Post on 06-Apr-2016
Alanina-Breslau zu Aachen
Dr. H. Manns, 2012 F 1
Feinstaub stoppt den Diesel?Feinstaub stoppt den Diesel!
Ein lufttechnisches Problem?Ruß, NO, NO2
Warum begeistert uns der Dieselmotor?
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Dr. H. Manns, 2012 F 2
Wer, was ist Diesel?
Erfinder*18.03.1858-1913, Dieselmotor, hohe Kompression, Selbstzünder, wenig Verbrauch, warum?
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Dr. H. Manns, 2012 F 3
Verbrennungsmotor - Diesel• Kompression der angesaugten Luft >30 bar• Einspritzen flüssigen Kraftstoffs bei ~700°C• Selbstzündung• thermische Zersetzung + Verbrennung größerer
Tröpfchen bleibt unvollständig
==>> Rußbildung
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Dr. H. Manns, 2012 F 4
Diesel Kraftstoff• lange Kohlenwasserstoffmoleküle C9-C22,• daher mehr Energie+Volumen je Molekül.• Schweröl, Petroleum,
Siedebereich 150–390 °C• lange ungeliebtes (Neben)produkt der
Erdöldestillation in der Petrochemie• Zerteilung (Cracking) zu Benzin
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Ruß im Dieselabgas• durch unvollständige Verbrennung• Rußteilchen im Dieselabgas enthalten u.a.
aromatische cyclische Kohlenwasserstoffe (PAK).
• PAK sind kanzerogen.• Anthropogene kanzerogene
Stoffe sind zu vermeiden.
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Dr. H. Manns, 2012 F 6
Partikel im Dieselabgas• „Dieselruß“ = kleine Teilchen einer Ansammlung
von Kohlenstoff mit anhaftenden Stoffen aus dem Verbrennungsprozess
• Partikelgröße etwa 0,1 µm (100 nm)• keine einheitliche Konsistenz• Dieselruß ist als „Flächenemittent“
nicht als Einzelquelle lokalisierbar.
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PM10 im Atemweg
Partikel können je
nach Größe in
verschiedene
Bereiche des
Atemtraktes
vordringen
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Ruß aus anderen Quellen:Köln 23.03.2000
Brand in einer Raffinerie
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Überwachung der Luftqualität
•Anlagenüberwachung•Emissionserklärungen•Abgasuntersuchungen
Immission (Senke)Emission (Quelle)
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Luftqualität in NRW• Beurteilung nach den EU-Luftqualitätsrichtlinien• LANUV NRW* liefert Ergebnisse und Daten für
weiteres Vorgehen im Web lanuv.nrw.de• *Landesamt für Natur,
Umwelt und Verbraucherschutz NRW, Recklinghausen
Automatische Luftmessstation >>
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Das Luftmessnetz in NRW
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Luftreinhaltung
• Europäische Richtlinien• Tochterrichtlinie 1999/30/EG• 22. BImSchV
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Luftreinhaltung - Grenzwerte
• Feinstaub PM10 zu messen an Orten, an denen sich Menschen überwiegend am Tag aufhalten. Das sind vor allem Wohnungen!
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Stationstypen
Hintergrund Industrie
Verkehr Wald
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Staub in der Luft• Staubniederschlag• Schwebstaub ~ 0,1 - >100 µm• Feinstaub PM10
- Teilchen <= 10 µm Kugeldurchmesser- PM10 ist lungengängig.- „Dieselruß“ ist lungengängig.
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Messtechnik• Staubabscheidung auf Filtern nach
Vorabscheider PM10 • Messautomaten• Kalibrierung in NRW vor Ort durch zeitgleiche
Vergleichsmessung mit Referenzverfahren• Kalibrierung in anderen EU-Staaten durch
Übernahme eines Hilfswertes der EU
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Gravimetrisches Messverfahren
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Dr. H. Manns, 2012 F 18
Übersicht Messverfahren• Gravimetrie
(Referenzverfahren nach EN 12341)– Kleinfiltergeräte (LVS: Einzelfilter, Filterwechsler)
– Digitel DHA-80 (HVS: Filterwechsler)
• Kontinuierliche Messgeräte– Beta-Absorption
– Oszillierende Mikrowaage (TEOM)
• Optische Messgeräte (Lichtstreuung), Partikelzähler
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Messverfahren für PMx
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ß-Strahlen-Absoroption
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Oszillierende Mikrowaage (TEOM)
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Dr. H. Manns, 2012 F 22
Ziel der Vergleichsmessungen• Bestimmung von Faktoren für jeden Standort• Lassen sich einheitliche Faktoren ableiten?
– unabhängig vom Standort?– unabhängig von der Jahreszeit?
