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Innovativer Plattenelektrofilter mit automatischer Abreinigung zur Abscheidung der Staubemissionen aus häuslichen Kleinfeuerungsanlagen im Wohnbereich

Ziel des Vorhabens I_WESP intelligent (innovative_wood elecrostatic presipitator) ist die Entwicklung eines innovativen, kompakten und intelligenten elektrostatischen Abscheiders für Staubemissionen aus häuslichen mit Holz beheizten Kleinfeuerungsanlagen zur Aufstellung im Wohnraum. Der Kleinelektrofilter soll sowohl für die Installation bei Neuanlagen als auch als Nachrüstlösung für Bestandsanlagen zur Verfügung stehen. Innovativer Kern des Projekts ist vor allem die Ausführung der Kleinfilteranlage als Plattenfilter, die es ermöglicht, den Filter in seiner Bauweise flacher und kompakter zu gestalten. Bisher wurden Kleinelektrofilter ausschließlich als Röhrenfilter konzipiert, was bei Aufstellung nach automatisch betriebenen Kesselanlagen mit höherer thermischer Leistung kein Problem darstellt. Hinsichtlich einer Integration in den Wohnbereich werden hinsichtlich Kompaktheit, Gestaltung und Geräuschemissionen des Apparates weitaus höhere Ansprüche gestellt. Ein weiterer Schwerpunkt wird die Entwicklung eines neuartigen Abreinigungs- und Austragssystems sein, das eine staubfreie Entsorgung der abgeschiedenen Rückstände ermöglicht. Im Einzelnen lassen folgende wesentliche Entwicklungsziele und Anforderungen formulieren: - E-Filter muss betriebs-, funktionssicher sein und dabei sicher und dauerhaft die vorgegebenen Staubgrenzwerte unterschreiten - geringer Energieverbrauch durch automatische Anpassung an die Betriebsbedingungen - kompakte, stabile Ausführung mit geringem Platzbedarf (Nachrüstung, Wohnbereich) - einfache Methode der Abreinigung, wartungsfreier staubfreier Austrag - geringe Geräuschentwicklung, elektromagnetische Verträglichkeit - einfache Bedienbarkeit, geringer Wartungsaufwand - Integration einer einfachen Sensorik zur Messung der Staubkonzentration - niedrige Anschaffungskosten ( ca. 600 €)

