Authors:	Pikmann, Julia
Title:	Untersuchung gesundheitsrelevanter Aerosole mit Schwerpunkt auf Emissionen aus Kochaktivitäten
Online publication date:	4-May-2023
Year of first publication:	2023
Language:	german
Abstract:	Luftverschmutzung führt neben Effekten auf das Erdklima auch zu negativen Auswirkungen auf die Gesundheit, mit erhöhter Anzahl an Erkrankungen und Zunahme der Sterblichkeit. Drei Thematiken mit Bezug zu Aerosolen und Gesundheit wurden im Rahmen dieser Dissertation bearbeitet. Zur Optimierung der Aerosolprobenahme wurde der AERTRACC-Sammler (engl. AERosol and TRACe gas Collector) entwickelt, der ermöglicht, verschiedene Aerosoltypen separat auf eigenen Probenträgern zu sammeln. Dies erlaubt nach anschließender offline-Analyse der Proben die klarere Zuordnung identifizierter Substanzen zu einzelnen Aerosoltypen. Zur Trennung werden spezifische Sammelbedingungen, basierend auf den mit dem mobilen Aerosolforschungslabor MoLa in Echtzeit erfassten Messgrößen, für jeden Aerosoltyp definiert und für einen automatisierten Sammelprozess kontinuierlich mit den MoLa Echtzeit-Messdaten abgeglichen. Im Feldeinsatz konnten durch passende Sammelbedingungen die Emissionen eines holzbefeuerten Pizzaofens getrennt vom semi-urbanen Hintergrundaerosol gesammelt werden. Die Anreicherung der Pizzaofenemissionen auf den dazugehörigen Proben lag gegenüber dem Hintergrundaerosol mindestens beim 92-Fachen und folglich können mit dem AERTRACC verschiedene Aerosoltypen zuverlässig separiert werden. Zur Untersuchung von Emissionen aus Kochaktivitäten, einer wichtigen Quelle für Innenraum-aerosole, wurden verschiedene Gerichte mit unterschiedlichen Zutaten und Zubereitungsarten zubereitet und die Emissionen bezüglich ihrer physikalischen und chemischen Eigenschaften in Echtzeit mit den MoLa-Messgeräten untersucht. Die Emissionsdynamik während der Zubereitung der Gerichte zeigte zwei Systematiken, eine kontinuierliche Konzentrationszunahme mit der Temperatur des Garguts sowie kurzzeitige Konzentrationszu- und ­abnahmen durch unterschiedliche Kochaktivitäten. Zur Quantifizierung der Emissionen wurden Emissionsfaktoren für die Zubereitung der einzelnen Gerichte für die unterschiedlichen Messgrößen bestimmt. Die untersuchten Partikel der non-refraktären PM1-Fraktion, analysiert mit dem Aerosolmassenspektrometer, bestanden fast ausschließlich aus organischen Substanzen. Ein Vergleich der Massenspektren von Emissionen bei der Zubereitung der Gerichte mit dem Massenspektrum von Rapsöl zeigte, dass die Emissionen vermutlich hauptsächlich aus Öl bzw. Fett bestehen. Durch die kombinierte Auftragung von Indikatoren, wie der Signalintensitäten einzelner m/z normiert auf die Gesamtintensität des Organikanteils, in geeigneten Diagrammen konnte die Beurteilung geeigneter Marker für Kochemissionen verbessert und neue identifiziert werden. Auf zwei Weihnachtsmärkten wurden Emissionen mit Fokus auf Kochemissionen untersucht und mittels statistischer Analyse drei Aerosoltypen identifiziert, von denen zwei den lokalen Emissionen zugeordnet werden konnten, deren Konzentrationen die Anwendbarkeit der im Labor bestimmten Emissionsfaktoren auf Umgebungsaerosole zeigte. Bedingt durch den Mangel an medizinischen Masken zu Beginn der COVID-19-Pandemie (engl. coronavirus disease 2019) gab es die Notwendigkeit, Masken aus Haushaltsmaterialien herzustellen. Als wissenschaftlicher Beitrag hierzu wurde eine systematische Untersuchung von 48 Materialien zur Eignung als Masken zum Schutz vor Aerosolpartikeln durchgeführt und die Filtereffizienz und der Druckabfall in Abhängigkeit unterschiedlicher Parameter im relevanten Partikelgrößenbereich von 30 nm bis zu 10 µm untersucht. Basierend auf der hierbei ermittelten linearen Abhängigkeit des Druckabfalls und der multiplikativen Abhängigkeit der Transmission von der Lagenanzahl können für beliebige Materialkombinationen die Gesamtfiltereffizienz und der -druckabfall durch Messungen der einlagigen Materialien berechnet werden. Eine wichtige Voraussetzung für einen zuverlässigen Schutz durch Masken ist ein dichter Sitz im Gesicht. Messungen zeigten, dass bereits bei einem Loch-Flächenanteil von 2% die Filtereffizienz um 50 ─ 80% je nach Partikelgröße abnahm.
DDC:	500 Naturwissenschaften 500 Natural sciences and mathematics 540 Chemie 540 Chemistry and allied sciences 660 Technische Chemie 660 Chemical engineering
Institution:	Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department:	FB 09 Chemie, Pharmazie u. Geowissensch.
Place:	Mainz
ROR:	https://ror.org/023b0x485
DOI:	http://doi.org/10.25358/openscience-9028
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-openscience-3cbd570c-8f4c-4475-a14e-7ce4f718a1d20
Version:	Original work
Publication type:	Dissertation
License:	In Copyright
Information on rights of use:	http://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Extent:	Getrennte Zählungen ; Illustrationen, Diagramme
Appears in collections:	JGU-Publikationen