Qualitative und quantitative Bestimmung von Rußaerosolen und anderen Feinstäuben auf Basis der Raman-Spektroskopie
Konstantinos Nalpantidis
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Konstantinos Nalpantidis, Qualitative und quantitative Bestimmung von Rußaerosolen und anderen Feinstäuben auf Basis der Raman-Spektroskopie (2009), Logos Verlag, Berlin, ISBN: 9783832597252
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Beschreibung / Abstract
Feinstäube und insbesondere die darin enthaltenen Rußpartikel führen zu chronischen Atemwegserkrankungen bis hin zur Bildung von Tumoren. In Deutschland wird die örtliche Feinstaubbelastung mit Hilfe eines engmaschigen Netzes an Umweltmessstationen gemessen. Für die Bestimmung der gesamten Feinstaubkonzentration gibt es standardisierte Messmethoden. Es mangelt jedoch an Methoden, die verlässlich und zeitkontinuierlich die Zusammensetzung des Feinstaubs bestimmen.
Durch diesen Umstand motiviert wurde in dieser Arbeit ein neuartiges Messsystem auf Basis der Raman-Spektroskopie in Kombination mit einer automatisierten Filtereinheit entwickelt. Das RaSoS (Raman-Soot-Spectrometer) ist in der Lage, quasikontinuierlich die Veränderungen der Feinstaubkonzentration und der darin enthaltenen Rußanteile zu messen. Diese Arbeit dokumentiert die Entwicklung des RaSoS von ersten Vorversuchen über die mathematischer Modellierung und Kalibrierung bis hin zum Einsatz unter Praxisbedingungen.
Durch diesen Umstand motiviert wurde in dieser Arbeit ein neuartiges Messsystem auf Basis der Raman-Spektroskopie in Kombination mit einer automatisierten Filtereinheit entwickelt. Das RaSoS (Raman-Soot-Spectrometer) ist in der Lage, quasikontinuierlich die Veränderungen der Feinstaubkonzentration und der darin enthaltenen Rußanteile zu messen. Diese Arbeit dokumentiert die Entwicklung des RaSoS von ersten Vorversuchen über die mathematischer Modellierung und Kalibrierung bis hin zum Einsatz unter Praxisbedingungen.
Inhaltsverzeichnis
- BEGINN
- 1 Einleitung in die Fragestellung
- 2 Klassifizierung und Charakterisierung von Feinstäuben
- 2.1 Quellen und Zusammensetzung von PM10 Feinstäuben
- 2.2 Abscheideverhalten von Aerosolpartikeln
- 2.3 Charakterisierung von Feinstaub-Aerosolen
- 2.4 Grundlagen der Raman-Spektroskopie
- 2.5 Schlussfolgerung
- 3 Voruntersuchungen zum Aufbau eines Messsystems
- 3.1 Auswahl und Charakterisierung von Referenzrußquellen
- 3.2 Ramanspektroskopische Untersuchung verschiedener Rußquellen
- 3.3 Schlussfolgerung
- 4 Das RaSoS (Raman-Soot-Spectrometer) Messsystem
- 4.1 Aufbau des Messsystems
- 4.2 Konstruktive Optimierung des Filterhalters
- 4.3 Erzeugung einer konstanten Rußquelle und Automatisierung der Belegung
- 4.4 Untersuchung verschiedener Scanmethoden
- 4.5 Auslegung optimaler Betriebsparameter
- 4.6 Quantitative Bestimmung der Rußkonzentration
- 4.7 Schlussfolgerung
- 5 Einsatz des RaSoS unter Praxisbedingungen
- 5.1 Langzeituntersuchung realer Rußanteile in Feinstaubaerosolen
- 5.2 Korrelation sekundär-spektroskopischer Anteile zur kumulativen Feinstaubkonzentration
- 5.3 Quellenidentifikation verschiedener Rußsorten
- 5.4 Schlussfolgerung
- 6 Zusammenfassung und Ausblick
- 6.1 Zusammenfassung
- 6.2 Ausblick
- 7 Anhang
- 7.1 Vergleich RaSoS zur alternativen Messverfahren
- 7.2 Kenngrößen der Komponenten
- 7.3 Datenbearbeitung
- 7.4 Reproduzierbarkeit
- 7.5 Gravimetrische Untersuchung belegter Filter mit den Referenzrußquellen
- 7.6 Filterhalter
- 7.7 Optimierung der Parameter
- 7.8 Quellenidentifizierung