Feinstaub-Belastung

<p>Gegenüber den 1990er Jahren konnte die Feinstaubbelastung erheblich reduziert werden. Zukünftig ist zu erwarten, dass die Belastung eher langsam abnehmen wird. Großräumig treten heute PM10-Jahresmittelwerte unter 20 Mikrogramm pro Kubikmeter (µg/m³) auf.</p><p>Feinstaubkonzentrationen in Deutschland</p><p>Die Ländermessnetze führen seit dem Jahr 2000 flächendeckende Messungen von Feinstaub der Partikelgröße ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=PM10#alphabar">PM10</a>⁠ (Partikel mit einem aerodynamischen Durchmesser von 10 Mikrometer oder kleiner) und seit 2008 auch der Partikelgröße ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=PM25#alphabar">PM2,5</a>⁠ durch. Besonders hoch ist die Messnetzdichte in Ballungsräumen. Die hohe Zahl und Dichte an Emittenten – beispielsweise Hausfeuerungsanlagen, Gewerbebetriebe, industrielle Anlagen und der Straßenverkehr – führen zu einer erhöhten Feinstaubkonzentration in Ballungsräumen gegenüber dem Umland. Besonders hohe Feinstaubkonzentrationen werden unter anderem wegen der starken verkehrsbedingten Emissionen wie (Diesel-)Ruß, Reifenabrieb sowie aufgewirbeltem Staub an verkehrsnahen Messstationen registriert. Während zu Beginn der 1990er Jahre im Jahresmittel großräumig Werte um 50 Mikrogramm pro Kubikmeter (µg/m³) gemessen wurden, treten heute PM10-Jahresmittelwerte zwischen 10 und 20 µg/m³ auf. Die im ländlichen Raum gelegenen Stationen des ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/u?tag=UBA#alphabar">UBA</a>⁠-Messnetzes verzeichnen geringere Werte.</p><p>Die Feinstaub-Immissionsbelastung wird nicht nur durch direkte Emissionen von Feinstaub verursacht, sondern zu erheblichen Teilen auch durch die ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/e?tag=Emission#alphabar">Emission</a>⁠ von gasförmigen Schadstoffen wie Ammoniak, Schwefeldioxid und Stickstoffoxiden. Diese reagieren in der Luft miteinander und bilden sogenannten „sekundären“ Feinstaub. Einhergehend mit einer starken Abnahme der Schwefeldioxid (SO2)-Emissionen und dem Rückgang der primären PM10-Emissionen im Zeitraum von 1995 bis 2000 sanken im gleichen Zeitraum auch die PM10-Konzentrationen deutlich (siehe Abb. „Trend der PM10-Jahresmittelwerte“). Der Trend der Konzentrationsabnahme setzt sich seitdem fort. Die zeitliche Entwicklung der PM10-Konzentrationen wird von witterungsbedingten Schwankungen zwischen den einzelnen Jahren – besonders deutlich in den Jahren 2003 und 2006 erkennbar – überlagert. Erhöhte Jahresmittelwerte wurden auch 2018 gemessen, die auf die besonders langanhaltende, zehnmonatige Trockenheit von Februar bis November zurückzuführen sind.</p><p>Überschreitungssituation</p><p>Lokal und ausschließlich an vom Verkehr beeinflussten Stationen in Ballungsräumen traten in der Vergangenheit gelegentlich Überschreitungen des für das Kalenderjahr festgelegten Grenzwerts von 40 µg/m³ auf. Seit 2012 wurden keine Überschreitungen dieses Grenzwertes mehr festgestellt.</p><p>Seit 2005 darf auch eine ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=PM10#alphabar">PM10</a>⁠-Konzentration von 50 Mikrogramm pro Kubikmeter (µg/m³) im Tagesmittel nur an höchstens 35 Tagen im Kalenderjahr überschritten werden. Überschreitungen des Tageswertes von 50 µg/m³ werden vor allem in Ballungsräumen an verkehrsnahen Stationen festgestellt. Die zulässige Zahl von 35 Überschreitungstagen im Kalenderjahr wurde hier in der Vergangenheit zum Teil deutlich überschritten (siehe Karten „Feinstaub (PM10) - Tagesmittelwerte Zahl von Überschreitungen von 50 mg/m³“ und Abb. „Prozentualer Anteil der Messstationen mit mehr als 35 Überschreitungen des 24-h-Grenzwertes“). Vor allem das Jahr 2006 fiel durch erhebliche Überschreitungen der zulässigen Überschreitungstage auf, was auf lang anhaltende und intensive „Feinstaubepisoden“ zurückzuführen war. In den unmittelbar zurückliegenden Jahren traten nicht zuletzt durch umfangreiche Maßnahmen der mit Luftreinhaltung befassten Behörden keine Überschreitungen des Grenzwerts mehr auf. Auch 2024 wurde der Grenzwert somit an allen Messstationen in Deutschland eingehalten.</p><p>Witterungsabhängigkeit</p><p>Vor allem in trockenen Wintern, teils auch in heißen Sommern, können wiederholt hohe ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=PM10#alphabar">PM10</a>⁠-Konzentrationen in ganz Deutschland auftreten. Dann kann der Wert von 50 µg/m³ großflächig erheblich überschritten werden. Ein Beispiel für eine solche Belastungssituation zeigt die Karte „Tagesmittelwerte der Partikelkonzentration PM10“. Zum Belastungsschwerpunkt am 23. Januar 2017 wurden an etwa 56 % der in Deutschland vorhandenen PM10-Messstellen Tagesmittelwerte von über 50 µg/m³ gemessen. Die höchste festgestellte Konzentration betrug an diesem Tag 176 µg/m³ im Tagesmittel.</p><p>Wie stark die PM10-Belastung während solcher Witterungsverhältnisse ansteigt, hängt entscheidend davon ab, wie schnell ein Austausch mit der Umgebungsluft erfolgen kann. Winterliche Hochdruckwetterlagen mit geringen Windgeschwindigkeiten führen – wie früher auch beim Wintersmog – dazu, dass die Schadstoffe nicht abtransportiert werden können. Sie sammeln sich in den unteren Luftschichten (bis etwa 1.000 Meter) wie unter einer Glocke. Der Wechsel zu einer Wettersituation mit stärkerem Wind führt zu einer raschen Abnahme der PM10-Belastung. Auch wenn die letzten Jahre eher gering belastet waren, können auch zukünftig meteorologische Bedingungen auftreten, die zu einer deutlich erhöhten Feinstaubbelastung führen können.