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April 2012
Ganna Reznik
Experimentelle Untersuchungen zur Partikelabscheidung an pflanzlichen und künstlichen Blattoberflächen
In der vorliegenden Arbeit wird ein Ansatz vorgestellt, eine qualitative und quantitative Charakterisierung der Abscheidung luftgetragener Partikeln im PM 10-Größenbereich an Einzelpflanzen bzw. Pflanzenteilen verschiedener Arten sowie deren Resuspension von Blattoberflächen bei der Abwaschung unter aktiver Beregnung sowie windbedingt in der ersten Näherung zu bearbeiten.
Als Untersuchungsobjekte wurden Vertreter von 13 stadttypischen Pflanzenarten eingesetzt. Als Teststäube wurden hydratisiertes Aluminiumoxid PURAL NF und fein gemahlenes Kalksteinpulver ULMER WEISS XMF verwendet.
Die Simulation der zu untersuchenden Vorgänge erfolgte in den eigenständig konzipierten, gefertigten und optimierten Anlagen bei dis- bzw. kontinuierlicher Aerosolerzeugung. Die Partikelmessung erfolgte mit optischen, abbildenden und gravimetrischen Methoden.
Mit dieser Arbeit wurden zum ersten Mal die alleine durch Pflanzen hervorgerufenen Abscheidegrade, u. a. der spezifische flächenbezogene Gesamtabscheidegrad, bezüglich Feinstaub im PM 10-Größenbereich bei geringen Geschwindigkeiten erfasst. Weiterhin wurden zum ersten Mal die durch die Resuspension bewirkten größenbezogenen Reinigungsgrade der Blattoberflächen erfasst. Dadurch ist es gelungen, die zu untersuchenden wind- bzw. niederschlagsbedingten Vorgänge im Hinblick auf die größenbezogene Effizienz miteinander zu vergleichen.
Durch die richtungweisenden Untersuchungen mit zwei unterschiedlichen Verfahren wurde quantitativ nachgewiesen, dass mit der windbedingten Partikelresuspension von Blattoberflächen sowohl bei turbulenten als auch bei laminaren Strömungsverhältnissen zu rechnen ist.
In dieser Arbeit wurden mögliche Szenarien zur Übertragung der im Labor gewonnenen Ergebnisse auf die reale Situation entwickelt.
Aus der vorliegenden Arbeit ist abzuleiten, dass einerseits bei geringen Strömungsgeschwindigkeiten im Bereich 0,005. . . 0,03 ms -1 an Blattoberflächen eine nennenswerte größenselektive Partikelabscheidung im gesundheitsrelevanten PM 10-Größenbereich erreicht wird. Andererseits lässt sich die Resuspension der Partikeln von Blattoberflächen insgesamt im Größenbereich ab 5 µm aufwärts nachweisen. Medizinisch betrachtet sind die an den Blattoberflächen verbleibenden Fraktionen die vergleichsweise schädlichsten. Dieses physikalische Phänomen bekräftigt also den Sinn der innerstädtischen Bepflanzung als eine feinstaubsenkende Maßnahme.
Als Untersuchungsobjekte wurden Vertreter von 13 stadttypischen Pflanzenarten eingesetzt. Als Teststäube wurden hydratisiertes Aluminiumoxid PURAL NF und fein gemahlenes Kalksteinpulver ULMER WEISS XMF verwendet.
Die Simulation der zu untersuchenden Vorgänge erfolgte in den eigenständig konzipierten, gefertigten und optimierten Anlagen bei dis- bzw. kontinuierlicher Aerosolerzeugung. Die Partikelmessung erfolgte mit optischen, abbildenden und gravimetrischen Methoden.
Mit dieser Arbeit wurden zum ersten Mal die alleine durch Pflanzen hervorgerufenen Abscheidegrade, u. a. der spezifische flächenbezogene Gesamtabscheidegrad, bezüglich Feinstaub im PM 10-Größenbereich bei geringen Geschwindigkeiten erfasst. Weiterhin wurden zum ersten Mal die durch die Resuspension bewirkten größenbezogenen Reinigungsgrade der Blattoberflächen erfasst. Dadurch ist es gelungen, die zu untersuchenden wind- bzw. niederschlagsbedingten Vorgänge im Hinblick auf die größenbezogene Effizienz miteinander zu vergleichen.
Durch die richtungweisenden Untersuchungen mit zwei unterschiedlichen Verfahren wurde quantitativ nachgewiesen, dass mit der windbedingten Partikelresuspension von Blattoberflächen sowohl bei turbulenten als auch bei laminaren Strömungsverhältnissen zu rechnen ist.
In dieser Arbeit wurden mögliche Szenarien zur Übertragung der im Labor gewonnenen Ergebnisse auf die reale Situation entwickelt.
Aus der vorliegenden Arbeit ist abzuleiten, dass einerseits bei geringen Strömungsgeschwindigkeiten im Bereich 0,005. . . 0,03 ms -1 an Blattoberflächen eine nennenswerte größenselektive Partikelabscheidung im gesundheitsrelevanten PM 10-Größenbereich erreicht wird. Andererseits lässt sich die Resuspension der Partikeln von Blattoberflächen insgesamt im Größenbereich ab 5 µm aufwärts nachweisen. Medizinisch betrachtet sind die an den Blattoberflächen verbleibenden Fraktionen die vergleichsweise schädlichsten. Dieses physikalische Phänomen bekräftigt also den Sinn der innerstädtischen Bepflanzung als eine feinstaubsenkende Maßnahme.
Schlagwörter: Feinstaub; PM 10; Pflanzen; Partikelabscheidung; Abscheidegrade; Reinigungsgrade
Wuppertaler Reihe zur Umweltsicherheit
Herausgegeben von Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Eberhard Schmidt, Wuppertal
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Shaker Verlag GmbH
Am Langen Graben 15a
52353 Düren
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