Zur Belastung der Atemluft von Klassenräumen mit Feinstaub

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1 Zukunftsraum Schule Feinstaub im Klassenzimmer - T. Salthammer, Zur Belastung der Atemluft von Klassenräumen mit Feinstaub T. Salthammer Fraunhofer Wilhelm-Klauditz-Institut (WKI) Materialanalytik und Innenluftchemie Braunschweig Institut für Ökologische Chemie und Abfallanalytik Fakultät für Lebenswissenschaften TU Braunschweig

2 Zukunftsraum Schule Feinstaub im Klassenzimmer - T. Salthammer, H 2 O hυ Seesalzaerosol Wüstenaerosol SO 2 Anthropogene Aerosole VOC CO NH 3 NO x Industrie Verbrennung (Biomasse, Kohle, Öl) Verkehr Biogene Emissionen

3 Zukunftsraum Schule Feinstaub im Klassenzimmer - T. Salthammer, Durchmesser (m)

4 Zukunftsraum Schule Feinstaub im Klassenzimmer - T. Salthammer, NATÜRLICHE, ANTHROPOGENE UND KÜNSTLICHE K PARTIKEL

5 Zukunftsraum Schule Feinstaub im Klassenzimmer - T. Salthammer, CHARAKTERISIERUNG VON PARTIKELN chemische Zusammens. adsorbierte Moleküle Größenverteilung phys. + chem. Eigenschaften Form Dynamik Masse

6 Zukunftsraum Schule Feinstaub im Klassenzimmer - T. Salthammer, GRÖß ÖßENBEZOGENE KLASSIFIKATION VON PARTIKELN TSP: PM 10 : PM 2,5 : UFP: inhalierbarer Gesamtstaub (Total Suspended Particulate Matter) lungengängiger Anteil (< 10 µm) alveolengängiger Anteil (< 2,5 µm) Ultrafeinpartikel (< 0,1 µm) UFP PM 1 PM 2,5 PM 10 Hausstaub Bild: Grimm Aerosol Technik GmbH D (nm)

7 Zukunftsraum Schule Feinstaub im Klassenzimmer - T. Salthammer, PARTIKELMESSTECHNIK Gravimetrische Verfahren (Masse) Gesamtstaub PM 10, PM 2,5, PM 1 Probenahmesystem Kaskadenimpaktor Zählende Verfahren (Lichtstreuung) µm (Größenverteilung) nm (Summe) nm (Größenverteilung)

8 Zukunftsraum Schule Feinstaub im Klassenzimmer - T. Salthammer, FREISETZUNG VON NANOPARTIKELN DURCH HAUSHALTSAKTIVITÄTEN TEN 250 Staubsaugen PNC (Anzahlx10 3 /cm 3 ) PM 10 (µg/m 3 ) Backen Masse Anzahl Zeit (in Minuten) Bild: Fromme (2009) Handbuch für Umweltmedizin, VI-2

9 Zukunftsraum Schule Feinstaub im Klassenzimmer - T. Salthammer, DYNAMIK VON PARTIKELN Infiltration Nukleation Exfiltration Kondensation Koagulation Außen Diffusion Thermophorese Air Flow Reinigung Eintrag Deposition Resuspension Filtration Thatcher and Layton (1995) Atmospheric Environment, 29, 1487

10 Zukunftsraum Schule Feinstaub im Klassenzimmer - T. Salthammer, FEINSTAUBRICHTWERTE DER WHO UND DER EU Partikelklasse 24 h Mittelwert Jahres-Mittelwert µg/m³ Organisation PM WHO (2005) PM * 40 EU (2005) PM 2, WHO (2005) * maximal 35 Überschreitungen pro Jahr

11 Zukunftsraum Schule Feinstaub im Klassenzimmer - T. Salthammer, STELLUNGNAHME DER AD HOC AG ZU PM 2,5 IM INNENRAUM In Abwesenheit spezifischer eigener Staubquellen werden die Konzentrationen an PM 2,5 in reinen Wohninnenräumen maßgeblich durch Feinstäube aus der Außenluft bestimmt. Daher erscheint es vertretbar, den von der WHO abgeleiteten PM 2,5 -Tagesmittelwert für reine Wohninnenräume ohne spezifische eigene Quellen zur Orientierung heranzuziehen.