</p><p>Bürgerinnen und Bürger können laufend <a href="https://www.umweltbundesamt.de/daten/luftbelastung/aktuelle-luftdaten">aktualisierte Feinstaubmessdaten und Informationen zu Überschreitungen der Feinstaubgrenzwerte</a> in Deutschland im Internet und mobil über die <a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/luft/luftqualitaet/app-luftqualitaet">UBA-App "Luftqualität"</a> erhalten.</p><p>Bestandteile des Feinstaubs</p><p>Die Feinstaubbestandteile ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=PM10#alphabar">PM10</a>⁠ und ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=PM25#alphabar">PM2,5</a>⁠ sind Mitte der 1990er Jahre wegen neuer Erkenntnisse über ihre Wirkungen auf die menschliche Gesundheit in den Vordergrund der Luftreinhaltepolitik getreten. Mit der <a href="https://eur-lex.europa.eu/eli/dir/2008/50/oj?locale=de">EU-Richtlinie 2008/50/EG</a> (in deutsches Recht umgesetzt mit der <a href="https://www.bmuv.de/gesetz/39-verordnung-zur-durchfuehrung-des-bundes-immissionsschutzgesetzes/">39. Bundes-Immissionsschutz-Verordnung</a> (39. ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/b?tag=BImSchV#alphabar">BImSchV</a>⁠)), welche die bereits seit 2005 geltenden Grenzwerte für PM10 bestätigt und neue Luftqualitätsstandards für PM2,5 festlegt (siehe Tab. „Grenzwerte für den Schadstoff Feinstaub“), wurde dem Rechnung getragen. Als PM10 beziehungsweise PM2,5 (PM = particulate matter) wird dabei die Massenkonzentration aller Schwebstaubpartikel mit aerodynamischen Durchmessern unter 10 Mikrometer (µm) beziehungsweise 2,5 µm bezeichnet.</p><p>Herkunft</p><p>Feinstaub kann natürlichen Ursprungs sein oder durch menschliches Handeln erzeugt werden. Stammen die Staubpartikel direkt aus der Quelle - zum Beispiel durch einen Verbrennungsprozess - nennt man sie primäre Feinstäube. Als sekundäre Feinstäube bezeichnet man hingegen Partikel, die durch komplexe chemische Reaktionen in der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/a?tag=Atmosphre#alphabar">Atmosphäre</a>⁠ erst aus gasförmigen Substanzen, wie Schwefel- und Stickstoffoxiden, Ammoniak oder Kohlenwasserstoffen, entstehen. Wichtige vom Menschen verursachte Feinstaubquellen sind Kraftfahrzeuge, Kraft- und Fernheizwerke, Abfallverbrennungsanlagen, Öfen und Heizungen in Wohnhäusern, der Schüttgutumschlag, die Tierhaltung sowie bestimmte Industrieprozesse. In Ballungsgebieten ist vor allem der Straßenverkehr eine bedeutende Feinstaubquelle. Dabei gelangt Feinstaub nicht nur aus Motoren in die Luft, sondern auch durch Bremsen- und Reifenabrieb sowie durch die Aufwirbelung des Staubes auf der Straßenoberfläche. Eine weitere wichtige Quelle ist die Landwirtschaft: Vor allem die Emissionen gasförmiger Vorläuferstoffe aus der Tierhaltung tragen zur Sekundärstaubbelastung bei. Als natürliche Quellen für Feinstaub sind Emissionen aus Vulkanen und Meeren, die Bodenerosion, Wald- und Buschfeuer sowie bestimmte biogene ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/a?tag=Aerosole#alphabar">Aerosole</a>⁠, zum Beispiel Viren, Sporen von Bakterien und Pilzen zu nennen.</p><p>Während im letzten Jahrzehnt des 20. Jahrhunderts die Gesamt- und Feinstaubemissionen in Deutschland drastisch reduziert werden konnten, verlangsamte sich seither die Abnahme (siehe <a href="https://www.umweltbundesamt.de/daten/luft/luftschadstoff-emissionen-in-deutschland/emission-von-feinstaub-der-partikelgroesse-pm10">„Emission von Feinstaub der Partikelgröße PM10“</a> und <a href="https://www.umweltbundesamt.de/daten/luft/luftschadstoff-emissionen-in-deutschland/emission-von-feinstaub-der-partikelgroesse-pm25">„Emission von Feinstaub der Partikelgröße PM2,5“</a>). Für die nächsten Jahre ist zu erwarten, dass die Staubkonzentrationen in der Luft weiterhin nur noch langsam abnehmen werden. Zur Senkung der PM-Belastung sind deshalb weitere Maßnahmen erforderlich.</p><p>Gesundheitliche Wirkungen</p><p>Feinstaub der Partikelgröße ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=PM10#alphabar">PM10</a>⁠ kann beim Menschen durch die Nasenhöhle in tiefere Bereiche der Bronchien eindringen. Die kleineren Partikel ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=PM25#alphabar">PM2,5</a>⁠ können bis in die Bronchiolen und Lungenbläschen vordringen und die ultrafeinen Partikel mit einem Durchmesser von weniger als 0,1 µm sogar bis in das Lungengewebe und den Blutkreislauf. Je nach Größe und Eindringtiefe der Teilchen sind die gesundheitlichen Wirkungen von Feinstaub verschieden. Sie reichen von Schleimhautreizungen und lokalen Entzündungen im Rachen, der Luftröhre und den Bronchien oder Schädigungen des Epithels der Lungenalveolen bis zu verstärkter Plaquebildung in den Blutgefäßen, einer erhöhten Thromboseneigung oder Veränderungen der Regulierungsfunktion des vegetativen Nervensystems (zum Beispiel mit Auswirkungen auf die Herzfrequenzvariabilität). Eine langfristige Feinstaubbelastung kann zu Herz-Kreislauferkrankungen und Lungenkrebs führen, eine bestehende COPD (Chronisch Obstruktive Lungenerkrankung) verschlimmern, sowie das Sterblichkeitsrisiko erhöhen.</p><p>Messdaten</p><p>Mitte der 1990er Jahre wurde zunächst in einzelnen Ländermessnetzen mit der Messung von ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=PM10#alphabar">PM10</a>⁠ begonnen. Seit dem Jahr 2000 wird PM10 deutschlandweit gemessen. Für die Jahre, in denen noch nicht ausreichend Messergebnisse für die Darstellung der bundesweiten PM10-Belastung vorlagen, wurden PM10-Konzentrationen näherungsweise aus den Daten der Gesamtschwebstaubkonzentration (TSP) berechnet. Seit dem Jahr 2001 basieren alle Auswertungen ausschließlich auf gemessenen PM10-Daten. ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=PM25#alphabar">PM2,5</a>⁠ wird seit dem Jahr 2008 deutschlandweit an rund 200 Messstationen überwacht.</p>

