Messung und Bewertung ultrafeiner Partikel
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- Hans Schmidt
- vor 6 Jahren
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1 Messung und Bewertung ultrafeiner Partikel Dr. Alexander Schladitz Grimm Aerosol Technik GmbH & Co. KG 25 Jahre ERGO Umweltinstitut GmbH, Dresden 1. Juli
2 Gliederung Wissenswertes zu ultrafeinen Partikeln Wo treten ultrafeine Partikel auf? Wie werden ultrafeine Partikel gebildet? Welche Technologien gibt es um ultrafeine Partikel zu messen? Was wissen wir über deren Gesundheitsauswirkungen? Ausblick: Emissionsmessungen von ultrafeinen Partikeln 25 Jahre ERGO Umweltinstitut GmbH, Dresden 1. Juli
3 Wissenswertes zu ultrafeinen Partikeln Partikel mit einem Durchmesser kleiner als 100nm zum Vergleich: ein ultrafeines Partikel ist ungefähr 1000-mal kleiner als der Durchmesser eines menschliches Haares 100nm 100µm im Gegensatz zur Gesamtmasse, macht die Masse von ultrafeinen Partikeln meist nur einen geringen Teil aus im städtischen Raum wird die größte Anzahl von Aerosolpartikeln im Bereich von ultrafeinen Partikeln gemessen im Bereich der Immission gibt es bisher keine gesetzliche Regulierung für ultrafeine Partikel 25 Jahre ERGO Umweltinstitut GmbH, Dresden 1. Juli
4 Wo treten ultrafeine Partikel auf? in der Atmosphäre (Kontinent, Ozean, Arktis, Stratosphäre) in Reinräumen (Elektronik- und Nahrungsmittelindustrie, OP) bei der Verbrennung (Emissionen aus Kraftwerken, Automobilen, Flugzeugen) Produktion (Spritzlackiererei, TiO 2 ) Medizin (Inhalationsspray) 25 Jahre ERGO Umweltinstitut GmbH, Dresden 1. Juli
5 Wie werden ultrafeine Partikel in der Atmosphäre gebildet? homogene Nukleation von Schwefelsäure (Oxidationsprodukt von SO 2 ) aufgrund photochemischer Prozesse oder homogene Nukleation von kondensierbaren halbflüchtigen organischen Bestandteilen aus Hochtemperatur- Verbrennungsprozessen oder direkte Emission in Form von Ruß aus (unvollständiger) Hochtemperatur-Verbrennung 25 Jahre ERGO Umweltinstitut GmbH, Dresden 1. Juli
6 Technologien Mobilitätsgrößenspektrometer (SMPS) SMPS+CPC (mit Kondensationspartikelzähler) SMPS+FCE (mit hochgenauem Elektrometer) Schleierluft Überschussluft DMA Impaktor Neutralisator FCE bzw. CPC 25 Jahre ERGO Umweltinstitut GmbH, Dresden 1. Juli
7 Technologie DMA 25 Jahre ERGO Umweltinstitut GmbH, Dresden 1. Juli
8 Technologie FCE & CPC FCE CPC für hohe Konzentration ab 10³ p/cm³ hohe Zeitauflösung bis 1Hz für niedrigste Konzentrationen bis nahezu 0 p/cm³ 25 Jahre ERGO Umweltinstitut GmbH, Dresden 1. Juli
9 Messungen Vergleich der Konzentration von ultrafeinen Partikeln in 5 Städten für verschiedene Jahreszeiten (Ufireg-Projekt) 25 Jahre ERGO Umweltinstitut GmbH, Dresden 1. Juli
10 Messungen Wochengang ultrafeiner Partikel an zwei Dresdner Luftgütemessstationen 25 Jahre ERGO Umweltinstitut GmbH, Dresden 1. Juli
11 Gesundheitsauswirkungen Je kleiner die Partikel sind, desto tiefer können sie in die Lunge eindringen 25 Jahre ERGO Umweltinstitut GmbH, Dresden 1. Juli
12 Gesundheitsauswirkungen Abscheidung erfolgt in den unteren Atemwegen im Bereich der Lungenbläschen Clearing-Mechanismus des Immunsystems ist weniger effektiv als bei gröberen Partikeln befallen Zellen, verursachen oxidativen Stress, Entzündungen und mitochondriale Erschöpfung können Proteine und DNA schädigen durchdringen die Lungenmembranen, erreichen die Blutbahn und können somit zu verschiedenen Organen wie Herz, Leber, Nieren und Gehirn transportiert werden erreichen das Gehirn auch über den Riechnerv Quellen: Rückerl et al., 2011; Brook et al., 2004; HEI Review Panel on Ultrafine Particles, Jahre ERGO Umweltinstitut GmbH, Dresden 1. Juli
13 Gesundheitsauswirkungen (z.b. Peking) Quelle: Breitner et al., 2011 Anzahl ultrafeiner Partikel ist die relevante Größe um die erhöhte Sterblichkeit bei Herz-Kreislauf-Erkrankungen aufgrund der Exposition durch Partikel nachzuweisen 25 Jahre ERGO Umweltinstitut GmbH, Dresden 1. Juli
14 Ausblick EES (Emission Sampling System) zur Messung von ultrafeinen Partikeln in heißen Gasen 2 3 Komponenten 1. beheizte Probenahme mit integrierter Verdünnung 2. zweite (optionale) kalte Verdünnungsstufe 3. Steuereinheit für Probenahmevolumenstrom und Temperatureinstellungen 4. Filter, Trockner und Aktivkohlefilter für die Verdünnungsluft 4 Spezifikationen Verdünnungsverhältnis: 1 Max. Temperatur des heißen Gases: 500 C Max. Temperatur der beheizten Probenahme: 200 C Durchflusskontrolle: 1:10 oder 1:100 bei 1 l/min kritische Düsen, Temperaturstabilisiert Quelle: Frank Tettich 25 Jahre ERGO Umweltinstitut GmbH, Dresden 1. Juli
15 Ausblick schematischer Aufbau Gesamtsystem Heated Diluter Cooler Temperature Sensor Heating Wire Outer Casing Dilution Air Sample Gas Diluted Sample Gas Heißgassonde Dilution Air Quelle: Frank Tettich 25 Jahre ERGO Umweltinstitut GmbH, Dresden 1. Juli
16 Ausblick Testmessungen von Holzpellets an einem Pelletofen Quelle: Frank Tettich während Warmlaufphase liegt Maximum der Konzentration bei ca. 80 nm bei laufendem Betrieb (15kW) verschiebt sich das Maximum zu ca. 48 nm für Holzhackschnitzel ist der Durchmesser des Konzentrationsmaximums größer 25 Jahre ERGO Umweltinstitut GmbH, Dresden 1. Juli
17 Fragen? 25 Jahre ERGO Umweltinstitut GmbH, Dresden 1. Juli
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