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s/ultrafeine partikeln/Ultrafeine Partikel/gi

Partikelabscheider mit Filterpackungen aus texturierten Garnen zur Abgasreinigung an Stückholzfeuerungen, Teilvorhaben 1: Verfahrenstechnische Auslegung und analytische Bewertung des Filtermediums, experimentelle Untersuchungen

Das Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines hocheffizienten speichernden Abscheiders für die Reduktion partikulärer Emissionen aus dem Abgas von handbeschickten Stückholzfeuerungen, insbesondere von Einzelraumfeuerungen (ERF). Der Abscheider setzt dabei auf die Mechanismen der mechanischen Filtration. Die größtenteils ultrafeinen Partikel und die an ihnen anhaftenden, organischen Substanzen, wie polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe, werden innerhalb eines offenporigen, faserigen Filtermediums sicher abgeschieden und sequestriert. Dadurch werden die toxikologisch relevanten Partikel der Umwelt unwiderruflich entzogen. Das offenporige Filtermedium bildet den innovativen Kern des Abscheiders. Texturierte Garne werden zu strukturierten Filterpackungen und diese zum innovativen Filtermedium zusammengesetzt. Der Ansatz verspricht im Vergleich zu konventionellen Speicherfiltern aus Wirrfaservliesen eine hohe Speicherkapazität bei gleichzeitig hoher Abscheidewirkung. Der Abscheider ist zunächst als Dachaufsatz konzipiert. In Betrieb wird das Abgas mittels eines Lüfters mit geringer Leistung aktiv durch das Filtermedium geleitet und gereinigt. Der Abscheidegrad beträgt bis zu 90 %. Damit werden die Grenzwerte des Blauen Engels für emissionsarme Kaminöfen sicher eingehalten, sowohl in Bezug auf die Partikelmasse (15 mg/m3), als auch hinsichtlich der Partikelanzahl (5·10^6 Partikel/cm3). Die Speicherung der Partikel stellt im Vergleich zu aktuell marktverfügbaren Abscheidern für ERF das Alleinstellungsmerkmal der Entwicklung dar. Ziel ist es, eine Standzeit von bis zu 500 Holzauflagen zu erreichen. Der Nachweis der Funktionsfähigkeit des Konzeptes wurde im Technikumsmaßstab erbracht (TRL 3). Im beantragten Vorhaben soll das Verfahren mit Partnern aus den Bereichen Textil- und Feuerungstechnik optimiert und der Abscheider bis zum Entwicklungsstand TRL 6 weiterentwickelt werden. Das Projekt schließt mit der Demonstration des Abscheiders in einem Praxistest.

LuftDatenInfo - Feinstaubemissionen der Partikelgröße PM2.5

Stäube sind feste Teilchen der Außenluft, die nicht sofort zu Boden sinken, sondern eine gewisse Zeit in der Atmosphäre verweilen. Nach ihrer Größe werden Staubpartikel in verschiedene Klassen eingeteilt. Als Feinstaub (PM10) bezeichnet man Partikel mit einem aerodynamischen Durchmesser von weniger als 10 Mikrometer (µm). Von diesen Partikeln besitzt ein Teil einen aerodynamischen Durchmesser, der kleiner ist als 2,5 µm (PM2,5). Hierzu gehört auch die Fraktion der ultrafeinen Partikel (< 0,1µm). Dargestellt wird der Durchschnitt aller Messwerte eines Sensors der letzten 5 Minuten Die dargestellten Messwerte wurden auf hohe und niedrige Ausreißer gefiltert. - Hohe Ausreißer sind alles jenseits des 3. Quartils + 1,5 * des Inter-Quartils-Bereichs (IQB) - Niedrige Ausreißer sind alles unterhalb des 1. Quartils - 1,5 * IQB

Stand des Wissens - Bedeutung von Vorläufersubstanzen für die Bildung von UFP

Im Rahmen der Studie wurde der aktuelle Forschungsstand, insbesondere der neueren Entwicklungen der letzten 10-15 Jahre zur Bedeutung von Vorläufersubstanzen auf die UFP-Bildung (Ultrafeine Partikel) recherchiert. Der Schwerpunkt lag auf der Betrachtung der VOCs (Volatile Organic Compounds) und der SOA-Bildung (Secondary Organic Aerosols), es wurden jedoch auch weitere sekundäre Bildungsmechanismen, Quellen und Anteile (z.B. Kondensate) in Kürze zusammengestellt und bewertet. Die Studie richtet sich an Wissenschaftler*innen, Behörden und alle Interessierten zum Thema Ultrafeinstaub und seine Quellen. Veröffentlicht in Texte | 98/2024.

