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Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der systematischen Untersuchung von gas- und aerosolförmigen Reaktionsprodukten beim Abbrand von pyrotechnischen Gegenstanden für den Indoor-Bereich. Dazu wurden alle Parameter der in meiner Diplomarbeit eigens dafür konstruierten Messkammer optimiert und eine Vielzahl an pyrotechnischen Gegenständen vermessen. Die Resultate wurden mit Messungen unter realen Bedingungen verglichen. Zur besseren Beurteilung wurden zusätzlich Emissionsmessungen bei fünf verschiedenen Feuerwerksshows, sowohl Indoor als auch Outdoor, durchgeführt. Als Hauptergebnis konnte festgestellt werden, dass die gas- und aerosolförmigen Reaktionsprodukte unabhängig von dem pyrotechnischen Gegenstand online und mit einer guten Zeitauflösung in der Messkammer detektierbar sind. Eine Korrelation der Resultate zu den Messungen unter realen Bedingungen konnte hergestellt werden. Des Weiteren wurde nachgewiesen, dass der Effekt der als raucharm deklarierten pyrotechnischen Gegenstände nicht durch geringere Anzahlkonzentrationen, sondern durch geringere Durchmesser der entstehenden Aerosole erzielt wurde. Resultierend daraus waren mehr Partikel alveolengängig.
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).
Emission von gasförmigen und festen Reaktionsprodukten beim Abbrand pyrotechnischer Gegenstände
(2008)
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.