Feinstaub von grob bis ultrafein

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1 Für Mensch & Umwelt Luftschadstoffe: Flörsheim Feinstaub von grob bis ultrafein Dr. Klaus Wirtz / H. Gerwig Fachgebiet II 4.4/ Experimentelle Untersuchungen zur Luftgüte Umweltbundesamt Paul-Ehrlich Straße Langen (Hessen) Nationales Referenzlabor

2 Gliederung 1 VORSTELLUNG 2 PHYSIKALISCHE GRUNDLAGEN 2.1 Definition Welche Teilchen kommen in der Luft vor 2.2 Luftschadstoff was versteht man darunter 2.3 Messverfahren: Jedem Bestandteil der Luft gerecht werden 3 DURCHGEFÜHRTE MESSUNGEN 3.1 Stationär in Langen 3.2 Mobile Messungen 3.3 Messstation Raunheim 4 WIRKUNGEN 4.1 Was ist bekannt 3.2 Was wissen wir noch nicht Forschungsbedarf! 5 AUSBLICK Feinstaub von grob bis ultrafein 2

3 Vorstellung Studium: 1978/1979 Chemie an der Bergischen Universität Wuppertal Diplomarbeit: 1985 Kinetische Untersuchungen an SO 2 und SO 3 mit atmosphärischer Relevanz Promotion: 1992 Bildung von Alkylnitraten bei der Oxidation von Kohlenwasserstoffen in der Atmosphäre Wiss. Mitarb Wissenschaftlicher Mitarbeiter Universität Wuppertal Leiter EUPHORE Atmosphärische Umwandlungen beim Abbau von Kohlenwasserstoffen Umweltbundesamt seit 2006 Fachgebiet II 4.4, Langen Nationales RefLab

4 Physikalische Grundlagen Aerosole Schwebstaub (Staub, Ruß, Rauch) (Fein verteilte, feste Teilchen in Luft) Feste Teilchen mit Flüssigkeitsfilm Nebel (Fein verteilte, flüssigeteilchen in Luft) Quellen: Aufwirbelungen, Oberflächenbearbeitung, chemische Reaktionen (Verbrennungen), Kondensation, semi-volatiler Verbindungen Feinstaub von grob bis ultrafein 4

5 Physikalische Grundlagen Bezeichnungen für Schwebstaub Ruß Aus Kohlenstoff bestehende Teilchen (unvollständige Verbrennung) Staub Fein verteilte feste Teilchen durch mechanische Prozesse entstanden Rauch Fein verteilte feste Teilchen durch chemische oder thermische Prozesse entstanden (Hausstaub, Faserstaub, Blütenstaub,etc.) Unterschied: Staub ein besonderer Luftschadstoff? Komplexe Zusammensetzung Größe und Form für gesundheitliche Wirkung mit verantwortlich Bestimmung aller wesentlicher Eigenschaften sind viele Messverfahren notwendig Feinstaub von grob bis ultrafein 5

6 Physikalische Grundlagen Größeneinteilungen (PM10; PM2,5; PM0,1) Lebensdauern: Funktion der Größe: 0,1 µm ~3 Tage 1 µm ~1 Tag 10 µm ~2 h Feinstaub von grob bis ultrafein 6

7 Physikalische Grundlagen Größeneinteilungen (PM10; PM2,5; PM0,1) Feinstaub von grob bis ultrafein 7

8 Grenzwerte PM10 und PM2,5 werden als Gesamtmasse bestimmt Standardreferenzverfahren (auf Filter abgeschieden und gewogen; Tagesmittelwert) Automatisch (ß-Absorption; TEOM; optische Verfahren -> aktuelle Daten) Feinstaub von grob bis ultrafein 8

9 Wie sehen diese Partikel aus? Klassisches Vorkommen Messtechnik: passiver Depositionssammler für alle Größenklassen Hausstaub!! Quellen: Rauchen, Kochen, Kerzen, Räucherstäbchen, Raumsprays, Faserabrieb, usw. Foto: K.Wirtz Feinstaub von grob bis ultrafein 9

10 Wie sehen diese Partikel aus? Feinstaub von grob bis ultrafein 10

11 Wie sieht das aus? Feinstaub von grob bis ultrafein 11

12 Wie sieht das aus? Feinstaub von grob bis ultrafein 12

13 Wo steht Deutschland? data/assets/pdf_file/0006/189051/health-effects-of-particulate-matter-final-eng.pdf Feinstaub von grob bis ultrafein 13

14 Messverfahren Inhaltsstoffe Impaktoren Zyklone Technologisch aufwändig: Limit: 40 nm Feinstaub von grob bis ultrafein 14

15 Zusammensetzung PM (Hauptbestandteile),H., Korngrößendifferenzierte Feinstaubbelastung in Straßennähe in Ballungsgebieten Sachsens. Abschlussbericht ( /10). Landesamt für Umwelt und Geologie. Messort Dresden Schlescscher Platz Feinstaub von grob bis ultrafein 15