Deutsche Umweltstudie zur Gesundheit von Kindern und Jugendlichen 2014–2017 (GerES V) - Teil 2: Qualität der Innenraumluft

Der Bericht stellt Ergebnisse der Deutschen Umweltstudie zur Gesundheit 2014–2017 (GerES V) zur Schadstoffbelastung der Innenraumluft bei Kindern und Jugendlichen vor. Repräsentativ ausgewählte Haushalte wurden auf flüchtige organische Verbindungen (⁠ VOC ⁠), Aldehyde, sowie ultrafeiner Partikel in der Innenraumluft untersucht. Ein Vergleich mit toxikologisch abgeleiteten Innenraumrichtwerten ermöglicht eine gesundheitliche Einordnung der Messwerte. Der Bericht liefert Aussagen zu den vermuteten Ursachen der Schadstoffe sowie Ungleichheiten der Belastung in Abhängigkeit von Geschlecht, Wohnumständen und sozioökonomischen Faktoren. Die Daten dieser Studie stellen einen Referenzdatensatz zur Grundbelastung der Innenraumluft im Wohnumfeld in Deutschland dar. Veröffentlicht in Umwelt & Gesundheit | 01/2025.

Immissions- und Strahlenschutz (GB 2)

• Überwachung der Radioaktivität in der Umwelt nach dem Strahlenschutzvorsorgegesetz für den Freistaat Sachsen • Überwachung der anlagenbezogenen Radioaktivität nach dem Atomgesetz am Forschungsstandort Rossendorf • Überwachung von Lebensmitteln (u. a. Amtshilfe für die Landesuntersuchungsanstalt für das Gesundheits- und Veterinärwesen Sachsen) • Betrieb der Radonberatungsstelle • Überwachung der anlagenbezogenen Radioaktivität nach der Verordnung zur Gewährleistung von Atomsicherheit und Strahlenschutz an den Standorten der Wismut GmbH • Überwachung der anlagenbezogenen Radioaktivität an den Altstandorten des Uranerzbergbaus • Aufsichtliche Messungen nach der Strahlenschutzverordnung inkl. Sicherheitstechnisch bedeutsame Ereignisse und Nukleare Nachsorge • Der Geschäftsbereich ist akkreditiert nach ISO 17025 für alle relevanten Prüfverfahren im Bereich Immission und Emission. Fachbereich 20 - Zentrale Aufgaben • Probenentnahmen und Feldmessungen (ohne Messungen und Probenentnahmen im Rahmen der Radonberatung) u. a. Probenentnahmen aus Fließgewässern, Messung der nuklidspezifischen Gammaortsdosisleistung • Organisation und Logistik für die von externen Probenehmern gewonnenen und dem Geschäftsbereich 2 zu übergebenden Proben. Betrieb der Landesdatenzentrale und der Datenbank zur Umweltradioaktivität im Freistaat Sachsen • Unterstützung der beiden Landesmessstellen bei der Einführung und Pflege radiochemischer Verfahren Fachbereiche 21, 22 - Erste und Zweite Landesmessstelle für Umweltradioaktivität Laboranalysen • nach dem Strahlenschutzvorsorgegesetz • zur Überwachung der Wismut-Standorte • zur Überwachung des Forschungsstandort Rossendorf • zur Überwachung der Altstandorte des Uranbergbaus • zur Lebensmittelüberwachung • zu den aufsichtlichen Kontrolltätigkeiten des Sächsischen