DE3506512A1

DE3506512A1 - Verfahren zur ermittlung der luftverschmutzung

Info

Publication number: DE3506512A1
Application number: DE19853506512
Authority: DE
Inventors: Philipp Prof. Dr. 6300 Gießen Katz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-02-23
Filing date: 1985-02-23
Publication date: 1986-08-28
Also published as: DE3506512C2

Description

Beschreibung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der momentanen staubförmigen (aerosolförmigen) Luftverschmutzung.
Verfahren zur Ermittlung der staubförmigen (aerosolförmigen) Luftverschmutzung sind an sich bekannt.
Diese bisher bekannten Verfahren sind jedoch ausnahmslos stationäre Verfahren. Es wird dabei entweder der in einer bestimmten Zeit aus der Luft ausfallende Staub als Indikator der Luftverschmutzung benutzt, oder die Luft wird durch ein Filter gesaugt, und der im Filter verbleibende Staub wird zur Bestimmung des Grades der Luftverschmutzung verwendet Diese Verfahren gestatten es jedoch nicht, den Grad der momentanen Luftverschmutzung zu bestimmen und bieten demzufolge auch nicht die Möglichkeit die Änderungen des Verschmutzungsgrades in der Zeit bzw. an benachbarten Orten zu verfolgen.
Das Niederschlagsverfahren arbeitet ohnehin nur stationär und nur über längere Zeiträume. Man kann damit immer nur im nachhinein feststellen, wie hoch die Luftbelastung mit Staubpartikeln in einem mehrere Stunden umfassenden Zeitraum gewesen ist.
Das Filterverfahren würde zwar eine Bestimmung der momentanen Verschmutzung der Luft ermöglichen, wenn die kurzfristig gesammelten Stäube für eine Untersuchung der Menge nach überhaupt ausreichend wären, was sie in der Atmosphäre aber, von Katastrophenfällen, wie z.B. Explosionen, abgesehen, nicht sind, und wenn die Auswertung des verschmutzten Filters schneller möglich wäre. Da allein das Ausbauen und Auswiegen des Filters aber eine geraume Zeit beansprucht, kann von einer Bestimmung der momentanen Verschmutzung nicht die Rede sein.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem wirklich in jedem Moment der Grad der staubförmigen (aerosolförmigen) Luftverschmutzung ermittelt werden kann.
Diese Aufgabe ist durch ein Verfahren gelöst,'bei dem Luft durch ein an sich bekanntes, nach dem Lichtstreuverfahren arbeitendes Partikelzählgerät bewegt und damit der Gehalt an Feinstaub nach Anzahl und Größe ermittelt wird.
Derartige Partikelzählgeräte waren, wie bereits gesagt, schon bekannt. Sie wurden bisher aber ausnahmslos nicht nur stationär sondern auch immer nur in geschlossenen Räumen eingesetzt, z.B. zur Überwachung der in der Klimatechnik bekannten "reinen Räumen.
Die Erfindung besteht nun darin, ein derartiges Partikelzählgerät für einen mobilen Einsatz umzurüsten und dann die zu untersuchende Luft zuzuführen. Diese Zuführung kann z.B. bei Montage des Gerätes an einem Auto oder auch nach Einbau in ein Flugzeug erfolgen.
Die Auswertung, d.h. der Datenauswurf, geschieht bei einem solchen Partikelzählgerät über Analoganzeige mittels Schreiber oder durch Digitalanzeige, wahlweise mit Drucker oder auf Speicher. Die Meßgeschwindigkeit, d.h. der kürzeste Abstand zwischen zwei Messungen, beträgt dabei weniger als 0,5 s.
Durch dieses Verfahren ergeben sich völlig neue Möglichkeiten der Luftuntersuchung, die bisher nicht möglich waren. So lassen sich z.B. die Schwankungen der Luftverunreinigungen im zeitlichen Ablauf genau verfolgen. Das Verfahren gestattet die augenblickliche Messung und Erkennung von Luftverunreinigungen und ermöglicht damit erstmals die Erkennung nur kurzzeitig erhöhter Staubkonzentrationen. Es können daher Verursacher unmittelbar ermittelt werden.
Mit dem Verfahren können aber nicht nur die Augenblickswerte z.B. der Feinstaubbelastung gemessen und über beliebig lange Zeiträume registriert werden. Das Verfahren ist auch geeignet, z.B. Staubkataster von Städten anzulegen. Dadurch können diese bezüglich ihrer Belastung verglichen und beurteilt werden. Es ist auch möglich, z.B. druch Kreissektorenmessungen die Feinstaubbelastung innerhalb verschiedener Ortsteile der gleichen Gemeinde zu erfassen. Ebenso können plötzliche Umweltereignisse ermittelt werden. Ein nachstehend geschildertes Ausführungsbeispiel zeigt z.B. ein Ereignis, bei dem zwischen 19.00 Uhr und 01.00 Uhr die Staubteilchenzahl von unter 10 Mio Partikel/m3 auf über 50 Mio anstieg und danach wieder auf den Ausgangswert zurückging.