Flugstaubeintrag und seine Wirkung auf die Bodenbildung im waldfreien Karst der Nördlichen Kalkalpen

Die Untersuchungsgebiete liegen in den alpinen bis nivalen Höhenstufen der Nördlichen Kalkalpen. Dort existieren auf verkarsteten Kalken (CaCO3-Gehalte größer 96 Prozent) unterschiedliche Entwicklungsstufen der humusreichen Rendzina (A-C-bzw. O-C Profile) sowie verbraunte und braune Bodentypen (A-B-C-Profile). Alle Böden, besonders die braunen Varianten, weisen allochthone Glimmer, Silikate und Schwerminerale auf. So wird der Einfluß von Flugstäuben auf die Solumbildung evident. Aus diesem Sachverhalt resultieren als Forschungsschwerpunkte die rezente Flugstaubdynamik und die dadurch beeinflußte Bodengenese auf Kalkstein. Im Rahmen des geplanten Projekts ergeben sich folgende Kernfragen: 1. Wie sind die Flugstäube durch die beeinflußten Böden in den einzelnen Höhenstufen verbreitet? Welche Geofaktoren steuern die räumliche Verteilung? 2. Wieviel Flugstaub wird rezent (Größenordnung, (mm/a) eingetragen? Welche Hauptliefergebiete gibt es? Wie korrelieren Staubmenge und Solummächtigkeit? 3. Wie verändern die Stäube die Böden? Welchen Anteil haben autochthone Terrae fuscae, allochthone Braunerden und Mischformen? Welche Divergenzen und Konvergenzen der Bodenbildung gibt es in den einzelnen Untersuchungsgebieten? Gibt es Anhaltspunkte für mögliche Bildungszeiträume eine Alterseinstufung der Böden?

