys. Res. Lett.
31
(
4
),
L04112
, doi: (
2004
).
14.
A.
Saiz-Lopez
,
J. A.
Shillito
,
H.
Coe
, and
J. M. C.
Plane
,
Atmo. Chem. Phys.
6
,
1513
1528
(
2006
).
15.
C. D.
O’Dowd
,
J. L.
Jimenez
,
R.
Bahreini
,
R. C.
Flagan
,
J. H.
Seinfeld
,
K.
Hameri
,
L.
Pirjola
,
M.
Kulmala
,
S. G.
Jennings
, and
T.
Hoffman
,
Nature (London)
417
,
632
634
(
2002
).
16.
J. G.
Calvert
and
S. E.
Lindberg
,
Atmos. Environ.
38
(
30
),
5105
5116
(
2004
).
17.
M. E.
Goodsite
,
J. M. C.
Plane
, and
H.
Skov
,
Environ. Sci. Technol.
38
,
1772
1776
(
2004
).
18.
W. L.
Chameides
and
D. D.
Davis
,
J. Geophys. Res., C: Oceans Atmos.
85
(
Nc12
),
7383
7398
(
1980
).
19.
J. G.
Calvert
and
S. E.
Lindberg
,
Atmos. Environ.
38
(
30
),
5087
5104
(
2004
).
20.
S.
Solomon
,
R. R.
Garcia
, and
A. R.
Ravishankara
,
J. Geophys. Res., [Atmos.]
99
(
D10
),
20491
20499
, doi: (
1994
).
21.
R.
Vogt
,
R.
Sander
,
R. V.
Glasow
, and
P. J.
Crutzen
,
J. Atmos. Chem.
32
,
375
379
(
1999
).
22.
W. J.
Bloss
,
J. D.
Lee
,
G. P.
Johnson
,
R.
Sommariva
,
D. E.
Heard
,
A.
Saiz-Lopez
,
J. M. C.
Plane
,
G.
McFiggans
,
H.
Coe
,
M.
Flynn
,
P.
Williams
,
A. R.
Rickard
, and
Z. L.
Fleming
,
Geophys. Res. Lett.
32
(
6
),
L06814
, doi: (
2005
).
23.
K. A.
Read
,
A. S.
Mahajan
,
L. J.
Carpenter
,
M. J.
Evans
,
B. V. E.
Faria
,
D. E.
Heard
,
J. R.
Hopkins
,
J. D.
Lee
,
S. J.
Moller
,
A. C.
Lewis
,
L.
Mendes
,
J. B.
McQuaid
,
H.
Oetjen
,
A.
Saiz-Lopez
,
M. J.
Pilling
, and
J. M. C.
Plane
,
Nature (London)
453
(
7199
),
1232
1235
(
2008
).
24.
A.
Saiz-Lopez
,
J. M.
Plane
,
A. R.
Baker
,
L. J.
Carpenter
,
R.
von Glasow
,
J. C.
Gómez Martín
,
G.
McFiggans
, and
R. W.
Saunders
,
Chem. Rev.
112
(
3
),
1773
1804
(
2012
).
25.
C. E.
Jones
,
K. E.
Hornsby
,
R.
Sommariva
,
R. M.
Dunk
,
R.
Von Glasow
,
G.
McFiggans
, and
L. J.
Carpenter
,
Geophys. Res. Lett.
37
,
L18804
, doi: (
2010
).
26.
L. J.
Carpenter
,
W. T.
Sturges
,
S. A.
Penkett
,
P. S.
Liss
,
B.
Alicke
,
K.
Hebestreit
, and
U.
Platt
,
J Geophys. Res.: Atmos.
104
,(
D1
),
1679
1689
(
1999
).
27.
L. J.
Carpenter
,
P. S.
Liss
and
S. A.
Penkett
,
J. Geophys. Res.: Atmos.
108
(
D9
),
4256
, doi: (
2003
).
28.
G.
McFiggans
,
H.
Coe
,
R.
Burgess
,
J.
Allan
,
M.
