Du lernst für: Studiengang Technischer Umweltschutz: Luftreinhaltung
Thema: Luftreinhaltung
→Vorlesungen Luftreinhaltung I und II
- ! [Bb]: Günter Baumbach: Luftreinhaltung, 3. Auflage, Springer-Verlag, 1993
- ! [R]: Erwin Riedel: Anorganische Chemie, 4. Auflage, de Gruyter Verlag, 1999
- ? Wie lautet das Ideale Gasgesetz?
- Das Ideale Gasgesetz lautet: p V = n R T. [R]
- ? Bei welchem Druck und welcher Temperatur liegt der Tripelpunkt des Wassers?
- Der Tripelpunkt des Wassers liegt bei 6,1 mbar und 0,01 °C. [R, S. 252]
- ? Bei welchem Druck und welcher Temperatur liegt der Tripelpunkt von CO2?
- Der Tripelpunkt von CO2 liegt bei 5,2 bar und -57 °C. [R, S. 252]
- ? Wie lautet der Erste Hauptsatz der Thermodynamik?
- Der Erste Hauptsatz der Thermodynamik entspricht dem Energieerhaltungssatz und besagt, dass die Änderung der inneren Energie eines geschlossenen Systems gleich der Summe von Arbeit und Wärme ist, die mit der Umgebung ausgetauscht werden. (Ein geschlossenes System ist ein System, das zwar Energie, aber keine Materie mit der Umgebung austauschen kann).
- ! BLUME = Berliner LUftgüte MEssnetz
- ? Seit wann gibt es kontinuierliche Messungen der Luftverunreinigungen in Berlin?
- Seit 1975.
- ? Wieviele ortsfeste Messstationen für Luftschadstoffe gehören zum Berliner Luftgüte Messnetz?
- Es gibt 15 ortsfeste Messstationen, davon befinden sich fünf an stark befahrenen Straßen, fünf in Wohn- oder Gewerbegebieten und weitere fünf am Stadtrand oder in Waldgebieten. Zusätzlich gibt es drei meteorologische Stationen, eine Messstation in größerer Höhe und einen mobilen Messbus. [1]
- ? Welche Schadstoffe werden an den BLUME-Messstationen gemessen?
- Es werden Stickoxide (NOx), Schwefeldioxid (SO2), Schwebstaub (PM10), Kohlenwasserstoffe (Benzol, Toluol), Kohlenmonoxid (CO) und Ozon (O3) gemessen. [1]
- ! Seit 1997 gibt es zusätzlich zu den ortsfesten Messstationen fast 45 Probenahmegeräten an Straßen. Alle zwei Wochen werden die Proben eingesammelt und im Labor auf Benzol und Ruß analysiert.
- ! Jeden Werktag um 12 Uhr werden die Messwerte vom Vortag im Internet veröffentlicht.
- ? Seit wann ist das Bundesimmissionsschutzgesetz (BImSchG) in Kraft?
- Seit 1974. [2]
- ? Welche Arten von Immissionsschutz unterscheidet das BImSchG?
- Das BImSchG unterscheidet zwischen gebietsbezogenem, anlagebezogenem und produktbezogenem Immissionsschutz. [2]
- ? Was wurde im Montreal-Protokoll von 1989 beschlossen?
- "Die Unterzeichnerstaaten verpflichten sich zur Reduzierung und schließlich zur vollständigen Abschaffung der Emission von chlor- und bromhaltigen Chemikalien, die stratosphärisches Ozon zerstören." [Wiki2]
- ? Seit wann sind FCKW auch in Arzneimitteln verboten?
- Seit 2006.
- ? Wann trat das Kyoto-Protokoll verbindlich in Kraft?
- Im Februar 2005 [UBA].
- ? Was versteht man unter einem Aerosol?
- Ein Aerosol ist ein Gas, in dem feste oder flüssige Stoffe schweben.
- ? Was versteht man unter PM10?
- Bei PM10 handelt es sich um alle Partikel (Particulate Matter) in der Luft, deren aerodynamischer Durchmesser kleiner oder gleich 10 Mikrometer ist. Partikel dieser Größe sind einatembar und werden als Feinstaub bezeichnet.
- ? Ab welcher Ozonkonzentration erfolgt eine Ansage im Wetterbericht, um empfindliche Personen zu warnen?
- Ab 180 Mikrogramm/m3 erfolgt eine Warnung für empfindliche Personen, ab 240 Mikrogramm/m3 für den Rest der Bevölkerung. [1]
- ? Welche Luftschadstoffe zählen zu den klassischen Massenschadstoffen?
- Zu den klassischen Massenschadstoffen zählen Kohlenmonoxid (CO), Stickoxide (NOx), Schwefeldioxid (SO2), flüchtige organische Kohlenwasserstoffe (VOC), Staub (Schwebstaub, Staubniederschlag) [2, Emissionskataster->emittierte Stoffe]. An anderer Stelle [3] werden auch Ozon (O3) und Kohlendioxid (CO2) dazu gezählt.