Vereinfachte Dosisabschätzung

Vereinfachte Dosisabschätzung Beim Umgang mit NORM -Stoffen können Beschäftigte innerhalb des Betriebs, bei dem diese Rückstände entstehen, aber auch außerhalb - bei Verwertungs- oder Entsorgungsunternehmen - einer erhöhten Strahlenexposition ausgesetzt sein. Auch bei der Allgemeinbevölkerung kann es durch die Verwertung oder Beseitigung zu erhöhten Strahlenexpositionen kommen. Wie lässt sich diese Strahlenexposition vereinfacht abschätzen, und wie kann sie gegebenenfalls verringert werden? Um die Strahlenexposition durch bergbaubedingte Umweltradioaktivität bewerten zu können, hat das Bundesamt für Strahlenschutz ( BfS ) 2010 " Berechnungsgrundlagen zur Ermittlung der Strahlenexposition infolge bergbaubedingter Umweltradioaktivität (Berechnungsgrundlagen - Bergbau " [1] zur Verfügung gestellt. Für das Themenfeld "Rückstände mit erhöhter natürlicher Radioaktivität " ("Naturally Occurring Radioactive Materials", abgekürzt " NORM ") werden derzeit vergleichbare Berechnungsverfahren erarbeitet. Die im Folgenden aufgeführten Empfehlungen zur vereinfachten Dosisabschätzung ersetzen nicht die geplanten Berechnungsgrundlagen NORM . Die hier aufgeführten Rechenvorschriften sind vielmehr aus bisher veröffentlichten Werken zur Abschätzung der Strahlenexposition [1] , [2] zusammengestellt. Mit dem Strahlenschutzgesetz und der überarbeiteten Strahlenschutzverordnung wurde der Strahlenschutz in Deutschland zum 31.12.2018 neu geregelt. In Anlage 3 des Strahlenschutzgesetzes des Strahlenschutzgesetzes sind Arbeitsfelder aufgeführt, bei denen für Beschäftigte eine Strahlenexpositionen durch natürliche Radionuklide oberhalb von einem Millisievert pro Jahr auftreten können. Für dort genannte Arbeitsplätze ist eine Dosisabschätzung verpflichtend. Für Arbeitsfelder mit einer erhöhten Exposition durch eine Inhalation von Radon wurden separate Regelungen getroffen. Diese Arbeitsplätze sind in Anlage 8 des Strahlenschutzgesetzes aufgeführt. Darüber hinaus können Beschäftigte anderer Arbeitsgebiete beim Umgang mit NORM -Stoffen (zum Beispiel Rückstände nach Anlage 1 des Strahlenschutzgesetzes einer erhöhten Strahlenexposition ausgesetzt sein. Falls Beschäftige an mehreren Arbeitsplätzen mit NORM -Stoffen in Kontakt kommen, ist die effektive Dosis an allen exponierten Arbeitsplätzen einzeln zu ermitteln. Für die Gesamtbewertung ist die Summe der Effektivdosen entscheidend. Betriebliche Strahlenexposition Strahlenexposition der Bevölkerung Betriebliche Strahlenexposition Abschätzung der Strahlenexposition aus der spezifischen Aktivität Die Strahlenexposition für Beschäftigte kann prinzipiell anhand von Modellen aus der spezifischen Aktivität von Rückständen bestimmt werden. Das Bundesamt für Strahlenschutz hat hierfür eine vereinfachte Berechnungsvorschrift zur Ermittlung der effektiven Jahresdosis veröffentlicht [2] . Das Modell berücksichtigt die äußere Strahlenexposition infolge des Aufenthaltes unmittelbar neben einer großen aufgeschütteten Materialmenge, die Inhalation von Staub bei einer Staubkonzentration von 10 Milligramm pro Kubikmeter und die unbeabsichtigte Ingestion von 6 Milligramm Staub pro Arbeitsstunde. Gleichung 1 Zudem wird angenommen, dass Uran - 238 und Uran -235 im natürlichen Isotopenverhältnis vorkommen und diese Radionuklide sowie das Thorium-232 im radioaktiven Gleichgewicht mit ihren Zerfallsprodukten stehen. Wenn bei Rückständen das radioaktive Gleichgewicht gestört ist, wird für eine konservative Dosisabschätzung die höchste spezifischen Aktivität innerhalb der Uran -238- und Thorium-232-Zerfallskette verwendet. Die effektive Jahresdosis E in Millisievert lässt sich nach [2] mit Gleichung 1 berechnen: Ist im Ergebnis der Wert für E größer als 1 Millisievert , ergibt sich nicht zwingend eine erhöhte Strahlenexposition für Beschäftigte. Vielmehr ist eine ausführliche Expositionsabschätzung über alle Expositionspfade mit realistischen Parametern (zum Beispiel Nuklidverhältnisse, Staubkonzentration in der Luft, Aufenthaltszeiten) durchzuführen. Abschätzung der Strahlenexposition durch äußere Gammastrahlung Gleichung 2 Die Strahlenexposition durch äußere Gammaexposition kann anhand sogenannter Personendosimeter direkt bestimmt werden. Geeignete Messstellen bieten diese Geräte an und werten die Ergebnisse der Messungen aus. Eine andere Möglichkeit, die Strahlenexposition durch äußere Gammastrahlung zu bestimmen, ist die Messung der Umgebungsäquivalentdosisleistung Ḣ*(10) (hier: Ortsdosisleistung pro Zeiteinheit) mit geeigneten Messgeräten sowie die Ermittlung der tatsächlichen Aufenthaltszeit am exponierten Arbeitsplatz. Die Physikalisch-Technische Bundesanstalt ( PTB ) veröffentlicht die Bezeichnungen aller Geräte mit einer Bauartzulassung (Voraussetzung für die Eichfähigkeit) auf ihrer Internetseite . Aus der gemessenen Umgebungsäquivalentdosisleistung ergibt sich die jährliche effektive Dosis E in Millisievert nach [1] aus der Gleichung 2. Abschätzung der Strahlenexposition durch Inhalation von Staub Der Expositionspfad "Inhalation von Staub" ist nur beim Umgang mit oder beim Arbeiten in der Nähe von trockenen Rückständen zu berücksichtigen. Bei feuchten Rückständen ist die Möglichkeit für eine Staubbildung vernachlässigbar. Gleichung 3 Bei manchen Rückständen sind die Radionuklide nicht gleichmäßig im Rückstand verteilt. So ist zum Beispiel in Filterkiesen aus der Wasseraufbereitung der Radionuklidgehalt in den aufgewachsenen Krusten um ein Mehrfaches größer als im Gesamtrückstand. In solchen Fällen muss der Radionuklidgehalt im Staub gesondert ermittelt werden. Eine Expositionsabschätzung zur radiologischen Bewertung von NORM -Stoffen ist grundsätzlich nuklidspezifisch durchzuführen. Die jährliche effektive Dosis wird dann mithilfe der Gleichung 3 abgeschätzt: Die Aktivitätskonzentration in der Atemluft (in Becquerel pro Kubikmeter) kann aus der Staubkonzentration (in Gramm pro Kubikmeter) und dem Radionuklidgehalt des Materials (in Becquerel pro Gramm) in guter Näherung bestimmt werden. Für die Ermittlung der Staubkonzentration empfehlen Institutionen wie das Berufsgenossenschaftliche Institut für Arbeitssicherheit verschiedene geeignete Messmethoden. Abschätzung der Strahlenexposition durch Inhalation von Radon und dessen Zerfallsprodukten Gleichungen 4 und 5 Vor allem an wenig belüfteten Arbeitsplätzen in Gebäuden sind Beschäftigte häufig einer Strahlenexposition durch die Inhalation von Radon-222 und dessen kurzlebigen Zerfallsprodukten ausgesetzt. Die für die Dosis entscheidende Größe ist die potenzielle Alpha-Energie- Exposition (Zeitintegral der potenziellen Alpha-Energie-Konzentration). Ersatzweise lässt sich die effektive Dosis