• Ziel: Übertragung der Faktoren auf Standorte, an denen keine Vergleichsmessungen stattfinden
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Dr. H. Manns, 2012 F 23
Beispiel eines MessvergleichsKRHA von Jan 03 bis Dez 03
0
20
40
60
80
100
120
140
160
0 20 40 60 80 100 120x (Digitel µg/m3)
y (T
EOM
µg/
m³)
TEOMy'
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Dr. H. Manns, 2012 F 24
TEOM versus Digitel
Station Anzahl der Paare Stationsfaktor
BOTT 165 1,29
CHOR 164 1,21
DMD2 162 1,30
LISE 114 1,25
MEID 112 1,29
VAAC 141 1,29
VHAM 164 1,28
VMGR 161 1,28
VWUP 157 1,24
KRHA 143 1,33
BOTT von Jan 03 bis Dez 03
R2 = 0,88
0
20
40
60
80
100
0 20 40 60 80 100
x (Digitel in µg/m3)
y (T
EO
M in
µg/
m³)
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Station Anzahl der Paare Stationsfaktor
BIEL 163 1,13
BONN 157 1,14
BORG 150 1,11
GELS 159 1,15
REIS 165 1,15
STYR 160 0,98
VESN 155 1,12
VMUE 164 1,17
DUBR 304 1,05
BIEL von Jan 03 bis Dez 03
R2 = 0,93
0
20
40
60
80
100
0 20 40 60 80 100
x (Digitel in µg/m3)
y (F
H-6
2 in
µg/
m³)
FH 62 IR versus Digitel
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Dr. H. Manns, 2012 F 26
Unterschiede zwischen den einzelnen Stationen gering,
bei TEOM zwischen 1,21 und 1,33
mittlerer Faktor: 1,28
bei FH 62 I-R zwischen 0,98 und 1,17 mittlerer Faktor: 1,11
Verwendung der mittleren Faktoren für Jahresauswertungen
Ein Sonderfall: Düsseldorf, Corneliusstraße
Faktoren aus Vergleichsmessungen
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Dr. H. Manns, 2012 F 29
PM10-QuellenPrimäre Quellen (in Stadtluft ca. 2/3): Staub direkt aus verschiedenen ProzessenSekundäre Quellen (ca. 1/3): Staub aus luftchemischen Prozessen mit z. B. Schwefeldioxid, Stickoxiden und Ammoniak.Natürliche Quellen: Pollen, Aufwirbelung Erdkrustenmaterial (z. B. Saharastaub).
"Sonstiger Verkehr„: Schiffs- und Schienenverkehr, Verkehr in Landwirtschaft, Forstwirtschaft, Industrie, Bauindustrie und Militär
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Dr. H. Manns, 2012 F 30
GrenzwerteBisher als Gesamtschwebstaub:- Jahresmittelwert: < 150 µg/m³- Tagesmittelwert: < 300 µg/m³ (max. 7 Überschreitungen)
• Neue Luftreinhaltestandards (PM10):• Richtlinie der Europäische Gemeinschaft (1999) fordert
Messungen von PM10 zur Überwachung der Grenzwerte ab 2005:
• Jahresmittelwert: < 40 µg/m³• Tagesmittelwert: < 50 µg/m³ (max. 35 Überschreitungen)
• Grenzwerte für PM10 sind eine Verschärfung.• Der PM10-Anteil am Gesamtschwebstaub beträgt 70 – 90 %.
• Sind die Grenzwerte überschritten müssen Maßnahmenpläne aufgestellt werden, die die Einhaltung der Grenzwerte sicher stellen. (Aktionspläne als Soforthilfe, Luftreinhalteplan (LRP))
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Dr. H. Manns, 2012 F 31
Messorte Straßenverkehr• Hochrechnung der lokalen Belastung mit Hilfe
eines Modells im LANUV NRW• Kommunen betreiben die Hochrechnungen• Straßenverkehr ist der Schwerpunkt
- hohes Verkehrsaufkommen, schlechte Durchlüftung, Wohnbebauung, Topografie,…
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Dr. H. Manns, 2012 F 32
Straßennetz und Straßenklassen des Emissionskatasters
EmissionskatasterStraßenverkehrUntersuchungsgebiet NRW
Bezugsjahr 2000Straßenklassen
BundesautobahnBundesstraßeLandstraßeKreisstraßeGemeindestraße
Maßstab: 1:1500000
Insgesamt abgebildet sind:Streckenlänge: 32.000 kmFahrleistung: 140.000 * 106 km/a
Volker Hoffmann – LUA FB 81
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Dr. H. Manns, 2012 F 33
Verkehrsstation: Düsseldorf Corneliusstr.