- ? Welche Luftschadstoffe sind keine klassischen Luftschadstoffe, sondern erst später ins Interesse gerückt?
- Ammoniak (NH3), Kohlendioxid (CO2), Methan (CH4), Lachgas (N2O)
- ? Nenne Produkte unvollständiger Verbrennung!
- CO, Kohlenwasserstoffe, Geruchsstoffe, Ruß
- ? Welche physiologischen Eigenschaften hat Lachgas?
- Lachgas ist ein schwaches Narkosegas und wirkt stark schmerzstillend. [Wiki]
- ? Welches Treibgas befindet sich in den Druckgaskapseln für Sprühschlagsahne?
- Lachgas (N2O). [Wiki]
- ? Auf der Venus beträgt die mittlere Oberflächentemperatur 462 °C. Wie hoch ist dort der CO2-Volumenanteil?
- Der Volumenanteil des CO2 in der Atmospäre der Venus beträgt 95 bis 97%! [3, S. 2]
- ? Welches sind die wichtigsten, im Kyoto-Protokoll genannten, anthropogenen Treibhausgase?
- CO2, CH4, N2O, FKW (perfluorierte Kohlenwasserstoffe), H-FKW (teilfluorierte Kohlenwasserstoffe), SF6 [UBA]
- ? Welche Forderungen muss ein Stoff erfüllen, um die Ozonschicht abzubauen?
- Er muss einerseits ein Ozonmolekül spalten, wobei er selbst ein Sauerstoffatom aufnimmt und ein Sauerstoffmolekül übrig bleibt. Andererseits müssen von diesem Stoff oder einem Folgeprodukt freie Sauerstoffatome abgefangen werden, um die Neubildung von Ozon zu unterbinden. Chloratome besitzen diese Eigenschaften. Sie reagieren mit Ozon zu Chloroxomolekülen ClO und Sauerstoff. Die Chloroxomoleküle wiederum fangen freie Sauerstoffatome ab, wobei unter Abgabe eines Sauerstoffmoleküls wieder Chloratome entstehen. Stickstoffmonoxid-Moleküle NO wirken ebenfalls als "Fänger" freier Sauerstoffatome und bilden mit diesem Stickstoffdioxid NO2.
- ? Durch welche Reaktionen wird die Ozonschicht aufgebaut?
- 1. O2-Moleküle werden durch UV-Strahlung in freie O-Atome gespalten, die sich mit weiteren O2-Molekülen zu Ozon verbinden.
2. NO2 überträgt ein O-Atom auf ein O2-Molekül und wird dabei selbst zu NO reduziert.
- ? Wie verhält sich der Ozonaufbau bzw. -abbau über der Antarktis im Jahresverlauf?
- Im polaren Sommer tritt nur ein geringer Ozonabbau ein, da die abbauaktiven Substanzen (Cl-Atome, Chloroxo-Moleküle, Stickoxide) inaktiviert werden, indem sie (unter Beteiligung von Methan, Wasserdampf und Schwefelsäure) in photostabile Substanzen (u. a. Chlornitrat ClONO2, Chlorwasserstoff HCl und Salpetersäure HNO3) umgewandelt werden. Diese UV-stabilen Stoffe sammeln sich in ca. 15 km hoch gelegenen sog. polaren stratosphärischen Wolken (Polar Stratospheric Clouds - PSC), die vor allem aus Salpetersäure- und Schwefelsäure-Eis bestehen. Mit Einbruch des polaren Winters (Polarnacht) nimmt die Ozonkonzentration ab, da in der Dunkelheit kein Ozon neugebildet wird. Gleichzeitig erfolgt Ozonabbau durch Chloratome, die ständig an den Oberflächen der Polarwolken gebildet werden. Für letztere Umwandlung sind OH-Radikale verantwortlich, die mit ansonsten passiven HCl-Molekülen zu Cl-Atomen und Wasser reagieren. Im Verlauf des antarktischen Winters bilden sich in der Stratosphäre über der Antarktis Luftwirbel aus, die neben einer stabilen Schichtung und so zu einem abgeschlossenen "Reaktionsgefäß" auch zu sehr tiefen Temperaturen unter -80°C führen. Bei diesen tiefen Temperaturen werden (an den Oberflächen der Salpetersäure-Eiskristalle, die als Katalysator wirken) in den stratosphärischen Wolken die photostabilen Substanzen in photolabile Substanzen wie Chlor Cl2, unterchlorige Säure HClO und vor allem Dichlordioxid Cl2O2 umgewandelt. Mit Beginn des polaren Frühlings bilden sich aus diesen Substanzen schließlich riesige Mengen an Chlor- und ClO-Radikalen, die den starken Ozonabbau verursachen. Stickoxide, die dem Ozonabbau entgegenwirken könnten, sind noch in den Eiswolken festgelegt. Im polaren Sommer schließt sich das Ozonloch wieder, da Sonneneinstrahlung die Ozonbildung fördert, die Stickoxid-"Schutzmoleküle" wieder freigesetzt sind und das Heranströmen ozonhaltiger Luft nach Auflösung der stabilen Schichtung möglich wird. [B], [4], [3, S. 20-21]
- ? Ist die Bildung von Ozon aus Sauerstoffatom und Sauerstoffmolekül ein exothermer oder ein endothermer Prozess?
