Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
N2O ist ein wichtiges atmosph\u00e4risches Spurengas, dessen Kreislauf bisher nur ungen\u00fcgend verstanden ist. Insbesondere sind die N2O-Emissionsraten von Kraftfahrzeugen mit gro\u00dfen Unsicherheiten behaftet. Im Rahmen des Forschungsprojektes wurden Langzeit-N2O-Immissionsmessungen in einem Kraftfahrzeugtunnel durchgef\u00fchrt. Mit Hilfe dieser Messungen sollte das Emissionsverhalten einer gro\u00dfen Zahl verschiedener Kraftfahrzeuge \u00fcber einen l\u00e4ngeren Zeitraum erfasst und dann durch Extrapolation der Messergebnisse, der Einfluss von Kraftfahrzeugen auf den globalen N2O-Kreislauf abgeleitet werden.
\nDie Ziele des Forschungsprojektes waren im einzelnen:
\n1.\tVerbesserung eines bereits im Feld erprobten Probenahmesystems und Anpassung an einen WLD\/ECD-Gaschromatographen zur Durchf\u00fchrung von Echtzeitmessungen.
\n2.\tAutomatisierung des Probenahme- und des Analysesystems.
\n3.\tDurchf\u00fchrung von Langzeit-N2O-Immissionsmessungen im Wuppertaler Kiesbergtunnel mit Hilfe des automatisierten Probenahme- und Analysesystems, um das Emissionsverhalten einer gro\u00dfen Zahl verschiedener Kraftfahrzeuge \u00fcber einen l\u00e4ngeren Zeitraum zu erfassen. Die bisherigen Emissionswerte von Automobilen sind noch sehr unvollst\u00e4ndig und wurden zumeist nur durch die Untersuchung einzelner Fahrzeuge erhalten.
\n4.\tExtrapolation der Messergebnisse und Bewertung des Einflusses von Kraftfahrzeugen auf den globalen N2O-Kreislauf.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenZusammen mit der Firma Airmotec, Essen, wurde ein Me\u00dfsystem bestehend aus einem Gaschromatographen mit ECD und TCD und einem Probenahmesystem aufgebaut, das f\u00fcr den kontinuierlichen automatischen Betrieb geeignet ist. Das Me\u00dfsystem wurde im Labor eingehend getestet. Parallel zu den Laborarbeiten wurden im Kiesbergtunnel in Wuppertal, in dem die Messungen durchgef\u00fchrt wurden, Vorbereitungen f\u00fcr die Online-Messungen getroffen. Neben dem Betrieb des Gaschromatographen wurde eine spezielle Verkehrserfassung durchgef\u00fchrt, um einen Bezug der N2O-Emissionswerte zum Kraftfahrzeugverkehr zu erhalten.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die Langzeitmessungen wurden im Wuppertaler Kiesbergtunnel durchgef\u00fchrt. Dieser Kraftfahrzeugtunnel verbindet das Stadtzentrum Wuppertal-Elberfeld mit der nach D\u00fcsseldorf f\u00fchrenden Autobahn A46. Er ist 1,1 km lang und verl\u00e4uft in Ost-West-Richtung. Die beiden Fahrr\u00f6hren sind \u00fcbereinander angeordnet. Als Messstandort wurde in der unteren stadteinw\u00e4rts f\u00fchrenden R\u00f6hre ein unbenutzter Sicherungskasten ausgew\u00e4hlt. Dieser befindet sich ca. 200 m vor dem Tunnelausgang, wodurch man davon ausgehen kann, dass die untersuchten Luftmassen homogen durchmischt sind. Au\u00dferdem kann man annehmen, dass sich die Fahrzeuge \u00fcberwiegend in einem warmen Betriebszustand befinden, da sie kurz vor Verlassen des Tunnels bereits mehrere Kilometer auf der Autobahn zur\u00fcckgelegt haben. Die Bel\u00fcftung des Tunnels wird praktisch ausschlie\u00dflich durch die den Tunnel passierenden Fahrzeuge hervorgerufen. Eine zus\u00e4tzliche Bel\u00fcftung mit Ventilatoren wird nur in Ausnahmef\u00e4llen bei gro\u00dfen CO-Mischungsverh\u00e4ltnissen in der Tunnelluft eingeschaltet.