Landesamtes für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie und des Sächsischen Staatsministeriums für Umwelt und Landwirtschaft u. a. in den Medien Wasser, Boden, Luft, Nahrungs- und Futtermittel. Analysierte Parameter: u. a. gamma- und alphastrahlende Radionuklide (z. B. Cäsium-137, Cobalt-60, Kalium-40, Uran-238); Strontium-90; Radium-226 und Radium-228). Fachbereich 23 - Immissionsmessungen Kontinuierliche Überwachung der Luftqualität durch Betrieb des stationären Luftmessnetzes des Freistaates (Online-Betrieb von 30 stationären Messstationen mit Übergabe der Messdaten ins Internet): • Laufende Messung der Luftgüteparameter SO2, NOx, Ozon, Benzol, Toluol, Xylole, Schwebstaub, Ruß • Gewinnung meteorologischer Daten zur Einschätzung der Luftgüteparameter • Sammlung von Schwebstaub (PM 10- und PM 2,5-Fraktionen) und Sedimentationsstaub zur analytischen Bestimmung von Schwermetallen, polyzyklischen Kohlenwasserstoffen (PAK) und Ruß • Absicherung der Messdatenverarbeitung und Kommunikation • Betreiben einer Messnetzzentrale, Plausibilitätskontrolle der Daten und deren Übergabe an das Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie und an die Öffentlichkeit • Absicherung und Überwachung der vorgegebenen Qualitätsstandards bei den Messungen durch den Betrieb eines Referenz- und Kalibrierlabors • Sicherung der Verfügbarkeit aller Messdaten zu > 95% • Weiterentwicklung des Luftmessnetzes entsprechend den gesetzlichen Anforderungen • Betreuung eines Depositionsmessnetzes (Niederschlag) mit zehn Messstellen • Betrieb von drei verkehrsnahen Sondermessstellen an hoch belasteten Straßen • Durchführung von Sondermessungen mit Immissionsmesswagen und mobilen Containern • Betrieb von Partikelmesssystemen im Submikronbereich (Zählung ultrafeiner Partikel) in Dresden • Betrieb von Verkehrszähleinrichtungen und Übernahmen dieser Verkehrszähldaten sowie von Pegelmessstellen der Städte in den Datenbestand des Luftmessnetzes Fachbereich 24 - Emissionsmessungen, Referenz- und Kalibrierlabor Der Fachbereich befasst sich mit der Durchführung von Emissionsmessungen an ausgewählten Anlagen aus besonderem Anlass im Auftrag des LfULG. Beispiele: • Emissionsmessungen an Blockheizkraftwerken in der Landwirtschaft (Geruch, Stickoxide, Gesamtkohlenstoff und Formaldehyd). • Ermittlung der Stickstoff-Deposition aus Tierhaltungsanlagen für Geflügel und Rinder (Emissionsmessungen von Ammoniak, Lachgas, Methan, Wasser, Kohlendioxid, Feuchte, Temperatur und Luftströmung , Ammoniak-Immissionsmessung mit DOAS-Trassenmesssystem). • Untersuchung von Emissionen aus holzgefeuerten Kleinfeuerungsanlagen zur Abschätzung von Auswirkungen der novellierten 1. BImSchV. • Unterstützung des LfULG bei der Überwachung bekannt gegebener Messstellen nach § 26 BImSchG.

