Ansätze zur Charakterisierung ultrafeiner Partikel aus dem Verkehr

Dieses Projekt soll den gegenwärtigen Kenntnisstand zu Entstehung, Vorkommen und Eigenschaften von metallischen ultrafeinen Partikeln (UFP) aus dem Straßenverkehr verbessern und einen ersten Beitrag für die Risikodiskussion leisten.

Aufgrund der zunehmenden Verwendung von nanometallischen Kraftstoffadditiven, Katalysatoren und Dieselpartikelfiltern scheint der Anteil metallischer UFP an der Gesamtmenge der von Kraftfahrzeugen emittierten Partikel zuzunehmen. Insbesondere der Bremsabrieb ist reich an Metallen und kann erheblich zur UFP-Belastung beitragen. Angesichts der bekannten Toxizität vieler Metalle kann der Gehalt von metallischen Partikeln im Ultrafeinstaub ein wichtiger Faktor sein, der bei der gesundheitlichen Beurteilung der UFP-Emissionen zu berücksichtigen ist.

Durch Messungen in Gebieten mit verschiedenen Verkehrsaufkommen könnten die ersten Erkenntnisse über die Luftbelastung durch metallische UFP aus dem Straßenverkehr gewonnen werden. Die höchsten Partikelkonzentration wurde in der Innenstadt gemessen. An diesem Standort stellt u.a. der Kfz-Verkehr die dominierende Quelle für metallische UFP dar.

Die Freisetzung von UFP bei Bremsvorgängen wurde am Bremsenprüfstand der Universität Bayreuth untersucht. Drei repräsentative Bremsszenarien (Stadtfahrt, Überlandfahrt und Autobahnfahrt) konnten dafür nachgebildet werden. Untersucht wurden konventionelle Bremssysteme (Grauguss/Low-Metallic), die die überwiegende Mehrheit der PKWs in Europa repräsentieren.

Auf dem Bild sieht man eine stark befahrene Straße im Stadtzentrum München. Am rechten Rand dieser Straße befindet sich eine Messstelle zur Probenahme der freigesetzten Ultrafeinpartikel aus dem Straßenverkehr.
Auf dem Bild sieht man den Aufbau des Bremsenprüfstandes der Universität Bayreuth. Die Anlage besteht aus einer Bremsscheibe mit Bremsbelägen und einem Schwungrad, mit dem die Energie eines sich bewegenden Fahrzeuges simuliert werden kann. Der Bremsvorgang wird über ein Computerprogramm gesteuert.

Abbildung a) Probenahmestelle an einer stark befahrenen Straße im Stadtzentrum München b) Bremsenprüfstand an der Universität Bayreuth

Bei allen Bremsszenarien wurde die Freisetzung von metallischen UFP nachgewiesen. Die Anzahl der emittierten ultrafeinen Partikel ist stark von den durchgeführten Bremsmanövern abhängig. Die höchsten UFP-Emissionen entstanden bei Autobahn-Bremsvorgängen. Vor allem die Metalle Eisen, Kupfer, Aluminium, Zinn und Titan konnten dabei in hoher Partikelanzahl nachgewiesen werden.

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