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Dr. H. Manns, 2012 F 34
Verkehrsstation: Graf-von-Galen Ring in Hagen
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Dr. H. Manns, 2012 F 35
Mini-Container für Messungen an den Brennpunkten
Mini-Container Beispiel: Straßenschlucht an der B224 in Essen
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Messung an der A40 in Essen
Messcontainer
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Dortmund Brackeler Straße
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Dr. H. Manns, 2012 F 38
Messung in Essen-Steeler StrSteeler Str. / Ecke Markgrafenstr
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Dr. H. Manns, 2012 F 40
Quellen des Feinstaubes
• Hintergrundbelastung >50%• Industrie, Gewerbe, Handwerk• Freizeittätigkeit• Straßenverkehr• natürliche Quellen
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Dr. H. Manns, 2012 F 41
Industrieanlagen in Duisburg
Park in Schwelgern
Staub im Wohngebiet in Nachbarschaft zur Industrieanlage
Kokerei in Schwelgern
Staub aus der Gießerei
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Dr. H. Manns, 2012 F 42
Braunkohletagebau Hambach
Kohlebunker
Absetzer
Blick vom Grubenrand
Blick in den Abbaubereich
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Dr. H. Manns, 2012 F 44
Elektronenmikroskopische Aufnahmen zur Quellenidentifizierung
Ammoniumsulfat Seesalz Karbonat
Kalziumsulfat Silikat Metalloxid
Biologisches Material Ruß Ruß/Sulfat
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Dr. H. Manns, 2012 F 48
Grundlage der Luftreinhalteplanung:Grenzwerte der EU-Richtlinie [µg/m3] (22. BImSchV):
Naturereignisse dürfen in Abzug gebracht werden. Nachweis bei der Kommission in Brüssel ist zu erbringen.
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Dr. H. Manns, 2012 F 53
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Dr. H. Manns, 2012 F 54
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Dr. H. Manns, 2012 F 55
Trend der SO2-Jahresmittelwerte im Rhein-Ruhr-Gebiet
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Dr. H. Manns, 2012 F 56
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Dr. H. Manns, 2012 F 57
SO2-Jahresmittel im Rhein-Ruhr-Gebiet
4. TAL
TAL 2002
Altanlagenentstaubung
Umstellung Hausbrand
Entschwefelung
Hohe SchornsteineStrukturwandel
Anlagensanierung
SMOG
3. TAL1. TAL 2. TAL/BImSchG
TAL 74/86
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Dr. H. Manns, 2012 F 58
Jahreskenngrößen 2010 NRW
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Dr. H. Manns, 2012 F 59
StVO Verkehrszeichen 270.1mit Zusatzzeichen
Kraftfahrzeuge (Pkw, Lkw und Busse) werden nach ihrem Schadstoffausstoß (Abgas) in vier Schadstoffgruppen eingeteilt und durch farbige Plaketten gekennzeichnet. Diese sind Grundlage für die Ausnahme von Fahrverboten.
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Dr. H. Manns, 2012 F 60
TÜV-Plakette• Abgaskriterien per TÜV-Plakette oder ASU
Umweltzonenplaketten zielen nur auf die Partikel im Kfz-Abgas, kaum wirksam auf die Höhe des
Quelleinflusses
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Dr. H. Manns, 2012 F 61
Umweltzone - Feinstaub
• Nachhaltige Wirkung?• Minderung des Feinstaubes um ~2-3 %• unter Berücksichtigung der Ausnahmen
verringert sich der Effekt (=homöopathische Dosis)
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Dr. H. Manns, 2012 F 62
Vermeiden von Diesel-Kfz
Nein!
Diesel wächst nach, Rapps u.a.m., Benzin nicht,Designer-Diesel aus Holz (Choren, FTS).
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Dr. H. Manns, 2012 F 64
Keine Umweltzone
Aber dafür Verbot der Diesel-PKW, (Kurzzeitläufer)
Reifen ohne Rußfüllung,Nur langlebigste Reifen zur
Verminderung des Abriebs. Laub von der Straße kehren – MahleffektKleingewerbe emissionsarm machen.
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Dr. H. Manns, 2012 F 65
Umweltzone
Fahrverbot trifft auch ausländische Fahrzeuge.
Anreiz für den Fahrzeugwechsel
Scheinbare Bürgernähe
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Dr. H. Manns, 2012 F 66
Feinstaub stoppt den Diesel!
Ja bei kleinen shopping – Diesel-Pkw
Nicht jedoch bei Lkwwegen guter Wirksamkeit der Rußfilter (langer Motorbetrieb)
Diesel wächst besser nach als Benzin!
Alanina-Breslau zu Aachen
Dr. H. Manns, 2012 F 67
Vielen Dank für IhreAufmerksamkeit.
Feinstaub + NO2, stoppen den Diesel!