Nanopartikel in der Atemluft. Gesundheitsorientierte Messung und ihre Anwendungen im Gebäudebereich

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1 Nanopartikel in der Atemluft Gesundheitsorientierte Messung und ihre Anwendungen im Gebäudebereich Markus Kasper Matter Engineering AG AK Komfortlüftung Horw LU, 27. Oktober

2 unsere Technologien zeigen was Filtersysteme wirklich können (z.b. DPF) mevipr PMP Anzahlmess-System (Euro 5/VI) medisc Portabler Sensor (Anzahl/Masse/Durchmesser) merexs hochstabiler Russgenerator (Filterprüfung) Nanopartikel-Labor für Forschung und Kalibrierungen Partikel-Messungen vor Ort NanoCleanAir nachrüstbarer Kabinenfilter 2

3 ViPR Volatile Particle Remover Fahrzeug-Typprüfung gemäss PMP Euro 5b / Sep p/km in NEDC Euro VI / Jan

4 REXS Reproducible EXhaust Simulator nm / 700 l/min 65 / 80 / 100 nm mode 4

5 DiSC - Diffusion Size Classifier elektrischer Partikelzähler portabel / 8 Std. Batteriebetrieb Messung von Anzahl, Masse und Durchmesser 5

6 Mobile Messungen (Mexico City 2005) 6

7 Mobiler Kabinenfilter 6.E+05 outside vehicle Luftreinigung für Innenräume wenig CO2, keine Partikel nachrüstbar number concentration (#/cm3) 5.E+05 4.E+05 3.E+05 2.E+05 1.E+05 inside 0.E time (s) 8.E+05 number concentration (#/cm3) 7.E+05 6.E+05 5.E+05 4.E+05 3.E+05 2.E+05 1.E+05 0.E time (s) outside vehicle inside 7

8 Claude Monet 1901 fasziniert vom "London Smog" aber bereits damals viele Krebsopfer (Lawther) 8

9 und heute? 2008 Low Emission Zone (Umweltzone) London

10 Grössenverhältnisse PM10 / PM2.5 / Dieselruss 2.5 µm 10 µm 0.1 µm PM2.5 PM10 10

11 Nanopartikel in der Atemluft Gesundheitseffekte Messung der Anzahlkonzentration Anwendungen im Gebäudebereich 11

12 Nanopartikel-Exposition in verschiedenen Alltagssituationen VERTRAULICH Busy motorway service station Anzahl Partikel AB-Raststätte Dorfstrasse Waldrand Büro Quiet village street Woodland Office

13 Partikeldeposition im Atemtrakt bei körperlicher Belastung (source: ETH Zurich, 1998) 13

14 Partikeldeposition in der Lunge 14

15 klein & unlöslich = gefährlich Macrophagen in Wechselwirkung mit Polystyrol-Partikeln 1 µm Partikel µm Partikel 15 (Gehr, ETH Conference, 2004)

16 Steigendes Herzinfarkt-Risiko mit Nähe zum Strassenverkehr Risiko OR > < 50 m Distanz 3399 persons of years / Essen, Deutschland Hoffmann

17 Nanopartikel in der Atemluft Gesundheitseffekte klein & unlöslich = gefährlich Anzahl und Oberfläche messen, nicht Masse Messung der Anzahlkonzentration Anwendungen im Gebäudebereich 17

18 DiSC Messprinzip Diffusions-Aufladung q K b -1 D -1 Diffusions-Abscheidung Idiff D q N q -1 q N N Abscheidung im Filter Ifilter / Idiff d 18

19 DiSC Spezifikationen Grösse: 2 Laptop Computer Gewicht: 5.5 kg Datenübertragung: Bluetooth oder USB Batteriebetrieb (8 h) Zeitliche Auflösung: 1 sec Konzentrationsbereich: 1'000 1'000'000 cm -3 Grössenbereich: nm Rauschen der Elektrometer: 1Hz 19

