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Forschung B: Ozon und Partikelfilter
Wir sorgen uns um die Luftverschmutzung in unseren Städten, der wir ausgesetzt sind. Wir sprechen von "Immission" und bestimmten Konzentrationen von Schadstoffen, die uns umgeben. Zu diesen Schadstoffen zählen auch Partikel, die besonders in verkehrsreichen Straßen stark konzentriert sind. Sie stammen aus den Abgasen der Fahrzeuge, vom Reifenabrieb und manchmal auch von der Industrie. Andere Quellen, die weiter weg liegen, natürliche und vom Menschen bestimmte, tragen zusätzlich zur Immission bei.
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Partikel haben nachweislich negative Konsequenzen für unsere Gesundheit. Wenngleich nicht gut bekannt ist, wie hoch dieses Risiko ist und obwohl andere Gesundheitsrisiken wie Rauchen, ungesunde Ernährungsweise oder zu viel Alkohol deutliche schlimmere Folgen haben, möchten wir die Belastung durch Partikel begrenzen. Eine mögliche Maßnahme ist der Einbau von Partikelfiltern. Sie sind insbesondere für Dieselfahrzeuge notwendig, da diese die meisten Partikel emittieren.
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Es ist allerdings nicht immer möglich, alle Probleme auf einmal zu lösen. Ein Forschungsprojekt in Kopenhagen macht klar, dass Partikelfilter in Dieselfahrzeugen die NO2 Konzentration wieder erhöhen kann.
Die Studie wurde am Jagtvej ausgeführt, einer viel befahrenen Straße in Kopenhagen. Der Verkehr wurde dort an normalen Wochentagen beobachtet, Fahrzeuge wurden gezählt. Gleichzeitig wurden die Konzentrationen an NO2, NO und Ozon gemessen. Dieselbe Analyse wurde auch in den Wochenendnächten durchgeführt, wenn der Verkehr von Taxis dominiert wird.
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1. Anzahl weltweiter Todesfälle, die auf bestimmte ausgewählte Risikofaktoren zurückzuführen sind für das Jahr 2000. Quelle: WHO 2002
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2. Jagtvej ist eine Hauptverkehrsstraße in Kopenhagen. Die Messstation befindet sich in einer Straßenschlucht mit etwa 18 m hohen Gebäuden zu beiden Seiten (siehe rechte Seite dieses Fotos).
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Die Taxis sind mit Diesel-Partikelfiltern (DPF) der neueren Generation ausgerüstet, sogenannte kontinuierlich regenerierende Partikelfallen (continuous regeneration traps = CRT, siehe Artikel "Grundlagen"). Die Filter sind effizient in der Partikelreduktion. Sie helfen daher sehr, die Gesundheitsrisiken für die Anwohner viel befahrener Straßen zu reduzieren. Allerdings benötigen die Filter für die kontinuierliche Regeneration einen höheren Anteil von Stickstoffdioxid im Abgas als in Autos ohne DPF erzeugt wird. Die Konsequenzen können in den Straßen direkt beobachtet werden:
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Die Taxis emittieren mehr NO2 als andere Dieselautos. Die direkten Emissionen von NO2 tragen mit 40% zu den gesamten Stickoxidemissionen (NOx=NO2+NO) bei. Für den normalen Durchschnittsverkehr liegt der Beitrag des direkten NO2 nur bei 16%. Der größte Anteil hingegen entfällt auf Stickstoffmonoxid (NO), welches für eine Reduktion der Ozonwerte in den Stadtzentren sorgt. Im Zeitraum von 1995 bis 2006 jedoch ist der Anteil an direkt emittiertem NO2 an den Stickoxidemissionen des Straßenverkehrs von etwa 5% auf 18% gestiegen.
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Aus dem langfristigen Trend von vier Messstationen in Dänemark ist ersichtlich, dass die Konzentration an Stickoxiden (NOx = NO + NO2) in der Luft dank der Einführung des Katalysators reduziert wurde. Gleichzeitig haben sich aber die Werte für NO2 kaum verändert. Ein Grund hierfür ist, dass NO2 Reaktionsprodukt der Oxidation von NO durch Ozon ist und die Ozonwerte über die letzten Jahre weitgehend konstant waren. Seit 2004 jedoch beginnen die NO2 Konzentrationen sogar wieder zu steigen. Dieser Anstieg ist zu großen Teilen auf die zuvor beschriebene Zunahme direkter NO2 Emissionen zurückzuführen.
Die Studie in Kopenhagen zeigt, dass Fahrzeuge mit einem CRT Diesel-Partikelfilter eine große Bedeutung in diesem Gleichgewicht haben.
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3. Trends in den NO2 Konzentrationen (oben) und der Gesamtkonzentration an Stickoxiden (unten) an verschiedenen städtischen Messstationen in Dänemark. Quelle: Nationales dänisches Umweltforschungsinstitut, Technischer Bericht Nr. 623, 2007.
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Das Nationale Umweltforschungsinstitut (NERI) in Dänemark hat auch verschiedene Szenarien für die Zukunft simuliert. Wie viel direktes NO2 würde emittiert, wenn die Autoflotte mit derzeitigen Standard-Partikelfiltern ausgerüstet wäre, wenn ein erheblich höherer Teil der Fahrzeuge mit Diesel getrieben wären und wenn neuere Technologien wie selektive katalytische Reduktion (SCR) eingesetzt würden, die in naher Zukunft für den Markt verfügbar werden?
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4. Modellierte direkte NO2 Emissionen für verschiedene Annahmen zur technischen Ausrüstung einer zukünftigen Autoflotte. Quelle: Palmgren et al., Proceedings of the 2nd ACCENT Symposium 2007
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Die Ergebnisse zeigen, dass es kaum möglich ist, die direkten NO2 Emissionen unter diejenigen der heutigen Fahrzeugflotte zu senken. Höchstwahrscheinlich werden die direkten NO2 Emissionen ansteigen. In diesem Fall können die zukünftigen Zielwerte für NO2 Konzentrationen angestrebter Luftqualitätsrichtlinien in der Europäischen Union mit den derzeit verfügbaren Standardtechnologien nicht eingehalten werden.
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