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This work presents results of investigations towards the emission of chemical reaction products and sound pressure during an outdoor and an indoor firework display. Potentially harmful and toxic gases, and aerosols, were measured as well as sound pressures. Aerosols were measured with a Differential Mobility Analyzer (DMA) as well as a Laser Particle Counter. The focus was on particles with diameters between 11 nm and 20 µm. A transportable Fourier Transform Infrared (FTIR) spectroscopy detector registered the concentrations of emitted reaction gases, simultaneously. During the outdoor firework display, peak particle concentrations of >550000 particles cm-3, equivalent to a mass concentration of approximately 3.95 mg m-3, were detected, revealing a concentration maximum at approximately 175 nm particle diameter. The time-averaged particle mass concentration did not exceed 1.58 mg m-3 over 15 minutes. Due to the large distances (110 m) to the firing points, no significant harmful or toxic gas concentrations were measured during the entire firework display. In contrast, concentrations of sulphur dioxide (SO2) rose after an indoor firework display in a large event hall. On two days, more than 23000 particles cm-3 (which equates to a mass concentration of approximately 0.41 mg m-3) were detected when the hall ventilation was turned off, and more than 11000 particles cm-3 (which equates to a mass concentration of approximately 1.18 mg m-3) when the hall ventilation was activated. Concentration maxima appeared at approximately 300 nm particle diameter. The time-averaged particle concentrations in this case did not exceed 0.56 mg m-3 (over 15 minutes).
Berichtet wird über ein abgeschlossenes Folgeprojekt zu vorangegangenen Forschungsprojekte zum gleichen Thema. In diesem Projekt wurde das Messverfahren und der Prüfwert für die Partikelemission aus Bürogeräten (siehe Vergabegrundlage DE-UZ 205, Anhang S-M) validiert und weiterentwickelt. Dies geschah erstens durch Auswertung der Qualität der im Zuge der Antragsbearbeitung für das Umweltzeichen beim RAL vorgelegten Prüfberichte der zugelassenen Prüfinstitute und - basierend darauf - durch Erarbeitung von technisch-methodischen Veränderungsvorschlägen für die Prüfung der chemischen Emissionen, inklusive der Partikelemissionen. Zweitens wurde zur Beurteilung der Veränderung der Emissionen aktueller gegenüber älteren Geräte-generationen ein nicht repräsentativer Pool von table-top-Laserdruckern aufgebaut und die chemischen Emissionen wurden gemäß DE-UZ-205, Anhang S-M gemessen. Ergänzend wurde eine quantitative chemische Analyse der anorganischen Feststoffe - insbesondere der Metalle - in den emittierten Aerosolen vorgenommen die Feststoffgehalte um 2 Massen-% ergaben. Diese Ergebnisse wurden gemeinsam mit neueren wissenschaftlichen Untersuchungen zur gesundheitlichen Bewertung der Emissionen aus Laserdruckern ausgewertet, es besteht kein Handlungsbedarf hinsichtlich einer Veränderung von Prüfkriterien und Prüfwerten. Drittens wurde untersucht und bestätigt, dass mit dem Ziel eines zukünftigen Umweltzeichens das Emissionsverhalten Kunststoff verarbeitender 3D-FDM-Drucker und/oder die darin verarbeiteten Verbrauchsmaterialien (Filamente) mit dem für Laserdrucker entwickelten Mess- und Prüfschema charakterisiert und quantifiziert werden können. Untersuchungen an Stereo-lithografie (SLA)-Druckern und Vorrichtungen zur Nach-Aushärtung (Curing Units) ergaben keine nachweisbaren Partikelemissionen.
Beim Abbrand einzelner Feuerwerkskörper für den Indoor-Bereich wurden als gasförmige Hauptreaktionsprodukte unter anderem CO2, CO, COS, nitrose Gase, diverse Kohlenwasserstoffe und Schwefelverbindungen (teilweise in sehr hohen Konzentrationen) mit Hilfe der FTIR-Spektroskopie nachgewiesen. Zusätzliche Feinstaubmessungen parallel zum Abbrand in einem großen Raum illustrierten die zeitweise hohen Partikelkonzentrationen an unterschiedlichen Messpunkten.
Partikelemissionen aus Laserdruckern sind seit längerem bekannt und wurden bislang als Feinstaubmasse bei der Prüfwertvergabe für den Blauen Engel begrenzt. Seit einigen Jahren weiß man, dass neben den Feinstaubpartikeln auch ultrafeine Partikel beim Betrieb von Laserdruckern emittiert werden. Diese Emissionen lassen sich nur eingeschränkt bis gar nicht über Nachrüstfilter am Druckgerät minimieren. Das Umweltbundesamt (UBA) hat dies zum Anlass genommen, die Prüfvorgaben für den Blauen Engel im Hinblick auf die Erfassung ultrafeiner Partikel anzupassen und zu verschärfen. UBA hat hierzu einen Forschungsauftrag an die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) vergeben. Testverfahren und Prüfvorgaben sind nunmehr erarbeitet und werden im Beitrag vorgestellt. Die geänderten Prüfbedingungen sollen ab 2013 in die Prüfvorgabe eingeführt werden. Etwa drei Viertel der derzeit am Markt erhältlichen Laserdrucker werden die strengen Prüfvorgaben nicht erfüllen können.
Konzepte zur ISO-Kalibrierung der Messung von Partikelgrößen und Partikelanzahlkonzentrationen
(2012)