12 Zukunftsraum Schule Feinstaub im Klassenzimmer - T. Salthammer, PM 10 KONZENTRATIONEN IN DEUTSCHEN STÄDTEN. JAHRESMITTEL- WERTE, MAX. TAGESMITTELWERTE UND PM 10 -WERTE > 50 µg/m³ (2007) Stadt Jahresmittelwert PM 10 (µg/m³) max. Tagesmittelwert PM 10 (µg/m³) Tage mit Werten PM 10 > 50 µg/m³ Berlin Friedrichshain Bremen Verkehr Dortmund - Brackeler Str Düsseldorf - Corneliusstr Essen - Gladbecker Str Frankfurt Friedbg. Ldstr Hamburg Habichtstraße Leipzig Lützner Str München Stachus Stuttgart Am Neckartor Quelle: Umweltbundesamt (

13 Zukunftsraum Schule Feinstaub im Klassenzimmer - T. Salthammer, STUDIEN AUS DEUTSCHLAND Feinstaubbelastungen in Schulen Autor: Gabrio, T.; Volland, G. 2008, Heft 3, 92-93

14 Zukunftsraum Schule Feinstaub im Klassenzimmer - T. Salthammer, PM 2.5, PM 4 UND PM 10 IN DER INNENRAUMLUFT VON SCHULEN IN DEUTSCHLAND UND ANGRENZENDEN LÄNDERNL Bundesgesundheitsblatt (2008) 51, 1370

15 Zukunftsraum Schule Feinstaub im Klassenzimmer - T. Salthammer, EUROPÄISCHE STUDIEN ZUR FEINSTAUBBELASTUNG IN GEMEINSCHAFTSEINRICHTUNGEN (MINIMUM, MEDIAN, MAXUMUM) Fromme et al. (2007) BLGL, Materialien zur Umweltmedizin, Bd. 17

16 Zukunftsraum Schule Feinstaub im Klassenzimmer - T. Salthammer, PARTIKELKONZENTRATIONEN (PM 2,5 ) INNEN UND AUSSEN vor Wohnungen (N = 68) in Wohnungen (N =126) Fromme et al. (2007) BLGL, Materialien zur Umweltmedizin, Bd. 17

17 Zukunftsraum Schule Feinstaub im Klassenzimmer - T. Salthammer, PARTIKELKONZENTRATIONEN (PM 2,5 ) IN SCHULKLASSEN UND AUSSEN vor Wohnungen (N = 68) in Schulräumen (N = 113) Fromme et al. (2007) BLGL, Materialien zur Umweltmedizin, Bd. 17

18 Zukunftsraum Schule Feinstaub im Klassenzimmer - T. Salthammer, PARTIKELKONZENTRATION IN EINER SCHULE BEI NUTZUNG µg/m >20.0 µm µm µm µm µm µm µm µm µm µm µm µm µm µm µm Daten und Bild: G. Volland, MPA Stuttgart

19 Zukunftsraum Schule Feinstaub im Klassenzimmer - T. Salthammer, TYPISCHER TAGESVERLAUF DER FEINSTAUBKONZENTRATION (PM 2,5 UND PM 10 ) IM INNENRAUM EINER SCHULE 250 PM 2,5 Innen PM 10 Innen PM 2,5 Außen PM 10 Außen Konzentration in ug/m³ :27 11:47 15:07 18:27 21:47 Uhrzeit Daten und Bild: G. Volland, MPA Stuttgart