Cubison
,
M. R.
Alfarra
,
R.
Saunders
,
A.
Saiz-Lopez
,
J. M. C.
Plane
,
D. J.
Wevill
,
L. J.
Carpenter
,
A. R.
Rickard
, and
P. S.
Monks
,
Atmos. Chem. Phys.
4
,
701
713
(
2004
).
29.
S.
Klick
and
K.
Abrahamsson
,
J. Geophys. Res.: Oceans
97
(
C8
),
12683
12687
(
1992
).
30.
M.
Pedersen
,
J.
Collen
,
K.
Abrahamsson
, and
A.
Ekdahl
,
Sci. Mar.
60
,
257
263
(
1996
).
31.
L. J.
Carpenter
,
G.
Malin
,
P. S.
Liss
, and
F. C.
Küpper
,
Global Biogeochem. Cy.
14
(
4
),
1191
1204
(
2000
).
32.
L. J.
Carpenter
,
S. M.
MacDonald
,
M. D.
Shaw
,
R.
Kumar
,
R. W.
Saunders
,
R.
Parthipan
,
J.
Wilson
, and
J. M. C.
Plane
,
Nat. Geosci.
6
(
2
),
108
111
(
2013
).
33.
B.
Alicke
,
K.
Hebestreit
,
J.
Stutz
, and
U.
Platt
,
Nature (London)
397
(
6720
),
572
573
(
1999
).
34.
B. J.
Allan
,
G.
McFiggans
,
J. M. C.
Plane
, and
H.
Coe
,
J. Geophys. Res., [Atmos.]
105
(
D11
),
14363
14369
, doi: (
2000
).
35.
A.
Saiz-Lopez
,
J. F.
Lamarque
,
D. E.
Kinnison
,
S.
Tilmes
,
C.
Ordonez
,
J. J.
Orlando
,
A. J.
Conley
,
J. M. C.
Plane
,
A. S.
Mahajan
,
G. S.
Santos
,
E. L.
Atlas
,
D. R.
Blake
,
S. P.
Sander
,
S.
Schauffler
,
A. M.
Thompson
, and
G.
Brasseur
,
Atmos. Chem. Phys.
12
(
9
),
3939
3949
(
2012
).
36.
J.
Zingler
and
U.
Platt
,
J. Geophys. Res., [Atmos.]
110
(
D7
),
D07307
, doi: (
2005
).
37.
A.
Saiz-Lopez
,
A. S.
Mahajan
,
R. A.
Salmon
,
S. J. B.
Bauguitte
,
A. E.
Jones
,
H. K.
Roscoe
, and
J. M. C.
Plane
,
Science
317
(
5836
),
348
351
(
2007
).
38.
A. S.
Mahajan
,
M.
Shaw
,
H.
Oetjen
,
K. E.
Hornsby
,
L. J.
Carpenter
,
L.
Kaleschke
,
X.
Tian-Kunze
,
J. D.
Lee
,
S. J.
Moller
,
P.
Edwards
,
R.
Commane
,
T.
Ingham
,
D. E.
Heard
, and
J. M. C.
Plane
,
J. Geophys. Res.: Atmos
115
,
D20303
, doi: (
2010
).
39.
C.
Peters
,
S.
Pechtl
,
J.
Stutz
,
K.
Hebestreit
,
G.
Hönninger
,
K. G.
Heumann
,
A.
Schwarz
,
J.
Winterlik
, and
U.
Platt
,
Atmos. Chem. Phys.
5
,
3357
3375
(
2005
).
40.
J.
Stutz
,
O.
Pikelnaya
,
S. C.
Hurlock
,
S.
Trick
,
S.
Pechtl
, and
R.
von Glasow
,
Geophys. Res. Lett.
34
(
22
),
L22816
, doi: (
2007
).
41.
B. J.
Allan
,
J. M. C.
Plane
, and
G.
McFiggans
,
Geophys. Res. Lett.
28
(
10
),
1945
1948
, doi: (
2001
).
42.