16 Messverfahren NSAM ( nm), TSI Partikeloberfläche in µm²/cm³ SMPS ( nm) 3936 / CPC 3010, TSI (modifiziert d. TROPOS) Partikelanzahlgrößenverteilung in #/cm³ in mehreren Klassen UCPC ( nm) 3776, TSI Partikelanzahl in #/cm³ WS600 Wetterstation, LUFFT Fotos: H. Gerwig ELPI ( nm) DEKATI Partikelanzahlgrößenverteilung Feinstaub von grob bis ultrafein 16

17 UCPC Daten in Langen UCPC korrigiert UCPC Abweichungen UCPC particles. cm Stundenmittelwerte UCPC (3 nm 1000 nm; Langen Feinstaub von grob bis ultrafein 17

18 SMPS Daten Partikelneubildung D p in nm D p in nm D p in nm D p in nm D p in nm D p in nm Schauninsland Zugspitze 100 Bösel monday tuesday wednesday thursday friday saturday Waldhof Melpitz Hohenpeissenberg dn/dlog D julian day of week p in cm -3 sunday Bösel Waldhof Melpitz Schauinsland Hohenpeissenberg Zugspitze E E4 IFT Tropos Leipzig Feinstaub von grob bis ultrafein 18

19 SMPS Daten Partikelneubildung IFT TROPOS Leipzig Feinstaub von grob bis ultrafein 19

20 Anteil Partikelneubildung Welcher Anteil der Partikelanzahlkonzentration ist auf Neubildung zurückzuführen? Typ Anteil am Jahresmittel Straßenschlucht (5-100 nm): 7% Städt. Hintergrund (5-100 nm): 14% Ländlich (5-100 nm): 30% Feinstaub von grob bis ultrafein 20

21 Windrichtungseinfluss auf Partikelgrößen UCPC Daten in Langen Angaben für Arbeitstage (Mo-Fr.) (09/09 06/10) nm: Wind aus 300 : x 2.5 > Mw.. = Flughafen in 5 km? Energiezentrale - Blockheizkraftwerk nm: Wind aus 120, 230, 350 = Gasheizungen ALDSA nm: Wind aus u.a.150 = Strassenverkehr 120 Zentrale Gasheizung im Wohngebiet Innerer Kreis = Mittelwert = Faktor 1 Fotos: H. Gerwig Feinstaub von grob bis ultrafein 21

22 Mobile Messungen / DiscMini 12. Aug 2013 Hauptwindrichtung SSW, Flugzeug Landemodus Wind SW > #/cm³ entlang Flughafengrenze in Ost + Nord Feinstaub von grob bis ultrafein 22

23 UCPC Daten in Langen/Raunheim Bild von der Lage der Messstation in Raunheim (HLUG) Fotos H. Gerwig Feinstaub von grob bis ultrafein 23

24 UCPC Daten in Langen/Raunheim Projekt HLUG/UBA, 2015 Flugspuren Anflug, n. STANLY, DFS (WR Ost) (Nur letzte 14 Tage abrufbar: Beispiel Vorbeiflug ca. 400 m Höhe, 300 m südlich durch B763 am Feinstaub von grob bis ultrafein 24

25 UCPC Daten in Langen/Raunheim Feinstaub von grob bis ultrafein 25

26 UCPC Daten in Raunheim average wdir Partikelanzahl in 1/cm³ Partikelanzahlkonzentration #/cm 3 UCPC (3 nm 1000 nm) Feinstaub von grob bis ultrafein 26

27 Feinstaub von grob bis ultrafein 27

28 Wirkungen Die Welt FAZ Feinstaub von grob bis ultrafein 28

29 Weitere Forschungstätigkeiten BMUB (Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit) hat Forschungsmittel bewilligt, die es erlauben, die Zusatzbelastung im Bereich der Ultrafeinstäube für einen Großflughafen weiter zu erforschen. Beginn: 2016 Kurztitel: Ultrafeinstäube im Umfeld von großen Flughäfen Ziel: Beschreibung der räumlich zeitlichen Verteilung Identifizierung von Kenntnislücken Projekt wird extern vergeben (Auftragsforschung) Aufgrund des hohen öffentlichen Interesses möchten wir einen Begleitkreis einrichten, damit die Erkenntnisse allen interessierten und betroffenen Parteien auch frühzeitig bekanntgeben können Feinstaub von grob bis ultrafein 29

30 Ausblick Feinstaub und Ultrafeinstaub sind allgegenwärtig! Die höchsten Anzahlkonzentrationen finden sich im Bereich der Ultrafeinstäube. Die Variabilität der Partikelanzahlkonzentration ist in Quellennähe (3 nm nm) sehr hoch Hohe Anzahlkonzentrationen bedeuten nicht besonders hohe Wirkungen Die Luft gehört uns allen! Jeder kann dazu beitragen, die Belastung zu verringern!

31 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Klaus Wirtz Umweltbundesamt II 4.4 Graphiken, Auswertungen und Diagramme: H. Gerwig (UBA) Quelle Fotos: H. Gerwig, J. Viidanoja, K. Wirtz, M. Martin Reviejo Besonderer Dank: W. Birmili Leibniz Institut für Troposphärenforschung / Hier steht der Veranstaltungstitel in 12 Punkt 31

32 Literatur und Quellenangaben Feinstaub von grob bis ultrafein 32