auch aus Werten der Radon-222 -Konzentration, des Gleichgewichtsfaktors und der Aufenthaltszeit abschätzen (vergleiche [2] für eine Auflistung geeigneter Verfahren). Die jährliche effektive Dosis kann nach [1] sowohl auf der Grundlage der potenziellen Alpha-Energie- Exposition kurzlebiger Radon-222 -Zerfallsprodukte (Gleichung 4) als auch der Radon-222 - Exposition und des Gleichgewichtsfaktors (Gleichung 5) abgeschätzt werden: Gleichung 6 Abschätzung der Strahlenexposition durch Direktingestion von NORM-Stoffen Der Expositionspfad "Direktingestion" berücksichtigt die unbeabsichtigte Ingestion von Staub aus NORM -Stoffen während der Arbeitszeit. Dabei ist die Expositionsabschätzung grundsätzlich nuklidspezifisch durchzuführen. Die Berechnung der jährlichen effektiven Dosis erfolgt dann nach [1] mit Hilfe von Gleichung 6. Strahlenexposition der Bevölkerung Bei der Verwertung von NORM -Rückständen können auch Personen der allgemeinen Bevölkerung einer zusätzlichen Strahlenbelastung ausgesetzt sein. Die für die berufliche Exposition aufgeführten Expositionspfade Inhalation von Staub, Inhalation von Radon , unbeabsichtigte Direktingestion von NORM -Stoffen und äußere Exposition durch Gammastrahlung sind auch bei der Abschätzung der Strahlenexposition für die Bevölkerung zu berücksichtigen. Für einige Expositionspfade sind jedoch altersabhängige Parameter zu verwenden (siehe dazu die "Berechnungsgrundlagen Bergbau" [1] ). Zusätzlich kann für die Bevölkerung auch der sogenannte Wasserpfad von Bedeutung sein. Dieser ist bei der Verwertung oder Deponierung immer dann zu berücksichtigen, wenn mit dem Regenwasser Radionuklide aus dem Rückstand herausgelöst werden und mit dem Sickerwasser ins Grundwasser gelangen. Ein Beispiel hierfür ist die Verwertung im Landschaftsbau. Wird aus einem (Privat-)Brunnen des beeinträchtigten Grundwasserleiters Wasser - zu Trinkwasserzwecken oder auch zur Bewässerung lokal erzeugter Lebensmittel (Gemüse, Obst oder auch Weideflächen) - genutzt, können sich unter ungünstigen Umständen für die Allgemeinbevölkerung größere Expositionen als bei den Beschäftigten ergeben. Abschätzung der Strahlenexposition durch Ingestion von lokal erzeugten Lebensmitteln Beim Expositionsszenario "Ingestion von lokal erzeugten Lebensmitteln" geht man davon aus, dass das gesamte benötigte Trinkwasser aus einem häuslichen Brunnen kommt, der 20 Meter von einer NORM -Ablagerung entfernt ist. Zudem werden Pflanzen und Tiere für den Eigenbedarf mit diesem Wasser versorgt. Weiterhin setzt dieses Modell voraus, dass die Hälfte aller verzehrten Lebensmittel vor Ort erzeugt wird. Die "Berechnungsgrundlagen Bergbau" [1] beschreiben ausführlich, wie die Strahlenexposition durch lokal erzeugte Lebensmittel berechnet wird. Die Gleichung 7 zeigt, welche Lebensmittel zur Gesamtdosis beitragen können: Gleichung 7 Für eine Erstbewertung, ob über den Wasserpfad eine relevante Strahlenexposition zu befürchten ist, kann anhand von Laborversuchen die Freisetzbarkeit von Radionukliden aus NORM -Stoffen mit Wasser ermittelt werden. In Anlehnung an die aktuellen Entwicklungen im Bodenschutzrecht ist hierfür ein normiertes Prüfverfahren (zum Beispiel DIN 19529) anzuwenden [3] . Das Wasser-zu-Feststoff-Verhältnis sollte dabei möglichst 2:1 betragen. Da die ungünstigste Einwirkungsstelle im Strahlenschutz der Brunnen zur Grundwasserentnahme aus einem nutzbaren Grundwasserleiter ist, wird beim Eintrag von Radionukliden durch das Sickerwasser eine Verdünnung im Grundwasser berücksichtigt. Die in der wässrigen Lösung aus dem Laborversuch ermittelte Aktivitätskonzentration kann somit für eine Erstbewertung als oberer Wert der Brunnenwasserkonzentration eingesetzt werden. Strahlenschutzmaßnahmen Betrieblicher Strahlenschutz Nach dem " ALARA-Prinzip " ist die Strahlenexposition für Beschäftigte unter Berücksichtigung der Verhältnismäßigkeit so gering wie möglich zu halten. Bei Arbeiten mit NORM -Stoffen kann - unter Beachtung gängiger Vorschriften zum Arbeitsschutz - die Strahlenexposition über die Inhalation von Staub und die unbeabsichtigte Aufnahme von kontaminiertem Material nahezu vollständig vermieden werden. Die Gleichungen (1) bis (6) zeigen, dass die jährliche effektive Dosis linear von den relevanten Größen, wie der spezifischen Aktivität im Rückstand, der Staubkonzentration oder der Aufenthaltszeit am exponierten Arbeitsplatz abhängt. Die Strahlenexposition für Beschäftigte lässt sich daher durch folgende Maßnahmen verringern: Verwertung von Rückständen mit möglichst geringer spezifischen Aktivität , Identifizierung der Hauptquellen für eine Staubentwicklung, Überprüfung der Wirksamkeit von Schutzeinrichtungen und gegebenenfalls Maßnahmen zur Vermeidung von Staubfreisetzungen, Überprüfung und Optimierung der Arbeitszeiten an den exponierten Arbeitsplätzen, Verwendung individueller Schutzausrüstung. Inwieweit die einzelnen Maßnahmen umsetzbar sind, hängt natürlich von der jeweiligen betrieblichen Situation ab. Bewertung der Strahlenexposition der Bevölkerung Ist in der Summe aller Expositionspfade inklusive des Wasserpfades eine Überschreitung des Dosisrichtwertes von 1 Millisievert pro Jahr nicht zu befürchten, kann die Verwertung beziehungsweise Deponierung auf dem geplanten Weg erfolgen. Liegt im Ergebnis der vereinfachten Dosisabschätzung eine Überschreitung des Dosisrichtwertes vor, ist nicht zwingend eine erhöhte Exposition gegeben. Vielmehr ist das Ergebnis anhand einer standortspezifischen Expositionsabschätzung zu präzisieren. Beispielsweise empfiehlt sich für den Wasserpfad eine detaillierte Untersuchung zum Radionuklidtransport in Sicker- und Grundwasser. Ein Hilfsmittel dazu ist der " Leitfaden des Bundesamtes für Strahlenschutz zur Untersuchung und Bewertung bergbaulicher Altlasten ". Falls das Ergebnis der standortspezifischen Expositionsabschätzung den Dosisrichtwert von 1 Millisievert pro Jahr als Summe aller Expositionspfade weiterhin überschreitet, ist eine Verwertung auf dem geplanten Weg nicht möglich. In diesem Fall müssen andere Verwertungs- oder Entsorgungsmöglichkeiten geprüft werden. Literatur: [1] BfS (2010): Berechnungsgrundlagen zur Ermittlung der Strahlenexposition infolge bergbaubedingter Umweltradioaktivität (Berechnungsgrundlagen - Bergbau) [2] Beck, T., Ettenhuber, E. (2006): Überwachung von Strahlenexpositionen bei Arbeiten Leitfaden für die Umsetzung der Regelungen nach Teil 3 Kapitel 1 und 2 der StrlSchV , BfS -SW-03/06, ISSN 1611-8723 [3] DIN 19529:2009-01:Titel: Elution von Feststoffen - Schüttelverfahren zur Untersuchung des Elutionsverhaltens von anorganischen Stoffen mit einem Wasser/Feststoff-Verhältnis von 2 l/kg. Beuth-Verlag, Berlin Stand: 03.07.2025