J. C.
Gómez Martín
,
A. S.
Mahajan
,
T. D.
Hay
,
C.
Prados-Roman
,
C.
Ordonez
,
S. M.
MacDonald
,
J. M. C.
Plane
,
M.
Sorribas
,
M.
Gil
,
J. F. P.
Mora
,
M. V. A.
Reyes
,
D. E.
Oram
,
E.
Leedham
, and
A.
Saiz-Lopez
,
J. Geophys. Res., [Atmos.]
118
(
2
),
887
904
, doi: (
2013
).
43.
K.
Großmann
,
U.
Frieß
,
E.
Peters
,
F.
Wittrock
,
J.
Lampel
,
S.
Yilmaz
,
J.
Tschritter
,
R.
Sommariva
,
R.
von Glasow
,
B.
Quack
,
K.
Krüger
,
K.
Pfeilsticker
, and
U.
Platt
,
Atmos. Chem. Phys.
13
,
3363
3378
(
2013
).
44.
U.
Frieß
,
T.
Wagner
,
I.
Pundt
,
K.
Pfeilsticker
, and
U.
Platt
,
Geophys. Res. Lett.
28
(
10
),
1941
1944
, doi: (
2001
).
45.
B.
Dix
,
S.
Baidar
,
J. F.
Bresch
,
S. R.
Hall
,
K. S.
Schmidt
,
S.
Wang
, and
R.
Volkamer
,
Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.
110
(
6
),
2035
2040
(
2013
).
46.
F.
Wittrock
,
R.
Muller
,
A.
Richter
,
H.
Bovensmann
, and
J. P.
Burrows
,
Geophys. Res. Lett.
27
(
10
),
1471
1474
, doi: (
2000
).
47.
O.
Puentedura
,
M.
Gil
,
A.
Saiz-Lopez
,
T.
Hay
,
M.
Navarro-Comas
,
A.
Gómez-Pelaez
,
E.
Cuevas
,
J.
Iglesias
, and
L.
Gomez
,
Atmos. Chem. Phys.
12
,
4909
4921
(
2012
).
48.
R.
Commane
,
K.
Seitz
,
C. S. E.
Bale
,
W. J.
Bloss
,
J.
Buxmann
,
T.
Ingham
,
U.
Platt
,
D.
Pöhler
, and
D. E.
Heard
,
Atmos. Chem. Phys.
11
(
13
),
6721
6733
(
2011
).
49.
A. S.
Mahajan
,
J. C.
Gómez Martín
,
T. D.
Hay
,
S. J.
Royer
,
S.
Yvon-Lewis
,
Y.
Liu
,
L.
Hu
,
C.
Prados-Roman
,
C.
Ordonez
,
J. M. C.
Plane
, and
A.
Saiz-Lopez
,
Atmos. Chem. Phys.
12
(
23
),
11609
11617
(
2012
).
50.
A.
Saiz-Lopez
,
K.
Chance
,
X.
Liu
and
T. P.
Kurosu
,
Geophys. Res. Lett.
34
(
L12
),
812
817
(
2007
).
51.
A.
Schönhardt
,
A.
Richter
,
F.
Wittrock
,
H.
Kirk
,
H.
Oetjen
,
H. K.
Roscoe
, and
J. P.
Burrows
,
Atmos. Chem. Phys.
8
(
3
),
637
653
(
2008
).
52.
N. J.
Blake
,
D. R.
Blake
,
T. Y.
Chen
,
J. E.
Collins
,
G. W.
Sachse
,
B. E.
Anderson
, and
F. S.
Rowland
,
J. Geophys. Res., [Atmos.]
102
(
D23
),
28315
28331
, doi: (
1997
).
53.
N.
Bell
,
L.
Hsu
,
D. J.
Jacob
,
M. G.
Schultz
,
D. R.
Blake
,
J. H.
Butler
,
D. B.
King
,
J. M.
Lobert
, and
E.
Maier-Reimer
,
J. Geophys. Res., [Atmos.]
107
(
D17
),
4340
, doi: (
2002
).
