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https://nap.nationalacademies.org/catalog/27432/critical-issues-in-transportation-for-2024-and-beyond

Modellierung der Auswirkungen verkehrsbedingter Partikelanzahl-Emissionen auf die Luftqualitaet fuer eine typische Hauptverkehrsstrasse

Aktuell tritt neben der Partikelmasse (PM) verstaerkt auch die Partikelanzahl (PN) als Schadstoff bei der Beurteilung der Luftqualitaet in den Mittelpunkt der Wirkungsdiskussionen. Fuer Kraftfahrzeuge Euro 5 sind neben Abgasgrenzwerten fuer PM auch erstmalig Abgasgrenzwerte fuer nicht-fluechtige PN-Emissionen festgelegt worden. Im Rahmen des Forschungsprojekts wurde durch Kopplung eines Chemie- und eines Aerosol-Box-Modells ein kombiniertes Modell zur Berechnung der Partikelanzahl (PN) in einer Strassenschlucht entwickelt. Es werden alle relevanten Prozesse der Aerosoldynamik beruecksichtigt, die Verduennung des Abgases in den Strassenraum wird in einem zweistufigen Prozess parametrisiert. Das Modell erlaubt damit eine vergleichsweise schnelle Berechnung von PN in einer Strassenschlucht, sodass die Auswirkungen verschiedener Flottenzusammensetzungen auf die Luftqualitaet untersucht werden koennen. Es konnte gezeigt werden, dass die Modellergebnisse mit strassennahen Messungen weitestgehend uebereinstimmen. Die Partikelanzahl im Strassenraum wird bestimmt durch fluechtige und nicht-fluechtige Partikel. Waehrend es sich bei den direkten Partikelemissionen am Auspuff um nicht-fluechtige Teilchen (Hauptbestandteil: Russ) handelt, entstehen durch luftchemische Prozesse im Hintergrund und im Strassenraum durch Nukleation gasfoermiger Komponenten (Schwefelsaeure, organische Substanzen) zusaetzliche fluechtige Partikel. Sie sind klein (D aehnlich 10 nm) und tragen erheblich zu PN bei. Die Europaeische Abgasgesetzgebung limitiert die Anzahlemission nicht-fluechtiger Partikel. Diese sind auch in den auf Auspuff-Messungen basierenden Emissionsfaktoren des HBEFA3.1 enthalten. Mit Hilfe des hier entwickelten Modells koennen fluechtige und nicht-fluechtige Partikel getrennt betrachtet werden. Unter der Annahme, dass kurz nach der Emission im Strassenraum noch ein ausschliesslich „extern“ gemischtes Aerosol vorliegt, kann die Anzahl der Russ-Partikel (elemental carbon, EC) angegeben werden. Fuer PN EC ergibt sich 2025 gegenueber 2010 eine Reduktion um 76%, im Szenario „Elektromobilitaet“ betraegt sie 87%. Die Jahresmittelwerte der motorbedingten PN-Emissionen 2025 nehmen gegenueber 2010 aufgrund der Flottenverjuengung und Durchdringung von Fahrzeugen mit Partikelfiltertechnologie um 90% ab. Die PN-Konzentration in der Strassenschlucht sinkt um 29%. Dieser geringere Rueckgang ist neben Beitraegen des Hintergrunds auf die fluechtigen Nukleationspartikel zurueckzufuehren. Im Szenario „Elektromobilitaet“ entfallen die gasfoermigen Emissionen. Hier ergibt sich eine Reduktion der Gesamt-PN-Konzentration gegenueber 2010 um 60%. Der Anteil der Otto-Pkw an den PN-Emissionen betraegt im Jahr 2025 circa 23%, die Otto-Pkw der Stufe Euro-6 mit DI tragen circa 18% bei. Der Beitrag der Otto-Pkw zur PN-Gesamtkonzentration in Strassenraum betraegt im Jahr 2025 circa 4%. Aufgrund ihrer unterschiedlichen Eigenschaften wird empfohlen, zwischen der Anzahl nichtfluechtiger Artikel, wie zum Beispiel Russ, und der Anzahl fluechtiger Nukleationspartikel, wie zum Beispiel Schwefelsaeuretroepfchen oder organische Substanzen, zu unterscheiden. Das hier entwickelte Modell ist gut zur Berechnung von Szenarien in diesem Bereich geeignet. (A)

  • Availability:
  • Corporate Authors:

    AVISO GmbH, Aachen (DEU)

    ,    
  • Authors:
    • Toenges-Schuller, N
    • SCHNEIDER, C
    • Pelzer, M
    • Nacken, M
    • NIEDERAU, A
  • Publication Date: 2013-9

Language

  • German

Media Info

  • Media Type: Digital/other
  • Features: Appendices; Figures; Illustrations; References; Tables;
  • Pagination: 59p
  • Serial:
    • FAT-Schriftenreihe
    • Issue Number: 262
    • Publisher: Forschungsvereinigung Automobiltechnik e.V.
    • ISSN: 2192-7863

Subject/Index Terms

Filing Info

  • Accession Number: 01549615
  • Record Type: Publication
  • Source Agency: Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
  • Files: ITRD
  • Created Date: Jan 5 2015 1:02PM