Entwicklung eines persönlichen Expositionsmodells für die Feinstaubbelastung

Feine und ultrafeine Partikel stellen auf Grund hoher Industrialisierung und zunehmender Verkehrsdichte ein zunehmendes Problem dar. Zahlreiche Studien konnten negative Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit nachweisen, die bei Belastung mit feinen und ultrafeinen Partikeln verursacht werden können. Diese Studie befasst sich mit der Erfassung der zeit- und aktivitätsbezogenen persönlichen Exposition. Hauptziel ist die Entwicklung eines persönlichen Expositionsmodels, welches in der Lage ist, Belastungen für Fein- und Ultrafeinstaub vorherzusagen.

Vorhersage urbaner atmosphärischer Anzahlkonzentrationen ultrafeiner Partikel mit Hilfe von Machine Learning- und Deep Learning-Algorithmen (ULTRAMADE)

Ultrafeine Partikel (UFP) mit einem aerodynamischen Durchmesser kleiner als 100 nm stehen unter dem Verdacht die menschliche Gesundheit zu schädigen, allerdings fehlt bisher die abschließende wissenschaftliche Evidenz aus epidemiologischen Studien. Zur Herleitung von Expositionskonzentrationen gegenüber UFP wurden zum Teil statistische Modellierungsverfahren genutzt um UFP-Anzahlkonzentrationen vorherzusagen. Ein häufig genutztes Verfahren ist eine auf Flächennutzung basierte lineare Regression („land-use regression“, LUR). Allerdings wurden in luftqualitativen Studien auch andere, ausgefeiltere Modellansätze benutzt, z.B. „machine learning“ (ML) oder „deep learning“ (DL), die eine bessere Vorhersagegenauigkeit versprechen. Das Ziel des Projekts ist die Modellierung von UFP-Anzahlkonzentration in urbanen Räumen basierend auf ML- und DL-Algorithmen. Diese Algorithmen versprechen eine bessere Vorhersagegenauigkeit gegenüber linearen Modellansätzen. Mit unserem Modellansatz wollen wir sowohl räumliche als auch zeitliche Variabilität der UFP-Anzahlkonzentrationen abbilden. In einem ersten Schritt werden die Messergebnisse aus mobilen Messkampagnen genutzt um ein ML-basiertes LUR Modell zu kalibrieren. Zusätzlich werden urbane Emissionen aus lokalen Quellen, abseits vom Straßenverkehr, identifiziert und explizit in das Modell einbezogen. In einem zweiten Schritt wird ein DL-Modellansatz basierend auf Langzeit-UFP-Messungen mit dem ML-Modell gekoppelt um die Repräsentierung der zeitlichen Variabilität zu verbessern. Unser vorgeschlagenes Arbeitsprogramm besteht aus fünf Arbeitspaketen (WP): WP 1 beinhaltet mobile Messungen mittels eines mobilen Labors und eines Messfahrads. WP 2 besteht aus stationären Messungen, die an Stationen des German Ultrafine Aerosol Network durchgeführt werden. In WP 3 werden wichtige UFP-Emissionsquellen, insbesondere Nicht-Verkehrsemissionen, mit Hilfe von zusätzlichen kurzzeitigen stationären Messungen identifiziert und quantifiziert. In WP 4 werden ML-Algorithmen genutzt um ein statistisches Modell aufzubauen. Als Kalibrierungsdatensatz werden die Messungen aus WP 1 benutzt. Das Modell wird UFP-Anzahlkonzentrationen mit Hilfe eines Datensatzes aus erklärenden Variablen, u.a. meteorologische Größen, Flächennutzung, urbaner Morphologie, Verkehrsmengen und zusätzlichen Informationen zu UFP-Quellen nach WP 3, vorhersagen. In WP 5 werden die UFP-Anzahlkonzentrationen aus WP 2 für einen DL-Modellansatz genutzt, der die zeitliche Variabilität repräsentieren wird. Dieser wird dann mit dem ML-Modell aus WP 4 gekoppelt. Der Nutzen der Modellkopplung wird mit dem Datensatz aus WP 3 validiert. Aus unserem Projekt wird ein Modell hervorgehen, das in der Lage ist die räumliche und zeitliche Variabilität urbaner UFP-Anzahlkonzentrationen in einer hohen Genauigkeit zu repräsentieren. Damit wird unsere Studie einen Beitrag zur Quantifizierung von Expositionskonzentrationen gegenüber UFP z.B. in epidemiologischen Studien leisten.

Messtechnische Erfassung der UFP-Anzahlkonzentrationen im Abgasstrom an der Schornsteinmündung von Kleinfeuerungsanlagen mit unterschiedlichen Brennstoffen

Im Vorhaben soll die Anzahlkonzentration ultrafeiner Partikel aus Kleinfeuerungsanlagen unmittelbar an der Schornsteinmündung gemessen werden. Bei diesen Untersuchungen sollen die verwendeten Brennstoffen variiert werden. Dadurch kann die derzeit wenig untermauerte Datenlage ausgebaut werden und die verbesserten Kenntnisse können insbesondere in die umweltpolitische Bewertung von Holzfeuerungen einfließen. Durch das Projekt soll auch gezeigt werden, inwiefern nachgelagerte Prozesse im Schornstein zu einer Veränderung der Anzahlkonzentration beitragen. In dem Vorhaben soll zunächst eine Literaturstudie zu den typischerweise auftretenden Anzahlkonzentrationen bei besagten Feuerungen und den nachgelagerten chem.-physik. Prozessen durchgeführt werden. Die durchzuführenden Messungen müssen an Anlagen mit realitätsnahem Abgasstrang bzw. Schornstein vorgenommen werden. In einem letzten Schritt soll ein Kommunikationskonzept erarbeitet werden.