Vom Flugzeug oder Ballon aus kann die Feinstaubverteilung in der Höhe ermittelt werden. Daraus lassen sich Rückschlüsse über die Strömungsverhältnisse in der unteren Erdatmosphäre ziehen. Auch einzelne Verursacher lassen sich exakt ermitteln, die von ihnen verursachten Bereiche mit erhöhter Belastung lassen sich exakt ausmessen.
Das Verfahren ist umso bedeutungsvoller, als sich in letzter Zeit immer mehr die Erkenntnis durchgesetzt hat, daß an den Feinstaub auch andere Schadstoffe wie CO und SO2 angelagert sind. Der Feinstaub kann daher auch als erstrangiger Indikator für die Umweltverschmutzung mit derartigen gasförmigen Schadstoffen dienen.
Der durch das Verfahren erreichte technische Fortschritt läßt sich am besten aus den hier beigefügten Datenblättern erkennen. Es zeigen.
Fig. 1 ein Datenblatt aus einer Meßreihe, bei welcher der zeitlich veränderbare Vermutzungsgrad der Luft ermittelt wurde, Fig. 2 ein Datenblatt, das Aufschluß über die örtliche Verbreitung der Luftverschmutzung gibt, Fig. 3 den Staubkataster eines Ortes.
Fig. 1 zeigt hauptsächlich die Staubkonzentration in Abhängigkeit von der Tageszeit. Die dick ausgezogene Linie gibt dabei die Partikelhäufigkeit, d.h. die Staubkonzentration an.
Es ist leicht erkennbar, daß der Verschmutzungsgrad von einem Höchstmaß etwa gegen 15.00 Uhr zunächst absinkt, gegen 17.00 Uhr, während des Berufsverkehrs nochmals. eine Spitze zeigt (die jedoch nicht so hoch ist, wie dem Berufsverkehr allgemein zugeschrieben wird), dann gegen 19.00 Uhr einen Tiefststand erreicht, aber gegen 22.00- 23.00 Uhr nochmals stark ansteigt, um dann für den Rest der Nacht wieder abzusinken. Der starke Anstieg gegen 22.00 Uhr23.00 Uhr ist dabei zweifellos darauf zurückzuführen, daß ein Verursacher die Nacht benutzt hat, um seine schmutzigen Maschinen, Kessel oder dgl. auszublasen. Die Meßwerte der Vergleichsmeßstelle VMS zeigen, daß es sich um ein örtliches Ereignis gehandelt hat, nicht etwa um ein großräumiges Geschehen.
Diese absolut gesicherte Feststellung ist mit keinem der Meßverfahren nach dem Stand der Technik möglich. Erst das erfundene Verfahren schafft hier die Möglichkeit, diese Feststellung zu treffen und dann gezielt nach dem Verursacher zu suchen.
Die außerdem auf dem Datenblatt der Fig. 1 registrierten Kurven über Luftdruck, Luftfeuchtigkeit, Temperatur, Partikelzahlen an einer Vergleichsmeßstelle wurden gleichzeitig aufgenommen und können zur weiteren Deutung der Verschmutzungskurve dienen.
Fig. 2 zeigt die Staubverteilung in verschiedenen Höhen über einem Verursacher. Sie wurde gewonnen, indem nach dem erfindungsgemäßen Verfahren die Abgasfahne über den Kaminen des Verursachers in mehreren Höhen mit einem auf beweglichen Einsatz adaptierten, in einem Flugzeug installierten Partikelzählgerät durchflogen wurde. Dabei läßt sich sehr exakt das Abdriften der Abgasfahnen in die eine oder andere Richtung nachweisen.
Bei derartigen Messungen vom Flugzeug aus ist allerdings zu beachten, daß Motorflugzeuge selbst erhebliche Luftverschmutzung verursachen, die bei der Feinheit des Meßverfahrens zu Fehlmessungen führen würden. Flugzeugmessungen sind daher vorzugsweise mit Motorseglern vorzunehmen. Dabei wird mit Motorkraft die Meßzone bis gerade außerhalb des Meßbereiches angeflogen, die Messungen werden dann im Segelflug vorgenommen.
Durch das Anfliegen oder Anfahren der Meßzone in Luv und Lee läßt sich durch Vergleich der Meßdaten ein Verdacht auf Umweltverschmutzung bestätigen und der Größe nach meßtechnisch erfassen, oder als unbegründet beweisen.
Am vorteilhaftesten ist es dabei, wenn die eigentliche Meßzone in Luv und Lee zur gleichen Zeit mit je einem Meßgerät angefahren wird, so daß insgesamt zwei Meßgeräte gleichzeitig im Einsatz sind.
Fig. 3 zeigt schließlich einen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gewonnen Stuabkataster einer Stadt.
Dabei können ebenfalls zwei Meßgeräte eingesetzt werden. Ein Gerät wird ortsfest als Vergleichsmeßstelle installiert, das zweite wird ortsbeweglich eingesetzt. Dadurch werden unabhängig von den verschiedenen Witterungsverhältnissen und Jahreszeiten vergleichende Aussagen über die Umweltbelastung möglich. Die Witterungseinflüsse können ermittelt und bei der Beurteilung der Verschmutzungskurve berücksichtigt werden.