54.
P. O.
Wennberg
,
J. W.
Brault
,
T. F.
Hanisco
,
R. J.
Salawitch
, and
G. H.
Mount
,
J. Geophys. Res., [Atmos.]
102
(
D7
),
8887
8898
, doi: (
1997
).
55.
I.
Pundt
,
J. P.
Pommereau
,
C.
Phillips
, and
E.
Lateltin
,
J. Atmos. Chem.
30
(
1
),
173
185
(
1998
).
56.
H.
Bösch
,
C.
Camy-Peyret
,
M. P.
Chipperfield
,
R.
Fitzenberger
,
H.
Harder
,
U.
Platt
, and
K.
Pfeilsticker
,
J. Geophys. Res., [Atmos.]
108
(
D15
),
4455
, doi: (
2003
).
57.
A.
Butz
,
H.
Bösch
,
C.
Camy-Peyret
,
M. P.
Chipperfield
,
M.
Dorf
,
S.
Kreycy
,
L.
Kritten
,
C.
Prados-Roman
,
J.
Schwarzle
, and
K.
Pfeilsticker
,
Atmos. Chem. Phys.
9
(
18
),
7229
7242
(
2009
).
58.
R. M.
Stimpfle
and
J. G.
Anderson
,
Geophys. Res. Lett.
15
(
13
),
1503
1506
, doi: (
1988
).
59.
P. O.
Wennberg
,
R. C.
Cohen
,
N. L.
Hazen
,
L. B.
Lapson
,
N. T.
Allen
,
T. F.
Hanisco
,
J. F.
Oliver
,
N. W.
Lanham
,
J. N.
Demusz
, and
J. G.
Anderson
,
Rev. Sci. Instrum.
65
(
6
),
1858
1876
(
1994
).
60.
K. K.
Perkins
,
T. F.
Hanisco
,
R. C.
Cohen
,
L. C.
Koch
,
R. M.
Stimpfle
,
P. B.
Voss
,
G. P.
Bonne
,
E. J.
Lanzendorf
,
J. G.
Anderson
,
P. O.
Wennberg
,
R. S.
Gao
,
L. A.
Del Negro
,
R. J.
Salawitch
,
C. T.
McElroy
,
E. J.
Hintsa
,
M.
Loewenstein
, and
T. P.
Bui
,
J. Phys. Chem. A
105
(
9
),
1521
1534
(
2001
).
61.
J. M.
St Clair
,
T. F.
Hanisco
,
E. M.
Weinstock
,
E. J.
Moyer
,
D. S.
Sayres
,
F. N.
Keutsch
,
J. H.
Kroll
,
J. N.
Demusz
,
N. T.
Allen
,
J. B.
Smith
,
J. R.
Spackman
, and
J. G.
Anderson
,
Rev. Sci. Instrum.
79
(
6
),
064101
(
2008
).
62.
A. A.
Turnipseed
,
M. K.
Giles
,
J. B.
Burkholder
, and
A. R.
Ravishankara
,
Chem. Phys. Lett.
242
(
4-5
),
427
434
(
1995
).
63.
D.
Hölscher
,
C.
Fockenberg
, and
R.
Zellner
,
Phys. Chem.
102
(
5
),
716
722
(
1998
).
64.
W. J.
Bloss
,
T. J.
Gravestock
,
D. E.
Heard
,
T.
Ingham
,
G. P.
Johnson
, and
J. D.
Lee
,
J. Environ. Monit.
5
(
1
),
21
28
(
2003
).
65.
T. J.
Gravestock
,
M. A.
Blitz
, and
D. E.
Heard
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
7
(
10
),
2173
2181
(
2005
).
66.
S. M.
Newman
,
W. H.
Howie
,
I. C.
Lane
,
M. R.
Upson
, and
A. J.
Orr-Ewing
,
J. Chem. Soc., Faraday Trans.
94
(
18
),
2681
2688
(
1998
).
67.
T. J.
Gravestock
,
M. A.
Blitz
, and
D. E.
Heard
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
12
(
4
),
823
834
(
2010
).