\nUm die gemessenen N2O-Mischungsverh\u00e4ltnisse auf den Kraftfahrzeugverkehr beziehen zu k\u00f6nnen, wurden ebenfalls die CO2-Mischungsverh\u00e4ltnisse im Tunnel erfasst. Nimmt man an, dass die Erh\u00f6hung der Mischungsverh\u00e4ltnisse von CO2 und N2O in der Tunnelluft gegen\u00fcber der Au\u00dfenluft proportional zur Emissionsst\u00e4rke der betrachteten Komponente ist, kann daraus letztlich das Emissionsverh\u00e4ltnis von N2O zu CO2 bestimmt werden.
\nAn den Werktagen ist die Verkehrsverteilung im Tunnel stark vom Berufsverkehr gepr\u00e4gt mit einem hohen Verkehrsaufkommen am Morgen und einer zweiten Verkehrsspitze am Nachmittag. Die Gesamtzahl der Fahrzeuge ist an Werktagen mit 13317 \u00b1 272 sehr konstant. Am Wochenende werden dagegen nur zwischen 8500 und 7000 Fahrzeuge pro Tag gez\u00e4hlt.
\nDas aus den Langzeitmessungen erhaltene Emissionsverh\u00e4ltnis N2O\/CO2 betr\u00e4gt im Mittel (6,1\u00b11,2)\u00b410-5.
\nLegt man das in der vorliegenden Arbeit bestimmte N2O-Emissionsverh\u00e4ltnis als Mittelwert f\u00fcr die Fahrzeugflotte der Bundesrepublik zu Grunde, dann kann bei Kenntnis des j\u00e4hrlichen Kraftstoffverbrauchs in der Bundesrepublik die durch den Fahrzeugverkehr emittierte N2O-Menge abgesch\u00e4tzt werden. F\u00fcr die Bundesrepublik erh\u00e4lt man im Jahr 1996 eine durch den Kraftfahrzeugverkehr bedingte j\u00e4hrliche N2O-Emission von ca. 11.000 t. Extrapoliert man die Ergebnisse auf den globalen Kraftstoffverbrauch, der 1995 bei ca. 964 Mt lag, so ergibt sich eine globale N2O-Emission durch den Kraftfahrzeugverkehr von (180.000 \u00b1 60.000) t\/Jahr.
\nGeht man von einer j\u00e4hrlichen Zunahme der atmosph\u00e4rischen N2O-Konzentration von ca. 4,7 Mio. t aus, dann tr\u00e4gt der Autoverkehr global ca. 2-6 % zum beobachteten N2O-Anstieg in der Atmosph\u00e4re bei. Unter Ber\u00fccksichtigung des relativen Treibhauspotentials von N2O, leistet das durch den Fahrzeugverkehr emittierte N2O einen Beitrag zur globalen Erw\u00e4rmung, der ca. 1-3 % des Treibhauspotentials des von Fahrzeugen emittierten CO2 entspricht.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Erste Ergebnisse dieses Projektes wurden auf dem 7th International Workshop on Nitrous Oxide Emissions in K\u00f6ln im April 1997 pr\u00e4sentiert. Ein Manuskript mit den Ergebnissen wurde bei der internationalen Zeitschrift Science zur Ver\u00f6ffentlichung eingereicht.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Im Rahmen des Forschungsprojektes wurden Langzeit-N2O-Immissionsmessungen im Wuppertaler Kiesbergtunnel durchgef\u00fchrt. Es wurde ein kompaktes Probenahme- und Analysesystem zur vollautomatischen Messung von N2O und CO2 entwickelt und an die in einem Kraftfahrzeugtunnel herrschenden experimentellen Bedingungen angepasst. Die Langzeitmessungen zeigen eine deutliche Variation der N2O- und CO2-Konzentration mit der Zahl der den Tunnel passierenden Fahrzeuge.
\nDas aus den Daten der Langzeitmessungen berechnete Emissionsverh\u00e4ltnis stimmt im Rahmen der Messgenauigkeit gut mit neueren Untersuchungen auf Rollenpr\u00fcfst\u00e4nden \u00fcberein.
\nAbsch\u00e4tzungen mit Hilfe des im Rahmen des Projektes bestimmten Emissionsverh\u00e4ltnisses ergeben, dass der Einfluss des Autoverkehrs auf den globalen N2O-Kreislauf geringer ist als in \u00e4lteren Arbeiten abgesch\u00e4tzt worden war. Insbesondere scheint der Beitrag von Fahrzeugen mit Katalysator zum N2O-Budget \u00fcbersch\u00e4tzt worden zu sein, da sich der Anteil der Fahrzeuge mit Katalysator in den vergangenen 5 Jahren von 20% auf ca. 80% erh\u00f6ht hat, ohne dass eine signifikante Ver\u00e4nderung des Emissionsverh\u00e4ltnisses EVN2O beobachtet worden ist.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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