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur Ermittlung der momentanen ortsspezifischen festen oder flüssigen (aerosolförmigen) Luftverschmutzung, dadurch gekennzeichnet, daß Luft durch ein Partikelzählgerät bewegt wird, daß damit der Gehalt der Luft an Aerosolen, bevorzugt an atembarem Feinstaub, kontinuierlich bzw. schnell intermittierend ermittelt wird und die Staubkonzentration als Indikator für die Luftverschmutzung, auch mit gasförmigen Schadstoffen, z.B. CO und SO2, verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein an sich bekanntes, nach dem Lichtstreuverfahren arbeitendes Partikelzählgerät verwendet wird, das für einen ortsbeweglichen Einsatz adaptiert ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß das Verfahren sowohl kurzzeitig als auch beliebig lange durchführbar ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßgerät in einem Fahrzeug, z.B.
in einem PKW, installiert ist und das Verfahren an verschiedenen Orten oder während der Fahrt durchgeführt wird 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Partikelzählgerät in einem Flugzeug oder Ballon, z.B. in einem Fesselballon, installiert ist und das Verfahren in verschiedenen Höhen über Grund durchgeführt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete Flugzeug ein Motorsegler ist.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Partikelzählgeräte eingesetzt sind, von denen eines in je einem Fahrzeug oder Flugzeug installiert ist und die eigentliche Meßzone gleichzeitig in Luv und Lee angefahren bzw. angeflogen wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Boden zwei Partikelzählgeräte eingesetzt werden, von denen eines ortsfest, das andere ortsbeweglich installiert ist und damit unabhängig von den Witterungsbedingungen eine vergleichende Aussage über die Umweltbelastung möglich ist.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Boden zwei Partikelzählgeräte eingesetzt werden, von denen eines ortsfest, das andere ortsbeweglich istanlliert ist und damit der Einfluß der verschiedenen Witterungsbedingungen auf die Ausbreitung von aerosolförmigen Luftbestandteilen ermittelt wird.
10. Verfahren nach den Ansprüchen 4-8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung der Luftbewegung in der unteren Edrdatmosphäre der Luft Feinstäube oder Aerosole nach der Teilchengröße definierter Zusammensetzung (Prüfstaub) an einem bestimmten Ort zugeführt wird und deren Verteilung nach dem Verfahren ermittelt wird