Schmelzreaktor zur Aufarbeitung industrieller Reststoffe mit niedrigem Zinkgehalt

In einer Zinksekundaerhuette werden in einem neu entwickelten Schmelzreaktor zinkarme Reststoffe, vorwiegend aus der Zinkmetallurgie, mit Zinkgehalten kleiner 15 Prozent direkt aufgearbeitet. Fluechtige Metalle, hauptsaechlich Zink und Blei werden hierbei in einem oxidischen Filterstaub stark angereichert und die restlichen Bestandteile zu einer als Baustoff verwendbaren Schlacke verschmolzen. Damit wird erstmals ein grosstechnisches, wirtschaftlich arbeitendes Aufarbeitungsverfahren fuer metallarme Vorstoffe fuer die Verhuettung von Nichteisenmetallen geschaffen. Der Schmelzreaktor besteht aus einer wassergekuehlten, zylindrischen Brennkammer mit vertikaler Achse. Er ist durch ein Uebergangsstueck mit dem Schlackenabsetzherd verbunden. Hohe Temperaturen der Schmelze und das bei der unterstoechiometrischen Verbrennung des eingetragenen Kohlenstoffs gebildete CO bewirken, dass das in der Beschickung befindliche Zink als Zinkdampf in die Gasphase uebergeht. Der Zinkdampf wird mit dem Abgasstrom aus dem Reaktor ausgetragen und gelangt nach dem Absetzherd in die Nachverbrennungskammer. Durch Zugabe einer definierten Luftmenge verbrennen Zinkdampf und CO vollstaendig zu Zinkoxid und Kohlendioxid. Die staubhaltigen Abgase (Oxidanfall ca. 6.000 t/a) des Schmelzreaktors werden mittels Gewebefilter entstaubt. Das abgeschiedene Oxid wird fuer den weiteren Transport abgefuellt. Rd. 3.000 t/a Mischoxid werden direkt in die Muffeloefen der Zinksekundaerhuette eingetragen.

Jahreszeitliche Veraenderungen der Immissionskonzentration in Esslingen

Ziel der Arbeit ist eine katastermaessige und zeitliche Darstellung von Immissionen im Stadtgebiet Esslingen. Ein Vergleich mit einer vorliegenden Flechtenkartierung (Verbreitung, Enzymaktivitaet der sauren Phosphatase) sollte den Einfluss auf den Flechtenwuchs belegen. An 23 Messstellen werden die Konzentrationen der Immissionen SO2, Staub, NO + NO2 mit einer mobilen Messapparatur erfasst. Meteorologische Faktoren werden an einer Station registriert.

Untersuchungen zu raum-zeitlichen Einflussparametern der Filterung städtischer Aerosole durch Stadtbäume

Die bisherigen Kenntnisse physikalischer, chemischer, klimatologischer und topogra-phischer Parameter bei der Staubdeposition an Stadtbäumen sollen vertieft werden. Dazu werden Meßverfahren getestet und weiterentwickelt, um die Staubauflage auf Blattoberflächen qualitativ und quantitativ erfassen zu können. Anschließend soll systematisch die räumliche Verteilung des Staubs in der Krone eines Straßenbaums an einem stark verkehrsbelasteten Standort in Karlsruhe, abhängig von jahreszeitli-chen, klimatologischen und verkehrstechnischen Einflüssen, bestimmt werden. Steu-ernde klimatische Parameter, wie Strahlungsbilanz, Luft- und Oberflächentemperatu-ren, Luft- und Oberflächenfeuchte, sowie die Bewegungsvektoren der Luft sind kontinuierlich sowie diskontinuierlich in Transekten mit hoher räumlicher Auflösung durch die Krone zu untersuchen. Die Gradienten sollen bis zu den Blattoberflächen in Zentimeterschritten unter kombiniertem Einsatz von Ultraschall und Thermoane-mometrie bestimmt werden. Parallel dazu ist der Staubgehalt der Luft und der auf den Blattoberflächen zu ermitteln, um die raum-zeitliche Struktur der Staubauflage sowie möglicherweise eine qualitative Differenzierung in der Krone erfassen zu können. Ein- und Austräge des Staubes sollen wahrend der Vegetationsperiode für einzelne Segmente des beprobten Baumes bilanziert werden. Dies ist die Vor-aussetzung, um stichprobenhaft Abschätzungen der gesamten Partikeln- und -austräge zuverlässig vornehmen zu können. Erst so läßt sich eine Stoffflussanalyse von der Atmosphäre bis an die Pflanzenoberfläche durchfuhren. Auf dieser Grundlage können mit Hilfe weiterführender Analysen unterschiedliche Baumarten, Vegetations- und Stadtstrukturen in die Stauberfassung einbezogen werden.

