Das LANUV führt in NRW seit über 20 Jahren Messungen von Ruß in der Außenluft durch. Ruß entsteht bei allen unvollständigen Verbrennungsprozessen (vor allem in Dieselmotoren) und besteht aus elementarem Kohlenstoff (EC) und organischem Kohlenstoff (OC). Die längste Zeitreihe für OC und EC existiert an der Corneliusstraße in Düsseldorf (Verkehrsmessstelle DDCS).

Die Bestimmung des gesamten Kohlenstoffs im Staub (TC, die Summe aus EC und OC) führt nach verschiedenen Methoden zu vergleichbaren Ergebnissen jedoch ist die Unterscheidung zwischen EC und OC deutlich schwieriger. Anhand der Werte des TC lässt sich an der Verkehrsmessstelle DDCS ein Trend zur Abnahme der Belastung durch Kohlenstoff feststellen, wobei auch der prozentuale Anteil des TC am Feinstaub PM10 im Laufe der Jahre geringer geworden ist. Die Daten zeigen auch, dass die Maßnahmen zur Senkung der Luftbelastung durch den Straßenverkehr in Düsseldorf erfolgreich waren.

Der Fachvortrag zur Veranstaltung ist im Volltext verfügbar. Das PDF enthält alle Bilder und Formeln.

Einleitung

Das LANUV führt in NRW seit über 20 Jahren Messungen von Ruß in der Außenluft durch. Ruß entsteht bei allen unvollständigen Verbrennungsprozessen (vor allem in Dieselmotoren) und besteht aus elementarem Kohlenstoff (EC) und organischem Kohlenstoff (OC). Die längste Zeitreihe für OC und EC existiert an der Corneliusstraße in Düsseldorf (Verkehrsmessstelle DDCS).

Die Bestimmung des gesamten Kohlenstoffs im Staub (TC, die Summe aus EC und OC) führt nach verschiedenen Methoden zu vergleichbaren Ergebnissen jedoch ist die Unterscheidung zwischen EC und OC deutlich schwieriger. Anhand der Werte des TC lässt sich an der Verkehrsmessstelle DDCS ein Trend zur Abnahme der Belastung durch Kohlenstoff feststellen, wobei auch der prozentuale Anteil des TC am Feinstaub PM10 im Laufe der Jahre geringer geworden ist. Die Daten zeigen auch, dass die Maßnahmen zur Senkung der Luftbelastung durch den Straßenverkehr in Düsseldorf erfolgreich waren.

Aktuell durchgeführte Rußmessungen mit dem Referenzverfahren

In den letzten Jahren sind erhebliche Fortschritte in der analytischen Auftrennung zwischen den Kohlenstoffkomponenten erzielt worden. Seit März 2014 führt das LANUV zur Bestimmung von Kohlenstoffverbindungen Rußmessungen mit einem thermisch-optischen Analysenverfahren durch.

Die thermisch-optischen Analysenmethoden entsprechen weitgehend der thermographischen Methode nach VDI2465, Blatt 2. Während der Analyse wird OC in EC umgewandelt (Pyrolyse) und dies führte früher zu einem Mehrbefund an EC. Durch eine optische Kontrolle wird dieser pyrolytische Kohlenstoff (PyC) erfasst und das Analysenergebnis für EC korrigiert.

Werden die Ergebnisse beider Analysenverfahren verglichen, zeigt sich, dass die Summe aus PyC und EC nach dem thermisch-optischen Verfahren gut dem thermographisch ermittelten EC entspricht. Der Anteil des PyC am Gesamtkohlenstoff ist mit ca. 20 Prozent nicht zu vernachlässigen. Die optische Kontrolle ist also für die Analyse von EC und OC notwendig.

Unterschiedliche Temperaturprogramme (NIOSH-EUSAAR) haben für das thermisch-optische Verfahren einen merklichen aber verhältnismäßig geringen Einfluss auf die Messergebnisse. So wird mit dem EUSAAR Programm ein höherer Anteil an elementarem Kohlenstoff analysiert, während der organische Anteil nach der NIOSH-Methode, bei der der organische Kohlenstoff bei höheren Temperatur ausgetrieben wird, in der Regel höher ist.

Stationsvergleich – Verkehrsmessstelle - städtische Hintergrundstation

Die Messungen werden an einer städtischen Hintergrundstation in Mühlheim-Styrum (STYR) und an der Verkehrsstation in Düsseldorf (DDCS) durchgeführt. Die ersten Messergebnisse der Rußkonzentrationen in PM10 zeigen: Die Werte für OC sind an der Verkehrsstation DDCS nur geringfügig höher als an der städtischen Hintergrundstation STYR. Die Werte für EC sind an der Verkehrsstation DDCS deutlich höher als an der Station STYR. Als Konsequenz daraus ist auch der Wert für TC an der Station DDCS deutlich höher als an der Hintergrundstation STYR. Die gemessenen Rußbelastungen zeigen eine Standortabhängigkeit. Dieselruß enthält hohe Anteile an EC. Die Ergebnisse der Messungen des LANUV sind also gut mit einem hohen Anteil an Staub aus Dieselemissionen des Straßenverkehrs an der Station DDCS zu erklären.