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Ionenchromatographie

Die Luftqualität automatisiert überwachen

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Detaillierte Gas- und Aerosolkonzentrationen stündlich verfügbar

Im rotierenden Diffusionsabscheider (Wet Rotating Denuder, WRD) absorbiert eine dünne Wasserschicht die Gase aus der Luft. Vollautomatisch wird die Lösung mit den absorbierten Gasen fortlaufend aus dem Diffusionsabscheider entfernt, gesammelt und dann in zwei Ionenchromatographen überführt, wo stündlich die Kationen- und Anionenkonzentrationen bestimmt werden. Die Menge an Wasser im Diffusionsabscheider wird durch einen kontinuierlichen Wasserfluss konstant gehalten. Die Luft aus dem Diffusionsabscheider, die jetzt frei von Gasen ist, landet in einem Dampfstrahl-Aerosolsammler (Steam Jet Aerosol Collector, SJAC). Dort wird der partikulare Anteil des Aerosols durch Injektion von Wasserdampf in die flüssige Phase überführt. Bei diesem Vorgang wirken die Aerosolpartikel im übersättigten Dampf als Kondensationskeime, die durch Wasseraufnahme stetig wachsen und schlussendlich in einer Glasspirale (Zyklon) mechanisch abgetrennt werden. Die resultierende Lösung wird gesammelt und deren Anionen- und Kationengehalt stündlich mittels zweier Ionenchromatographen bestimmt.

Das gesamte Marga-System läuft autonom und liefert stündlich die detaillierten Gas- und Aerosolkonzentrationen. Lediglich einmal pro Woche müssen neue Lösungen zugegeben werden. Das System eignet sich somit auch optimal für den Feldeinsatz in entlegenen Regionen.

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Beispiele einiger Messungen mit dem Marga-System

Abbildung 3 zeigt die mit Marga gemessenen Aerosol-Konzentrationen einiger ausgewählter Verbindungen an einem Silvesterabend in den Niederlanden. Es ist klar ersichtlich, dass das System eine außerordentlich kurze Ansprechzeit aufweist; die Konzentration einiger typischer Verbindungen nimmt zu, sobald es gesetzlich erlaubt ist, Feuerwerkskörper abzuschießen. Das System eignet sich auch bestens zum Sammeln von Messdaten über mehrere Monate.

Abbildung 4 zeigt die Ergebnisse der einmonatigen Luftqualitätsüberwachung an zwei unterschiedlichen Standorten (Stadt und Land). Die Konzentrationen beinahe aller Spezies unterliegen an beiden Standorten starken Schwankungen. Es lassen sich auch Unterschiede zwischen beiden Standorten erkennen; im ländlichen Gebiet ist beispielsweise die NH3-Konzentration viel höher als in der Stadt.

Marga-Systeme befinden sich weltweit im Einsatz

Die beiden Beispiele verdeutlichen einige der Vorteile des Luftqualitätsüberwachungssystems Marga: stündlich ermittelte Resultate, ein vollständig automatisierter Dauerbetrieb sowie die gleichzeitige Bestimmung der Gas- und Aerosolzusammensetzung der Umgebungsluft. Das System ist schon seit einigen Jahren erfolgreich in Korea, Großbritannien, den USA und der Niederlande und seit kurzem auch in Finnland und Deutschland im Einsatz. Ein Langzeitvertrag wurde auch mit der US-Umweltbehörde EPA unterzeichnet. Fernziel dieses Vetrags ist es, alle EPA-Messstationen des „Clean Air Status and Trends Networks“ (CASTNET) mit Marga-Systemen auszustatten.

*Dr. T. Frelink, Applikon BV, 3100 AC Schiedam/Niederlande

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