Alterierung von Wüstenaerosol in belasteten Umgebungen und ihr Einfluss auf die optischen Eigenschaften

Die Strahlungsabsorption des atmosphärischen Aerosols ist einer seiner Haupteffekte im Einfluss auf die solar-terrestrische Energiebilanz und damit auf das Klima. Die Absorption wird im Wesentlichen durch drei Komponenten verursacht: Ruß, Mineralstaub und absorbierende Organika. Allerdings sind die relativen Beiträge dieser Stoffe aus anthropogenen und natürlichen Quellen nicht gut bekannt. Der vorliegende Antrag zielt daher auf eine Quantifizierung Ruß-, Staub- und organischen Anteils, basierend auf der Analyse der chemischen Zusammensetzung und Struktur viele einzelner Partikel mittels Elektronenmikroskopie. Das östliche Mittelmeer wurde als Fokusregion ausgewählt, da hier im Frühjahr eine komplexe Mischung von Aerosol aus der Biomassenverbrennung, anthropogenen Emissionen, marinem Aerosol und afrikanischem sowie asiatischem Wüstenstaub entsteht. Die vorgeschlagenen Arbeiten werden in Verbindung mit einer von dritter Seite finanzierten großen Flug- und Bodenmesskampagne durchgeführt. Hierbei ergibt sich die einmalige Gelegenheit, Messungen aus der Fokusregion in Verbindung mit einer Vielzahl anderer atmosphärischer Messungen sowie Aerosol- und Wolkenmessungen zu erhalten. Hauptziele des Projektes sind: A) Charakterisierung der Aerosolzusammensetzung: Aerosoltypen werden an Hand chemischer Merkmale identifiziert und quantifiziert. Größenverteilungen der chemischen Zusammensetzung werden erstellt für Partikel kleiner 2.5 mym aus der relativen Zusammensetzung und externen Größenverteilungsmessungen, für größere Partikel direkt aus spezialisierten Sammelverfahren. B) Aufteilung in volatile / nichtvolatile Komponenten: entsprechende Komponenten werden auf Einzelpartikelbasis identifiziert und quantifiziert. Typen nichtvolatiler Komponenten werden unterschieden. C) Aufteilung nach Staub- / Ruß-Absorption für Einzelpartikel: Der absorbierende Anteil im atmosphärisch alterierten Aerosol wird an Hand chemischer und morphologischer Kriterien identifiziert. Durch Bildanalyse wird der jeweilige Volumenbeitrag bestimmt. Die Konzentration absorbierender Anteile wird dann zur Bestimmung der relativen Beiträge von Staub und Ruß genutzt. Rußmikrosktruktur und chemische Zusammensetzung werden genutzt, um Haupt-Rußquellen zu identifizieren. D) Ermittlung des Einflusses der Staubquelle auf die Staubabsorption: Die Absorption, modelliert durch die Staubzusammensetzung, wird im Hinblick auf die jeweilige Quelle untersucht; basierend auf einer Jahreszeitreihe können so systematische Zusammenhänge aufgedeckt werden. Insgesamt wird das vorgeschlagene Projekt neue und detailreiche Einsichten in die Beiträge zur Absorption und den Mineralstaub-Beitrag zum Strahlungsantrieb in einer belasteten und gemischten Umgebung liefern, möglicher Zusammenhänge zwischen Staubquelle und Absorption aufdecken und Information über die Haupt-Rußquellen liefern.

Raumklima in Abhaengigkeit von Baustoffen und Bauart (einschliesslich Elektroklima)

Das fuer die Gesundheit und das Wohlbefinden des Menschen besonders wichtige Klima der Wohn- und Arbeitsumwelt soll baubiologisch untersucht werden in Abhaengigkeit von Baustoffen, Bauart, Installation und Einrichtung. Von besonderer Bedeutung sind die physiologischen Parameter: Raumlufttemperatur, Oberflaechentemperatur, Luftbewegung, Luftfeuchte, Baustoffeuchte, Heizung, Temperaturgefaelle im Raum, Zusammensetzung der Raumluft einschl. Staubanteil, luftelektrische Gleichfelder, elektromagnetische Wechselfelder, Ionenverhaeltnisse, elektrostatische Aufladungen.

Effekte von Schweissrauchpartikeln auf die oberen und tieferen Atemwege anhand der Bestimmung von Entzuendungsparametern

Ziel der Studie ist es, an Probanden nach inhalativer Exposition gegenueber Fein- und Ultrafeinpartikeln in Schweissrauchen das Auftreten entzuendlicher Reaktionen der oberen und unteren Atemwege zu untersuchen. Die Untersuchung soll an 40 gesunden Probanden erfolgen, die sich je zur Haelfte aus Berufsschweissern sowie Kontrollpersonen zusammensetzen. Auswertungen dieser Ergebnisse sollen Hinweise darueber liefern, inwiefern die in der Literatur beschriebenen und kausal mit Schweissrauchexposition in Zusammenhang gebrachten Krankheitsbilder des Atemtrakts mit entzuendlichen Reaktionen einhergehen.

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