Konzeption und Pilotierung einer Gesundheitsstudie zu ultrafeinen Partikeln

Feinstäube in der Außenluft stellen eine gesundheitliche Belastung dar und sind daher im Rahmen der 39. Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes in Form von Grenzwerten reglementiert. Es gibt Grenzwerte für Feinstäube mit einem Durchmesser von 10 und 2,5 Mikrometer, jedoch keine für ultrafeine Partikel (UFP) mit einer Größe kleiner als 0,1 Mikrometer. Aufgrund ihrer geringen Größe können UFP tief bis in die Lungenbläschen und von dort aus in das Herz-Kreislaufsystem gelangen. Im Herz-Kreislaufsystem sowie in anderen Organen können UFP Entzündungsreaktionen hervorrufen. Es wird angenommen, dass durch anhaltende Entzündungen Organschädigungen und chronische Erkrankungen wie zum Beispiel chronische Lungenerkrankungen, Herz-Kreislauferkrankungen oder eine Schwächung des Immunsystems begünstigt werden. Zu diesen gesundheitlichen Wirkungen insbesondere nach langfristiger Exposition gegenüber UFP gibt es derzeit kaum epidemiologische Studien. Dieses Vorhaben soll diesem Mangel begegnen, indem eine epidemiologische Studie konzipiert und pilotiert wird. Hierbei sollen die gesundheitlichen Auswirkungen einer langfristigen Exposition gegenüber UFP untersucht werden unter Berücksichtigung von Confoundern und anderen Luftschadstoffen. Die Pilotierung bezieht sich auf verschiedene UFP-Messungen und Metriken, um deren zeitliche und räumliche Variabilität abdecken zu können, denn Durchschnittswerte, welche in epidemiologischen Studien meist verwendet werden und repräsentativ für eine bestimmte Umgebung und einen Zeitraum sind, können für UFP nicht verwendet werden. Es sollen konkrete Vorschläge für eine umfassende epidemiologische Studie inklusive Expositionsschätzung, UFP Metrik, Fallzahl, möglicher zu untersuchender Gesundheitsendpunkte sowie deren Erfassung gemacht werden. Das Projekt wird von einem Konsortium bearbeitet, welches aus den folgenden Institutionen besteht: Institut für Energie- und Umwelttechnik e.V., TNO - Netherlands Organisation for Applied Scientific Research, Institut für Arbeits- Sozial- und Umweltmedizin, Heinrich-Heine-Universität, Hochschule Düsseldorf, Labor für Physik und Umweltmesstechnik, IVU Umwelt GmbH, Ing.-Büro Janicke.

Einfluss der Großflughäfen auf zeitliche und räumliche Verteilungen von Ultrafeinstaub kleiner als 100 nm im Großraum Berlin

Großflughäfen sind eine relevante Quelle kurzlebiger Luftschadstoffe. Ihr quantitativer Beitrag zur gesundheitlichen Belastung der Anwohner ist besonders dort mit Unsicherheiten behaftet, wo auch andere Verursacher existieren, bspw. in Großstädten. Feldmessungen und Modellierungen sollen den Einfluss der Emissionen des Großflughafens Berlin Tegel (TXL) und BER auf die räumliche Verteilung folgender Schadstoffe vor und nach Schließung im Herbst 2020 untersuchen: Ultrafeinstaub (UFP) und Black Carbon (Ruß) sowie PM10, PM2,5 und NO2. Es werden drei stationäre Messstationen über ca. 2 Jahre im Umfeld von BER betrieben. In Bezug auf UFP (Partikelanzahlkonzentration und -verteilung) werden der Gesamtanteil und der nichtflüchtige Anteil gemessen. Zusätzlich werden mobile Messsysteme in mehrwöchigen Messkampagnen die räumliche Verteilung der Schadstoffe in der Abluftfahne von BER bestimmen. Die Ausbreitungsmodellierung wird mit einem Raster von 500 m für den Großraum Berlin sowie feiner aufgelöst (ca. 200 m) im Umfeld TXL und zum Teil für Schönefeld (SXF) bzw. den geplanten Berliner Großflughafen BER durchgeführt werden. Bereits entwickelte modulare Modellansätze (u.a. mittels LASPORT) sollen genutzt werden: Ausbreitung von nichtflüchtigen UFP im Umfeld von Flughäfen aufgrund Straßenverkehrs- und Flughafenaktivitätsdaten mit Lagrange Modellen. Hintergrundbelastung: Chemietransportmodelle inkl. Partikelklassen bzw. -moden. Für jedes Rasterquadrat wird ein Jahresmittelwert (1 h Basis) erstellt inkl. Herkunftsanteile. Für die Standorte der Messstationen und für Messorte der Kohorten in der BEAR-Studie werden 1h-Zeitreihen bereitgestellt. Zur Validierung des Hintergrundes werden Daten der UBA Station Neuglobsow herangezogen. Außerdem beteiligt: Senatsverwaltung für Umwelt, Verkehr und Klimaschutz: für Umgebung Flughafen, Flughafen Berlin Brandenburg (FBB) für SXF Ein Begleitkreis wird gebildet.

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