Chemische Charakterisierung ultrafeiner Partikel

Im Rahmen des Projekts "Chemische Charakterisierung ultrafeiner Partikel (UFP)" (Laufzeit 2019-2024) hat das Landesamt für Umwelt den aktuellen Wissensstand zur Charakterisierung ultrafeiner Partikel umfassend analysiert. Dabei wurden Expertengespräche im Bereich der UFP-Analytik organisiert und durchgeführt sowie die Entwicklung innovativer Techniken gefördert.

In enger Zusammenarbeit mit den beauftragten Projektpartnern wurden verschiedene Messmethoden hinsichtlich ihrer Eignung zur chemischen Analyse von UFP untersucht. Auf dieser Grundlage konnten neue Messkonzepte entwickelt werden. Die Sammlung der UFP-Fraktionen für die Analytik erfolgte überwiegend mit einem mehrstufigen Impaktor. Zu den vielversprechendsten Techniken zur Charakterisierung der UFP zählen derzeit die Elektronenmikroskopie (zur Untersuchung der Morphologie und Erfassung von Elementinformationen), Single-Particle-ICP-MS (zur Detektion von Metallen) sowie die Liquid Chromatography-Mass Spectrometry (LC-MS) und Laserdesorptionsmethoden (zur Quantifizierung organischer Aerosolkomponenten).

Das Bild zeigt ein rechteckiges Gerät mit Tragegriff mit einem kleinen Bildschirm der über vier Taster, die unterhalb des Bildschirms angebracht sind, gesteuert wird. Darin eingerastet ist die rechteckige Impaktoreinheit mit Griff. Oben befindet sich eine zylindrische, metallische Chargereinheit mit zwei Anschlüssen für Elektroden und einen durchsichtigen dünnen Schlauch für die Nullluftzufuhr.
Das Bild zeigt die Impaktoreinheit herausgenommen. Diese besteht aus der beschriebenen Chargereinheit einem zylindrischen Mantel mit Löchern in ungefähr zwei Zentimeter Abstand und die schwarze Bodenplatte aus Kunststoff. Umgekehrt sieht man die passende Elektrometereinheit am Hauptgerät als metallische Nadeln mit dickerer Basis, die passgenau in die Löcher der einzurastenden Einheit gehören. Die unterste Düsenplatte ist eine zylindrische Einheit aus Metall, die innen aus einem HEPA-Filter abgedeckt mit einem Metallnetz besteht.

Abbildung 1: Impaktoreinheit mit Computereinheit und Elektrometerleiste. Die Bodenplatte wird mit den einzelnen Impaktorstufen in den Mantel und mit der Chargereinheit eingesetzt.

Auf dem Bild sind einerseits die metallischen Spannringe als auch die metallischen Düsenplatten mit unterschiedlicher Dicke und Bohrungen in der Mitte zu sehen. Die Düsenplatten sind zylindrisch. Auf dem rechten Bild sieht man links rote Ringeinsätze für die beigen Isolatorringe aus PEEK-Material, die beide zu einer Einheit verbunden werden können.
Auf dem Bild sieht man die Depositionsplatten, die prominent in der Mitte eine glatte Fläche) ca. drei Zentimeter für das Einspannen von Folien hat. Drei Aussparungen befinden sich um diese Fläche, wobei die Metallstege die zentrale Fläche mit dem äußeren, leicht erhabenen Ring bilden. Ringe, Isolatorring, Depositionsplatten mit Spannringen und Düsenplatten bilden aufeinandergestapelt die eigentliche Einheit.

Abbildung 2: Bauteile der einzelnen Impaktorstufen. Links: Düsenplatten mit unterschiedlicher Bohrung, Isolationsringe (beige) mit Ringeinsätzen und Folienhalterungen (rechts unten).

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