20 DiSC vs. SMPS +einfacher +schneller +mobil - geringere Genauigkeit - weniger Information 20

21 Mobile Messung mit GPS-Modul 21

22 Anwendung: Partikelmessung in der Fahrzeugkabine 22

23 Anwendung: Partikelmessung in der Fahrzeugkabine 23

24 Nanopartikel in der Atemluft Gesundheitseffekte klein & unlöslich = gefährlich Anzahl und Oberfläche messen, nicht Masse Messung der Anzahlkonzentration tragbare Messgeräte verfügbar Berge ~1'000 cm -3 ; Stadt ~10'000 cm -3 ; Strasse ~100'000 cm -3 Anwendungen im Gebäudebereich 24

25 Bestimmung der Gebäudedichtigkeit Konzept parallele Messung innen und aussen Bestimmung der Korrelation Grundlagen Tagesgang der Partikelanzahl in der Umgebungsluft signifikanter Luftaustausch durch Gebäudehülle (v.a. alte Fenster) Erfahrungen erste Messungen bereits 1998 (ETH Festkörperphysik) Beispiel: Innenraumbelastung an ZH Weststrasse dominiert von Fahrzeugemissionen 25

26 =- 7;!"#$%"&'()*+,-.) *+,-)I!$)D >7 J 7- :; :-,;,- ; )C'(&DD"%@3#2@@" )E"F$(2F@(BG )H&GG"#"56 /01.)*2#3&4"%2562(% OF"%%"P)HQ)RD(BGSKTE - >; ,:,;,< :, := K(#6"&3 +&33%"#"#)?2$"@$25$)N"#)*2#3&4"%2562(% +&33%"#"#)?2$"@$25$)AB5)/0 1 *2#3&4"%2562(%)I'D >7 J =---- 7; :;--- :----,;---,---- ;--- )C'(&DD"%@3#2@@" )E"F$(2F@(BG )H&GG"#"56 /0 1 )ILLMJ,:-,-- <- 8- =- :- )C'(&DD"%@3#2@@" )E"F$(2F@(BG )H&GG"#" ,:,;,< :, := K(#6"& ,:,;,< :, := K(#6"&3 26

27 Mobiler Kabinenfilter 6.E+05 outside vehicle Luftreinigung für Innenräume wenig CO2, keine Partikel nachrüstbar number concentration (#/cm3) 5.E+05 4.E+05 3.E+05 2.E+05 1.E+05 inside 0.E time (s) 8.E+05 number concentration (#/cm3) 7.E+05 6.E+05 5.E+05 4.E+05 3.E+05 2.E+05 1.E+05 0.E time (s) outside vehicle inside 27

28 Partikelquellen in Innenräumen Verbrennungsvorgänge Zigarettenrauch Holzfeuer Kerzen, Räucherstäbchen etc. Eindringen von belasteter Aussenluft mangelnde Gebäudedichtigkeit Lüftungsanlage mit unzureichendem Filtermaterial Nanopartikelmessung quantifizierung der Belastung Identifikation der Ursachen Abhilfe (bessere Fenster, bessere Luftfilter etc.) 28

29 Nanopartikel in der Atemluft Gesundheitseffekte klein & unlöslich = gefährlich Anzahl und Oberfläche messen, nicht Masse Messung der Anzahlkonzentration tragbare Messgeräte verfügbar Berge ~1'000 cm -3 ; Stadt ~10'000 cm -3 ; Strasse ~100'000 cm -3 Anwendungen im Gebäudebereich Gebäudedichtigkeit bestimmen Luftbelastung im Innenraum; Quellen; Filterqualität 29

30 Nanopartikel in der Atemluft Schlüsse Gesundheitseffekte klein & unlöslich = gefährlich Anzahl und Oberfläche messen, nicht Masse Messung der Anzahlkonzentration tragbare Messgeräte verfügbar Berge ~1'000 cm -3 ; Stadt ~10'000 cm -3 ; Strasse ~100'000 cm -3 Anwendungen im Gebäudebereich Gebäudedichtigkeit bestimmen Luftbelastung im Innenraum; Quellen; Filterqualität 30

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32 durchatmen und diskutieren 32