68.
M. L. P.
Rao
,
D. V. K.
Rao
, and
P. T.
Rao
,
Phys. Lett. A
50
(
5
),
341
342
(
1974
).
69.
See supplementary material at http://dx.doi.org/10.1063/1.4869857 for brief description of the relevant details.
70.
R. M.
Stimpfle
,
D. M.
Wilmouth
,
R. J.
Salawitch
, and
J. G.
Anderson
,
J. Geophys. Res., [Atmos.]
109
(
D3
),
D03301
, doi: (
2004
).
71.
W. H.
Brune
,
J. G.
Anderson
, and
K. R.
Chan
,
J. Geophys. Res., [Atmos.]
94
(
D14
),
16639
16647
(
1989
).
72.
T. M.
Hard
,
R. J.
Obrien
,
C. Y.
Chan
, and
A. A.
Mehrabzadeh
,
Environ. Sci. Technol.
18
(
10
),
768
777
(
1984
).
73.
M. K.
Gilles
,
A. A.
Turnipseed
,
R. K.
Talukdar
,
Y.
Rudich
,
P. W.
Villalta
,
L. G.
Huey
,
J. B.
Burkholder
, and
A. R.
Ravishankara
,
J. Phys. Chem.
100
(
33
),
14005
14015
(
1996
).
74.
S. P.
Sander
,
J.
Abbatt
,
J. R.
Barker
,
J. B.
Burkholder
,
R. R.
Friedl
,
D. M.
Golden
,
R. E.
Huie
,
C. E.
Kolb
,
M. J.
Kurylo
,
G. K.
Moortgat
,
V. L.
Orkin
, and
P. H.
Wine
, in JPL Publication 10-6, edited by
J. P.
Laboratory
(Pasadena, CA,
2011
).
75.
M. A. A.
Clyne
and
L. G.
Piper
,
J. Chem. Soc., Faraday Trans. 2
72
,
2178
2190
(
1976
).
76.
R. E.
Stickel
,
A. J.
Hynes
,
J. D.
Bradshaw
,
W. L.
Chameides
, and
D. D.
Davis
,
J. Phys. Chem.
92
(
7
),
1862
1864
(
1988
).
77.
M.
Eastwood
and
R.
Zechman
, private communication (
2011
).
78.
S.
La Barre
,
P.
Potin
,
C.
Leblanc
, and
L.
Delage
,
Mar. Drugs
8
(
4
),
988
1010
(
2010
).
79.
R. M.
Chambers
,
A. C.
Heard
, and
R. P.
Wayne
,
J. Phys. Chem.
96
(
8
),
3321
3331
(
1992
).
80.
N.
Kaltsoyannis
and
J. M. C.
Plane
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
10
(
48
),
1723
1733
(
2008
).
81.
S.
Madronich
and
S. J.
Flocke
, in
Handbook of Environmental Chemistry
, edited by
P.
Boule
(
Springer
,
Heidelberg
,
1999
), pp.
1
26
.
82.
L. G.
Harris
and
M. C.
Tyrrell
,
Biol. Invasions
3
,
9
21
(
2001
).
83.
R. J.
Huang
,
U. R.
Thorenz
,
M.
Kundel
,
D. S.
Venables
,
D.
Ceburnis
,
K. F.
Ho
,
J.
Chen
,
A. L.
Vogel
,
F. C.
Kupper
,
P. P. A.
Smyth
,
U.
Nitschke
,
D. B.
Stengel
,
H.
Berresheim
,
C. D.
O’Dowd
, and
T.
Hoffmann
,
Atmos. Chem. Phys.
13
(
10
),
5255
5264
(
2013
).
84.
Y.
Kanaya
,
Y.
Yokouchi
,
J.
Matsumoto
,
K.
Nakamura
,
S.
Kato
,
H.
Tanimoto
,
K.
Toyota
, and
H.
Akimoto
,
Geophys. Res. Lett.
29
(
8
),
45
, doi: (
2002
).

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.