20 Zukunftsraum Schule Feinstaub im Klassenzimmer - T. Salthammer, TAGESMITTELWERTE PM 10 FÜR R DEN UND DEN Daten und Bild: G. Volland, MPA Stuttgart

21 Zukunftsraum Schule Feinstaub im Klassenzimmer - T. Salthammer, TAGESMITTELWERTE PM 2,5 FÜR R DEN UND DEN Daten und Bild: G. Volland, MPA Stuttgart

22 Zukunftsraum Schule Feinstaub im Klassenzimmer - T. Salthammer, DURCHSCHNITTLICHE PM 10 -KONZ. WÄHREND W DER UNTERRICHTSTAGE (NOV. FEB.) BEI NORMALER UND VERSTÄRKTER RKTER REINIGUNG normal gereinigt verstärkt gereinigt µg/m :08 2:08 4:08 6:08 8:08 10:08 12:08 14:08 16:08 18:08 20:08 22:08 Uhrzeit Daten und Bild: G. Volland, MPA Stuttgart

23 Zukunftsraum Schule Feinstaub im Klassenzimmer - T. Salthammer, WÖCHENTLICHE PM 10 -KONZ. WÄHREND W DER UNTERRICHTSTAGE (NOV. FEB.) BEI NORMALER UND VERSTÄRKTER RKTER REINIGUNG 300 normal gereinigt verstärkt gereinigt µg/m :08 12:08 0:08 12:08 0:08 12:08 0:08 12:08 0:08 12:08 0:08 12:08 0:08 12:08 Uhrzeit Montag Dienstag Mittwoch Donnerstag Freitag Daten und Bild: G. Volland, MPA Stuttgart

24 Zukunftsraum Schule Feinstaub im Klassenzimmer - T. Salthammer, PARTIKELANZAHLKONZENTRATION IN SIEBEN KLASSENRÄUMEN Fromme et al. (2007) Atmospheric Environment, 41, 854

25 Zukunftsraum Schule Feinstaub im Klassenzimmer - T. Salthammer, PARTIKELBILDUNG AN EINER SCHULE IN BRISBANE, AUSTRALIEN DURCH CHEMISCHE REAKTION VON REINIGUNGSMITTELN MIT OZON 8.E+04 Four detergent trays on Five detergent trays on PN PN0.005 CMD E+04 4.E+04 2.E+04 0.E+00 16:12 16:48 17:24 18:00 18:36 19:12 19:48 20:24 21:00 21:36 Particle number concentration (p cm -3 ) 22:12 22: CMD (nm) 10 0 Time Morawska et al. (2009) ES&T, in press

26 Zukunftsraum Schule Feinstaub im Klassenzimmer - T. Salthammer, ZUSAMMENFASSUNG Partikel sind hinsichtlich ihrer physikalischen und chemischen Eigenschaften unterschiedlich und entsprechend differenziert zu bewerten. Die Nutzer/Schüler stellen sehr wahrscheinlich eine der Haupteintragsquellen für PM 10 in den Klassenraum dar. Der Gehalt an Feinstaub PM 10 wird wesentlich von den Lüftungsaktivitäten und damit vom Nutzerverhalten bestimmt. Die Konzentration an PM 2,5 im Klassenraum ist im Durchschnitt auf dem Niveau der Außenluft. Es besteht eine deutliche Abhängigkeit der Ergebnisse von der Jahreszeit. Einfache Reinigungsverfahren sind weitgehend unwirksam. Jede Messstrategie zur Erfassung von PM 10 erfordert umfangreiche, genau geplante Messserien. Ultrafeinpartikel (< 100 nm) können durch chemische Reaktionen (z.b. zwischen Inhaltsstoffen von Reinigungsmitteln und Ozon) entstehen.

27 Zukunftsraum Schule Feinstaub im Klassenzimmer - T. Salthammer, VIELEN DANK FÜR F R IHRE AUFMERKSAMKEIT Dank an Dr. H. Fromme und Dr. G. Volland für f r die Überlassung von Messdaten und Bildern