- Die Ozonbildung aus O2 und freien Sauerstoffatomen ist eine exotherme Reaktion. [B]
- ? Welche Messgrößen sind in der Luftreinhaltung vor allem von Bedeutung?
- Konzentrationen, Massenströme (v.a. bei Emissionen), Depositionen (bei Immissionen)
- ? Welche Arten von Messverfahren unterscheidet man grundsätzlich?
- Man unterscheidet zwischen kontinuierlichen und diskontinuierlichen Messverfahren. Während kontinuierliche Messungen den zeitlichen Verlauf der Messgröße wiedergeben, werden bei diskontinuierlichen Verfahren Einzelmessungen durchgeführt, die den Mittelwert der Messgröße über den Probenahmezeitraum liefern. [Bb]
- ? Nenne Unterschiede zwischen kontinuierlichen und diskontinuierlichen Messverfahren!
- Bei kontinuierlichen Verfahren ist eine Kalibrierung erforderlich, bei diskontinuierlichen meist nicht. Mit diskontinuierlichen Verfahren, die meist aus den Schritten Probensammlung und Probenanalyse im Labor bestehen, können bei der Laboranalyse mehr verschiedene Stoffe und Stoffe in geringerer Konzentration nachgewiesen werden als bei kontinuierlichen Verfahren. Nicht für alle Messgrößen gibt es kontinuierliche Verfahren. [Bb]
- ? Welche Messprinzipien unterscheidet man?
- Es wird zwischen physikalischem (meist bei kontinuierlichen Verfahren) und chemischem (meist bei diskontinuierlichen Verfahren) Messprinzip unterschieden. [Bb]
- ? Welche gasförmigen Stoffe lassen sich durch Strahlungsabsorption im Infrarot-Bereich (IR) nachweisen?
- CO, CO2, SO2, NO, NH3, H2O, CH4, C2Hx/sub> (x = 2, 4, 6), usw. [Bb, S. 198]
- ? Welche gasförmigen Stoffe lassen sich durch Strahlungsabsorption im UV-Bereich nachweisen?
- O3, NO, NO2, SO2, Cl2, H2S, HCHO, (NH3). [Bb, S. 198]
- ? Welche gasförmigen Stoffe lassen sich durch Strahlungsabsorption im sichtbaren Bereich (VIS) nachweisen?
- NO2, Cl2. [Bb, S. 198]
- ? Welche Wellenlängenbereiche werden unter Infrarot (IR), sichtbarer Bereich (VIS) und Ultraviolett (UV) verstanden?
- UV: 200 - 400 nm, VIS: 400 - 800 nm, IR: 1000 - 10000 nm. [Bb, S. 199]
- ? Wie ist ein Fotometer prinzipiell aufgebaut?
- Siehe [Bb, S. 200]
- ? Wie lautet das Lambert-Beer'sche Gesetz?
- Das Lambert-Beer'sche Gesetz lautet:
I = I0 * e - epsilon * rho * l
Mit I: Intensität der austretenden Strahlung, I0:Intensität der eindringenden Strahlung, epsilon: Extinktionskoeffizient (wellenlängeabhängig), rho: Dichte des Gases, l: Lichtweglänge. [Bb, S. 200]
- ? Welches ist das meistverwendete Verfahren für die Messung von CO und CO2?
- Die nichtdispersive Infrarot-Fotometrie (auch für Immissionsmessungen). [Bb, S. 203f]
- ? Wovon ist die Extinktion eines Gases abhängig?
- Von den Eigenschaften des Gases (Extinktionskoeffizient epsilon), von der Konzenration c des Gases und von der Weglänge l, die der Lichtstrahl durchlaufen muss. [Bb, S. 171]
- ? Wodurch können Empfindlichkeit und Nulllinieninstabilität erhöht werden?
- Durch Modulation der Strahlengänge mit Blendenrädern. Man spricht dann von Wechsellichtverfahren. [Bb, S. 172]
- ? Wie kann man den Einfluss von Störgasen reduzieren, deren Absorptionsbanden mit denen der Messkomponente leicht überlappen?
- Durch Filterküvetten, die im Strahlengang vor Mess- bzw. Vergleichsküvette liegen und mit den Störkomponenten gefüllt sind. [Bb, S. 202]
- ? Welche ist die Hauptstörkomponente bei Feuerungsabgasen?
- Die Hauptstörkomponente bei Feuerungsabgasen ist CO2, entsprechend sind die Filterküvetten bei der IR-Fotometrie mit CO2 gefüllt.
- ? Welche Gase haben relativ schmale UV-Absorptionsbanden?
- NH3 und NO. [Bb, S. 204]
- ? Wodurch werden hohe und schwankende Blindwerte der Extinktion bei der UV-Fotometrie verursacht?
- 1. Breitbandig absorbierende Gase
2. Küvettenverschmutzungen
3. Intensitätsschwankungen der Lampen
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